露天煤礦無人駕駛發展挑戰、展望及建議分析

當前，無人礦卡在國內露天煤礦應用和推廣正迎來 多重發展機遇，預計未來將以更快的速度實現普及。

一、面臨挑戰

1、應用場景的推廣問題

一是向非煤礦山應用場景的推廣問題。當前，露天 礦無人駕駛技術主要在煤礦領域得以應用，這得益于煤 炭產量高、土方剝離運輸需求量大等因素的推動。然而， 我國礦產資源豐富多樣，非煤類露天礦如金屬礦、砂石 骨料等同樣具備無人駕駛市場發展潛力。但就目前而言， 盡管國內無人駕駛技術已在少數砂石骨料礦、金屬礦上 實現初步應用，但整體還處于探索階段。現有露天煤礦 無人駕駛技術的通用性受到一定限制，需要針對各礦區 的差異性進行個性化的開發定制，而如何設計出能夠滿 足各類礦山需求通用方案，成為當前應用場景推廣亟待 解決的難題。

二是向干線運輸、礦外運輸拓展的問題。露天礦無 人駕駛運輸礦卡在向礦外運輸拓展的方向具備一定的發 展潛力，且由于該技術已經在礦內運輸中得到驗證，因 此與干線、礦外運輸應用場景的整體適配度較高。但在 具體適配過程中，首先要注意礦內與礦外運輸在業務流 程上的區別。干線運輸涉及更多的環節，如收費站、匝 道等，這就要求無人駕駛系統具備更全面的功能，需要 完成增量算法的調整。其次是要注意礦外運輸環境更為 復雜，對技術要求更高，一方面是礦外運輸地圖規模將 遠超礦內運輸，另一方面車輛對礦外復雜環境感知的敏 捷性也面臨挑戰。因此，無人礦卡需具備更強的定位、 感知和協同能力。此外，無人礦卡作為重型車輛，礦外 運輸必須設計冗余系統，以應對主系統故障等突發情況， 從而避免潛在的安全風險。

三是向井下礦山無人駕駛應用場景推廣的問題。井 工礦無人駕駛礦卡推廣的主要挑戰在技術層面。例如感 知能力方面，井工礦作業環境光線不足、濕度高，要求 傳感器具備更高的精確度與穩定性，其非開闊性環境需 要依賴更精準的井下三維激光掃描技術及激光雷達技術 以實現有效感知。在定位問題上，井下環境存在一定遮 擋，衛星定位信號難以到達井下，使 GPS 系統無法直 接應用于井下作業場景。因此無人駕駛礦卡必須具備在 遮擋情況下的通行定位能力。當前，露天煤礦無人駕駛 礦卡的應用尚未獲得廣泛市場認可，礦企對井工礦無人 駕駛技術的成熟度仍存在一定的顧慮，短期內推廣上難 以有顯著的進展。

2、極端環境的適應問題

礦區環境復雜，如高溫、嚴寒等復雜氣候以及礦區 的道路不平、煤灰揚塵等特殊生產環境均對無人駕駛技 術構成了嚴峻挑戰，特別是隨著礦區車輛數量的增加， 這些挑戰愈發凸顯。在現階段無人礦卡的正向設計過程 中，對于礦山地形行駛的特殊性考量不足，包括礦山內 部道路不平引發的高頻震動、極端溫差環境（例如新疆 地區夏季高溫與冬季嚴寒）以及煤灰等揚塵對雷達性能 的實際影響。此外，對于道路平整度的檢測、與礦山內 各類工程機械的交互以及裝載區域自動泊車的復雜性， 也缺乏充分的考量。當前，傳統無人駕駛技術在露天煤 礦無人駕駛領域的適配性仍處較低水平，迫切需要進行 深入的技術適配工作，未來還需在環境感知、規劃決策、控制執行等核心技術領域不斷突破，以增強系統對礦山 極端環境（如極端溫度、揚沙粉塵等）的適應能力。

3、網絡與數據安全問題

無人駕駛設備在運行過程中會收集大量的數據，包 括設備狀態、生產進度等信息，對于煤礦的運營和管理 具有重要意義，而這些數據存在被泄露或濫用的風險。 同時，露天煤礦的無人駕駛設備高度依賴網絡來實現實 時數據傳輸和遠程控制，一旦網絡受到黑客攻擊或病毒 入侵，可能造成數據傳輸中斷、設備失控等嚴重后果， 都將對煤礦的安全生產構成嚴重威脅。目前，無人礦卡 在交互方面主要分為 V2N（Vehicle to Network）通信 以及 V2V（Vehicle to Vehicle）通信兩大部分，基本按 照相應的車聯網安全協議以保障數據的穩定傳輸。但與 其他行業數字化建設過程相比，露天礦無人駕駛方案在 主動安全措施方面仍較為缺乏，如防火墻、入侵檢測、 數據加密等。

此外，由于礦區內部可能存在網絡覆蓋不佳的區域， 無人駕駛礦卡在設計時應注重車云結合策略，探索如何 在保障車端決策能力的同時，又能充分利用云端和邊端 的資源，以支持整個系統的計算、存儲和網絡資源的高 效利用。通過豐富的 V2V 交互，適當控制對于 5G 網絡 的依賴性。確保在網絡出現短暫故障時，無人駕駛礦卡 能夠按照預先設定的方式去正確的進行作業，而不會對 礦區的安全生產造成影響。

4、無人礦卡的噸位問題

目前，出于煤炭生產效率提升的需要，煤企對于無人礦卡的需求正逐漸向更大噸位方向發展。為滿足這一 市場需求，各大無人駕駛礦卡廠家著手進行更高噸位礦 卡的研發。然而，這一趨勢也面臨著技術上的挑戰，特 別是在新能源礦卡的動力電池方面。隨著礦卡噸位的提 升，電池組也需要相應增加，但過重的電池組不僅會增 加礦卡的整體重量，降低其有效載重能力，還可能對礦 卡的行駛穩定性和操控性產生影響。同時，電池的能量 密度、功率密度、安全性等性能指標直接關系到礦卡的 續航能力和使用效率。在礦山作業中，礦卡需要長時間、 高強度的運行，特別是在引入無人駕駛技術后，運輸系 統應能夠滿足全天候 7*24 小時作業要求，對新能源礦 卡的電池的壽命和充電速度提出了更高的要求。2023 年以來，增程式礦卡的數量呈現上升趨勢。這一趨勢主 要歸因于增程式礦卡相較于純電礦卡充電時間更短且無 需額外進行補電。因此，在提升礦卡有效載重的同時， 如何保證動力電池的續航能力、功率輸出、使用壽命及 安全性能等關鍵要素，是當前新能源礦用卡車研發亟待 解決的重要挑戰。

5、行業標準的統一問題

當前，礦區無人駕駛行業仍缺少統一的技術標準， 尤其在接口標準方面存在顯著缺失。由于接口標準缺 乏統一規范，各大廠商在產品開發上各行其是，大都 傾向于以自身標準為主導，再由其他廠商進行適配。 這一現狀極大地增加了不同廠商產品之間實現互聯互 通的復雜性。對于煤企而言，他們希望能夠在礦內集 成多家廠商的不同產品，以滿足多樣化的生產需求。 然而，由于各廠商產品接口標準的不一致，煤企在選 擇不同廠商產品時面臨諸多限制，給其數字化、智能化的推進帶來了挑戰。此外，在現行的國家標準體系 內，部分中小型礦場在國家標準執行與落實方面存在 不足，這一現狀也對無人礦卡的實際部署與應用帶來 了挑戰。例如，礦區道路過窄等生產作業環境條件未 能嚴格遵循國家標準，這在很大程度上影響了無人礦 卡在實際應用中的生產效率，同時也增加了其應用的 復雜性和難度。

二、發展展望

1、無人駕駛技術普及率將繼續提高

當前，無人礦卡在國內露天煤礦應用和推廣正迎來 多重發展機遇，預計未來將以更快的速度實現普及。 一方面，國家和地方層面密集出臺政策，大力支持露天 煤礦的數字化、智能化建設，鼓勵采掘生產現場的少人 無人化，為無人駕駛技術的普及營造了良好的發展環境。 據不完全統計，國家和地方出臺的相關政策已達數十項， 并呈現力度繼續加大的態勢。另一方面，國內無人駕駛 技術和商業模式不斷成熟，在露天煤礦領域已進入推廣 應用階段。目前，國內已有典型的露天煤礦已進入較為 成熟的應用階段，起到示范作用，樹立了標桿。此外， 國家和地方的智能化煤礦驗收上對煤礦的無人駕駛技術 應用有較大比重的考量，通過此類驗收對煤礦自身的可 持續發展有較大益處，此舉也成為推動更多煤礦布局無 人駕駛礦卡的重要力量。

2、無人礦卡運行機制將進一步優化

現階段，露天煤礦無人礦卡的基本運行思路是基于 云端的統一調度管理和車輛端的檢測識別與動作執行來 完成運輸任務。對于車輛端遇到故障的情況，解決思路主要為“故障導向停車”，即一旦車輛出現故障，則立 刻執行停車指令，原地等待救援維修。這一操作保證了 車輛的運行安全，但也很容易引起運輸路線的擁堵，降 低車輛編組的整體運輸效率。經過調研分析，未來車輛 端故障解決思路將轉為更高階的“故障導向運行”思路， 即車輛出現故障后，只要可以排除是直接影響車輛運行 的問題，則故障車輛仍可以繼續完成當前運輸任務，并 主動開往車輛維修車間接受維修。這一方面優化了車輛 端執行運輸任務的邏輯，提升了無人駕駛解決方案故障 處理的合理性，另一方面也在機制上提高了車輛編組的 整體運行效率。雖然故障處理機制是露天煤礦無人駕駛 的非核心功能模塊，但也標志著無人駕駛技術正在不斷 走向完備和成熟。

3、一體化智能管理或將快速落地

推進煤礦數據融合互通、實現環境智能感知、系統 智能聯動、重大災害風險智能預警是煤礦數字化智能化 發展的必由之路。當前，我國露天煤礦單礦大多已按業 務模塊完成了基本功能的數字化改造，帶來便利的同時 也導致了單礦內獨立數字系統過多，極易形成數據孤島， 難以統一管控，數據價值也難以挖掘和展現。因此，不 少煤企已經提出建立一體化智能管理平臺的訴求：一是 單礦內目前存在無人礦卡、有人礦卡、挖掘機、灑水車 及其他輔助設備，需要確保各類機械設備數據信息的互 聯互通，以便統一管控、協調作業；二是匯集多源數據， 基于先進的數據分析和人工智能技術，安全有效地管理 數據資產，同時提取礦山日常運營的特征和問題，完成 對礦山運營工作的動態優化，發揮出數據的潛在價值。 目前，國內已有廠商著手推進單礦一體化智能管理平臺 的開發和建設。

4、中國廠商出海發展將成就“新通路”

國外露天礦產資源豐富，具備更廣闊的市場需求 空間。從地質條件來看，其他主要煤炭生產國資源更 加豐富，且更多以露天開采為主。據統計，澳大利亞、 俄羅斯、南美等地露天煤礦的產量占比高達 70%- 90%。結合卡特彼勒、小松等國際廠商的市場布局規 模以及海外發達國家人力成本水平等因素，目前全球 范圍內仍有很大的露天煤礦無人駕駛市場空間有待開 拓。對于落地方案來說，中國露天礦無人駕駛技術和 落地模式正不斷完善，出海條件越來越成熟。在國家 政策的引領下，依托先進的人工智能、5G、線控等技 術，中國露天礦無人駕駛解決方案具備礦卡改裝、技 術支持和運營等多種服務，場景適應性強、性價比高， 能夠滿足大多數海外客戶的部署需要。同時，國內大 型礦企、運營商、設備商也在貫徹“走出去”戰略， 露天礦無人駕駛產業鏈“組團出海”勢頭正起。目前， 易控智駕、踏歌智行、中科慧拓等廠商已開始探索海 外市場商業布局。

三、發展建議

（一）政策建議

露天礦無人駕駛技術的發展與應用離不開政策的扶 持和激勵。應從礦企和礦用無人駕駛車輛生產廠商兩方 同時著手，一方面，礦用無人駕駛車面臨特殊且復雜的 作業環境，技術復雜度高，導致研發成本居高不下，政 策上應繼續通過資金獎補、稅收優惠等措施，激勵企業 增加對無人駕駛技術的研發投入。同時，應引導科研機 構與企業加強合作，共同解決技術難題；另一方面，盡 管無人駕駛技術在礦山場景下具有安全性優勢，但市場 對其的接受程度仍需時間培養。在初期部署階段，企業 或面臨試錯成本，并需應對技術成熟度、成本效益等挑 戰。政策上應通過設定明確目標，為無人駕駛技術的應 用指明方向。此外，應從國家或行業層面推動相關標準 和協議體系的完善，規范行業市場競爭秩序，對技術的 安全性與可靠性提出明確要求。

（二）廠商建議

對于車輛廠商而言，建議進一步加大研發力度，提 升技術成熟度，特別是在傳感器技術、車輛控制系統等 核心領域進行深入研發，向礦企提供更加可靠、高效的 解決方案。同時，廠商應在技術研發的基礎上嚴格把控 產品質量，為無人駕駛技術在礦區的廣泛應用打好基礎， 避免僅局限于小范圍應用以獲取政策優惠的情況。此外， 面對共同的市場機遇和挑戰，建議廠商們加強橫向交流 合作。通過行業整體的協同努力，加大礦用無人駕駛技 術的宣傳與推廣力度。

（三）用戶建議

從國家政策和行業發展趨勢來看，無人駕駛是露天 煤礦采煤運輸的重要方向。鑒于目前無人駕駛常態化運 行率不高、效率與有人駕駛相比偏低的現狀，現有的礦 山設計與無人駕駛常態化高效運行對設計的要求不匹配 是主要原因之一。建議用戶基于無人駕駛卡車常態化運 行需求，對露天礦的整體開采方案和輔助設施進行設計 和優化。同時，無人駕駛技術在露天煤礦的應用目前正 處于探索與應用并行的階段，為盡早進入礦內無人駕駛 階段，建議用戶繼續加大對無人駕駛解決方案的投入， 提升對無人駕駛技術應用的包容度和容錯率。此外，礦 企應積極引進具有無人駕駛、自動化控制、數據分析等 相關背景的專業人才，組建自有技術團隊，并通過培訓、 外部合作等方式，提升現有員工的技能水平。利用自身 對生產場景的熟悉優勢，結合無人駕駛礦卡的技術特點， 提升數據的有效利用能力。

（四）科研機構建議

對于設計科研機構而言，第一，建議盡快開展無人 駕駛工況下開采設計的優化研究，特別是針對整體剝采 排規劃、技術參數設計、路網布局以及車鏟匹配等核心 技術要素，進行系統的研究；第二，建議與露天礦合作， 開展面向無人駕駛常態化高效運行需求的露天礦開采方 案設計；第三，在此基礎上構建一套完善的設計標準體 系，為礦企提供既系統全面又高度契合無人駕駛需求的 設計解決方案。第四，設計科研機構還需在開采設計的 基礎上，進一步挖掘無人駕駛運輸的經濟潛力，致力于 探索成熟可靠的調度策略，積極研發適用于無人駕駛卡 車的露天礦集群調度系統，以推動無人駕駛技術在礦業 領域的廣泛應用。