首钢矿业水厂铁矿:以“智”破局,解锁无人驾驶新场景

何海蛟、张东升、王惠颖
2026-03-03
来源:首钢矿业融媒体中心

清晨的微光穿透晨雾时,矿业公司水厂铁矿主采场已是一派热火朝天的生产景象。电铲挥臂作业,矿车穿梭往来,但细心观察便会发现,几台绿白相间的矿卡驾驶舱里空无一人,却能精准完成装矿、运输、卸矿全流程作业。这不是科幻场景,而是水厂铁矿在主采场实施无人驾驶技术后的真实写照。


自2025年9月启动改造到12月全面完工,短短三个月,水厂铁矿突破三大技术瓶颈,实现国内首个海拔零水平以下深凹露天开采矿车智能混编运行,用科技力量改写了矿山运输的传统模式,形成了可复制、可推广、可借鉴的“水厂经验”,为矿山行业智能化转型提供了生动范例与有力支撑。

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实践筑基:从单点试点到主战场攻坚






时间回溯至2024年,水厂铁矿率先在建材产线运输环节应用无人驾驶技术,不仅积累了设备调试、系统适配、现场管理的实操经验,更验证了无人驾驶技术在矿山场景应用的可行性,为后续技术迭代与场景拓展筑牢了实践根基。


单一产线的成功只是起点,主采场才是矿山生产的主要战场,把无人驾驶技术落地到这里,才能真正释放智能化转型的潜力。主采场工况复杂、设备类型多,无人驾驶技术的推广必然面临多重挑战,但这也是提升矿山核心竞争力的必由之路,势在必行。

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在2025年初召开的水厂铁矿职代会明确,要在总结完善建材产线无人驾驶基础上,积极探索主采场无人驾驶,构建安全高效的采矿运营管理场景。这一部署,既是对智能化转型的精准谋划,更是向传统生产场景发出技术攻坚的动员令,一场向主采场智能化难题发起的冲锋正式打响。




技术攻坚:三大难关逐一破局






主采场的特殊工况,让无人驾驶技术落地面临三重考验。水厂铁矿集结精干力量,组建攻坚团队,联合大石河铁矿、计控检验中心等兄弟单位共同开展技术攻关,协同发力,靶向破题。


难关一:线控改造,筑牢硬件根基


2025年9月,水厂铁矿正式启动主采场电动宽体矿车无人驾驶项目。作为项目落地的关键环节,矿车无人化改造是一项名副其实的“硬骨头”,也是最棘手的难题之一。


改造涉及气路、油路、操控机构等多维度,多系统交叉适配的精准性与安全性,直接决定项目成败。“最开始改造时,我们遇到了多阀体气路连接混乱的问题,三大气路系统交叉,接口稍有差错,就可能引发制动失效,后果不堪设想。”负责线控改造的汽运作业区创新工作室负责人陈小松说。


为破解这一难题,攻坚团队采用模块化攻克策略,将举升、行车制动、驻车制动三大气路系统按功能拆分,逐一梳理连接逻辑,制定“1口进气、2口出气、3口排气、4口控制”的统一接口规范,最终绘制出精准的全车气路连接图,实现多阀体零差错连接。针对转向与举升系统共用油箱导致的油质污染、油路分配不均问题,攻坚团队创新设计双出油口改型方案,新增过滤器优化油质,通过管路布局调整保障供油稳定。

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方向盘与脚踏阀改型同样考验技术实力。为兼顾转向精准性、制动可靠性与车身装配兼容性,攻坚团队新增120mm×130mm×5mm定位底板焊接固定,确保方向盘中心与换向节精准对齐;将脚踏阀原“前后宽”结构改为“上下长”结构,适配驾驶室空间,并通过上百次制动测试反复验证,彻底杜绝卡滞、制动迟缓等安全隐患。

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经过近3个月的紧张施工,17台电动宽体矿车全部完成改造,为无人驾驶技术落地筑牢了硬件根基。


难关二:混编协同,打通通行经脉


主采场作为矿山生产重要区域,有人驾驶与无人驾驶车辆交织作业,设备类型多元、行驶轨迹复杂、作业场景多变,如何实现不同类型车辆的智能混编、有序协同,成为无人驾驶技术落地的又一难题。


水厂铁矿攻坚团队以全域硬件配置为基础,以智能控制技术为保障,构建起覆盖全场景的混编运行协同体系,打通了无人驾驶车辆与各类作业车辆的通行经脉。


“最开始推进混编作业时,最大的问题就是‘信息不通’,无人车‘看不到’有人车的作业意图,有人车也不清楚无人车的行驶轨迹,经常出现作业中断、避让混乱的情况。”水厂铁矿设备室自动化专业张东升回忆道。

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为保障混编运行安全高效,攻坚团队量身定制全域车辆协同硬件配置方案,让所有进入主采场的车辆实现 “信息互联、数据互通”。完成17台无人电车系统升级并对接自动翻卸指挥系统,实现卸矿、计量全自动化;为11台矿车、4台勾机及20台辅助工程车辆全覆盖安装协同终端,实现所有车辆位置、状态、作业意图实时共享,彻底消除信息盲区。


“硬件配齐只是基础,关键要让‘车与人、车与车’能‘听懂话、配合好’。”负责系统调试的汽运作业区技术骨干陈卓说。


针对主采场不同作业场景的协同难点,攻坚团队靶向研发三大核心控制策略,让有人车与无人车的协同作业有章可循、智能高效:研发一站双口精准对车控制策略,有人车加装终端后,无人车遇1#口占用可自动切换2#口,双口均占则驶入专用区等待,彻底解决此前作业中断问题;制定清晰混编避让规则,通过V2V终端实现轨迹交互,明确“重载倒车>重载前进>空载倒车>空载前进”的通行优先级,同状态执行“后到避让先到”,规范翻卸、装载区秩序;打造窄路智能会车系统,依托“平台+终端”模式推送实时路况,无人车自动响应避让,有人车通过语音、弹窗提示操作,破解窄路通行难题。

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“现在混编作业效率比以前提升了不少,以前要安排专人现场指挥避让,现在无人车能自动响应,有人车也能通过提示精准操作,不仅省了人力,更杜绝了安全隐患。”长期在主采场负责现场调度的汽运作业区运转乙班作业长高荣标感慨道。


难关三:环境适配,守住感知关口


主采场经常面临雨雪天气、复杂光照等恶劣环境,加上破碎站附近机械遮挡,不仅导致无人驾驶车辆的感知系统易受干扰、探测精度下降,还会出现定位信号不稳定、易丢失等问题,直接影响无人车作业的安全性和精准度,成为无人驾驶技术落地的“第三道难关”。


“矿山环境不比平地,无人车的‘眼睛’很容易被蒙蔽,遇到暴雨、强光,定位信号也会飘移,稍有不慎就可能偏离路线、发生碰撞。”水厂铁矿设备室自动化专业张东升坦言,环境适配的核心,就是要让无人车在复杂工况下“看得清、辨得准、定得住”。

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针对这些卡点,攻坚团队靶向发力,研发四大核心技术,构建起全方位的环境适配保障体系。一是多模态感知融合技术,融合激光雷达、毫米波雷达与视觉数据,搭建3D全景分割网络,优化算法提升运行帧率,破解复杂环境“看不清”难题;二是多源融合高精度定位方案,整合惯导、视觉等数据,优化弱信号适配,断网时仍能维持10cm内高精度定位,解决“定不住”卡点;三是装运卸一体化调度平台,整合卡调与无人驾驶模块,实现车辆统一调度、指令精准传输;四是东排干选料仓放料协同系统,按“就位-放料-监控-离场”闭环逻辑,实现无人车自动精准接料。系列技术破解环境适配难题,保障无人车稳定高效作业。

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“多项技术的协同发力,彻底破解了环境适配难题,现在哪怕是环境再复杂,无人车也能稳定高效完成作业。”张东升的语气中满是自豪,这些技术也为无人驾驶技术在矿山复杂环境的应用提供了有力支撑。




价值彰显:减员提效与本质安全双突破






科技赋能的最终落脚点,在于价值创造。水厂铁矿主采场无人驾驶技术的成功落地,不仅打破了传统矿山运输的瓶颈,更在减员提效、安全提质上实现双重突破,用实实在在的成效印证了技术攻坚的意义与价值。


传统有人驾驶矿车作业模式下,需配备足额驾驶员保障24小时轮班作业,人工成本居高不下。无人驾驶项目投用后,直接减员67人,年节省人工成本1900多万元,同时,17台无人矿车精准完成装矿、运输、卸矿全流程作业,无需人工干预,既减少了人为操作失误导致的作业延误,又降低了车辆空驶率,进一步压缩了运营成本。减员提效的双重成效,让运输环节实现了从“人力密集”向“技术密集”的转型。

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传统有人驾驶模式下,疲劳驾驶、操作失误、视线盲区等因素,始终是运输环节的安全隐患,直接威胁作业人员的生命安全和矿山生产的稳定有序。无人驾驶技术的应用,从根源上破解了这一难题,实现了运输环节的本质安全提升。此外,无人矿车驾驶舱空无一人,彻底规避了车辆碰撞、矿石掉落等可能对人员造成的伤害,实现了“人退机进、无人则安”的安全目标。  


从建材产线的初步探索到主采场的全面突破,从技术攻坚的迎难而上到价值彰显的硕果盈枝,水厂铁矿以敢为人先的创新勇气、求真务实的攻坚作风,在智能化转型的道路上迈出了坚实步伐。面向未来,水厂铁矿将持续深耕智能化领域,不断破解矿山智能化发展难题,在智能化转型的道路上“智”行致远、再创辉煌,以科技赋能书写高质量可持续发展新篇章。

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来源:水厂铁矿

图文:何海蛟、张东升、王惠颖


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