Подвижной состав

РОБОТЫ-ГИГАНТЫ

Каким БелАЗ видит беспилотное будущее

Подвижной состав

РОБОТЫ-ГИГАНТЫ

Каким БелАЗ видит беспилотное будущее
Тема беспилотных автомобилей разрабатывается автопроизводителями уже давно. Некоторые даже смогли выпустить свои проекты на дороги общего пользования. Правда, успехи этого новшества пока выглядят неоднозначно, но общие тенденции к «отстранению» человека от управления транспортом прослеживаются достаточно четко.

Андрей Филиппов, фото автора

При этом нужно понимать, что «беспилотник» не означает отсутствие человека вообще, а говорит о том, что водителя нет непосредственно в транспортном средстве. Поэтому сами производители систем автономного управления предпочитают называть такую технику «роботизированной» - т.е. работающей самостоятельно, но под контролем человека, пусть и дистанционным. И одним из примеров такой роботизации является совместный проект компании «Цифра Роботикс» и Белорусского автомобильного завода (БелАЗ).
Теория…
Схема работы беспилотной техники выглядит достаточно просто. Компьютеру задается определенная программа с маршрутом движения, согласно которой он и управляет автомобилем. В это же время где-то в зале управления сидит человек, который просто наблюдает за процессом через мониторы, контролируя, чтобы все шло «по плану».
Отдельно стоит отметить, что никакого ограничения на расстояние от поста управления, на котором находится оператор, до «роботов» не существует. При «показательных выступлениях» гостям периодически разрешают поуправлять самосвалами, работающими в Беларуси, прямо из кабинета Санкт-Петербургского горного университета. Говорят, очень впечатляет.

«Кабина»: на переднем плане «водитель», а на заднем - «механик»

Четкость работы роботизированных систем такова, что на данный момент оператор может отслеживать работу одновременно четырех машин. В дальнейшем планируется увеличить их число до восьми единиц. Поскольку реальные объекты используют определенную технику, то специалистов готовят на управление по трем типам: самосвал и погрузчик, бульдозер и грейдер либо проходческий комбайн. Обучение в настоящее время занимает две недели и проводится непосредственно специалистами «Цифра Роботикс». В дальнейшем эту функцию предполагается передать специальным учебным заведениям.

Большие экраны - вид вперед, маленькие - вид назад

В случае необходимости оператор может взять управление в свои руки. Для этого на рабочем месте имеется руль, два джойстика и блок педалей - в общем, «компьютерная игра» в реальный грузовик. Естественно, прямо под рукой есть и красная кнопка аварийного отключения «робота».

Оператор как будто играет в игру. Справа - «стоп-кнопка»

Важный момент: в состав команды управления входит не только оператор, но и механик. Именно в его обязанности входит следить за техническими параметрами техники. Это сделано для того, чтобы не отвлекать «водителя» от мониторинга ситуации на дороге. Если с парой машин можно было обойтись и одним человеком, то когда их будет восемь, тут уж работы всем хватит.

На мониторе параметры самосвала, на телевизорах - вид карьера

На экран монитора механика выводятся ключевые данные и отклонения от нормы. А вся остальная информация о машине, а это около 350 параметров, записывается в режиме реального времени и сохраняется в базе, позволяя отслеживать наработку узлов и агрегатов. При необходимости она может пересылаться хоть сервисной службе, хоть на завод. Однако «предсказаниями» поломок механики не занимаются - только фиксацией текущего состояния.

А это монитор с информацией для механика

…и практика
То, как работают самосвалы-роботы в реальности, можно увидеть в белорусских Микашевичах. Именно там в 2021 году БелАЗ при содействии РУПП «Гранит» на базе месторождения «Ситницкое» создал испытательный полигон для «беспилотников». Совместно с компанией «Цифра Роботикс» на обособленной территории была налажена опытная эксплуатация двух роботизированных самосвалов БелАЗ-7558RC и погрузчика БелАЗ-7825D, также роботизированного.

БелАЗ-7558RC визуально не очень похож на «беспилотник»

Интересно, что это не какие-то специально разработанные модели техники. За основу взята серийная продукция, которую специалисты оснастили оборудованием (камеры, радары, лидары и т.д.), необходимым для автономного вождения, дистанционного контроля и управления.

Кабина сохранена и может использоваться по назначению

Для создания нормальных условий работы на полигоне было проложено четыре километра кабелей, установлено 16 камер видеонаблюдения, организовано полноценное освещение дороги, зоны погрузки и разгрузки, а также обеспечено покрытие всей территории технологией 5G be Cloud, позволяющей полностью контролировать маршрут, протяженность которого составила 1,5 км в одну сторону.

То, что перед вами «робот», можно узнать по «светофорам»

За прошедшее время система доказала свою функциональность. Скорость движения самосвалов при управлении компьютером может достигать 65 км/ч. Сотрудники наверняка к этому привыкли, но со стороны несущийся 90-тонник, в кабине которого никого нет, впечатляет даже на скорости 35 км/ч.
Для перехода на ручное управление требуется полная остановка самосвала и пауза в 30 сек, во время которой идет перенастройка системы. Такой формат считается «аварийным», а потому скорость движения при управлении оператором не превышает 15 км/ч. Однако весь функционал машины сохраняется.
При демонстрации работы системы распознавания помех БелАЗ-7558RC «увидел» манекен за 65 метров и за 33 метра до него остановился.

Самое чистое место для оборудования - между колесами

С практической точки зрения больший интерес вызывает проект по эксплуатации двух самосвалов БелАЗ-7513R грузоподъемностью 130 т на разрезе «Черногорский» в Хакасии, внедрение которого началось еще в 2019 году. Там пара «роботов» работает на транспортировке вскрышной породы по трассе протяженностью около полутора километров. Да, участок этот изолирован от остальной территории, но параллельно с роботизированными машинами точно такую же работу в карьере выполняют и обычные самосвалы БелАЗ-7513 с водителями в кабинах.

Если «шкаф» перекрасить в желтый, он сольется с общим дизайном

Анализ использования «пилотируемых» грузовиков и «беспилотников» одной и той же модели позволил специалистам сделать определенные выводы. Получается, что девять роботизированных БелАЗ-7513R выгоднее, чем 10 БелАЗ-7513 под управлением водителей. Годовая выработка увеличивается на 0,185 млн тонн за счет того, что простои самосвалов сокращаются на 15%. Иными словами, даже отсутствие пересменок и обедов, а также автоматический мониторинг систем самосвала уже дают прямую выгоду. А ведь есть еще и зарплата водителей, обеспечение нормальных условий труда и проживания, медобслуживание и т.д. Добавьте сюда экономию на покупке дополнительного самосвала, который стоит 160 млн руб., - и вот вам практическая польза от роботизации. По расчетам, полная окупаемость такого проекта - 2,5 года.

Тогда чего же мы ждем - внедряем «роботов», и вот оно счастье?!

«Стоп-кнопка» не особо и выделяется на общем фоне самосвала

Беспилотное будущее или утопия?
На самом деле не все так однозначно. Да, приведенные выше цифры действительно применимы к карьерным БелАЗам. По факту при работе на маршруте «робот» выигрывает у человека 5% за счет более рационального движения. А, к примеру, роботизированный подземный бурстанок так и вовсе работает на 21% эффективнее.

Однако в карьере самосвалы работают не сами по себе, а в паре с погрузчиками или экскаваторами. И вот тут получается совсем другая картинка. Производительность погрузчика на 10-15% выше, если в кабине находится человек. Просто потому, что он быстрее приспосабливается к изменениям, происходящим с породой после каждого забранного ковша. Недаром же, когда в «Ситницком» горнодобытчикам демонстрировали работу роботизированного комплекса, то БелАЗ-7513R работал в режиме «робот», а погрузчиком управлял машинист.

Роботизированный погрузчик БелАЗ-7825D

Как показывает практика, раз в «безлюдном пространстве» появляется человек, то отлаженная схема рано или поздно даст сбой. Создавая своих «роботов», «Цифра Роботикс» проработала около 300 различных вариантов ошибки в работе комплекса. За период испытаний эта цифра перевалила за 400. Для обеспечения безопасности было отработано 12 степеней торможения: от первой - «мигание тревожной лампочки на панели», до двенадцатой - применение экстренного торможения с полным обесточиванием самосвала. Знаете, сколько раз при работе на изолированном объекте с высококлассными специалистами, прекрасно осознающими, что они работают с «беспилотниками», была применена 12-я степень? Три раза! То есть кто-то из специалистов все равно умудрился довести дело до экстренной остановки. Что уж тут говорить об обычном карьере.

С такими размерами немудрено и не заметить человека

Поэтому сейчас «Цифра Роботикс» активно работает не только над роботизацией конкретных моделей самосвалов и погрузчиков, но и над разработкой комплекса, где все процессы будут автоматизированы. В теории такой подход позволит повысить производительность труда на 20%, снизить эксплуатационные расходы на 30%, а фонды оплаты труда - и вовсе на 75%. Но для этого придется создать действительно «безлюдное пространство» или хотя бы приблизиться к нему.

О том, что в кабине есть оператор, можно только догадываться

Пока же «Цифра Роботикс» совместно с БелАЗом решает текущие задачи. Например, создание на маршруте 2-3 траекторий движения для предотвращения появления колейности, а также автоматический переход «беспилотников» на максимально отдаленные траектории при встречном разъезде. Или возможность осуществлять обгон техники, работающей в ручном режиме, путем взаимодействия «роботов» между собой для безопасного разъезда, когда один автоматически снижает скорость, а другой, наоборот, увеличивает. Даже такой момент, как дозаправка топливом в автоматическом режиме, когда система сама определяет оптимальное для этого время с учетом всех машин, работающих на участке.
В общем, объем проводимых работ и их эффективность действительно впечатляют. Но говорить о «беспилотном» будущем пока однозначно рано. А вот о «роботизированном» уже можно - его перспективы куда более осязаемы.

Перспективный проект БелАЗа - «робот-челнок»

Мимоездом
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ БЕЛАЗЫ

Еще одним перспективным направлением на БелАЗе считают создание карьерных самосвалов, работающих на альтернативных видах топлива. И теме этой уделяется очень пристальное внимание.
Самый большой БелАЗ с приставкой «ЭКО-» - дизель-троллейвоз БЕЛАЗ-7530E грузоподъемностью 220 т. Он же является и самым эффектным в плане визуального восприятия из-за наличия здоровенного токоприемника. Однако пусть пантограф не вводит вас в заблуждение - по факту самосвал оснащен двигателем мощностью 1668 кВт, который прекрасно обходится и без контактной сети. По задумке, к проводам машина должна подсоединяться только на затяжных подъемах ради экономии дизтоплива, которая может достигать 80%.

Троллейкар БелАЗ-7530 грузоподъемностью 220 тонн

Также весьма интересен и гибридный БЕЛАЗ-7513М с грузоподъемностью 130 т. Модель оснащается дизель-генераторной установкой уменьшенной мощности и блоком тяговых аккумуляторных батарей. Их подзарядка осуществляется как во время стоянки под загрузкой/разгрузкой, так и во время движения с помощью системы рекуперации энергии в момент торможения электродвигателем. На самосвале используется мотор ЯМЗ-845, который благодаря использованию батарей расходует на 30% меньше дизтоплива. К слову, гибрид, по сути, отечественный продукт. Доля комплектующих из России составляет 62%, а из Беларуси - 38%.
Судя по тому, что БелАЗ уже анонсировал создание гибридных версий на базе 90- и 220-тонников, испытания показали, что схема работает успешно.

Гибридный БелАЗ-7513M грузоподъемностью 130 тонн

А полноценным электромобилем, или электросамосвалом, если угодно, является БЕЛАЗ-7558Е грузоподъемностью 90 тонн. Привод машины осуществляется от тяговых аккумуляторных батарей емкостью 675 кВт•ч при номинальной мощности силовой установки 640 кВт. Запаса хода без дозарядки хватает на два часа работы при полной загрузке в 90 тонн и движении на подъем по 10-процентному уклону. Однако при работе в реальном карьере предполагается периодическая подзарядка в течение 25 минут от специальной зарядной станции.

Электрический БелАЗ-7558E грузоподъемностью 90 тонн

Наряду с самосвалами на электричестве БелАЗ занимается разработкой газовых и газодизельных моделей. Причем битопливные машины в виде БелАЗ-7513C грузоподъемностью 130 тонн - уже серийная продукция.
А вот чисто газовые версии появились только в прошлом году. Это 90-тонники БЕЛАЗ-7558H с газопоршневым мотором Weichai 12M33NG и БЕЛАЗ-75588, комплектующийся газотурбинной силовой установкой. Оба варианта используют природный газ метан в сжиженном виде. Вкупе с 30%-ной экономией топлива относительно дизельных аналогов такой подход обеспечивает возможность работать без частых дозаправок.

Газотурбинный БелАЗ-75588 грузоподъемностью 90 тонн

Стоит отметить, что флагманом модельного ряда БелАЗ по-прежнему считается БелАЗ-75711 грузоподъемностью 450 т и полной массой 840,5 т. С приходом санкционных ограничений, обрушившихся на Беларусь еще в 2021 году, завод был вынужден перейти от импортной трансмиссии Siemens ММТ500 на российский тяговый электропривод переменного тока КТЭ-450 производства «Силовые машины». Зато теперь БелАЗ готов собирать эту модель, если будут заказы.

Флагман - БелАЗ-75711 грузоподъемностью 450 тонн

Мимоездом
В настоящий момент темой роботизированных автомобилей занимаются практически все ведущие автопроизводители России и Беларуси. Помимо БелАЗа свои наработки есть у ГАЗа, КАМАЗа, АЗ «Урал» и даже у МТЗ. Не дошел до практической реализации, пожалуй, только МАЗ, но и он в конце прошлого года анонсировал, что всерьез занимается темой и в 2023-м собирается представить опытный образец «беспилотника». При этом кто-то создает «роботов» на серийных машинах, а кто-то сразу позиционирует их как модели, на которых человеку не место, и даже кабины на них не устанавливает.

Беспилотный Урал-432067-73

Вот только мнение людей, эксплуатирующих технику, совершенно иное. Знаете, какой вопрос их интересует больше всего? Не производительность и даже не прибыль. Первый вопрос: «Как быстро может остановиться «робот» при возникновении внезапного препятствия?» Постоянно работая с людьми, они прекрасно осознают, что наш человек и роботизированная техника очень плохо уживаются в одной рабочей зоне.

Беспилотный трактор Belarus A3523i

На самом деле хорошим примером невозможности полностью роботизировать транспорт в текущих реалиях является железная дорога. Казалось бы, чего проще? Поезда движутся по изолированной колее, с себе подобными встречаются в жестко регламентированных рамках, а в местах пересечения с другими видами транспорта и людьми имеют безоговорочное преимущество. Однако не то что о полном отказе от присутствия человека на локомотивах речи не идет, а даже от помощника машиниста «избавиться» не удалось. Хотя, как и в автомобильной отрасли, работы по данной теме там ведутся достаточно активно.

Беспилотный КамАЗ-6561 «Геркулес»

Так что с роботизацией транспорта в целом и автотранспорта в частности все не так просто, как может показаться из прочтения бравурных релизов. А профессия водителя по факту еще долго окажется одной из самых востребованных. И даже когда удастся организовать систему, при которой действительно можно будет обойтись без человека в кабине, все равно водитель останется нужен. Просто сидеть он будет в теплом офисе и «управлять» не одним, а сразу десятью автомобилями.

Беспилотник «Научно-технической компании БПЛА Тяньюй Чанъин (МСК)»

А пока самым оптимальным для внедрения в реальную жизнь мне кажется объединение двух ярких идей. Необходимо передать под управление «роботов» многозвенные автопоезда, разработкой которых несколько лет назад активно занимались в Беларуси.
Суть проекта заключалась в том, что седельный тягач МАЗ-544019 должен был работать в сцепке с одним полуприцепом МАЗ-975830 и двумя прицепами МАЗ-P93101, каждый из которых был оснащен передней ведущей тележкой МАЗ-842047. Естественно, эксплуатировать автопоезд такой длины достаточно сложно. Но если передать управление компьютеру, то почему бы и нет? Тогда оператор, способный контролировать до 10 роботизированных составов одновременно, смог бы заменить сразу 30 водителей.
Тем более что под «беспилотники» вроде как уже готовы были выделить коридоры на трассах М11 «Нева» Москва - Петербург и строящейся М12 Москва - Казань - Екатеринбург, где подобные сцепки чувствовали бы себя достаточно комфортно.

Многозвенный автопоезд МАЗ