Автоматизация самосвалов. Машины XXI века

Кто бы мог подумать, что современный карьерный самосвал — это машина, в буквальном смысле напичканная электроникой. Посидеть в кабине промышленного гиганта нам довелось на одном из кузбасских разрезов.

Мы были поражены количеством мониторов, автоматизированных систем, элементов контроля и прочих достижений, делающих работу оператора более комфортной и безопасной.

Под впечатлением мы попросили производителей карьерных самосвалов рассказать о машинах XXI века: какие возможности усовершенствования конструкции предлагают разработчики и какие тенденции существуют в этой отрасли?

Ключевая тенденция очевидна — автоматизация. Самосвалы без оператора — это пока диковинка, однако именно к этому всё и идёт.

В любом случае карьерная техника становится всё «умнее». Это и оптимизация издержек, и безопасность на производстве.

«Безусловно, общемировую тенденцию можно описать одним словом — автоматизация. Эти процессы неизбежны и в какой-то мере идут с разных «сторон» горного производства.

Одни решения направлены на замещение человека с целью безопасности и снижения вредных факторов производства, другие решения направлены на оптимизацию производительности с целью исключения или минимизации человеческого фактора как такового, иные решения направлены на снижение издержек.

Но все они в результате сходятся в единую точку — автоматизация», — отметили специалисты официального дилера Komatsu.

«Не так давно в Мюнхене прошла выставка Bauma, я посещал её как раз затем, чтобы познакомиться с современными тенденциями развития горнодобывающей техники. И лишний раз убедился, что «БЕЛАЗ» идёт в ногу со временем.

Это касается применения электронных систем, контроля, диагностики, защиты различных агрегатов карьерных самосвалов. Во всём мире развитие этих систем идёт в направлении их интеграции с системами горных предприятий, и «БЕЛАЗ» также следует этому тренду.

Задача состоит в том, чтобы создать структуру, в которой диспетчер, находясь в своём кабинете, может наблюдать за состоянием различных узлов самосвала. Чтобы эти вопросы решал не водитель, а квалифицированный инженер.

Скажем, температура выросла или давление в системе упало — и специалист оперативно отреагировал, отозвал машину на техническое обслуживание, и серьёзной аварии удалось избежать», — добавил заместитель главного конструктора ОАО «БЕЛАЗ» Сергей Шишко.

Читайте также: Автосамосвал Liebherr собрали на Кузбассе

Непрерывный контроль

Понятие автоматизация, как уже упоминалось, многогранное. Один из его аспектов — это различные элементы видеонаблюдения. Интересное решение в этом направлении предлагает Hitachi.

«Одна из разработок Hitachi — система периферийного видеонаблюдения Aerial Angle, которая повышает безопасность на объекте, предоставляя водителю хороший обзор под разными углами в сочетании с системой распознавания окружающих объектов», — рассказал менеджер по продажам карьерной техники Hitachi Construction Machinery Eurasia Кирилл Мищенков.

Ещё одна грань автоматизации — телематика. Современную спецтехнику действительно можно подключить ко всемирной паутине и удалённо контролировать параметры её работы.

Пример такого решения — Komtrax, система мониторинга техники Komatsu. Как нам рассказали представители компании, до 2018 года для передачи данных использовался GPS, а начиная с 2018 года осуществляется планомерный переход на спутниковую систему Iridium, имеющую большее покрытие. В настоящее время в системе уже зарегистрировано более 430 000 единиц техники по всему миру.

Используя систему телематики, владелец техники на расстоянии может узнать, где находится машина, как она используется, какое необходимо обслуживание, какой у неё расход топлива, производительность самосвалов и степень их загрузки.

Также на компьютер или телефон пользователя приходит информация о кодах неисправностей. То есть ответственный за технику специалист предприятия может узнать о машине всё, даже не вставая с кресла.

Может проконтролировать работу оператора, выявить, что на объекте для оптимальной работы не хватает экскаваторов или вспомогательной техники, оперативно решить вопрос небольшого ремонта и тем самым избежать крупной поломки.

Здесь и решение сопутствующих задач — например, вопрос рационального формирования склада запасных частей. В общем, перспективы открываются огромные.

Схожее решение предлагает и Hitachi.

«У нас есть решения по дистанционному управлению парком техники Hitachi, которые разработаны компанией Wenco International Mining Systems, входящей в группу Hitachi.

Эта система позволяет отслеживать оперативную информацию по каждой машине и её состояние, предоставляя горнодобывающим предприятиям возможность предотвращать многие неисправности и своевременно проводить профилактическое обслуживание своей техники.

Это, в свою очередь, оказывает положительное влияние на коэффициент технической готовности горных машин», — отмечает Кирилл Мищенков.

Современный конструктив

Систему управления электроприводом, которую разработал Hitachi, также можно считать развитием в русле тренда автоматизации. Современные технологии реализованы в системе тягового электропривода переменного тока.

Любопытно, что сначала она была реализована для высокоскоростных поездов, а уже потом её применили в конструкции карьерного самосвала.

«Третье поколение самосвалов Hitachi оснащается наиболее технологически продвинутой системой управления электроприводом.

Она включает в себя функцию предотвращения блокировки колёс при движении по скользким участкам дороги, специфическую систему снижения продольных колебаний при наезде на неровности дороги или резком торможении, а также предотвращение бокового увода. Всё это делает движения самосвала более предсказуемыми и безопасными», — отмечает Кирилл Мищенков.

Кстати, Komatsu также выпускает самосвалы с электроприводом переменного тока. Машина 730E-8 AC является «последователем» 730E DC (эта модель имела электромотор постоянного тока).

Благодаря изменению конструкции электромотора самосвал увеличил свои скоростные характеристики на 15%.

Производитель отмечает, что машину можно оснастить троллейной системой, помогающей самосвалу перемещаться в карьере на электрической тяге. Это поспособствует увеличению срока службы двигателя и экономии топлива.

Машина без оператора

Пожалуй, беспилотные технологии можно назвать вершиной процесса автоматизации. Такая техника — не будущее, а уже реальность. Мы неоднократно писали о совместном проекте «БЕЛАЗа» и «ВИСТ Групп» (входит в ГК «Цифра») по созданию беспилотного самосвала. Как раз сейчас две машины БЕЛАЗ-7513R проходят испытания в Хакасии на разрезе СУЭК.

«Я бы сказал, что это веяние времени. Все крупные компании сегодня занимаются или начинают заниматься автоматизацией работ. На Bauma совершенно очевидно вырисовывалась мировая тенденция по роботизации процесса добычи полезных ископаемых.

Наши конкуренты развивают это направление уже порядка 20 лет, мы работаем над этим около 7 лет. И свой путь роботизации мы прошли значительно быстрее.

Начинали с роботизации 130-тонного БЕЛАЗа, первый образец изготовили в 2012 году. Он управлялся дистанционно с пульта оператора. То есть в рабочем кабинете за мониторами сидел специалист: центральный монитор — лобовое стекло, ещё два — зеркала заднего вида.

Соответственно, на машине были установлены различные датчики, которые помогали обнаружить препятствия. Но это был только первый шаг. Далее наши разработки двигались в направлении полной автоматизации, чтобы самосвал мог работать в карьере полностью автономно.

Сегодня работы уже на стадии завершения. Ускорить их удалось во многом благодаря государственному финансированию проекта», — описал путь «БЕЛАЗа» к беспилотному самосвалу Сергей Шишко.

Komatsu, работая в этом же направлении, вообще создал чудесную машину: на MINExpo International в Лас-Вегасе компания представила самосвал, у которого в принципе нет кабины оператора.

Кроме того, машина не разделяется на переднюю и заднюю части — разработчики сделали такой необычный шаг, чтобы добиться оптимального размещения груза по всей площади кузова самосвала. Машина способна перемещаться, маневрировать и выполнять погрузочно-разгрузочные работы без участия оператора.

Дальше — интереснее. В прошлом, 2018, году компания Komatsu объявила, что её система FrontRunner (AHS) установила новый рекорд, осуществив автономную транспортировку 2 млрд т материала — более, чем другие подобные коммерческие автономные системы, вместе взятые.

И уже в этом году Komatsu представил систему автономного управления беспилотными машинами через LTE.

«Для российских компаний беспилотные самосвалы могут быть очень полезны: глубина некоторых разрезов достигает полукилометра, и отсутствие людей за рулём техники повышает безопасность. Однако появление таких «роботов» на дорогах нашей страны зависит от принятия соответствующих законов», — отмечают разработчики.

Альтернативное топливо

Сергей Шишко напомнил и ещё об одной тенденции, которая характерна, пожалуй, для всех сфер современной жизни. Речь идёт об экологизации. Легковые машины уже переводят на газ. Некоторые модели спецтехники и коммерческого транспорта — тоже. Дела идут с переменным успехом, но всё же идут. А что с карьерными самосвалами?

«Сегодня БЕЛАЗ создаёт машины, работающие на альтернативном топливе. Использование в этом качестве природного газа — перспективная тема для компаний, которые ведут добычу полезных ископаемых в Сибири.

Нефть ведь добывают именно здесь, а НПЗ, за исключением омского, находятся в европейской части страны. При этом самосвалы тоже работают в Сибири. И получается у нас путешествие углеводородов по кругу.

А газ есть прямо на месте, поэтому российские предприятия заинтересованы в появлении двигателей, работающих в газодизельном цикле, либо в газопоршневых двигателях», — рассказал специалист завода БЕЛАЗ.

А теперь — патриотичная ремарка. Первый БЕЛАЗ, работающий на СПГ, оснащён российским двигателем — Кунгур-550 на базе ЯМЗ-240. Он установлен на БЕЛАЗ-75476 грузоподъёмностью 45 тонн. Машину представили в 2017 году на екатеринбургской выставке «Иннопром».

Оттуда он уехал на тестовую эксплуатацию в «Невьянский цементник». Непосредственно на месте производитель дорабатывал новую для себя топливную аппаратуру. Разработчики получили необходимые сертификаты безопасности, наладили снабжение и подвоз газового топлива. Когда тестовая эксплуатация завершилась, машина отправилась на предприятие «Север-Алмаз» в Архангельске.

«Ещё один самосвал такого типа уже изготовлен, он пока находится на заводе. Отличие от первой версии в том, что здесь мы уже установили два топливных бака, каждый из которых рассчитан на 4 часа работы. Таким образом, новая машина может отработать полную смену.

«Газовую тактику» мы продолжаем, ведём работу с нашим китайским партнёром по применению двигателей, работающих на газовом топливе, на самосвалах грузоподъёмностью 90 и 130 тонн. Заинтересованность есть с обеих сторон», — прокомментировал Сергей Шишко.

ЭКСПЕРТ

Александр Мосолов,
директор ООО «ПК ГАРО»

«В целом наметилась главная тенденция к увеличению безопасности использования карьерных самосвалов: насыщенность электроникой в целях защиты от негативного влияния человеческого фактора, установка камер заднего вида и звуковых датчиков контроля кромки отвала для снижения риска опрокидывания автомобиля при разгрузке, изменение выхлопной системы, чтобы выхлопные газы не перекрывали обзор водителю при движении автомобиля задним ходом, совершенствование систем автоматического пожаротушения.

А другая, не менее важная, тенденция — это улучшение удобства в использовании самосвалов: внедрение диспетчеризации через систему датчиков GPS или GLONASS, систем контроля загрузки, системы кондиционирования в кабинах, стереосистем, применение светодиодов и жидких кристаллов».

Текст: Кира Истратова

Читайте также: Самосвал БелАЗ «одели» в танковый камуфляж из World of Tanks