火起来的矿区无人驾驶，能「活」下来吗？

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The following article is from 机器智行 Author 机器智行
作者 / 华卫
如果仔细观察今年的「自动驾驶遇冷」问题，就会发现，业界并未将其全盘否定，而是将预期变得更加现实。在自动驾驶仍存在长尾问题的时期，部分不存在公共安全隐患，又有望商业化落地的场景，仍会受到资本市场的青睐，「矿山场景」就是其中之一。
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国外矿区自动驾驶商业化已超过 10 年，其中美国卡特彼勒在 1996 年就推出无人矿卡，日本小松在 2008 年就在其智利铜矿部署自动驾驶矿用车，铁矿石巨头力拓集团、澳大利亚铁矿石出口商 FMG 集团、巴西著名铁矿石生产和出口商淡水河谷等公司都有成熟的矿区无人驾驶解决方案和运营数据，并且账面上已经出现应用自动驾驶驾驶技术而带来的实际收益。
在国内，也相继有自动驾驶公司在这一赛道入场，踏歌智行、伯镭科技、慧拓智能、易控智驾、希迪智驾、拓疆者等正在内蒙古、新疆、江西、西藏、广东、河南、北京等地的矿区做无人化测试或运营。
! U! t3 \  G7 t* R8 e1 V- |) s  M在资本市场，从事矿区无人驾驶技术研发的公司现在似乎也正被热捧。近期，有投资人透露，某家专注于矿区场景的自动驾驶公司在最新一轮融资中拿到十亿级估值。

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从宏观角度看，矿区无人驾驶在政策层面具备发展的高确定性，是目前自动驾驶细分赛道中唯一政策明确规定落地时间的领域。
+ D% w, K8 s  F8 j6 e& y) m2020 年，国家发展改革委、国家能源局、应急部、国家煤矿安监局、工业和信息化部、财政部、科技部、教育部八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，提出「到 2025 年露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输」。
那么，在资本市场与政策的双重利好下，当前国内矿区的无人化部署究竟到什么程度了？自动驾驶技术应用到矿区场景里会遭遇哪些难题？如何去解决？这一技术能否渗透所有的矿区市场？成熟后的矿区无人驾驶技术又是否能「横向复用」到其他场景？
/ J" V+ \* [6 {- ?+ I7 m3 Q在国内多个露天矿落地
订单来源分三种
据了解，现在中国矿区无人驾驶行业已具有相对成熟的技术解决方案，并在露天矿场落地应用。不同于海外由主机厂主导的模式，国内的主要推动力量常见为科技公司。
& b9 Q. S  Y/ ?# M2 G! T% \& Q其中，伯镭科技的产品和解决方案已在全国十余个省市自治区、多个矿种落地运营（例如洛阳钼业、酒钢西沟矿、国家电投扎矿、国能平庄乌拉图嘎等）。2022 年，该公司在酒钢西沟矿打造了全国首个全采面无人矿山，2023 年下线并发布了全国首台无驾驶室换电宽体车。
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另一边，据踏歌智行介绍，该公司有在建 / 完成无人驾驶运输项目约 30 个，在手订单总额 10 亿元，智能驾驶方案装车近 400 辆矿卡和宽体车。其无人驾驶运输系统总体解决方案「旷谷」，可实现矿区 7X24「安全员下车」无人运输作业。
「目前，头部公司已可实现无安全员的 L4 级别自动驾驶，数千万年营收规模并不鲜见，团队规模上多在 100-300 人的区间内。」伯镭科技表示。
但是，曾从事矿山无人驾驶行业多年的 Carver Zhao 向机器智行透露，目前各家公司的实际合作订单量仍显得较为有限，暂时无法实现真正的盈利。
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6 a8 ?& `+ b* \0 X2 E) @5 c据介绍，矿区无人驾驶公司的订单主要分三种：一是大型国有矿的老旧矿卡无人驾驶改造订单或无人驾驶新矿卡订单，金额较大，单采购订单都在千万级别；二是无人驾驶非公路宽体自卸车的采购订单，去年年底，伯镭科技合作的主机厂中国兵器集团山东蓬翔拿到总量达 15 台的前装自动驾驶宽体车订单，并且这些车辆现已在内蒙古国能乌兰图嘎矿上落地；三是部分自动驾驶公司提供的基于自动驾驶的运输订单，按照实际运输量结算。
矿区对无人驾驶的需求度
4 k' p: B* `3 g' ^「目前，无人驾驶在矿区的落地能力仍未达到矿区企业所期望的能力，但随着技术发展以及市场推动，矿企出于自身生产安全、提升效率以及降本方面的需求，也愿意配合推动无人驾驶的落地。」Carver Zhao 称。
据了解，由于车辆大、盲区多，夜晚作业疲劳驾驶，矿区的人员伤亡事故频发；效率方面，传统作业模式智能化水平有限，在管理上受制于「人」的不确定因素；生产成本、人力成本、管理成本、因司机操作不规范造成的车辆维修及油耗等各类成本居高不下。
  z5 q, ~* l- J- `1 B: K. \  }+ B针对效率和成本问题，部分矿区无人驾驶公司采用了提高行驶速度、实现多车排土、设置装载预停靠点等技术手段，并实现有人与无人系统的数据集成与信息交互，以提升全矿运输的作业效率。
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此外，踏歌智行对机器智行提到了一个矿区普遍存在的场景需求：当有人驾驶车辆与无人驾驶矿车在混行路口相遇时，用智能化管理代替人工监管。这需要定制无人智能交通管控系统，在混行路口部署道闸、信号灯和提示屏等设备，并通过路侧交通管控单元统一接入云控平台。
8 j6 J; A& W5 W& d在该系统的运作下，当有人车辆正在通行路口时，系统会严格控制无人矿卡在路口等待，直至安全再自主通行；在无人矿卡进入路口的过程中，信号灯由绿变红，闸杆落下，显示屏可提示通行指令。

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" H3 y5 g& v' l) m. O% b伯镭科技还透露称，除了矿区除装车、运输的自动化和无人化运行外，矿企还有一些更加具体的需求，如远程遥控挖掘机、电铲、装载机、平路机等辅助作业机械，以及洒水车等辅助车辆的无人驾驶，另外还有人工驾驶车辆的防超速、防疲劳、防碰撞等辅助驾驶需求。
四个实际经济效益
有海外数据显示，无人驾驶应用为矿区运输提升了 20% 的运输效率，节约了 15% 的运营成本，每辆车年工作时长增加了 500 小时。
而根据踏歌智行提供的数字，目前在被国家科技部列为「重大科研项目」的国能集团胜利能源无人驾驶矿卡项目中，该公司可实现 220 吨无人驾驶大型矿卡全天候无安全员编组运输作业，达到人工作业效率的 95%。


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除提升效率外，无人驾驶方案还能帮助矿企缓解招工难、从业人员年龄断层等人力资源问题，并从人员支出、维保费用、能耗水平三方面为其带来实际的经济效益。
「使用一辆『无安全员』的无人驾驶矿车，每年最高可节省 80 万元的用人成本。」据踏歌智行介绍，由于矿山 24 小时不停工，一辆矿车通常配置 2-4 位司机；一位矿车司机的薪资约在 8000-12000 元每月，综合保险、食宿等费用，矿企聘用一位司机的人员年支出在 15-20 万元 / 年左右。如果整个矿区有上百台车实现无人驾驶，可以减少 200-300 名司机的招聘。
维保和能耗方面，伯镭科技指出，由于无人驾驶车辆由算法和系统控制，驾驶习惯相对更稳定，柴油矿车的油耗和胎损都会有一定程度的降低，维保费用可降低 5-10%。而当使用纯电无人驾驶矿车生产时，以国内矿区常见的 105 吨宽体车为例，一年能够为业主节省 70% 能耗成本，并完成将近 30 万吨的碳减排。
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5 S$ B9 j! Y. y以踏歌智行在华润水泥肇庆大排砂石骨料矿部署的全矿无人驾驶纯电动宽体车为例，经测算，这一车型的单趟能耗成本为燃油车的 12%。
Carver Zhao 对机器智行表示，目前国内的无人驾驶产品还没有真正在露天矿山大规模运营，主要还是以试点项目或者小体量的运力承包运营为主，离达到人工驾驶生产还有一定距离，尚未真正为矿山带来规模化的经济效益。
另外不得不提的是，无人驾驶矿车能够为矿企省下一笔隐形的安全成本。今年 2 月，内蒙古阿拉善煤矿刚发生一场令人唏嘘的矿难，这也让采矿作业的安全问题再次受到广泛关注。
「经济层面可以有很多个 0，但对于矿山业主来说，本质安全才是 1，也是一切的基础。」伯镭和踏歌方面均表示，矿企的首要需求就是保障安全，智能化升级和无驾驶矿车的普及，可以帮助业主加快实现无人则安、少人则安。
  q& _- r6 c2 R6 o; Q落地不易
需解多方面难题
- A' p+ b4 f1 r; x「无人驾驶矿车的落地并不会比小型车容易」，一家自动驾驶公司的高层对机器智行表示，其之所以没有选择矿区无人驾驶赛道，是因为矿区虽然场景简单，但对安全性的要求很高，还要面临传感器除尘、抗震等诸多挑战。
的确，矿区实际上是具有严格要求的室外环境，无人驾驶技术虽然适合矿区自动化生产的应用诉求，能为矿区带来显著的商业价值，但在落地应用过程中需应对一系列技术以及场景方面的难题。
一，矿区通常处于极端恶劣的地理位置，感知系统面临扬尘、浓雾、雨雪等恶劣天气的干扰。对此，大部分企业通过合理布局不同的激光雷达与毫米波雷达来保证感知能力，也会采用车路协同技术以及特定识别算法，提升部分区域的感知能力。
对此，有的矿区自动驾驶公司针对扬尘、雨雪、浓雾专门开发识别算法，能够在一定程度上降低干扰，满足生产需要；还有部分公司部署了毫米波雷达、激光雷达、摄像头、红外传感器等 20 多个传感器。
( P, v! C( E) L6 B  N- R: I3 W二，露天矿山基本为几乎没有交通标识、道路与工作区频繁变化的非结构化道路，不仅坡度陡、弯度大，还需面对落石、颠簸、翻浆、泥泞等问题。随着矿山生产的推进，矿车的装载、卸货点以及矿区地貌还会发生变化，路段上的阶梯结构和气候也会导致道路边界变化。而且，并不是所有矿区的采区建设都能够达到国家规范，如道路宽度、坡度、挡墙高度等，这都对自动驾驶矿车的运行提出了挑战。
: O: }) l, i6 G: T: x" j1 f5 D" e「这一方面需要矿方配合整改达到无人驾驶的基本要求，另一方面要提升车辆的控制能力。」Carver Zhao 表示，目前各家企业都在加强线控方面的技术能力，包括与主机厂合作对线控的改造、VCU 的编写等。2017 年，踏歌智行还自研了专为矿区开发的车载域控制器，该系列产品现已发展到第三代。
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（踏歌智行车规级车载硬件产品）
' r& h% Z! _. k2 h, y4 R三，安全性与效率间的平衡与取舍。由于制动管路的密封性不足等原因，矿车在运行过程中系统压力会偏低。人工驾驶时往往忽略该问题，而无人驾驶时会有程序持续监测制动系统的压力，当压力偏低时，会降速行驶。
- o  A/ C$ x' y$ Z据 Carver Zhao 透露，现阶段矿区无人驾驶基本还是分为两段，一是装卸两端，更多采用自主规划，一是主干道路，主要采用循迹的模式。
: n& _5 C' `2 ?四，矿区无人驾驶从技术概念到落地范畴，在世界范围内最多也只能追溯到十几年前，整体上仍是一个比较新的行业。「而所有新行业都要面临上游供应商成本高且尚未量产造成的整体成本居高不下、生态链不完整造成的相应配件不完备、规则和标准不统一造成的产品体系不稳定和产品故障等问题。」伯镭科技指出。
以国有大矿为主
「放量拐点或在 2 年后来临」
根据华泰证券 2022 年研报《矿山智能驾驶或进入规模化落地期》对国内矿区无人驾驶行业的测算，升级潜在市场空间或超百亿元，每年潜在增量市场空间或达数百亿元，运输运营模式市场规模或达千亿元级。「市场空间应该会持续释放，放量拐点或会在 2 年后来临。」伯镭科技表示。
踏歌智行则认为，矿区无人驾驶行业要经历两个拐点：「安全员下车」常态化和全矿无人运输运营。「目前行业已走过第一个拐点，无人驾驶技术开始加速渗透露天矿场景，当无人运输商业模式的经济模型获得验证，则达到第二个拐点，其市场空间将爆发式增长。」
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) v) c+ x! A( r. G* n清华大学智能产业研究院（AIR）交通产业合作负责人袁基睿也对机器智行表示，中国是矿业资源大国，其对矿区无人驾驶技术在国内市场的普及持乐观态度。
$ ]6 k" J' {* Q0 W5 y+ c9 [然而，无人驾驶要完全渗透所有的露天矿区市场仍有不小的难度。「尤其是针对一些小型、道路条件不好、通讯不好的砂石矿区，近期的市场渗透应该还是以国有大矿为主。」Carver Zhao 判断。
/ O2 l* h7 Q( x% H( V' X据悉，随着国有大矿的智能化升级，矿区运输调度平台业务也在逐渐向无人驾驶技术商开放，如国家电投中央研究院委托了踏歌智行建设「智慧矿山综合管控综合生产指挥软件」。
, R5 H3 m/ C2 S/ f1 o有望「横向复用」到多个场景
; W* b% s9 l, k' O( Q  B) p: c此前，辰韬资本执行总经理贺雄松曾向机器智行表示，限定场景的自动驾驶公司做好第一个市场后，也可以通过技术迭代拓展至开放程度。
具体到矿区，伯镭科技和袁基睿都认为，从技术角度，不同场景的无人驾驶技术存在通用性，都涉及定位、感知、规划、控制、决策、线控执行等关键组件。但转到工程实现视角看，每个场景都有其独特性，面对核心问题有各自专用的技术和解决方案。


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7 c' {" X+ [; c# Z3 c而在 Carver Zhao 看来，矿区无人驾驶针对恶劣天气和道路条件的算法都可以复制到其它场景下，但不同场景下对于无人驾驶技术的能力要求不一样，边境通关物流、散货码头等与矿区类似的场景复用起来更合适。
; ]' z7 m/ ?( b( @2 P踏歌智行则把目光放得更近，表示「矿区无人驾驶技术也可以从矿内走向矿外的堆料场、发运站等地的短驳运输场景。」
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