走過(guò)2021年低速無(wú)人駕駛“落地元年”，礦區(qū)作為典型的低速場(chǎng)景備受行業(yè)關(guān)注。據(jù)低速無(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)、新戰(zhàn)略低速無(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)研究所統(tǒng)計(jì)，2021年礦區(qū)無(wú)人駕駛落地應(yīng)用占比約為低速無(wú)人駕駛主要場(chǎng)景的15%。
無(wú)人礦區(qū)的最終目標(biāo)是“真正全無(wú)人化”，在行業(yè)看來(lái)，礦區(qū)無(wú)人駕駛要成功商用并走向大規(guī)模落地，“去安全員”是必經(jīng)且關(guān)鍵的一步。安全員最初的存在，是為了在無(wú)人礦車出現(xiàn)非預(yù)期行為時(shí)介入車輛駕駛，執(zhí)行緊急接管。相比于有人礦車的司機(jī)，安全員工作的強(qiáng)度大幅降低，但同樣要求在駕駛位上注意力高度集中。企業(yè)要邁出這一步，需要技術(shù)、產(chǎn)品、場(chǎng)景等多方面滿足要求。
路凱智行成立于2020年5月，核心創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)具有清華系背景，專注于自主研發(fā)、設(shè)計(jì)礦區(qū)無(wú)人駕駛場(chǎng)景解決方案及車隊(duì)運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)。路凱智行表示，礦區(qū)無(wú)人駕駛擁有數(shù)千億市場(chǎng)潛力，開發(fā)無(wú)人礦車的意義是為了安全，成功的標(biāo)志也是車輛安全運(yùn)行，無(wú)人駕駛整體解決方案為礦區(qū)帶來(lái)穩(wěn)定、高效的經(jīng)濟(jì)收益。
深度洞察場(chǎng)景，貫徹本質(zhì)安全理念
人們生產(chǎn)生活所需的95％的能源、80％的生活原材料和70％的農(nóng)資都來(lái)源于礦產(chǎn)資源，礦物資源運(yùn)輸一直擁有巨大的市場(chǎng)空間。但礦區(qū)長(zhǎng)期存在的招工難、管理難、安全隱患大等問(wèn)題，也成為限制礦區(qū)運(yùn)輸作業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)。
為了解決行業(yè)痛點(diǎn)，國(guó)家近年來(lái)大力推動(dòng)智慧礦山建設(shè)，以無(wú)人駕駛技術(shù)為核心的整體解決方案也逐步成為其中的重要一部分。2017年，中國(guó)礦區(qū)首次出現(xiàn)了無(wú)人礦車的身影，路凱智行CTO馮沖博士也是這場(chǎng)變革的重要參與者和建設(shè)者。
馮沖博士本碩博就讀于北京航空航天大學(xué)，曾參加國(guó)內(nèi)最早的智能車未來(lái)挑戰(zhàn)賽，又在清華大學(xué)攻讀博士后，師從李克強(qiáng)院士，研究智能網(wǎng)聯(lián)汽車。2016年博士后一出站，馮沖博士就進(jìn)入了國(guó)內(nèi)礦區(qū)自動(dòng)駕駛企業(yè)工作，在當(dāng)時(shí)礦區(qū)無(wú)人駕駛剛剛起步，直接參與了線控礦車的智能駕駛改造。
馮沖博士介紹，賽道當(dāng)前處于從產(chǎn)品研發(fā)到工程落地的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上。目前我國(guó)礦區(qū)無(wú)人駕駛技術(shù)已經(jīng)相對(duì)比較成熟了，礦山常見的寬體車、大型礦卡等均可實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛甚至多編組混合運(yùn)行，行業(yè)不存在特別制約產(chǎn)品落地的技術(shù)卡點(diǎn)。而一些企業(yè)之所以陷入“技術(shù)落地難”的焦慮，主要在于對(duì)礦區(qū)場(chǎng)景真正需要的是什么了解不夠深刻。
礦區(qū)引進(jìn)無(wú)人駕駛技術(shù)，首要還是希望杜絕礦山開采過(guò)程中發(fā)生安全事故。雖然近年來(lái)我國(guó)大量小型礦井及安全投入力度不大的礦井開始關(guān)停，煤炭事故發(fā)生率大幅下降，但進(jìn)步空間依然顯著，行業(yè)期待以“無(wú)人”在源頭解決傷亡事故。而無(wú)人駕駛要被礦區(qū)認(rèn)可和應(yīng)用，必須保證車輛安全運(yùn)行。另外，無(wú)人駕駛車輛進(jìn)入礦區(qū)，不是為了展示技術(shù)，而是為了創(chuàng)造價(jià)值，要能真正融入采礦作業(yè)環(huán)節(jié)，賦能礦區(qū)生產(chǎn)。
因此，路凱智行認(rèn)為，技術(shù)本身源于需求，要真正做到“先滿足礦區(qū)基礎(chǔ)通用需求，再有標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化解決方案”，才能創(chuàng)造無(wú)人駕駛技術(shù)商業(yè)化的更多可能性。這也是馮沖博士選擇加入路凱智行的原因之一。在他看來(lái)，路凱智行在行業(yè)最大的不同，就是沒有把自己當(dāng)成一家單純的無(wú)人駕駛公司。
路凱智行圍繞客戶實(shí)際需求打造最貼合礦山場(chǎng)景的無(wú)人駕駛方案
馮沖博士表示，雖說(shuō)無(wú)人駕駛是其中的核心技術(shù)，但實(shí)際上光靠無(wú)人駕駛無(wú)法實(shí)現(xiàn)智慧礦山的應(yīng)用落地。礦區(qū)無(wú)人駕駛首先是基于礦山場(chǎng)景而論，無(wú)人駕駛只是解決運(yùn)輸環(huán)節(jié)的問(wèn)題，而無(wú)人礦車在礦山使用，要考慮很多采礦細(xì)節(jié)，必須跟采礦業(yè)務(wù)實(shí)際相結(jié)合。在路凱智行開展項(xiàng)目期間，他常常帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)扎根礦區(qū)一線進(jìn)行實(shí)地勘察調(diào)研。礦區(qū)風(fēng)塵風(fēng)沙大，整體環(huán)境惡劣，但這能讓團(tuán)隊(duì)更了解自己設(shè)計(jì)研發(fā)的產(chǎn)品要面對(duì)怎樣的應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)而思考如何解決這些場(chǎng)景存在的問(wèn)題。
但無(wú)論整體方案如何設(shè)計(jì)，在礦區(qū)，安全始終是第一位，是一切工作的首要前提。所以說(shuō)，行業(yè)當(dāng)前熱議的“去安全員”，并不僅僅是單純的“人離開駕駛艙”，還要綜合考慮礦區(qū)場(chǎng)景的適配度，車輛調(diào)度和編組運(yùn)行的方案設(shè)計(jì)，自動(dòng)駕駛車輛和系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性等等，即使在沒有人的情況下也不會(huì)造成事故，這樣的“去安全員”才有意義。
功能安全+車輛道路安全，破題單車安全隱患
無(wú)人礦車是礦區(qū)無(wú)人駕駛整體解決方案的關(guān)鍵一環(huán)，路凱智行不僅要保證無(wú)人駕駛運(yùn)行安全，也期望在今后設(shè)計(jì)出定制化的礦用無(wú)人駕駛車輛。為此，公司特別成立了專職部門負(fù)責(zé)安全研究和質(zhì)量監(jiān)管。
劉志勇現(xiàn)任路凱智行首席質(zhì)量官，擁有20余年整車電子電器架構(gòu)及無(wú)人駕駛開發(fā)、工程落地經(jīng)驗(yàn)，曾任德國(guó)邁隆技術(shù)總監(jiān)、陜重汽技術(shù)總監(jiān)、宇通客車無(wú)人駕駛系統(tǒng)工程師、吉利汽車智能網(wǎng)聯(lián)高級(jí)技術(shù)專家，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)過(guò)多款商用車、乘用車的整車電子電器架構(gòu)和人機(jī)交互等方面的設(shè)計(jì)。
劉志勇介紹，現(xiàn)在行業(yè)做無(wú)人礦車，還處于一個(gè)整車集成和使用的階段。從供應(yīng)商角度考慮，目前國(guó)內(nèi)包括礦用工程機(jī)械車輛在內(nèi)的商用車，線控化技術(shù)已經(jīng)非常成熟了。早在十多年前，商用車的自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就已經(jīng)非常完整，這些都為無(wú)人礦車的改造提供了良好基礎(chǔ)。
但從使用者角度考慮，由于此前行業(yè)強(qiáng)調(diào)的還是輔助駕駛，整車設(shè)計(jì)的控制閉環(huán)在機(jī)器與人之間，真正進(jìn)入無(wú)人駕駛，控制閉環(huán)就變成了機(jī)器與機(jī)器之間。在機(jī)器與機(jī)器閉環(huán)的情況下，機(jī)器的智能化程度也可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人的水平。因此，L4級(jí)無(wú)人礦車對(duì)整車及線控的智能化程度、可靠性程度要求更高，如何讓現(xiàn)有的技術(shù)滿足真正使用的場(chǎng)景和環(huán)境，需要主機(jī)廠、無(wú)人駕駛公司等結(jié)合實(shí)際應(yīng)用提出準(zhǔn)確需求，與線控廠商共同配合達(dá)到理想的落地效果。
劉志勇表示，這個(gè)過(guò)程要做很多的細(xì)節(jié)分析，通過(guò)很多措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。包括自動(dòng)駕駛的冗余只是其中一個(gè)措施，而非唯一措施，不是完成了一個(gè)冗余，就能保證無(wú)人礦車安全，就能夠真正實(shí)現(xiàn)安全員下車。為此，路凱智行已經(jīng)過(guò)深入調(diào)研并做好了充分準(zhǔn)備。
一方面，路凱智行強(qiáng)調(diào)功能安全。當(dāng)前，行業(yè)內(nèi)主要合作的礦用寬體車，線控技術(shù)基本都滿足了無(wú)人駕駛運(yùn)行的需要，但從安全相關(guān)的措施來(lái)說(shuō)，都還有需要進(jìn)一步提升的地方。如目前大多數(shù)廠商都是通過(guò)整車VCU實(shí)現(xiàn)與無(wú)人駕駛系統(tǒng)、原車系統(tǒng)的交互，傳遞控制指令，一旦整車VCU發(fā)生故障，無(wú)人駕駛的功能就無(wú)法執(zhí)行，這對(duì)真正的無(wú)人駕駛而言還是有不足。
基于此，路凱智行會(huì)從正向的功能安全分析，對(duì)整車VCU進(jìn)行精準(zhǔn)定級(jí)，在進(jìn)行原車的電子電氣架構(gòu)改造后，再增加一個(gè)跟安全和線控相關(guān)的控制器，實(shí)現(xiàn)車輛可靠性、安全性的整體升級(jí)。路凱智行自主開發(fā)的D100安全控制器就是這樣一個(gè)作為補(bǔ)充的安全架構(gòu)，該產(chǎn)品的可移植性好，可以方便、靈活地切換成不同的產(chǎn)品形態(tài)。同時(shí)，產(chǎn)品本身的安全性設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，特別是強(qiáng)調(diào)的軟件架構(gòu)，滿足道路車輛、工程機(jī)械的安全需要。它的應(yīng)用就是為了保證無(wú)人駕駛系統(tǒng)在任何情況下，都能連續(xù)可靠運(yùn)行。
劉志勇還特別提到了車輛功能安全的開發(fā)。ISO 26262是道路車輛的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，指根據(jù)車輛的運(yùn)行速度、運(yùn)行環(huán)境以及當(dāng)時(shí)周邊的交通參與者的情況，會(huì)綜合考慮車輛在該場(chǎng)景下如果發(fā)生故障，造成什么樣的危害，這些危害形成不同的等級(jí)，經(jīng)過(guò)分析后，對(duì)車輛相關(guān)的零部件、軟件等都會(huì)設(shè)定一個(gè)安全目標(biāo)。
該標(biāo)準(zhǔn)涉及的內(nèi)容與無(wú)人駕駛緊密相關(guān)，無(wú)人駕駛根本上是一個(gè)系統(tǒng)工程，除了上述標(biāo)準(zhǔn)，路凱智行還參照了礦山設(shè)備安全、預(yù)期功能安全等標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)分析、定義、開發(fā)、測(cè)試、運(yùn)營(yíng)，從而達(dá)到車輛和系統(tǒng)的安全。
另一方面，要考慮運(yùn)行環(huán)境的安全。礦區(qū)環(huán)境復(fù)雜多樣，要保證無(wú)人駕駛礦車的運(yùn)行安全，除了車本身之外，還要保證運(yùn)行環(huán)境的安全可靠。如定位基站，偏遠(yuǎn)的礦山通訊條件差，就需要在礦內(nèi)搭建基站，通過(guò)廣播、電臺(tái)、或4G/5G網(wǎng)絡(luò)接收定位信息，定位基站的可靠性也是影響因素之一。還有調(diào)度系統(tǒng)、通訊的穩(wěn)定性、無(wú)人礦車自身和其他車輛的相應(yīng)聯(lián)系等等，這些都是無(wú)人駕駛車輛運(yùn)行相關(guān)的周邊條件，都需要保證其可靠性。
“要真正保證無(wú)人駕駛的安全，需結(jié)合自己的技術(shù)路線、安全策略以及整個(gè)礦區(qū)運(yùn)行條件，包括車外環(huán)境和整個(gè)大環(huán)境綜合考慮，只有每一個(gè)環(huán)節(jié)都安全了，整個(gè)無(wú)人駕駛才能夠真正達(dá)到一個(gè)安全狀態(tài)?！眲⒅居氯缡抢斫?。
路凱智行新疆項(xiàng)目裝載區(qū)
無(wú)論是在無(wú)人礦車本身的安全，還是運(yùn)行的安全上，路凱智行都進(jìn)行了全面的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以保證現(xiàn)階段無(wú)人礦車的應(yīng)用落地。而在未來(lái)，路凱智行也計(jì)劃主導(dǎo)設(shè)計(jì)“無(wú)駕駛室”的無(wú)人駕駛礦車。這種無(wú)人礦車，不僅能進(jìn)一步降低整車制造總成本，減少駕駛室及內(nèi)部設(shè)備大約10~15萬(wàn)的支出；還能進(jìn)一步提高礦物資運(yùn)輸效率，車輛沒有前后之分，避免了掉頭轉(zhuǎn)向帶來(lái)的運(yùn)行困擾。
而在具體設(shè)計(jì)上，路凱智行會(huì)重點(diǎn)考慮無(wú)人礦車的智能化和安全性問(wèn)題。劉志勇表示，對(duì)比乘用車，目前無(wú)人礦車的智能化程度并不高。路凱智行會(huì)自主設(shè)計(jì)無(wú)人礦車智能化部分，在各子系統(tǒng)狀態(tài)反饋、控制等方面，包括后續(xù)批量生產(chǎn)后，無(wú)人駕駛系統(tǒng)傳感器如何清洗等等，由路凱智行負(fù)責(zé)智能控制、智能配件設(shè)計(jì)，最終形成一個(gè)綜合的產(chǎn)品。在造型上，則會(huì)根據(jù)車輛用途、裝載礦種的不同，有所定制化。
持續(xù)打磨產(chǎn)品和服務(wù)，聚焦賽道“后發(fā)先至”
中國(guó)礦產(chǎn)資源豐富，全國(guó)擁有數(shù)千座不同規(guī)模、不同礦種的礦山，各個(gè)礦山在采礦環(huán)境、運(yùn)輸路線、智能化程度等方面都存在差異。部分礦山整體布局設(shè)計(jì)比較規(guī)范，但實(shí)際開采過(guò)程中，存在運(yùn)輸?shù)缆藩M窄、路線設(shè)計(jì)復(fù)雜等問(wèn)題，都會(huì)影響無(wú)人駕駛技術(shù)的應(yīng)用。
目前，路凱智行基于礦山生產(chǎn)的真正需求，打造符合場(chǎng)景的標(biāo)準(zhǔn)化的礦區(qū)無(wú)人駕駛技術(shù)方案。一方面按照?qǐng)鼍岸x來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，另一方面也在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)場(chǎng)景應(yīng)用反饋對(duì)礦區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的變革、改造，讓礦區(qū)無(wú)人駕駛能夠真正實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；涞?。
路凱智行無(wú)人礦車開展夜間作業(yè)測(cè)試
具體而言，路凱智行的礦區(qū)無(wú)人駕駛解決方案已具備多方面優(yōu)勢(shì)。一是綜合考慮采礦業(yè)務(wù)、無(wú)人駕駛、線控車的結(jié)合，而不只是無(wú)人駕駛，無(wú)人駕駛只是解決運(yùn)輸環(huán)節(jié)問(wèn)題的手段之一，路凱智行要解決的是礦區(qū)整體智慧生產(chǎn)問(wèn)題。
二是兼容礦山日常業(yè)務(wù)打造云控平臺(tái)，不同于其他自動(dòng)駕駛企業(yè)是為了支撐無(wú)人駕駛而建立云控平臺(tái)，路凱智行的云控平臺(tái)可兼容礦山日常各項(xiàng)業(yè)務(wù)，包括預(yù)警告警、物料管理等等，同時(shí)是一個(gè)支撐有人駕駛車輛調(diào)度、無(wú)人駕駛車輛調(diào)度和混編的綜合管理平臺(tái)?；谠撛瓶仄脚_(tái)，路凱智行不單單是在礦區(qū)投用幾臺(tái)無(wú)人駕駛礦車，更重要的是讓礦區(qū)采礦業(yè)務(wù)整體轉(zhuǎn)型升級(jí)。
三是完善的仿真系統(tǒng)。針對(duì)無(wú)人駕駛礦車，路凱智行建立了一套較為完善的仿真系統(tǒng)，為自動(dòng)駕駛算法的前期驗(yàn)證提供幫助，大大提高了產(chǎn)品研發(fā)效率。
四是用無(wú)人駕駛安全架構(gòu)補(bǔ)充車輛安全可靠性，核心控制器采用全車規(guī)異構(gòu)處理器，通過(guò)AUTOSAR架構(gòu)，多層軟件安全措施，保證軟件到達(dá)車規(guī)要求。
據(jù)了解，路凱智行的礦區(qū)無(wú)人駕駛解決方案已率先在新疆、內(nèi)蒙古的礦區(qū)應(yīng)用。同時(shí)路凱智行的無(wú)人礦車已經(jīng)開始進(jìn)行拉土運(yùn)營(yíng)，承接了土石方運(yùn)輸業(yè)務(wù)。
路凱智行內(nèi)蒙古項(xiàng)目排土
路凱智行新疆項(xiàng)目排土
馮沖博士表示，目前行業(yè)還存在無(wú)人駕駛系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性有待提高等問(wèn)題，路凱智行也在持續(xù)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。而在系統(tǒng)優(yōu)化方面，如感知層，道路揚(yáng)塵造成的誤識(shí)別，可能不會(huì)造成安全問(wèn)題，但車輛誤剎車會(huì)降低車輛整體作業(yè)效率，這些目前都已通過(guò)算法優(yōu)化進(jìn)行完善，保證了無(wú)人駕駛車輛的運(yùn)輸效率。
在智能調(diào)度算法上，路凱智行同樣在深入鉆研。雖然這些算法的有無(wú)，不影響無(wú)人礦車的單車運(yùn)行，但智能調(diào)度算法的支持，能夠進(jìn)一步提升采礦效率、降低能耗，達(dá)到系統(tǒng)效率的最優(yōu)解。
另外，路凱智行還將進(jìn)行設(shè)備故障診斷的大數(shù)據(jù)分析，通過(guò)數(shù)據(jù)分析提前預(yù)測(cè)車輛可能會(huì)出現(xiàn)的故障，保證車輛安全。還可以通過(guò)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的車輛油耗和車速的關(guān)系，實(shí)時(shí)優(yōu)化車速，評(píng)估車輛行駛時(shí)間等等。
而對(duì)于行業(yè)當(dāng)前的競(jìng)爭(zhēng)格局，劉志勇介紹，目前能夠真正清楚認(rèn)識(shí)礦區(qū)無(wú)人駕駛的商業(yè)模式的并不多，很多自動(dòng)駕駛企業(yè)要轉(zhuǎn)型做無(wú)人礦車運(yùn)營(yíng)，條件并不充分。而從無(wú)人礦車來(lái)說(shuō)，大多數(shù)入局者對(duì)車輛本身的安全性提升和改造工作并不大，甚至是沒有做相關(guān)的工作。
總的來(lái)說(shuō)，路凱智行十分重視生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的安全性，包括無(wú)人礦車的改裝制造、解決方案的創(chuàng)新迭代、運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的規(guī)劃布局等等，全方位守住安全底線；同時(shí)懂礦區(qū)的真實(shí)需求，可為國(guó)內(nèi)不同地域、種類的礦山企業(yè)提供滿意的礦區(qū)無(wú)人駕駛運(yùn)輸解決方案，有效降低前期試錯(cuò)成本；了解礦山的開采工藝，不浮于自動(dòng)駕駛技術(shù)的研究，充分考慮實(shí)際作業(yè)場(chǎng)景的需要，可最大化實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的價(jià)值。
目前，路凱智行已獲得順為資本、中關(guān)村資本前沿基金、達(dá)泰資本的投資支持，并與多個(gè)工程機(jī)械巨頭、國(guó)家級(jí)礦企合作。未來(lái)，礦區(qū)無(wú)人駕駛加快商用進(jìn)程，行業(yè)期待著路凱智行能否率先在保證安全、無(wú)人運(yùn)行的情況下，真正實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用。
