我们离真正的无人驾驶究竟还有多远?
2013年,美国高速公路交通安全委员会制定了自动驾驶技术的分级标准,将自动驾驶汽车分为L1到L5共五个等级。L1到L3级别的车辆只能实现有限度的辅助驾驶,而L4和L5级别的车辆才真正实现了无人驾驶。目前市面上大多数所谓的自动驾驶汽车,其技术等级大多停留在L2到L3之间,距离真正的无人驾驶似乎还很遥远。正如Waymo公司的CEO John Krafcik所说:“将无人驾驶汽车投入实际道路运营,难度堪比将火箭送入太空。”
然而,如果我们把目光转向开放道路以外的领域,就会发现无人驾驶已经在一些场景中实现或开始了实质性的商业化落地,比如科技园区内的低速快递物流车和封闭场景中的矿山无人驾驶。
近日,矿山无人驾驶领域的领军企业踏歌智行宣布,其已在国家能源、国家电投旗下多个露天煤矿及鄂尔多斯永顺煤矿实现了矿卡和矿用宽体车的24小时“常态化去安全员作业”。未来,以矿山为代表的工业场景将成为无人驾驶技术普及的先锋。
为什么矿山能够成为无人驾驶快速实现商业落地的领域?与城市道路相比,矿山环境相对封闭,道路及通行规则自成一体,没有公开道路的交通法规问题,且车辆路线相对固定,速度大多低于40公里每小时。此外,矿山无人驾驶有明确、可控的作业规程,商业模式也更为清晰,这些因素使得矿山成为无人驾驶商业化的理想场景。
露天采矿中的矿车运输作业涉及“装-运-卸”流程,是露天煤矿作业的核心环节之一。露天煤矿生产作业成本中,运输成本占据了很大比例,其中司机工资更是运输成本中的大头。矿山24小时不停工,一辆矿车通常需要配备5到8位司机,实行三班倒的工作模式。矿山工作环境恶劣,司机收入约为每月8000到12000元,综合成本每年约在15万到20万元之间。这意味着一辆矿车每年的人工成本可能超过百万元。
同时,统计数据表明,露天矿山的重大安全事故多数发生在运输环节,一旦发生事故,经济损失巨大。因此,解决运输环节的安全问题,也就解决了大部分的重大安全隐患。基于安全和成本的考量,矿山企业有动力推进无人驾驶技术的商业化落地。国家政策也在积极促进露天矿山实现无人驾驶转型,例如2020年3月,国家发改委、能源局、工信部、煤监局等八部委联合发布的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,明确提出到2025年,露天煤矿应实现智能连续作业和无人化运输。
在多种因素的共同推动下,矿山无人驾驶市场迅速增长。全国范围内的各类矿山,如煤炭、水泥砂石、金属矿等,都在布局无人驾驶。多家研究机构预测,到2025年左右,中国矿山无人驾驶市场规模有望达到2000亿到4000亿元,与全球矿业巨头必和必拓一年的总营收额相当。
踏歌智行实现多矿区“常态化去安全员作业”的实践,体现了该领域无人驾驶的发展历程和技术突破,对未来无人驾驶技术的进一步发展及“去安全员”具有重要的参考价值。
矿山无人驾驶实现“安全员下车”的过程大致可分为三个阶段:早期阶段,工程师需要跟车作业;随后阶段,安全员开始“出舱”,不再需要时刻准备介入驾驶;最终阶段,即“安全员下车”,不再需要安全员跟车,完全交由矿车自主行驶。踏歌智行的实践表明,常态化“安全员下车”意味着除了必要的车辆检修维护和特殊情景外,其余时间可全天候24小时不间断地进行安全员下车作业,作业内容覆盖“装-运-卸”全流程。
踏歌智行自2020年7月在包钢白云鄂博铁矿首次实践安全员下车,到今年3月在多矿区逐一进行常态化安全员下车作业,经历了20个月的研发迭代和现场实践。今年3月开始推动的常态化安全员下车,踏歌智行提出“安全员下车,安全不下车”的口号,稳步推进。
矿山无人驾驶与开放道路上的乘用车无人驾驶相比,各有挑战。露天矿山面临的环境更为复杂,包括无交通标识的道路、恶劣的工作环境、极端气候条件等。踏歌智行提出了“车-地-云”协同的方案架构,这一架构支撑了踏歌智行的技术布局。
在产品化与项目交付方面,踏歌智行根据自身的发展水平,搭建了独立的产品团队和工程交付团队,并注重三类人才的合理搭配。“研发+产品+工程”并进的研发模式,使踏歌智行能够快速响应市场需求,实现现场跑车验证。该公司研发了一系列车规级矿区专用车载域控制器产品,实现了极高的成熟度和标准化。
踏歌智行自成立以来,专注于矿区无人驾驶,认为其竞争优势源于在露天矿领域长期深耕所形成的核心算法和系统方案积累。这包括感知技术、规控技术和云控技术等。这些技术长期积累,确保了系统作为一个整体的安全性和经济性。
实现“常态化安全员下车”的关键技术实践包括风险评估与标准体系、融合感知技术、多重安全冗余、高精地图和矿区专用车规级硬件等。踏歌智行的高精地图独立产品,涵盖了地图素材的采集、制作、发布和使用等模块,确保了高精度和实时性。同时,该公司自主研发的专为矿区开发的车载域控制器产品,适应了矿区恶劣的工作环境。
多个矿区齐头并进、批量的常态化安全员下车,不仅是对产品,也是对工程交付的巨大考验。踏歌智行通过不断积累数据和优化流程,提高了工程交付的标准化、程序化和模块化程度。
在用户合作方面,踏歌智行认为与客户肩并肩工作非常重要。客户提供的行业知识和经验,帮助踏歌智行更好地理解和解决问题,从而设计出更安全、稳定的无人驾驶解决方案。
未来的技术发展目标是实现极致的安全和更高的效率。虽然目前大部分真实作业场景可以符合ODD域的要求,但未来ODD域的要求会进一步降低,实现更简易的部署和更极致的体验。同时,无人驾驶在矿山作业中的深度集成,将带来经营管理和生产作业的改进,助力用户实现真正的无人矿山和智慧矿山。