露天煤矿无人驾驶发展挑战、展望及建议分析

当前，无人矿卡在国内露天煤矿应用和推广正迎来 多重发展机遇，预计未来将以更快的速度实现普及。

一、面临挑战

1、应用场景的推广问题

一是向非煤矿山应用场景的推广问题。当前，露天 矿无人驾驶技术主要在煤矿领域得以应用，这得益于煤 炭产量高、土方剥离运输需求量大等因素的推动。然而， 我国矿产资源丰富多样，非煤类露天矿如金属矿、砂石 骨料等同样具备无人驾驶市场发展潜力。但就目前而言， 尽管国内无人驾驶技术已在少数砂石骨料矿、金属矿上 实现初步应用，但整体还处于探索阶段。现有露天煤矿 无人驾驶技术的通用性受到一定限制，需要针对各矿区 的差异性进行个性化的开发定制，而如何设计出能够满 足各类矿山需求通用方案，成为当前应用场景推广亟待 解决的难题。

二是向干线运输、矿外运输拓展的问题。露天矿无 人驾驶运输矿卡在向矿外运输拓展的方向具备一定的发 展潜力，且由于该技术已经在矿内运输中得到验证，因 此与干线、矿外运输应用场景的整体适配度较高。但在 具体适配过程中，首先要注意矿内与矿外运输在业务流 程上的区别。干线运输涉及更多的环节，如收费站、匝 道等，这就要求无人驾驶系统具备更全面的功能，需要 完成增量算法的调整。其次是要注意矿外运输环境更为 复杂，对技术要求更高，一方面是矿外运输地图规模将 远超矿内运输，另一方面车辆对矿外复杂环境感知的敏 捷性也面临挑战。因此，无人矿卡需具备更强的定位、 感知和协同能力。此外，无人矿卡作为重型车辆，矿外 运输必须设计冗余系统，以应对主系统故障等突发情况， 从而避免潜在的安全风险。

三是向井下矿山无人驾驶应用场景推广的问题。井 工矿无人驾驶矿卡推广的主要挑战在技术层面。例如感 知能力方面，井工矿作业环境光线不足、湿度高，要求 传感器具备更高的精确度与稳定性，其非开阔性环境需 要依赖更精准的井下三维激光扫描技术及激光雷达技术 以实现有效感知。在定位问题上，井下环境存在一定遮 挡，卫星定位信号难以到达井下，使 GPS 系统无法直 接应用于井下作业场景。因此无人驾驶矿卡必须具备在 遮挡情况下的通行定位能力。当前，露天煤矿无人驾驶 矿卡的应用尚未获得广泛市场认可，矿企对井工矿无人 驾驶技术的成熟度仍存在一定的顾虑，短期内推广上难 以有显著的进展。

2、极端环境的适应问题

矿区环境复杂，如高温、严寒等复杂气候以及矿区 的道路不平、煤灰扬尘等特殊生产环境均对无人驾驶技 术构成了严峻挑战，特别是随着矿区车辆数量的增加， 这些挑战愈发凸显。在现阶段无人矿卡的正向设计过程 中，对于矿山地形行驶的特殊性考量不足，包括矿山内 部道路不平引发的高频震动、极端温差环境（例如新疆 地区夏季高温与冬季严寒）以及煤灰等扬尘对雷达性能 的实际影响。此外，对于道路平整度的检测、与矿山内 各类工程机械的交互以及装载区域自动泊车的复杂性， 也缺乏充分的考量。当前，传统无人驾驶技术在露天煤 矿无人驾驶领域的适配性仍处较低水平，迫切需要进行 深入的技术适配工作，未来还需在环境感知、规划决策、控制执行等核心技术领域不断突破，以增强系统对矿山 极端环境（如极端温度、扬沙粉尘等）的适应能力。

3、网络与数据安全问题

无人驾驶设备在运行过程中会收集大量的数据，包 括设备状态、生产进度等信息，对于煤矿的运营和管理 具有重要意义，而这些数据存在被泄露或滥用的风险。 同时，露天煤矿的无人驾驶设备高度依赖网络来实现实 时数据传输和远程控制，一旦网络受到黑客攻击或病毒 入侵，可能造成数据传输中断、设备失控等严重后果， 都将对煤矿的安全生产构成严重威胁。目前，无人矿卡 在交互方面主要分为 V2N（Vehicle to Network）通信 以及 V2V（Vehicle to Vehicle）通信两大部分，基本按 照相应的车联网安全协议以保障数据的稳定传输。但与 其他行业数字化建设过程相比，露天矿无人驾驶方案在 主动安全措施方面仍较为缺乏，如防火墙、入侵检测、 数据加密等。

此外，由于矿区内部可能存在网络覆盖不佳的区域， 无人驾驶矿卡在设计时应注重车云结合策略，探索如何 在保障车端决策能力的同时，又能充分利用云端和边端 的资源，以支持整个系统的计算、存储和网络资源的高 效利用。通过丰富的 V2V 交互，适当控制对于 5G 网络 的依赖性。确保在网络出现短暂故障时，无人驾驶矿卡 能够按照预先设定的方式去正确的进行作业，而不会对 矿区的安全生产造成影响。

4、无人矿卡的吨位问题

目前，出于煤炭生产效率提升的需要，煤企对于无人矿卡的需求正逐渐向更大吨位方向发展。为满足这一 市场需求，各大无人驾驶矿卡厂家着手进行更高吨位矿 卡的研发。然而，这一趋势也面临着技术上的挑战，特 别是在新能源矿卡的动力电池方面。随着矿卡吨位的提 升，电池组也需要相应增加，但过重的电池组不仅会增 加矿卡的整体重量，降低其有效载重能力，还可能对矿 卡的行驶稳定性和操控性产生影响。同时，电池的能量 密度、功率密度、安全性等性能指标直接关系到矿卡的 续航能力和使用效率。在矿山作业中，矿卡需要长时间、 高强度的运行，特别是在引入无人驾驶技术后，运输系 统应能够满足全天候 7*24 小时作业要求，对新能源矿 卡的电池的寿命和充电速度提出了更高的要求。2023 年以来，增程式矿卡的数量呈现上升趋势。这一趋势主 要归因于增程式矿卡相较于纯电矿卡充电时间更短且无 需额外进行补电。因此，在提升矿卡有效载重的同时， 如何保证动力电池的续航能力、功率输出、使用寿命及 安全性能等关键要素，是当前新能源矿用卡车研发亟待 解决的重要挑战。

5、行业标准的统一问题

当前，矿区无人驾驶行业仍缺少统一的技术标准， 尤其在接口标准方面存在显著缺失。由于接口标准缺 乏统一规范，各大厂商在产品开发上各行其是，大都 倾向于以自身标准为主导，再由其他厂商进行适配。 这一现状极大地增加了不同厂商产品之间实现互联互 通的复杂性。对于煤企而言，他们希望能够在矿内集 成多家厂商的不同产品，以满足多样化的生产需求。 然而，由于各厂商产品接口标准的不一致，煤企在选 择不同厂商产品时面临诸多限制，给其数字化、智能化的推进带来了挑战。此外，在现行的国家标准体系 内，部分中小型矿场在国家标准执行与落实方面存在 不足，这一现状也对无人矿卡的实际部署与应用带来 了挑战。例如，矿区道路过窄等生产作业环境条件未 能严格遵循国家标准，这在很大程度上影响了无人矿 卡在实际应用中的生产效率，同时也增加了其应用的 复杂性和难度。

二、发展展望

1、无人驾驶技术普及率将继续提高

当前，无人矿卡在国内露天煤矿应用和推广正迎来 多重发展机遇，预计未来将以更快的速度实现普及。 一方面，国家和地方层面密集出台政策，大力支持露天 煤矿的数字化、智能化建设，鼓励采掘生产现场的少人 无人化，为无人驾驶技术的普及营造了良好的发展环境。 据不完全统计，国家和地方出台的相关政策已达数十项， 并呈现力度继续加大的态势。另一方面，国内无人驾驶 技术和商业模式不断成熟，在露天煤矿领域已进入推广 应用阶段。目前，国内已有典型的露天煤矿已进入较为 成熟的应用阶段，起到示范作用，树立了标杆。此外， 国家和地方的智能化煤矿验收上对煤矿的无人驾驶技术 应用有较大比重的考量，通过此类验收对煤矿自身的可 持续发展有较大益处，此举也成为推动更多煤矿布局无 人驾驶矿卡的重要力量。

2、无人矿卡运行机制将进一步优化

现阶段，露天煤矿无人矿卡的基本运行思路是基于 云端的统一调度管理和车辆端的检测识别与动作执行来 完成运输任务。对于车辆端遇到故障的情况，解决思路主要为“故障导向停车”，即一旦车辆出现故障，则立 刻执行停车指令，原地等待救援维修。这一操作保证了 车辆的运行安全，但也很容易引起运输路线的拥堵，降 低车辆编组的整体运输效率。经过调研分析，未来车辆 端故障解决思路将转为更高阶的“故障导向运行”思路， 即车辆出现故障后，只要可以排除是直接影响车辆运行 的问题，则故障车辆仍可以继续完成当前运输任务，并 主动开往车辆维修车间接受维修。这一方面优化了车辆 端执行运输任务的逻辑，提升了无人驾驶解决方案故障 处理的合理性，另一方面也在机制上提高了车辆编组的 整体运行效率。虽然故障处理机制是露天煤矿无人驾驶 的非核心功能模块，但也标志着无人驾驶技术正在不断 走向完备和成熟。

3、一体化智能管理或将快速落地

推进煤矿数据融合互通、实现环境智能感知、系统 智能联动、重大灾害风险智能预警是煤矿数字化智能化 发展的必由之路。当前，我国露天煤矿单矿大多已按业 务模块完成了基本功能的数字化改造，带来便利的同时 也导致了单矿内独立数字系统过多，极易形成数据孤岛， 难以统一管控，数据价值也难以挖掘和展现。因此，不 少煤企已经提出建立一体化智能管理平台的诉求：一是 单矿内目前存在无人矿卡、有人矿卡、挖掘机、洒水车 及其他辅助设备，需要确保各类机械设备数据信息的互 联互通，以便统一管控、协调作业；二是汇集多源数据， 基于先进的数据分析和人工智能技术，安全有效地管理 数据资产，同时提取矿山日常运营的特征和问题，完成 对矿山运营工作的动态优化，发挥出数据的潜在价值。 目前，国内已有厂商着手推进单矿一体化智能管理平台 的开发和建设。

4、中国厂商出海发展将成就“新通路”

国外露天矿产资源丰富，具备更广阔的市场需求 空间。从地质条件来看，其他主要煤炭生产国资源更 加丰富，且更多以露天开采为主。据统计，澳大利亚、 俄罗斯、南美等地露天煤矿的产量占比高达 70%- 90%。结合卡特彼勒、小松等国际厂商的市场布局规 模以及海外发达国家人力成本水平等因素，目前全球 范围内仍有很大的露天煤矿无人驾驶市场空间有待开 拓。对于落地方案来说，中国露天矿无人驾驶技术和 落地模式正不断完善，出海条件越来越成熟。在国家 政策的引领下，依托先进的人工智能、5G、线控等技 术，中国露天矿无人驾驶解决方案具备矿卡改装、技 术支持和运营等多种服务，场景适应性强、性价比高， 能够满足大多数海外客户的部署需要。同时，国内大 型矿企、运营商、设备商也在贯彻“走出去”战略， 露天矿无人驾驶产业链“组团出海”势头正起。目前， 易控智驾、踏歌智行、中科慧拓等厂商已开始探索海 外市场商业布局。

三、发展建议

（一）政策建议

露天矿无人驾驶技术的发展与应用离不开政策的扶 持和激励。应从矿企和矿用无人驾驶车辆生产厂商两方 同时着手，一方面，矿用无人驾驶车面临特殊且复杂的 作业环境，技术复杂度高，导致研发成本居高不下，政 策上应继续通过资金奖补、税收优惠等措施，激励企业 增加对无人驾驶技术的研发投入。同时，应引导科研机 构与企业加强合作，共同解决技术难题；另一方面，尽 管无人驾驶技术在矿山场景下具有安全性优势，但市场 对其的接受程度仍需时间培养。在初期部署阶段，企业 或面临试错成本，并需应对技术成熟度、成本效益等挑 战。政策上应通过设定明确目标，为无人驾驶技术的应 用指明方向。此外，应从国家或行业层面推动相关标准 和协议体系的完善，规范行业市场竞争秩序，对技术的 安全性与可靠性提出明确要求。

（二）厂商建议

对于车辆厂商而言，建议进一步加大研发力度，提 升技术成熟度，特别是在传感器技术、车辆控制系统等 核心领域进行深入研发，向矿企提供更加可靠、高效的 解决方案。同时，厂商应在技术研发的基础上严格把控 产品质量，为无人驾驶技术在矿区的广泛应用打好基础， 避免仅局限于小范围应用以获取政策优惠的情况。此外， 面对共同的市场机遇和挑战，建议厂商们加强横向交流 合作。通过行业整体的协同努力，加大矿用无人驾驶技 术的宣传与推广力度。

（三）用户建议

从国家政策和行业发展趋势来看，无人驾驶是露天 煤矿采煤运输的重要方向。鉴于目前无人驾驶常态化运 行率不高、效率与有人驾驶相比偏低的现状，现有的矿 山设计与无人驾驶常态化高效运行对设计的要求不匹配 是主要原因之一。建议用户基于无人驾驶卡车常态化运 行需求，对露天矿的整体开采方案和辅助设施进行设计 和优化。同时，无人驾驶技术在露天煤矿的应用目前正 处于探索与应用并行的阶段，为尽早进入矿内无人驾驶 阶段，建议用户继续加大对无人驾驶解决方案的投入， 提升对无人驾驶技术应用的包容度和容错率。此外，矿 企应积极引进具有无人驾驶、自动化控制、数据分析等 相关背景的专业人才，组建自有技术团队，并通过培训、 外部合作等方式，提升现有员工的技能水平。利用自身 对生产场景的熟悉优势，结合无人驾驶矿卡的技术特点， 提升数据的有效利用能力。

（四）科研机构建议

对于设计科研机构而言，第一，建议尽快开展无人 驾驶工况下开采设计的优化研究，特别是针对整体剥采 排规划、技术参数设计、路网布局以及车铲匹配等核心 技术要素，进行系统的研究；第二，建议与露天矿合作， 开展面向无人驾驶常态化高效运行需求的露天矿开采方 案设计；第三，在此基础上构建一套完善的设计标准体 系，为矿企提供既系统全面又高度契合无人驾驶需求的 设计解决方案。第四，设计科研机构还需在开采设计的 基础上，进一步挖掘无人驾驶运输的经济潜力，致力于 探索成熟可靠的调度策略，积极研发适用于无人驾驶卡 车的露天矿集群调度系统，以推动无人驾驶技术在矿业 领域的广泛应用。