Ав­то­ном­ные си­с­те­мы для са­мо­сва­лов Komatsu

Фирма Komatsu известна как один из основных производителей карьерных самосвалов. Большое внимание фирма уделяет исследовательским работам по совершенствованию технического уровня своих самосвалов  за счет оснащения их современными средствами электроники и автоматики.

Одной из программ фирмы является создание полностью автоматизированной карьерной машины — самосвала 21-го века. В этом направлении фирма сделала важный шаг, создав с использованием последних достижений в области электроники автоматизированную систему контроля движения самосвала Komatsu Atonomous truck при перемещении его по карьерным дорогам, в том числе на уклонах до 12%. Система устанавливается на самосвалах Komatsu малого и среднего типоразмера (HD-785, HD-465 HD-325) грузоподъемностью от 32 до 80 т.

При разработке системы особое значение придавалось обеспечению наибольшей безопасности и надежности на всех режимах  работы. Все возможные нарушения движения самосвала при его встрече с различными объектами или препятствиями, отклонении от курса следования предотвращаются системой благодаря автоматическому снижению скорости движения машины вплоть до полной остановки. Производственные испытания показали высокую эффективность новой системы, позволяющей снизить затраты труда и повысить безопасность на карьерах.

Система Komatsu Atonomous truck работает в трех  операционных режимах: автоматическом (по автоматизированным программам), радиоконтроля и ручного управления. К функциям автоматического режима относится: программное управление движением самосвала, ускорение, торможение, контроль скорости движения, автоматическая разгрузка кузова.

Система в целом включает несколько автономных систем, ответственных за выполнение следующих функций:

  • Общая система наблюдения GMS (Global Monitoring System) — наблюдение за показаниями специальных датчиков-контроллеров для выполнения необходимых корректировок параметров движения самосвала, предотвращение несовместимых с работой самосвала команд.
  • Навигационная система NS (Navigation System) — удержание автосамосвала на запрограммированном курсе и сохранение дистанции в результате фиксации любого отклонения от курса и его устранения за счет снижения скорости движения машины вплоть до полной остановки.
  • Система обнаружения препятствий или защиты от столкновения ODS (Obstade Detection System)  — выявление препятствий на дороге по курсу следования самосвала на расстоянии до 100 м и предотвращение столкновения за счет снижения скорости движения самосвала или его аварийной остановки. Система ODS включает три отдельных подсистемы защиты от столкновения, действующих в зависимости от величины удаления препятствия: датчик касания Touch Sensor позволяет производить защиту на малых расстояниях; предметы на расстоянии до 15 м обнаруживаются с помощью датчика высокой частоты Supersonic Sensor, а на расстоянии от 1,5 до 100 м — лазерного датчика Laser Radar.
  • Система наблюдения за автосамосвалом VMS (Vehicle Monitoring System) — слежение за техническим состоянием самосвала и в случае обнаружения нарушений — снижение скорости его движения вплоть до полной остановки.

При необходимости аварийные остановки самосвала могут быть также произведены с погрузочной машины или по команде руководства карьера в режиме радиоконтроля, либо в случае помех и прерывании радиопередач. После остановки самосвал возвращается в автоматический режим управления нажатием кнопки Reset на пульте в кабине самосвала.

Наиболее сложный принцип действия имеет навигационная система. Она включает: антенну, оптико-волоконный гироскоп, пульсирующий лазерный датчик для корректировки направления движения, датчик вращения колеса. Для функционирования системы требуется оборудование трассы специальными столбиками-отражателями, устанавливаемыми вдоль трассы по паре через каждые 150 м.

Пройденное расстояние фиксируется с помощью датчиков вращения колеса. Оптико-волоконный гироскоп определяет точность движения машины по выбранному маршруту. Программирование маршрута производится автоматически во время прохождения по трассе порожнего  самосвала в режиме ручного управления. Данные маршрута редактируются (корректируются) и хранятся в памяти (в памяти могут одновременно храниться данные по 10-ти маршрутам). Все отклонения от курса при прохождении груженого самосвала система контролирует. Контрольные размеры допуска по отклонению составляют 2 м при движении и 0.5 м при торможении. Отклонение от курса, которое может быть вызвано проскальзыванием шин, автоматически корректируется с помощью пульсирующего лазерного датчика, получающего отраженный лазерный сигнал от столбиков-отражателей. Практика показала, что половина случаев отклонения от курса вызвана проскальзыванием шин из-за сильных дождей, глубокого снега, а также взаимодействия лазерного радара с сильным снегопадом или густым туманом.

В Японии в процессе эксплуатации на одном из участков трассы длиной 510 м, оборудованной комплектом из 12 столбиков, наибольшая эффективность была получена при одновременном использовании трех самосвалов. Минимальная ширина трассы состовляла 10 м, максимальная скорость движения самосвала — 30 км/ч вперед и 10 км/ч назад. Контрольная система отслеживает скорость движения при допуске до 10%.

Контроль за движением самосвалов в автоматическом режиме производился из погрузочной машины в четыре этапа:

  • включение системы;
  • выбор автоматизированной модели перевозок;
  • выбор автоматизированной трассы;
  • начало движения.

Для расширения зоны действия более чем в два раза потребуется размещение радиостанции, и аналогичный контроль за самосвалом в автоматическом режиме будет производиться с помощью радиопередатчика.

Дистанционное управление движением самосвала на погрузочном пункте производится в полуавтоматическом режиме (стандартное оборудование), либо при полном радиоконтроле с помощью специального пульта (опция). В первом случае машинист погрузочной машины изменяет расположение самосвала в зоне погрузки с помощью кнопок панели управления «вперед», «назад», «в сторону». Во втором случае самосвал направляется машинистом к любому месту погрузки с помощью пульта дистанционного управления путем изменения направления движения и регулирования скорости движения самосвала.

Журнал "Горная Промышленность" №4 1995, стр.54