Невозможные беспилотные технологии
Единственным препятствием, которое стоит между многочисленными инженерами и их мечтами о беспилотном транспорте, являются огромные требования, выдвигаемые по отношению к безопасности дорожного транспорта. Ни один беспилотник не получится вывести в свет и отправить в самостоятельную поездку, пока он не будет совершенно безопасен. Это значит, что управляющая автоматика должна вовремя и адекватно реагировать на любые препятствия, следить за дорожными знаками и светофорами, а также соблюдать многочисленные правила. Для современного автомобиля это попросту невыполнимо, что в полной мере доказывает яркий пример весьма популярных электромобилей.
Тем не менее из любого правила есть и исключения, здесь тоже не обошлось без нюансов. Сложнейшие правила действуют лишь на дорогах общего назначения и совершенно не касаются рабочих площадок. Здесь ситуация гораздо проще, поэтому компании поспешили внедрить в рабочий процесс собственные уникальные решения. Свой вклад сделал и отечественный «КАМАЗ».
Ставки растут быстрее желаний
Высокотехнологичное производство беспилотного автосамосвала ПАО «КАМАЗ» грузоподъёмность 220 т для угольного карьера (проект «ЮПИТЕР») должно обеспечить производственные мощности в 2027 году, не менее 15 шт.
Чем это грозит БЕЛАЗу? Среди недостатков БелАЗов называется низкая клиентоориентированность. ОАО «БЕЛАЗ» называет себя крупнейшим мировым производителем карьерных самосвалов большой и особо большой грузоподъёмности, а также другого тяжёлого транспортного оборудования, применяемого в горнодобывающей и строительной отраслях промышленности. В состав холдинга входят 8 крупных предприятий, а 30% мирового рынка карьерных самосвалов особо большой грузоподъёмности принадлежат белорусской компании. В 2019 году белорусский производитель отправил за рубеж 790 самосвалов на $641 млн, при этом на российский рынок пришлось 75%: 593 машины на $550 миллионов.
Основная часть горнодобывающих предприятий России имеют в своём парке карьерные самосвалы БелАЗ грузоподъёмностью 90; 130; 160; 180; 220; 240; 290; 320; 360 и даже 450 тонн. Причём только в Кузбассе сконцентрировано более 2500 единиц карьерной техники.
Производство беспилотного карьерного самосвала челночного типа ПАО «КАМАЗ» грузоподъемность 220 т (проект «ЮПИТЕР») должно обеспечить производственные мощности: в 2023 году, не менее 1 шт.; в 2024 году, не менее 3 шт.; в 2025 году, не менее 5 шт.; в 2026 году, не менее 10 шт.; в 2027 году, не менее 15 шт. Потенциальный спрос на карьерные самосвалы ПАО «КАМАЗ» после выхода на полную производственную мощность прогнозируется на уровне 100 единиц в год.
Так что никакого особенного «батькозамещения» не планируется. С другой стороны, у зарубежных аналогов выше цена, дорогая техподдержка и риск потерять сервисная поддержку в с лучае прекращения поставок из-за торговых войн.
Конкуренты дрожат от импортозамещения?
Автономные ТС используемые в карьерах уже выходят за рамки опытной эксплуатации. Этому способствует закрытая территория, на которой проще вести исследования и настройку систем, лидаров, радаров, УЗ-датчиков, камер кругового обзора и оперативно вносить коррективы в программный пакет. Используемые аппаратные системы связи и навигации у всех одинаковые: УКВ-связь, LTE, Wi-Fi 4G или 5G, спутниковая связь ГЛОНАСС или GPS, а также инерциальная система.
Подразделение Volvo Trucks тестирует в Швеции, в карьере Викан-Кросс (Гётеборг) 8 карьерных 15-тонных гибридных электросамосвалов HX 02, 70-тонного экскаватора EX1 и одного погрузчика LX1 с гибридным двигателем.
Компания Caterpillar Inc. ведёт разработку автономных машин грузоподъёмностью до 240 тонн и получает много заявок от заказчиков на дооборудование своего парка самосвалов беспилотной технологией. В сравнении с обычными грузовиками автономные самосвалы работают дольше в среднем на 2,5 часа в день, а затраты на оборудование составляют порядка US$ 200 тыс.
В 2017 году концерн Liebherr заявил, что его техника будет совместима с автономной платформой управления и контроля Mobius от Autonomous Solutions, Inc.
В середине 2018 года японская Hitachi Construction Machinery Co. также заявила о намерении перевести карьерные самосвалы на беспилотное управление.
Инженеры компании Komatsu LTD создали систему управления беспилотными моделями техники FrontRunner AHS (Autonomous Haulage System), которая работает с помощью подключения к LTE сетям. Новинка уже успешно прошла испытания на одном из полигонов в Америке, а именно в Тусоне, штат Аризона. Японские представители заверяют, что с помощью их автоматизированных нововведений (концепте Komatsu IAHV) удастся добиться конвейерной точности при транспортировке различного рода земляных пород и ископаемых.
Ещё нам известен 30-тонный концепт Scania AXL, чей показ состоялся в октябре 2019 года на на корпоративном шоу TRATON GROUP’s Innonation Day концерна TRAXON.
Китайская компания SANY Heavy Equipment’s в прошлом году начала эксплуатацию 30-тонных автономных электросамосвалов SKT90E внедорожного габарита, которые рассчитаны на эксплуатацию в районах высокогорий (до 4000 м над уровнем моря) или в районах, где высок риск оползней.
Другой китайский производитель NHL в октябре 2020 года отгрузил в Монголию сразу 10 автономных 91-тонных самосвалов NTR100A (бывш. Terex TR100).
В апреле 2019-го компания «ВИСТ Групп» адаптировала для автономного движения самосвала в зимних условиях. При испытаниях на «на отказ» в рамках проекта «Интеллектуальный карьер» БЕЛАЗ-7513R на заводском полигоне непрерывно работал 24 часа и совершил 468 циклов проехав 153 км. В прошлом году белорусские машиностроители заявили о готовности перевести на автономное управление 450-тонный БелАЗ-75710.
Сколько это будет стоить?
На период 2019-2021 годы из бюджета на НИОКР по беспилотникам КАМАЗ для «Умного карьера» было выделено 217 млн. руб. Согласно плановым показателям с 1 марта 2020 года по 1 февраля 2024 года проект «Юпитер» потребует 250 млн руб. бюджетных средств и ещё 750 млн внебюджетных инвестиций.
Из всего пирога 50% вложит Торгово-промышленная палата РФ, опытно-конструкторские работы (27%) и научно-исследовательские работы (7%) лягут на бюджет. Оставшиеся 16% в равных долях поделят ПАО КАМАЗ и «Кемеровохиммаш».
Период производства единицы продукции должен составить до 10 в год при потенциальном спросе в 100 единиц. Оптовая цена определена в 132 млн, а розничная – 200 млн руб. для 220-тонных самосвалов.
В процессе моделирования финансовых показателей учитывалось, что выпуск продукции начинается после завершения работ по НИОКР и валовой объём продаж на конец 2027 года должен составить 2 млрд руб., где чистая прибыль – 530 млн рублей. Окупаемость проекта должна составить 83 месяца, при этом планируется создать лишь 30 рабочих мест, что говорит скорее о рачительности, чем о желании поскорее освоить фонды.
На этапе бизнес-оценки проекта «Юпитер» имеется предзаказ на 200 единиц техники: 75 машин для «СДС-Уголь», ещё 125 машин предполагают заказать СУЭК, «Кузбассразрезуголь» и «Стройсервис».
Комтранс
- Главная / Комтранс
27.06.2022
КАМАЗ представил беспилотный карьерный самосвал «Юпитер»
Конструкторы научно-технического центра ПАО «КАМАЗ» представили жесткорамный самосвал КАМАЗ-6559, также известный как «Юпитер 30». Машина лишена кабины и способна двигаться в челночном режиме.
В рамках проекта с громоздким названием «Создание семейства электромеханических беспилотных автомобилей-самосвалов большой грузоподъёмности в интересах добывающих отраслей промышленности РФ» камазовцы вместе со специалистами МГТУ им. Н. Э. Баумана уже успели сделать один карьерный самосвал с автопилотом: 6561 «Геркулес».
Однако там наличие системы ADAS пятого уровня не исключает потребности в водителе – полноценное рабочее место в кабине все-таки есть. А вот «Юпитер» лишен даже ее, ведь главное предназначение машины – перевозка разрыхленной горной массы или руды в опасных для человека зонах.
Длина самосвала – 8769 мм, ширина – 2709 мм, высота – 3499 мм. Принцип работы силового агрегата тот же, что и в «Геркулесе»: рядный шестицилиндровый дизель 910.12-450 от тягача поколения К5 питает электрогенератор, который в свою очередь заряжает тяговые батареи.
Полноприводная схема реализована посредством установки двух электромоторов, по одному на каждой оси. Их мощность не сообщается, однако заявлено, что при собственной массе в 23 т «Юпитер» может перевезти до 30 т груза и разогнаться до 56 км/ч (максимальная скорость ограничена электроникой).
Причем как вперед, так и назад: на самосвале реализован челночный режим движения. Машина после загрузки без разворотов едет на место разгрузки и, там также без разворотов разгрузившись, едет в обратном направлении, чтобы без маневров встать под новую погрузку. Камазовцы рассказывают, что решение позволяет экономить топливо, сокращая при этом время цикла работы самосвала и увеличивая его эффективность. В конструкции также предусмотрены буферные батареи для рекуперации тормозной энергии.
«Юпитер» изначально проектировался как автономное транспортное средство для работы в карьере. Он оснащен всей необходимой аппаратурой. В нем установлены специальные, защищенные от пыли, грязи, влаги и вибраций видеокамеры, 2D- и 3D-лидары, ультразвуковые датчики, радары. Также имеются GSM-антенны и GPS/ГЛОНАСС навигация. Оба моста у него поворотные, за счет чего автомобиль обладает хорошей маневренностью», – рассказал главный конструктор инновационных автомобилей научно-технического центра ПАО «КАМАЗ» Сергей Назаренко.
Платформа самосвала выполнена из стали увеличенной толщины. Уточняется, что объем самосвальной установки составляет 21,5 куб. м, однако будущие карьерные беспилотники смогут увезти еще больше. «Юпитер 30» – абсолютная новинка и мировая премьера. Это первый образец новой линейки жесткорамных камазовских карьерных самосвалов семейства «Юпитер». Следующие модели будут более грузоподъемными, их разработкой компания будет заниматься в течение следующих лет», – заявил конструктор.
Сейчас инженеры «КАМАЗа» и МГТУ ведут занимаются настройкой всех систем автомобиля. После полигонных испытаний инновационный «Юпитер» передадут холдинговой компании «СДС-Уголь» для опытной эксплуатации в разрезе «Черниговский» (Кемеровская область).
Подпишитесь на наш канал в
«Движок» теперь в Telegram! Подписывайтесь и узнавайте первыми о новинках и результатах тестов!
631
Участники проекта
Прелюдией к разработке послужил Договор №40-2019 на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ от 17 сентября 2019 г. между ПАО «КАМАЗ», и ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева». Документ оформлен на основании конкурса по постановлению Правительства № 218 (в документации 11-й очереди, изданной в сентябре 2019 года расширен список направлений, по которым могут проводиться научно-исследовательские и опытно-конструкторские и технологические работы (НИОКТР).
Изначально цель работы состояла в создании опытного образца карьерного самосвала КАМАЗ грузоподъемностью 130 тонн, предназначенного для перевозки горной массы на разрезах Кузбасса и России по безлюдной добыче полезных ископаемых в системе «Умный карьер».
Это стало прологом для создания в 2020 года в институте информационных технологий, машиностроения и автотранспорта ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» нового направления «Автомобили в транспортных технологиях» для подготовки специалистов по созданию и обслуживанию автотехники, в том числе и беспилотной. А уже в конце 2020 года стартовал проект «Создание высокотехнологичного производства семейства роботизированных карьерных самосвалов грузоподъемностью до 90 т с электромеханической трансмиссией на основе цифровых технологий». Подключение давнего соисполнителя КАМАЗа – МГТУ имени Н.Э. Баумана позволило также сюда включить и вилку грузоподъёмности в 65-90 метрических тонн.
Индустриальными партнёрами стали «Кемеровохиммаш» (филиал АО «Алтайвагон»), АО ХК «СДС-Уголь», а также угольные компании, ведущие открытые горные работы. Процесс коммерциализации с нулевого этапа (где доминирует лишь идея) должен пройти три этапа.
Первый – быстрый анализ, а результате которого идёт разработка на ранней стадии, в которой проверяется обратная реакция.
Второй этап – включает в себя такой инструмент как «венчурная оценка» и заканчивается стадией конечной версии прототипа. После чего в процесс запускается оформление бизнес плана. Он и станет третьим этапом, в котором начинается запуск производства и принимается решение о рыночной диверсификации.
Как одна из мер снижения экологического воздействия на среду предполагается комплектовать беспилотники КАМАЗ криогенными бортовыми топливными системами (КБТС) работающих на метане. В том же КубТУ в 2020 году начата разработка импортозамещающего комплекта автоматики (КА) для КБТС, обеспечивающих эксплуатацию карьерных самосвалов в двухтопливном (газодизельном) режиме и системы испарения (регазификации) сжиженного природного газа (СПГ) в КБТС.
Кстати, а что там с рынком?
| Модель | «Юпитер 90» | «Юпитер 220» |
|---|---|---|
| Колёсная формула | 4х2 | 4х2 (4х4) |
| Грузоподъемность, т | 90 | 220 |
| Снаряженная масса, т | 80 | 160 |
| Полная масса, т | 170 | 380 |
| Колёсная база, мм | 5000 | 5000…6500 |
| Дорожный просвет, мм | 400 | не менее 650 |
| Минимальный радиус поворота, м | 14 | 12…16 |
| Угол преодолеваемого подъема, % | н.д. | 25 |
| Габаритные размеры, мм | 11 000х600х5500 | 15 000х9000х7000 |
| Максимальная скорость, км/ч | 40 | не менее 45 |
Импортозамещение на рекордных скоростях
В начале марта КамАЗ столкнулся с дефицитом импортных запчастей и комплектующих для грузовиков. Производство наиболее востребованных в стране машин поколения К3 оказалось под угрозой: прекратились поставки двигателей американского производства, коробок передач и топливной аппаратуры из Германии.
К огорчению для «санкционеров», завод смог оперативно найти альтернативных поставщиков и перейти на производство грузовиков из российских компонентов. При этом, в связи с изменением некоторых параметров комплектующих, удалось даже внести улучшения в конструкцию машин.
Отечественный IT-проект SFERA по праву можно считать передовым стартапом. Оставляйте заявки на регистрацию, релиз уже скоро. Первых пользователей ждут приятные бонусы! Команда благодарит всех за поддержку.
Грузовой беспилотник
Камазовские инженеры решили построить беспилотный автомобиль для работы. Во-первых, на горнодобывающих предприятиях постоянно требуется большегрузный грузовой транспорт, при помощи которого перевозятся огромные массы руды. Во-вторых, именно здесь наиболее благоприятные условия для систем автономного пилотирования. Здесь принципиально отсутствуют пешеходы, используется исключительно служебный транспорт, а работающих дорожных правил очень мало.
Это идеальная «среда обитания» для беспилотника, здесь он будет совершать меньше всего ошибок, да и на дороге легче ориентироваться. Поэтому на заводе решили создать полностью автономный самосвал, разработав уникальную машину и получив таким образом ни с чем не сравнимый опыт.
КамАЗ-6559 «Юпитер-30» — полностью автономный грузовик, предназначенный для перевозки рудных ископаемых и разнообразных сыпучих материалов. Основное его поле деятельности – карьер, перевалочная база или любое другое место, где требуется перевезти очень большой объём подобных материалов. Самая главная его отличительная черта состоит в полном отсутствии кабины, «Юпитер» не предназначен для человека. Конечно, им может управлять оператор, но его вмешательство необходимо исключительно в нештатных или аварийных ситуациях, когда автоматика не может справиться с возникшей проблемой.
Основа самосвала – грузовая тележка с гибридной силовой установкой. Колёса приводятся в движение двумя электродвигателями, по одному на каждой оси, а электричество для них вырабатывается при помощи дизельного генератора. Таким образом конструкторы значительно сократили потребление топлива. Одна из интересных особенностей «Юпитера» — полноуправляемое шасси, где каждое колесо управляется отдельно. Манёвренность грузовика сильно возросла, к тому же, ему совершенно всё равно, в какую сторону ехать: то ли вперёд, то ли назад. Для него это вообще не принципиально. Максимальная скорость составляет 55 км/ч.
Управляет всем процессом искусственный интеллект, который снабдили доступом к современной системе навигации и многочисленным внешним датчикам. Маршрут прокладывается согласно карте и вложенным в программу начальным данным, а корректируется в зависимости с учётом информации с внешних датчиков. Искусственный интеллект тщательно следит за внешним окружением, фиксируя дорогу и любые препятствия на своём пути. Делается это при помощи большого количества внешних камер, ультразвуковых радаров и лидаров. У грузовика полностью отсутствуют мёртвые зоны, всё его окружение перекрывается средствами наблюдения, поэтому он не может случайно на кого-нибудь наехать или упасть в яму.
При снаряжённой массе 23 тонны грузоподъёмность самосвала составляет 30 тонн, а объём его кузова равен 21,5 кубического метра. Стальной кузов подогревается отработанными газами от дизельгенератора.
Производитель наконец-то собирается отправить собственное детище на тестирование в реальных условиях. Попутно будет разрабатываться целая линейка автомобилей на этой же платформе. Результаты обещали через пять лет.
Среди разработок Камского завода есть и легковушки, правда, о них практически никто не слышал.
Очевидны ли выгоды?
Современные луддиты уже не ломают технику, как в позапрошлом веке, а лишь ворчат лёжа на диване. Что же даёт столь мощный напор технической революции?
Мы живём во время смены технологического уклада. К примеру, именно таким стало появление автомобиля в конце ХХ века. Затем пошёл эволюционный цикл с оттачиванием ключевых компонентов. Сюда входят ДВС, КП, РК, КОМ, мосты и подвеска, кабина, кузов и пассивная безопасность.
Далее идёт революционный скачок, целью которого становится нулевой выхлоп, снижение смертности до 0, снижение эксплуатационных затрат, рост пропускной способности дорог в 3-4 раза. В заключении это должно принести рост скорости перемещения людей и грузов в 3 раза. Это решается за счёт внедрения 4 столпов: автономного движения, электрического или водородного транспорта, 100-процентной энергоэффективности и связи автомобиля со средой.
Другие доказанные эффекты от внедрения беспилотной техники очевидны: снижение аварийности, простоев, расхода ГСМ и зарплат; увеличение производительности 24/7, скорости, загрузки; и наконец (что очень важно для человека) – возможность эксплуатации машин, в особо экстремальных либо вредных условиях работы. При работе в карьерах попутно решается три глобальных задачи: снижение себестоимости добычи полезных ископаемых, снижение негативного влияния человека на эффективность бизнеса и минимизация порчи транспорта (человеческий фактор)
При работе в карьерах попутно решается три глобальных задачи: снижение себестоимости добычи полезных ископаемых, снижение негативного влияния человека на эффективность бизнеса и минимизация порчи транспорта (человеческий фактор).
У КАМАЗа в последнее время был неплохой задел по непрофильным разработкам. Помимо перспективных НИР «Платформа» и ОКР «Платформа-О» на ПАО «КАМАЗ» сумели вывести на рынок электробусы, тягачи поколения К5, рассматривают перспективу выпуска автономного электромобиля «Кама». И это всё произошло меньше чем за 5 лет.
