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我公司研制的煤矿井下自动驾驶关键技术及装置再革新
发布时间:2021/07/06 18:05:40 来源: 点击次数:

2021年6月30日,由中煤科工集团常州研究院有限公司研制的国内首套全系列矿用本安型自动驾驶机车保护(控制)装置及算法,适配榆北煤业曹家滩煤矿带线控底盘的新能源无轨胶轮车在该矿副斜井巷道完成自动驾驶阶段性测试验证和试运行。此项目是中煤科工集团常州研究院有限公司与陕煤榆北煤业信息化运维分公司联合为深入贯彻“少人则安、无人则安”智慧矿山理念的一次重要科研创新实践。针对井下“长廊效应”、无GNSS卫星定位信号、低照度等复杂工矿环境与煤矿防爆本安要求,开展了大量科研测试、产品设计与算法优化工作,实现了煤矿井下新能源无轨胶轮车的自动驾驶第二阶段测试验证与试运行。

本次测试验证和试运行路段选取了曹家滩煤矿副斜井井口至中央变电站作为行车路线,全长约4300米,其中水平距离 351米,其余路段为7%坡度的斜坡,含2个岔路口和4个转弯路口。测试运行过程中,在巷道中设置了作业车辆、路障、警示桶、行人等各类障碍物,巷道转弯、坡道启停、上井车辆避让、下井车辆会车等各类行车场景,验证了井下自动驾驶装备及算法的可靠性和安全性,可有效保障无轨胶轮车在煤矿井下巷道环境中实现自动驾驶。

为实现煤矿井下无轨胶轮车自动驾驶后续的常态化应用和产业化推广,常州研究院研制的全套保护(控制)装置采用矿用本安型设计,在满足自动驾驶车辆感知与控制功能的同时,兼顾了煤矿井下机车电气配套装置低功耗及低成本实际需求,整套装置包括多功能车机交互终端(具备WIFI6/4G/5G等无线通信功能)、车载域控制器(MADAS)(可实现最大42Tops(INT8型)的算力加持)、组合高精度定位及惯导(UWB+IMU)、面向VSLAM应用的车载摄像仪、极小盲区超声波雷达、毫米波雷达、16线激光雷达、车载手咪等全系列产品,部分产品在业内属首次获得煤安认证。该套装置可通过灵活组合和软件算法定制开发,应用于煤矿井下无轨胶轮车、轨道机车、单轨吊、掘进机等各类煤矿移动工程机械装备的辅助或自动驾驶。

为确保项目计划研究内容的顺利实施,项目团队采用三步走方案:首先基于通用线控底盘小车测试验证自动驾驶装备性能、UWB+惯导融合定位功能、自动驾驶地图精度等,并在常州研究院新北厂区井下受限空间模拟巷道环境、曹家滩煤矿地面工业广场路段等场景系统性测试验证井工煤矿地面和井下模拟环境下自动驾驶算法,为新能源无轨胶轮车井工煤矿自动驾驶前期方案验证和后期移植的工作提供参考指南;在此基础上,以煤矿用防爆新能源卡威 WLR-5C 型指挥车为基础对标SAE International J3016TM 《标准道路机动车驾驶自动化系统分类与定义》L3+级技术标准对车辆自动驾驶进行了全面改造调校,对前方车辆行驶状态的识别及响应、行人和车辆的识别及响应、跟车回车行驶、靠边停车、上下坡启停、弯道行驶、自动紧急制动、避障绕障、人工操作接管等车辆自动驾驶功能项进行了大量调试、测试、优化、改进,并在曹家滩煤矿工业广场,完成了车辆避障绕障、会车等场景。在此基础上,项目团队开展了本次井下自动驾驶功能测试验证与试运行工作。下一阶段,常州研究院自动驾驶科研团队将在当前井下自动驾驶试运行基础上,继续优化和改进适应于煤矿井下复杂环境的无新能源无轨胶轮车自动驾驶关键技术与装置,在该矿依托车联网(5G+UWB精确定位+智能路侧单元)基础设施支撑,实现煤矿井下正常路况条件下(非避障、让车、拐弯等路段)时速不小于25km/h的常态化运行,为该矿提供自动送餐、送工具等日常运营保障服务。