一、立项背景

深部开采将成为矿山的主要发展趋势，意味着更加严苛的生产环境，超过1000米的矿山工作面超过30℃，而极度的潮湿、高尘的地下环境会严重影响作业人员的身体健康和工作效率。作业人员还将面临更多的井下安全的人身伤害威胁。另外，随着矿井的不断加深，交接班愈加困难，一天有效工作时间很低。

本项目以中国恩菲无人驾驶电机车系统的自动运行和远程遥控装矿为基础，彻底取消了矿山有轨运输工艺环节的现场工作人员，可以说从本质上解决了矿山生产运输环节的安全问题。解决了恶劣环境对工作效率的影响，交接班时间也几乎缩减为0，大幅提升工作的有效时长。并在范围内实现全数字化，为管理、维护提供决策充分依据。

二、主要内容

红牛铜矿有轨运输无人驾驶系统满足 4000t/d 以及123万吨每年的运行要求。基于地下矿恶劣的工作环境，以及多岔路、多弯道、多装矿点、多列车的复杂工况条件，针对性开发适用于无人驾驶技术的移动无线通讯系统，研发列车首尾双电机车牵引的双机联动和负载平衡技术、智能同步技术、变频器飞行同步技术、无线通讯热冗余技术，开发地表远程装矿、电机车自动运行、集电弓自动控制技术、电机车精确定位技术和自动卸载、道岔智能切换等控制技术，以及线路识别、列车防碰撞、系统紧急故障保护、自动防溜车、无人机械驻车、速度失控保护、全行程超速保护等安全保障技术，研发电机车运输智能调度系统、实时监视和控制全线路电机车的运行状态，开发牵引变智能监控、分区开关自动控制技术等运输系统辅助技术，从而构建涵盖全运输系统的数字化集群控制平台。实现矿石有轨运输全过程无人化和智能控制，大幅减少运输作业人员，从根本上解决生产安全问题。

三、主要创新点

3.1电机车自动驾驶

自动驾驶功能是无人驾驶技术中核心部分，电机车在处于无人驾驶运行方式时，除了装矿环节以外，电机车按照程序的设定自动运行，不需要人工干预。

3.2运行线路的智能化调度

无人驾驶技术根据不同电机车的位置和任务信息，自动调整道岔不需要人工干预。这需要以精确定位来作为保障，无人驾驶系统可以高精确测量电机车的行驶距离和实时速度。

3.3装矿环节的远程化

装矿站是最为艰苦的工作环境，装矿人员需要在“遮天蔽日”的浓烈粉尘环境中工作，要两人配合。无人驾驶技术可以使该操作工在地表的中控室一人负责2~3编组的装矿工作，极大改善了工作环境也提高了工作效率。

3.4电机车核心控制系统的创新设计

因为空间狭小，机载箱内采用紧凑型设计，电路板、控制器和数传设备大量采用了重叠安装方式。在机载箱内控制单元集成设计时，充分考虑按照功能划分模块化设计理念。

3.5电机车自动驻车设计

无人驾驶技术设置独立的电控驻车控制系统，与电机车主控制系统形成冗余结构，无人电动机械驻车采用独立的智能控制系统，在电机车控制系统停止工作时，也可以确保保护的执行。

3.6电机车自动保护功能

电机车控制系统实时对电机车运行状态进行监测，出现故障时立即实施保护功能。其中包括全行程超速保护功能；减速阶段速度失控的保护功能；加速段加速度不够的报警功能；变频器保护功能；电动机自身运行检测功能；集电弓自身诊断和保护功能；无线通讯保护功能；以及各种报警与事件记录功能。

3.7免升降弓装置

传统电机车经过岔路时，需要降弓。中国恩菲自主设计的免升降弓装置，电机车经过岔路时不需降弓，极大降低了刮弓事故风险。

四、项目实施成效

项目投产后，全部完成所有主要考核指标。劳动定员减少75%（减员达40人），劳动强度大幅降低。仅需2人就可以操作4列车、8台电机车，达到预期目标。同时能够极大地提升生产效率、减少劳动定员和劳动强度。日有效生产时间提升到20个小时以上，有效运行时间和生产能力提升20%以上,每吨矿电耗1.6kWh，节能10.5%,超过预期目标。同时，维护强度也大幅降低。通过减人增效和节约能耗，为矿山带来直接经济效益。实施后，完成所有性能考核指标。

系统投入使用后，如各列编组运矿次数、运行时间、各节车皮载重等工艺参数自动记录，电机车电流曲线、通讯系统状态信息等运行参数实时展示自动统计，达到了智能化、数字化的目标。项目的成功投产为行业推进智能矿山建设树立了新典范。

虽然国家在“十二五”规划中将“智能矿山”相关研发项目列入863计划，但要实施现场对接、工业化转化还需较长的时间。另一方面，由于我国的矿山基础条件差别较大，很多矿山井下没有建立信息基础设施和网络系统，而智能化和信息化是不可分割的，很多自动控制的智能设备与信息网络信号的接收是集成一体的。面对众多实际问题，利用无人驾驶系统技术建立起运输区网络和信息化基础设施，将运输区全部设备纳入系统统一调度管理，实现运输区无人化生产，进一步实现矿山全矿的智能化建设。