Самосвалы на аккумуляторных батареях, дизель-троллейвозы, карьерные роботы-челноки, беспилотные технологии, роботизированные системы управления, искусственный интеллект, «интеллектуальный» карьер по добыче полезных ископаемых — все это не какие-то фантастические концепты будущего, а реалии новой эры технологий, которая стремительно наступает. Следуя мировым трендам и работая на перспективу, БЕЛАЗ интенсивно внедряет инновационные технологии в свою продукцию, определяя направления будущего развития карьерного машиностроения.
Каждая инновация, разработанная и применённая в новой технике предприятия, призвана улучшить ее надёжность, безопасность, обеспечить комфортные условия для водителя, сделать эксплуатацию машины экономически эффективней. В состав разрабатываемой техники активно внедряется электроника, умные технологии и устройства, что во многом облегчает эксплуатацию и содержание техники.
Нам есть что предложить и чем заинтересовать потребителей. Стремление повышать качество и эффективность, снижать эксплуатационные расходы, улучшать надёжность, безопасность и экологичность карьерных самосвалов — вот главная движущая сила инноваций БЕЛАЗа. И сегодня предприятие уже готово к поставкам этих современных машин, речь о которых пойдёт в этом обзоре.
Карьерные самосвалы с электротрансмиссией
На ОАО «БЕЛАЗ» расширяется производство самых востребованных самосвалов с электромеханической трансмиссией переменного тока. Модельный ряд машин серии БЕЛАЗ-7558 грузоподъёмностью 90 т расширился за счёт изготовления трёх модификаций: БЕЛАЗ-7558F, БЕЛАЗ-7558C, БЕЛАЗ-7558D. Изготовлена и готова отправиться к потребителю новая 180-тонная машина БЕЛАЗ-75182, в составе которой применён современный привод переменного тока General Electric. Линейка 240-тонных самосвалов пополнилась за счёт изготовления нового карьерного самосвала БЕЛАЗ-7531В с новой эффективной системой жидкостного охлаждения шкафа управления трансмиссии переменного тока.
Ведутся пусконаладочные работы карьерного самосвала БЕЛАЗ-75711 грузоподъёмностью 450 т. Продолжаются работы по совершенствованию собственных конструкций в системах управления тяговым электроприводом. Один из примеров — разработка и применение системы бесконтакторного управления тяговым электроприводом в самосвалах с трансмиссией переменно-постоянного тока, что в результате повысило надёжность узла и, как следствие, эффективность самосвала в целом. В настоящее время разработка проходит комплекс эксплуатационных испытаний на карьерных машинах грузоподъёмностью 130 и 220 т.
Роботы
Добыча полезных ископаемых ведётся во все более сложных, порой опасных условиях труда и на отдалённых территориях. Температура от –50 до +50 °С в зависимости от климатических зон, загазованность, пыль, а иногда и повышенный радиационный фон. В таких условиях человеческий фактор невольно становится причиной снижения эффективности работы. И тут на помощь должны прийти умные самосвалы БЕЛАЗ, которые уже могут работать без водителя в кабине. Многотонной беспилотной машине без надобности чистый воздух, хорошая видимость и перерывы на обед. Она оптимально точно выполнит все нужные операции.
Работы по созданию первой роботизированной машины в компании БЕЛАЗ стартовали в 2009 году.
Сегодня первые 130-тонные самосвалы БЕЛАЗ-7513R с интеллектуальной системой управления уже зарекомендовали себя как высокопроизводительная техника в реальных условиях эксплуатации разреза «Черногорский» в Хакасии (Российская Федерация), где они перевозят вскрышную породу, двигаясь по выделенному участку разреза протяжённостью 1 350 м.
Очередным шагом предприятия в направлении расширения линейки выпускаемой роботизированной техники является изготовление партии самосвалов БЕЛАЗ-7558R грузоподъёмностью 90 т, а также фронтального погрузчика БЕЛАЗ-7528D с дистанционным управлением.
Конструктивные особенности
Новые роботизированные карьерные самосвалы БЕЛАЗ имеют ряд принципиальных особенностей, которые выгодно отличают их от образцов, собранных ранее за счёт внедрения интеллектуальных систем управления роботизированного карьерного самосвала нового поколения.
Интеллектуальная система значительно улучшает эксплуатационную привлекательность самосвала:
— обеспечивает оптимальные параметры движения;
— увеличивает время использования техники за счёт отсутствия пересменок и обеденных перерывов;
— позволяет работать в условиях ограниченной видимости и загазованности.
При этом применение роботов в горнодобывающей промышленности значительно уменьшает влияние человеческого фактора, особенно в местах, потенциально опасных для жизни (например, урановых рудниках).
Сегодня для качественной и бесперебойной работы роботизированных машин адаптирована конструкция основных узлов самосвала:
— разработана система рулевого управления и тормозных механизмов с применением гидравлических пропорциональных клапанов, которые идеально подходят для цифровых программируемых систем. Это позволило совместно с современными комплексами навигации достигнуть высокой точности позиционирования во время движения, повторяемости оптимального маршрута и экономии топлива;
— все электронные системы машин, задействованных в процессе добычи, объединены в одну интеллектуальную сеть, что позволяет формировать подробные отчёты о функционировании роботизированной техники для оценки и корректировки планов работ и графиков перевозок, а сервисные службы получают актуальную информацию о состоянии узлов и систем робота, на основе которой принимаются решения по планированию их технического обслуживания;
— с целью повышения быстродействия и улучшения качества передаваемого видеоизображения и другой информации проведены испытания робота с GSM-сетью нового поколения 5G.
Одним из наиболее важных аспектов, требующих особого внимания при эксплуатации роботизированных самосвалов, является вопрос безопасности.
Для этого машины оборудуются видеокамерами, радарами, лидарами, позволяющими объективно определять возможные препятствия при движении и с помощью интеллектуального алгоритма принимать решение об объезде или остановке.
Все основные узлы транспортного средства имеют дублирующие системы управления, вступающие в работу при отказе основной системы.
Разработанные на ОАО «БЕЛАЗ» уникальные антиблокировочная и противобуксовочная системы, усовершенствованные алгоритмы управления электромеханической трансмиссией улучшают безопасность движения робота при ухудшении дорожной обстановки в случае дождя, снегопада и других неблагоприятных метеоусловиях.
В случае непредвиденных ситуаций дистанционное управление самосвалом может взять на себя оператор, находящийся в диспетчерском пункте.
В дальнейшем БЕЛАЗ готов расширить число моделей самосвалов, предназначенных для автономной работы. Интеллектуальное оборудование, апробированное на карьерных самосвалах серий БЕЛАЗ-7513, БЕЛАЗ-7558, может быть установлено на все машины особо большой грузоподъёмности — 90, 180, 220, 240, 290, 360 т. Это позволит добывающим компаниям — партнёрам ОАО «БЕЛАЗ», знающим белорусскую карьерную технику и использующим ее в работе, сократить себестоимость горных разработок благодаря повышению производительности.
Газовые самосвалы
Идя навстречу интересам добывающих компаний и удовлетворяя растущие запросы потребителей, БЕЛАЗ реализует несколько прорывных проектов в сегменте карьерной техники на газомоторном топливе. Интерес к ней со стороны добывающих компаний в последнее время растёт. Ведь техника, использующая в качестве моторного топлива сжиженный природный газ, позволяет не только экономить средства, но и улучшает экологическую ситуацию в сильно загазованных карьерах.
Работа над газификацией карьерной техники ведётся по двум направлениям — газодизель и чистый газ. В частности, белазовцы трудятся над созданием 90-тонника с двигателем на газовом топливе.
Сегодня на предприятии собран карьерный самосвал грузоподъёмностью 136 т с газодизельным двигателем на базе дизеля Cummins КТА 50-С.
Тем временем ещё одна газовая разработка БЕЛАЗа — карьерный самосвал БЕЛАЗ-75476, пройдя эксплуатационные испытания в Архангельской области, в карьере Ломоносовского ГОКа, переоборудован на использование компримированного природного газа. Машина продолжит свою работу, но уже в карьере компании «Алроса».
Подчеркнём, что все разработки проводятся на основании маркетинговых исследований рынка и в тесном сотрудничестве с потенциальными потребителями продукции.
Дизель-троллейвозы и электромобили
Дизель-троллейвозы — это ещё одно перспективное направление в русле мировых тенденций по использованию альтернативных источников энергии в карьерной технике. Применение карьерного транспорта такого класса является эффективным решением для горнотранспортных работ, так как позволит увеличить скорость движения самосвала на подъёме в 1,8–2 раза, что, в свою очередь, даст возможность повысить производительность и нарастить объем перевозок. Попутно будет обеспечено снижение расхода топлива до 80 %, значительно сокращены выбросы вредных веществ в окружающую среду и улучшена экологическая обстановка в карьере и прилегающих районах. Переход на дизель-троллейвозы позволит применить дизельные двигатели меньшей мощности.
Выделяются три разработки специалистов БЕЛАЗа в этом направлении:
— дизель-троллейвоз — это карьерный самосвал, который на определённом участке карьерной дороги в качестве силовой установки использует внешний источник электричества, за счёт чего увеличивается скорость машины и экономится дизельное топливо;
— электротроллейвоз, использующий в основном внешний источник энергии от троллейных линий и только в местах погрузки и разгрузки переходящий на собственные аккумуляторные батареи;
— самосвал-электровоз, или электросамосвал, использующий в качестве силовой установки блок тяговых аккумуляторных батарей.
Реализация первых двух разновидностей карьерных самосвалов уже идёт полным ходом. Для проведения испытаний и настройки оборудования на заводском полигоне установлена контактная троллейная линия общей протяжённостью более полукилометра, смонтирована тяговая подстанция, собран первый дизель-троллейвоз БЕЛАЗ-7530Е грузоподъёмностью 220 т, разработана система управления машиной.
Также в 2021 году специалисты БЕЛАЗа выпустили совершенно новый тип карьерного транспорта на аккумуляторных батареях БЕЛАЗ-7558Е грузоподъёмностью 90 т.
Данная разработка открывает новое направление в производстве «зелёных» самосвалов, полностью свободных от вредных выбросов. Использование электросамосвалов позволит горнодобывающим предприятиям экономить за счёт разницы цены на топливо и электричество, затрат на сервисное обслуживание и горюче-смазочные материалы. Двигатель на аккумуляторных батареях обеспечивает наилучшую себестоимость перевозки полезных ископаемых и высокий уровень экологии в местах эксплуатации.
По предварительным оценкам, экономия при использовании аккумуляторной машины по сравнению с серийным самосвалом БЕЛАЗ за 10 лет может составить от 1 до 3 млн долл. США (в зависимости от региона эксплуатации).
Интеллектуальный карьер
Бурное развитие электроники и IT-технологий затронуло все сферы деятельности, включая горную промышленность и машиностроение. Благодаря этому на ОАО «БЕЛАЗ» продолжаются работы по разработке единой системы мониторинга, анализа данных прогнозной аналитики и диспетчеризации, объединённых в единую интеллектуальную систему управления горным транспортом.
При помощи этой системы руководство горнодобывающего предприятия, сервисные службы в режиме реального времени получают полную информацию о работе карьера. Технология ещё более эффективна при управлении парком роботизированной техники. В этом случае количество людей, задействованных в работе, сокращается до минимума, а основную деятельность по добыче полезных ископаемых выполняет система умного карьера.
В 2021 году на территории крупнейшего в Европе предприятия по добыче и переработке плотных горных пород РУПП «Гранит» (г. Микашевичи, Республика Беларусь) продолжатся испытания роботизированного промышленного комплекса БЕЛАЗ, включающего роботизированные карьерные самосвалы БЕЛАЗ-7558R грузоподъёмностью 90 т, фронтальный погрузчик с дистанционной системой управления БЕЛАЗ-7825D с объёмом ковша 12 м3 в составе системы интеллектуального карьера, участок которого оборудован на месторождении Ситницкое.
Сегодня для работы интеллектуального карьера на месторождении Ситницкое возведено здание современного мобильного диспетчерского пункта, проведена сетевая и электрическая инфраструктура, установлены 48 мачт, через которые протянуто более 4 км кабелей. Установлены три мачты, на которых размещено оборудование, обеспечивающее покрытие территории объекта сетью 5G для управления роботизированным карьерным комплексом. Проведены тестирование и отладка серверного и сетевого оборудования сбора, накопления и передачи данных. На территории развёрнута система видеонаблюдения и контроля доступа.
Все перечисленные прорывные конструкторские направления являются частью современной корпоративной стратегии ОАО «БЕЛАЗ» по созданию новых моделей техники и совершенствованию выпускаемых машин.