在煤矿巷道大件运输的迫切需求下，催生了国产大功率防爆柴油机单轨吊系统。
冀中装备集团石煤机公司推出的“5G+无人驾驶单轨吊”系统基于新一代大功率防爆柴油机单轨吊机车打造，其重载运输能力超越了国外同类产品，实现了国产制造弯道超车。如今在5G应用的加持下备受行业青睐，该单项产品推向市场一年多时间，就累计为企业创收5亿多元。
近日，记者专访企业研发团队，讲述我省5G煤矿智能装备国产替代进口的研发故事。
(相关资料图)
■智能装载颠覆传统运料模式
“运输线路长”“巷道坡度大”“井下环境复杂”“管理难度大”……这是国内煤矿企业普遍遭遇的井下运输难题。近年来，随着大型自动化开采装备的广泛使用，如何提高重载运输效能已成为煤矿企业急需解决的瓶颈问题。
“全国规模以上的煤矿4000多家，普遍面临着井下运输作业人员占井下作业员工比偏高的问题，为了降低安全风险，煤企渴望通过提升新装备应用，进一步降低对运输作业人员的依赖。”冀中装备集团石煤机公司副总工程师杨阳每年都有一百多天扎根煤企，上门解决新装备应用问题，他深知行业痛点。
杨阳说，在实际中了解终端客户的需求后，石煤机公司利用多年的技术储备展开技术攻关，通过对标国际一线产品精准发力，仅用三年时间就打造出了更适合国内煤矿企业需求的防爆柴油机单轨吊装备，该产品25度坡道上50吨的载重指标超过了国外的同类产品，实现了国产核心装备替代进口。
杨阳告诉记者，他们研发的防爆柴油机单轨吊机车是一种运行在悬吊于巷道顶板下的专用轨道上的煤矿辅助运输设备。适用于煤矿井下长距离、大坡度、重载工况下的物料运输作业，也可用于人员运输作业。机车以低污染防爆柴油机为动力，采用电液控制、全液压驱动，可实现从地面或井底车场至采掘工作面的直达运输作业。
“与传统的轨道运输方式相比，单轨吊辅助运输解决了煤矿投入设备多、劳动力占用量大的弊端，通过简化运输环节，有效提高了运输效率和运输安全。”据杨阳透露，在石煤机公司首套“5G+无人驾驶单轨吊”系统助力下，位于安徽省阜阳市的中煤新集公司刘庄煤矿近日顺利通过了安徽省智能化矿井验收，常态化投用后的数据显示，该系统可提高运输效率达30%以上，而且运输过程实现了可视可控、生产安全可防可测。
记者了解到，自今年2月份，“5G+无人驾驶单轨吊”系统在刘庄煤矿投入常态化运输作业以来，经矿方测算，相比以往传统单轨吊系统，单辆机车运行可减员6人，减少风险点与隐患近10个。基于此，刘庄矿单轨吊网络化建设案例还被中国煤炭工业协会选为煤炭行业标杆案例。目前，刘庄煤矿正进行第二台单轨吊的智能化升级，石煤机公司技术、服务团队已经投入其网络化铺设、数字化植入等核心技术升级改造工作。
■企业依托技术储备终成大业
8月5日，在石煤机公司的大型综合试验场上，记者看到即将交付客户的单轨吊产品正在现场组装调试中。杨阳在现场和市场服务部的同事们交流着客户的反馈信息，他们共同分析着单轨吊在使用中的故障排除方法。
杨阳告诉记者，为了满足安徽客户急需的6台单轨吊机车，公司的毛料分厂、机加分厂、装配车间现在都处于满负荷生产中。因为这批设备零部件配套较晚，生产任务量相对较大，交付时间也非常紧张。全公司上下都在全力配合这批单轨吊产品的组装及跑合试验检测，以确保这批产品按时保质发货。
“‘5G+无人驾驶单轨吊系统’成了公司热销的爆款产品，其开发成功不是一蹴而就的事情，这得益于公司的多年来的技术储备。”杨阳坦言，早在上世纪80年代，石煤机公司就成功研发出我国第一台柴油机驱动单轨吊产品。但无奈当时生不逢时，国内煤矿企业所处的环境并不成熟，过于超前的新产品遇到了推广使用难，相关技术只能作为公司的技术储备。
记者了解到，近年来持续收紧的国家环保治理和日趋严格的矿山安全生产工作，让绿色矿山、安全矿山成为了煤炭开采行业的发展主流，以前煤企散乱无序生产环境被彻底改变了。国家对矿山治理的持续推进，让安全可靠性更高的单轨吊产品有了更大的施展空间。
2018年12月，国家出台了井下防爆柴油机环保强制标准，将国二标准升级为国三标准；采煤大型掘进装备的智能化更替倒逼煤企主动提升辅助运输能力，以满足重型装备在巷道的运输；“国产化替代”的趋势也为高精尖装备的推广提供了发展空间；5G+智慧矿山的持续推进，让煤矿机械有了更多的拓展应用空间……石煤机公司瞅准了未来发展机遇，在2019年介入了大功率防爆柴油机单轨吊的二次开发，作为项目负责人的杨阳带领团队开始了新装备的研发，他们将竞品目标锁定为国际先进品牌。
经过三年技术攻关，2021年符合国三排放标准的防爆柴油机单轨吊产品在石煤机公司试制成功，该产品个别技术指标甚至优于国外同类产品，产品售价仅为当时进口单轨吊机车数百万元的一半，优势明显。该产品一经推出后，客户订单便纷至沓来。为了抢占市场，进口单轨吊产品不得不持续降低售价，如今已经降至300多万元。如今，在重型防爆柴油机单轨吊领域，石煤机公司产品已经占据了国内70%的市场份额。
■5G加持让智能化生产未来可期
充分考虑到“5G+智慧矿山”的发展趋势，杨阳带领团队在新装备研发之初就为产品搭建起丰富的5G应用场景，为此石煤机公司还成立了互联网创新工作室，研发团队也从几人发展到了现在的20多人。石煤机公司围绕5G应用已经建立起相关数据库，在完善的大数据支撑下，确保了公司单轨吊产品既可满足有人随行驾驶，也能通过远程操控实现无人驾驶。
国家持续推进煤矿智能化建设，石煤机抢抓机遇期，积极对接首批71家煤矿智能化建设试点，其推出的载重量大、符合国三排放标准的防爆柴油机单轨吊产品很快抢占了市场的第一杯羹，并成为煤炭行业内替代国外进口的杀手锏产品。
5G技术在矿山企业的深度推广也为石煤机公司产品深耕创造了契机，由于精准把握科技创新趋势，杨阳和他的研发团队利用5G超带宽技术在单轨吊产品上引入了UWB精准定位技术和AI环境感知、行为控制等智能化技术，让无人驾驶单轨吊在巷道内具备了自我感知能力，增加了运行的安全性和可靠性。
“如果说巷道内传统地轨运输是小火车，‘5G+无人驾驶单轨吊系统’就是巷道内的重载高铁列车。”据杨阳介绍，矿井内地轨运输常受到诸如大坡度、地质沉降等多重地面状况的影响，而单轨吊由于架设在巷道顶部，结构运用了类似于赵州桥拱桥的设计原理，能确保支撑的绝对安全。单轨吊安装成本也更为低廉，可在巷道内通达数千米，其强大的牵引能力，可满足倾斜25度坡度上的重载50吨运输。该产品尤其适用于安徽、河北、河南、山东及云贵川等地质条件复杂的采矿作业区。
杨阳告诉记者，由于单轨吊机车采用了无线传输，为了实现巷道内网络接收需求，每间隔200米布设一个5G基站即可，利用5G+F5G（光纤环网）技术，单轨吊机车的生存性和安全系数是传统轨道运输车辆无法比拟的。通过网络铺设和机车的人工智能植入，石煤机公司的单轨吊机车已经成功实现了无人驾驶往返循环运输、风门自动开启、道岔自动变道、远程视频监测及井上调度控制等智能化高精度作业。
“尽管单轨吊车辆运输已经实现了无人化，但在装卸环节还需要依靠人工来完成。”据杨阳透露，未来在5G加持下，单轨吊装备将具备更为丰富的智能化应用，努力实现装载智能化是杨阳和研发团队今后寻求破解的行业难题，这将成为未来单轨吊车辆真正实现智能无人驾驶的关键一步。
■本报记者段华鹏
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