防撞监测器、速度控制器、车道保持辅助系统等，都是汽车上常见的系统。现在，它们也在采矿车上找到了用武之地。其目的是：提高生产效率，增强安全性。

动作规划和机器环境感知等技术，正日益推进采矿自动化。

、身形庞大的机械式电动挖掘机，一铲下去可以挖起上百吨重的土石方。然后，铲斗回转至一辆等在一旁的长途卡车上方，打开铲斗底门，将这些土石方倾泻一空。整个过程中，铲斗都要小心翼翼地避免碰到卡车。当铲斗返回，重新开始挖掘时，飞扬的尘土往往会挡住驾驶员的视线。装完三铲斗土石方之后，满载的卡车缓缓驶离，另一辆卡车立即上前，补上空位。90秒一个周期，一天24小时，一年365天，挖掘机就这样一刻不停地工作着。

操作世界上大的挖掘机，并不是一项容易的工作。挖掘机重达1600吨以上，其巨大的组件响应迟缓，坐在驾驶室里进行操控，要求有良好的预见性和性。速度很重要，“每吨成本”是露天采矿的硬通货。换句话说，效率，是重中之重。然而，大多数时候，挖掘机的全部潜能并未得到充分利用。2012年，西门子在加拿大的一座采矿场所开展的案例分析，表明了这一点。对4辆机械式电动挖掘机所进行的研究显示，事实上，它们的平均工作周期太长。此外，铲斗也往往未能装满。

其结果是：每辆卡车增加了的装载周期，以及每天较少的开采量，使得成本更高。并且，挖掘机驾驶员很难判断，应将铲斗置于自卸卡车上方的什么高度。为了避免偶然碰到卡车，驾驶员力求稳妥，放慢速度，并且/或者从不必要的高度，将铲斗移近卡车。尽管如此，挖掘机仍然时而撞上卡车，造成破坏，有时还会导致人员受伤。

使用全自动挖掘机，可以实现更加的操作，但这样的转变不可能在一夜之间实现。在位于慕尼黑的西门子研究院，Robert Eidenberger博士是一位专门研究机器人和自治系统的工程师，他说：“要在采矿场实现全自动移动模式，必须循序渐进。包括引入首批面向挖掘机驾驶员的辅助功能。”

引入数字辅助系统。两年来，携手来自乔治亚州Alpharetta的西门子驱动技术业务部移动采矿部门的同事，Eidenberger一直在从事这种系统的研究。他的工作涉及传感器技术、机器对其周边环境的“感知”，以及动作规划。与此同时，他的美国同事则专注于传动控制技术、动作执行，以及将所有组件集成到一个完备的系统中。

这些努力旨在打造出与汽车上的辅助系统相类似的系统，以便向采矿场的挖掘机驾驶员提供支持，帮助他们提高工作效率，同时增强安全性。名为“回转至卡车/返回至卡车，且避免碰撞”的系统，是专门针对大型电铲司机而设计的批系统。这个系统可以对铲斗回转至长途卡车、卸货，然后返回至起始位置的过程，进行无缝控制，当这一过程结束时，将恢复由驾驶员控制。现在，一家制造商正在对这个系统进行测试。

优移动顺序。Daniel Robertson是移动采矿部门的软件和自治系统产品经理，他说：“30多年来，我们一直在开发面向电铲的传动控制系统。然而，我们欠缺关于周边环境的信息。”这支团队携手西门子研究院，将开发一个基于传感器的感知系统，它可以利用红外光脉冲，持续不断地记录电铲的周边情况。当铲斗转动时，系统将生成一幅三维环境图，以检测出某个对象相对于铲斗的距离，不论这个对象是长途卡车、推土机，还是轻型车辆。这个模块可以识别并确定，为了避免发生碰撞，铲斗应当绕开的区域。它还能感知到任意时刻铲斗的装载程度，以及料堆轮廓，从而可以估算出需要挖运多少土石方。

除感知系统之外，他们还开发了一个动作执行系统，以将计算出的优铲斗移动轨迹，转化为面向传动系统的控制输入。来自乔治亚州Norcross的传动技术专家，实现了一个连接至挖掘机现有传动控制系统的位置控制接口，从而免去了驾驶员手动输入的麻烦。这个系统使得电铲能够沿着一条经优化调整的移动路径，自动执行所有动作，从而缩短工作周期，提高动作效率。

未来，诸如“回转至卡车/返回至卡车”等辅助系统可以避免延误，更加快速地执行移动模式，从而节约能源。案例分析表明，每个工作周期可以节约大约4秒钟的时间。这意味着每辆挖掘机每天的装车数量可以增加12%，从而能提高生产率，降低成本。这种系统有可能在短短两年内面市。

实际上，进一步发展存在无限可能。但要实现全自治采矿——完全不需要人类介入的采矿作业——依然还有很长的路要走。在那之前，仍将需要技艺的挖掘机驾驶员和驾驶员辅助功能系统。

Nicole Elflein

面向世界上大的自卸卡车的传动系统

怎样才能让世界上大的卡车开动起来？2011年，一家白俄罗斯汽车制造商BelAZ公司，带着这个问题来向西门子求助。那时，BelAZ公司正在为其新开发的自卸卡车，物色电动传动系统。这辆卡车自重高达360吨，额定高载荷为450吨——相当于大约350辆大众汽车公司的高尔夫轿车，或者6架满载的空客A320-200飞机——比上一个“世界上大的自卸卡车”的保持者，提高了25%。计划也要求这辆新卡车降低每吨的运输成本，并且在空载时实现高64公里/小时的行驶速度。要知道，那些从事地下和露天采矿的企业不仅必须遵守环境法规，而且也要考虑所涉及的成本。

正因如此，采矿业使用的卡车必须可靠、高效。西门子开发面向自卸卡车的传动系统已有15年左右，其目标始终是设法提高这些矿场巨兽的效率。“无轨电机车”的开发就是其中一例，这种卡车从高架电线获得电能。归功于这一创新，哪怕是在陡坡道上行驶，这种卡车的速度也几乎提高了一倍。但是，对于西门子驱动技术集团的工程师而言，BelAZ公司提出的挑战不同以往。BelAZ公司请他们开发一个电动传动系统，不仅要推动毛重高达810吨的卡车行进，同时还要确保这辆卡车能够又快、又可靠地运送矿物原料。此外，这个项目的日程安排也相对比较紧张。从客户前来询问，到辆卡车投运，只有不到两年的时间。较之于过去的车型，这辆新卡车配备了8个轮胎，因为每个轮胎的设计载荷都仅为100吨左右。为此，纽伦堡的西门子牵引传动专家决定开发一个使用4台电机、功能强大而又可靠的全轮驱动系统。一个屡经检验的传动系统，充当了这个新系统的模型。工程师们还开发了一个新的控制解决方案。这个电动传动系统的所有组件均来自西门子，这确保了所有组成部分能够配合得天衣无缝。全轮驱动配置为工程师开辟了新的可能性，如在卡车的两个轮轴之间实现动态动力分配。此外，如果一台电机发生故障，卡车仍将具备应急驱动能力，这意味着它能靠自身动力，行驶至修理厂。换句话说，它不需要拖带，也不会造成诸如堵塞等问题。这个系统使用了两台输出功率约为1700千瓦的16缸柴油发动机。这两台发动机共同提供了电动传动系统所需要的动力。2013年10月，这辆卡车向世人揭开了神秘面纱。它长达20多米，宽近10米，高约8米。其全轮驱动系统和四轮液压助力转向系统，确保了其直径长达4米左右的轮胎不会被卡在崎岖的路面上。现在，这辆卡车正在西伯利亚的一座露天煤矿接受测试，预计将从今年下半年开始销售。以后，它将被主要用于运输煤和铁矿石。