针对中钢集团苍山铁矿井下复杂的工矿环境与“少人则安、无人则安”的要求，西建大优迈智慧矿山研究院和中钢集团山东矿业历经10个月技术研发，攻克了铰接式矿卡线控化精准控制、井下高精度地图实时构建、井下-露天高精度定位及导航、侧向防碰撞检测等核心技术难点，实现了5G网络搭建、无人驾驶车辆选型、线控化改造、无人驾驶控制系统研发、远程驾驶及控制等功能，最终实现了井下斜坡道的矿卡无人化智能运输。

 

该项目无人驾驶矿卡车速最高可达18km/h，横向控制及纵向控制精度为厘米级，可有效实现铲、装、运等一系列生产环节的无人化作业，可大大降低矿山安全事故率，极大地改善井下工人的劳动环境。

 

 

本次项目位于中钢集团山东矿业有限公司苍山铁矿，该矿的井下斜坡道运输主要是把-40m井下部分中段的矿石通过斜坡道运输到地表的破碎站。斜坡道净宽4.46米，净断面16.8平方米，坡度为12%，运输距离约1～2千米。

 

受井下矿卡运输条件以及斜坡道宽度、坡度等因素影响，大型车辆对于斜坡道运输会有较大的安全隐患，当前纯电动矿车难以解决重车爬坡动力不足的难题，当前的有人驾驶运输过程中存在无法实时准确感知斜坡道车流情况而容易造成会车堵塞及安全隐患。

 

因此，西建大优迈智慧的无人驾驶团队采用定制版无人矿卡UM-12进行技术攻关，针对铰接式矿卡做了车辆运动学和动力学模型的分析以及大量的模拟仿真工作，自主研发了基于动力学的铰接式矿卡无人驾驶底盘数字化线控关键技术，实现了对车辆底盘诸单元的自动控制，对铰接式矿卡的运动轨迹进行全面的研究分析，对铰接式矿卡的行驶状况进行平行仿真测试，同时加速矿山现场实地测试，提升项目现场的安全系数。

 

改造后的无人驾驶铰接式矿卡UM-12具备较高智能化程度，实现了在倒车、转向和变速状态下的精准控制，可自动完成“装载-运输-卸载”全流程无人作业，保障矿山生产的安全与稳定。

 

 

斜坡道无人驾驶是苍山铁矿全过程矿卡无人化运输中的重要一环，优迈团队进行了一系列的科技创新，除了对基础设备的线控化改造，还自主研发了全环境感知的井下矿卡无人驾驶系统集成关键技术、井下-露天混合环境下的无人矿卡高精度建图及定位关键技术、超声波传感器的无人矿卡侧向防碰撞检测技术，还针对井下采场不断变化的未知环境提出了无人驾驶的局部路径及决策算法。

 

 

无人驾驶矿卡首先需要保障的就是安全，系统会自动检测车辆的横向跑偏距离及航向角，大于系统设定值时会自动触发停车；系统根据车辆当前的行进方向、车速等数据，自动检测车体周围障碍物距离，达到安全限值时触发主动防碰撞保护避障碰撞，采取降低车速、紧急刹车等措施，将车辆安全停车。

 

除此之外，还搭建了远程遥控驾驶系统，驾驶员可通过遥控驾驶舱实时观察无人矿卡及遥控装载机的实时发布数据，包含显示车辆周身环境信息、车辆控制模式、车速、发动机转速、车体扭转角度、车辆当前状态等信息。可远程遥控操作多辆装载机进行作业，实现一人操控多台装载设备，极大地提升了操作效率，节省了人力，保障了人员的安全。

 

本项目以智能装备与智慧无人一体化架构设计方案推动了矿井安全、少人、无人化开采，采用先进的井下环境感知技术及自主控制技术实现井下-井上无人驾驶，首次实现了斜坡道的全流程无人化智能化运输，全面提升了斜坡道无人运输作业模式，为山东矿业创造了显著经济效益、社会效益、安全效益，也开拓了安全高效开采的新模式。

 

 

 

中钢集团山东矿业有限公司以打造“国内一流、国际先进”矿山为目标，近年来一直加强与科研院所的合作，持续推进智慧矿山建设，该项目是中钢集团为深入贯彻智慧矿山理念的一次重要创新实践。

 

西安建筑科技大学优迈智慧矿山研究院，传承中国矿业系统工程奠基人之一的云庆夏教授，依托西安市智慧工业感知计算与决策重点实验室和矿山系统工程研究所（1990创建）30多年的科研成果积淀，专注于露天及井下无人驾驶、智能开采及管控技术研究。在5G无人采矿、新能源纯电无人驾驶、多金属多目标配矿、集群智能调度、低碳生态化优化等方面已达国际领先水平，相关技术已在洛阳钼业、宝武集团、中钢集团、中金集团、中国电建、冀东水泥等30余家大型矿山工程化应用。在与各大矿山企业的合作中充分展示出了技术的前瞻性，赢得了信任，树立了标杆。

 

放眼国际，随着能源行业的科技化竞争不断加剧，斜坡道全流程无人化智能运输技术研发仍属于卡脖子难题，澳大利亚力拓公司启动的“FutureMines”计划中，明确提到要建设井上井下全流程无人化智能运输；瑞典基律纳铁矿已基本实现工作面无人智能开采，但斜坡道无人运输还处于研发当中。

 

此次西建大优迈与中钢集团协同研发的斜坡道矿卡无人化智能运输系统，共分2期进行建设，本次验收为第一阶段工作验收，将为第二阶段无人矿卡规模化应用奠定良好基础。本项目突破了国际无人驾驶技术壁垒，为推动井下无人化作业起到了引领示范作用。参与验收的领导和专家一致认为，该项目技术的应用可以进一步提高矿山企业的智能化水平及本质化安全管理水平，具有广阔的推广应用前景和社会需求。