как управлять карьерным самосвалом и какие условные сигналы

Сочлененный самосвал – для опытного водителя
Рекомендации по приемам работы на сочлененном самосвале

Маневры на загрузочной площадке

Движение на загрузочной площадке должно быть организовано таким образом, чтобы самосвалы сменялись быстро, с минимальным маневрированием и у них имелась возможность раз за разом возвращаться точно на то же место под рукоять экскаватора или ковш погрузчика. Квалифицированный водитель умеет экономно маневрировать на погрузочной площадке: он выждет удобную возможность поставить машину в правильное положение с минимальным числом поворотов и разворотов и подставит борт самосвала прямо под ось поворота ковша погрузчика или под место соединения стрелы и рукояти экскаватора, так, чтобы операторы хорошо видели его машину.

Экономичность погрузки будет максимальной, когда экскаватор может поворачиваться всего на 45° или меньше, а наиболее безопасным процесс загрузки станет, когда экскаватор сможет заносить стрелу через задний борт самосвала. Фронтальные погрузчики должны иметь возможность отъезжать задним ходом от места наполнения ковша (фронта забоя) не более чем на 1,5 оборота колеса и занимать положение разгрузки у самосвала, проезжая вперед на такое же или меньшее расстояние.

Водитель должен убедиться, что груз равномерно распределен по кузову, иначе нагрузка на оси и колеса будет неравномерной.

Перегруз – плохая «традиция» отечественных перевозчиков. Но все же мы еще раз напомним и владельцам, и водителям самосвалов: перегруз не только создает чрезмерные нагрузки на узлы и детали самосвала, вредно влияет на шины и повышает расход топлива, но и снижает безопасность езды, ухудшает устойчивость и управляемость самосвала, увеличивает тормозной путь.

Движение

Содержание технологических подъездных дорог при выполнении перевозок «сочлененниками» – это тема, где специалисты расходятся во мнениях. Нередко руководители стройки приобретают сочлененные самосвалы прежде всего для того, чтобы сэкономить на строительстве и содержании технологических дорог. Однако производители самосвалов рекомендуют содержать технологические дороги на одинаковом уровне как для самосвалов с жесткой рамой, так и для сочлененных. Нужно учитывать, что «экономия» на содержании технологических дорог приводит к увеличению продолжительности рабочего цикла и, следовательно, экономическим потерям. Да, сочлененный самосвал может проехать по плохо содержащейся дороге, но и скорость движения у него будет низкой. А если водители попробуют ездить по разбитым дорогам не снижая скорости, они будут получать травмы, и это нанесет еще больший ущерб компании: простой техники и выплаты работникам по больничному листу. Статистика несчастных случаев показывает, что травмирование спины и позвоночника среди строителей чаще всего происходит у водителей сочлененных самосвалов, которые получают их при падениях в кабине (потому что кабина «болтается» при движении по бездорожью).

Подвеска сочлененного самосвала рассчитана на перевозку больших грузов. Она имеет большую жесткость, и когда кузов пустой, центр тяжести самосвала находится высоко. Поэтому рекомендуется особенно внимательно следить за скоростью и условиями движения при возвращении порожнего самосвала в зону погрузки.

Боковой наклон. Движение с боковым наклоном также опасно для устойчивости сочлененного самосвала. Считается, что для «сочлененника» возможно движение с боковым уклоном до 15%, но это предел, допустимый только в чрезвычайных обстоятельствах, водитель не должен принимать самостоятельное решение о движении в таких условиях – он должен получить на это санкцию руководства своего предприятия.

Высокая скорость. Перед водителем не стоит задача обязательно пройти весь маршрут с максимальной скоростью, но желательно, чтобы в течение всего дня была достигнута максимальная средняя скорость – это обеспечит высокую производительность и стабильное время выполнения рабочего цикла. Максимальная производительность не всегда достигается путем постоянной езды на предельной скорости. Чем больше водитель жмет на педаль «газа», разгоняется и затем тормозит, тем чаще ему приходится тратить время на заправку топлива и тем больше машина будет нуждаться в техобслуживании. Усталость водителя и переоценка им своих возможностей могут привести к ошибкам в управлении. Человек, работая без аварий, со временем теряет бдительность и может, например, слишком разогнаться на крутом повороте или на спуске, превысить допустимые обороты двигателя. Самые лучшие водители те, кто умеет выбрать безопасную скорость, работает стабильно, надежно, и его машина меньше нуждается в обслуживании.

Освобождаем застрявший самосвал. Чтобы освободить застрявший в грязи самосвал, рекомендуется включить все блокировки дифференциалов, которые имеются, и попытаться выехать, прибавляя «газ» постепенно, стараясь, чтобы колеса не пробуксовывали. Плавно поверните руль и направьте машину влево, остановитесь и сдайте назад, повернув руль вправо. Повторите этот прием «вправо–влево» 3–4 раза. Если выехать не удалось, постарайтесь освободить самосвал враскачку. Если и это не помогает, можно попробовать вывалить груз из кузова и снова сделать попытку тронуться с места. Последнее средство – найти трактор и попытаться вытащить разгруженный самосвал на буксире.

Использование ретардера и тормозов. Неопытным водителям нравится мощное действие рабочих тормозов, которые останавливают машину почти мгновенно. Тормозить ретардером немного сложнее, потому что его нужно включать заранее, чтобы дать возможность самосвалу остановиться. Водители, которые часто используют осевые или ступичные рабочие тормоза, вместо того чтобы тормозить с помощью ретардера, могут вдвое сократить срок службы тормозных механизмов.

Наиболее безопасно использовать ретардеры в автоматическом режиме. У большинства моделей сочлененных самосвалов имеется такой режим: ретардер либо притормаживает автомобиль, когда водитель слишком сильно нажимает на педаль акселератора, либо включается при первом нажатии педали тормоза. На некоторых сочлененных самосвалах имеется специальная педаль, с помощью которой водитель может регулировать мощность ретардера.

Рекомендуется использовать рабочие тормоза, кроме аварийных ситуаций, только для окончательной остановки машины, когда ретардер уже замедлил ее движение.

Если водитель будет планировать торможение и включать ретардер заблаговременно, автоматическая трансмиссия самосвала успеет выбрать правильную передачу и скорость для спуска с уклона или преодоления поворота. На практике большинство водителей включают в трансмиссии режим D (автоматический) и ездят только на нем. Тем не менее существуют ситуации, когда необходимо переключать передачи вручную.

Блокировка дифференциалов. Не менее важно уметь правильно использовать блокировку дифференциалов. Сочлененные самосвалы работают с колесной формулой 6х4 или 6х6. Если условия движения становятся совсем плохими, водители, нажав кнопку, включают блокировку всех дифференциалов. Но на практике водители применяют самые «агрессивные» режимы движения почти постоянно. Это снижает скорость машины, особенно если на маршруте множество поворотов, также увеличивается износ шин и силовой передачи. Важно научить водителя использовать правильные режимы работы машины в соответствии с изменяющимися дорожными условиями, потому что, чем больше включено блокировок, тем сильнее идет износ компонентов трансмиссии и шин. Поэтому при выборе режима работы машины необходимо искать разумный компромисс.

Если самосвал движется по твердой сухой поверхности, блокировка дифференциалов однозначно вредна, т. к. сокращает ресурс машины: при выполнении поворотов проскальзывание колес очень незначительно, и затрачивается много энергии на скручивание валов полуосей и трение в зубчатых передачах заблокированных дифференциалов. Опытные водители умеют осторожно управлять самосвалом в самых сложных дорожных условиях, не включая блокировку дифференциалов вообще (к тому же более половины сочлененных самосвалов, представленных сегодня на рынке, вообще не имеют такой опции). Если водитель владеет техникой вождения и умеет на скорости преодолевать труднопроходимые участки, не включая блокировки дифференциалов, он экономит топливо и уменьшает темп износа узлов и деталей самосвала.

В инструкциях по эксплуатации сочлененных самосвалов ряда производителей рекомендуется такая последовательность использования блокировок дифференциалов: при первых признаках пробуксовки колес сначала включать блокировку межосевых дифференциалов, чтобы равномерно передавать крутящий момент на все оси. И только в самых сложных условиях следует применять полную блокировку всех, в том числе и межколесных дифференциалов (на некоторых самосвалах она включается кнопкой на полу кабины).

АКП, ручное переключение. Режим D – это полностью автоматическое управление трансмиссией, он облегчает работу водителя и обеспечивает экономичную работу при небольших и средних нагрузках. Переключение передач происходит в диапазоне примерно от 700 до 1800 об/мин, расход топлива поддерживается на минимуме при движении по технологическим подъездным дорогам с небольшими уклонами. Однако при таком режиме самосвал не сможет преодолеть крутой подъем свыше 15% или топкую грязь, другие сложные участки, на которых требуется включать блокировку дифференциалов. В подобных нестандартных сложных условиях водитель может включать передачи вручную. Самостоятельно выбирая передачи, водитель решает три задачи. Двигатель можно раскручивать до 2200 об/мин и развивать максимальное тяговое усилие на колесах для преодоления подъемов. Также такой режим обеспечивает максимальную мощность торможения двигателем и ретардером трансмиссии при спуске на крутом уклоне, что позволяет сохранить ресурс тормозных механизмов. И наконец, ручное переключение передач позволяет избежать такого явления, как быстрые беспорядочные переключения передач, когда автоматическая КП постоянно переключает две передачи при движении на уклоне с меняющейся крутизной. Из-за такого переключения ускоряется износ компонентов силовой передачи, теряется инерция движения и увеличивается длительность рабочего цикла.

Первое правило правильного переключения передач для сочлененных самосвалов – включать нужную передачу заблаговременно. Специалисты рекомендуют заметить, какую передачу включит автоматическая трансмиссия, когда ненагруженный самосвал будет преодолевать подъем. Перед тем как начать спуск с грузом с этого же уклона, включите на одну передачу ниже той, на которой самосвал поднимался. В кабине самосвала обычно имеется табличка, помогающая выбирать правильную передачу при спуске в зависимости от крутизны уклона. Если водитель будет придерживаться рекомендаций этой таблицы, температура масла в ретардере будет в «зеленой зоне» (на допустимом уровне). Если же он включит более высокую передачу, ретардер может перегреться, в этом случае придется уменьшить мощность его торможения, следовательно, начнут перегреваться колесные тормоза. В сочлененных самосвалах Caterpillar вместо трансмиссионного ретардера используется компрессионный моторный тормоз. В этом случае может перегреваться двигатель, что не менее опасно.

Следите за температурой масла в тормозах, особенно когда выбираете передачи. От интенсивности нагрева тормозных дисков зависит, с какой скоростью самосвал может безопасно спускаться под уклон. Если температура тормозов слишком высока, следует переключиться на более низкую передачу и уменьшить скорость спуска.

Разгрузка

В момент выгрузки сочлененные рамы самосвала по возможности должны занимать прямое положение. При разгрузке самосвала с самосвальным прицепом они оба должны располагаться строго друг за другом.

Прежде чем начать выгрузку, следует установить рычаг переключения передач в нейтральное положение, включить стояночный тормоз, убедиться, что замок заднего борта (если имеется) открыт и в рабочей зоне нет посторонних людей.

При подъеме кузова все колеса самосвала должны стоять на ровной, надежной горизонтальной поверхности. В противном случае центр тяжести самосвала по мере подъема кузова сместится в сторону наклона либо колеса с одной стороны могут просесть, когда вся нагрузка перейдет на тележку задних колес, и автомобиль опрокинется набок.

Следует удостовериться в том, что груз равномерно распределен по кузову, иначе при разгрузке машина может опрокинуться вбок. Если груз смещен слишком далеко вперед, будет перегружен механизм подъема кузова.

Колеса самосвала также должны оставаться на горизонтальной плоскости при смещении вперед во время разгрузки.

Разгрузка на склоне очень опасна. Если все же разгрузиться в таких условиях необходимо, по возможности машина не должна быть обращена кузовом вниз по склону. Для того чтобы разгружать самосвалы на уклоне, лучше подходят модели с эжекторной разгрузкой.

Если самосвал разгружается на краю котлована или насыпи, прежде чем начать разгрузку, водитель должен убедиться, что грунт на краю достаточно прочен. Задние колеса в момент разгрузки должны находиться на расстоянии не менее 1 м от кромки.

Место выгрузки указывает заказчик. Но безопасность такого места всегда должен определять водитель. Запрещается производить разгрузку, если существует вероятность опрокидывания автомобиля. Если не удается прийти к соглашению с заказчиком, водитель должен доложить о ситуации своему руководителю.

Не следует производить разгрузку, если рабочая площадка недостаточно освещена.

Чтобы поднять кузов быстрее, рекомендуется увеличить частоту вращения двигателя до средних или высоких оборотов холостого хода. Но как только гидроцилиндр подъема выдвинется на полную длину, следует немедленно уменьшить обороты. Категорически не рекомендуется «проверять на прочность» уплотнения гидроцилиндра, постукивая поршнем штока о верхнюю крышку.

При подъеме кузова нагрузка на задние колеса возрастает, и грунт под ними может проседать. Если водитель почувствует, что самосвал сдвигается с места, следует немного отъехать и снова попробовать разгрузить кузов.

Если груз не начинает выгружаться при подъеме кузова на угол 20–25° (т. е. приблизительно на половину пути), водитель должен остановить разгрузку и выяснить причину. При нахождении сзади самосвала следует держаться на безопасном расстоянии от кузова.

При выгрузке вязких, липких материалов водителю следует быть особенно внимательным. В такой ситуации рекомендуется поднимать кузов медленнее, чем обычно, тщательно отслеживая положения обеих частей сочлененного самосвала. Если часть груза останется в полностью поднятом кузове, центр тяжести может оказаться смещенным к задней части настолько, что передняя часть самосвала приподнимется. Передняя часть сочлененных самосвалов редко бывает хорошо уравновешенной, с задней половиной ее соединяет только шарнирное сочленение, и когда колеса передней части отделяются от земли, она обычно заваливается набок.

Обратите внимание: безопасный в других условиях груз может стать сырым и вязким, если грунт загрузят в кузов, наполненный дождевой водой, или загруженный самосвал попадет под сильный дождь. В холодное время следует быть осторожным при перевозке груза, который может замерзнуть: возможно замерзание груза в кузове с одной стороны, что ведет к нарушению равновесия, достаточному для опрокидывания транспортного средства при разгрузке. Необходимо проявлять осторожность при разгрузке груза с неоднородной плотностью. Более крупные фракции ссыпаются раньше, в то время как мелкие частицы могут слипаться и оставаться в кузове. Вследствие этого возникает неравномерность распределения груза, которая может привести к опрокидыванию транспортного средства.

Если площадка ровная и твердая, сочлененный самосвал может разгружать кузов на ходу, чтобы рассыпать грунт или создать насыпной вал. Однако такую работу следует выполнять очень осторожно, и вероятность допустить ошибку увеличивается к концу смены по мере того, как водитель все больше устает.

Особую осторожность следует проявлять при разгрузке под линиями электропередачи. Если кузов попал под напряжение, необходимо покинуть кабину, выпрыгнув из нее так, чтобы не касаться одновременно транспортного средства и грунта, поскольку это приведет к замыканию электрической цепи. Не допускайте приближения других лиц к транспортному средству, находящемуся под напряжением.

Водитель, заметив опасность опрокидывания транспортного средства, должен немедленно опустить кузов, после чего устранить причину опасности. Следует помнить, что время, потраченное на предотвращение возможной аварии, несопоставимо с затратами времени и средств на устранение ее последствий.

Если транспортное средство начнет опрокидываться, водителю рекомендуется упереться ногами в пол, откинуться на спинку сиденья и крепко держаться за рулевое колесо. Не следует пытаться покинуть кабину опрокидывающегося самосвала, это опасно для жизни.

Закончив разгрузку, следует убедиться, что кузов пуст, полностью его опустить, установить рычаг управления самосвальной установкой в нейтральное положение, убедиться, что задний борт (если имеется) надежно закрыт, и только потом включить передачу для начала движения автомобиля.

Гидроцилиндры подъема кузова имеют большую длину. Поэтому при движении с поднятым кузовом гидроцилиндр может получить повреждения, например изгиб штока. Когда кузов поднят, центр тяжести самосвала перемещается вверх, и ухудшается устойчивость машины. Были случаи, когда задняя часть «сочлененника» переворачивалась набок с поднятым кузовом.

Источник

Где можно получить права на БелАЗ и как научиться управлять карьерным самосвалом

Если вы находитесь в поисках работы и хотите управлять транспортным средством БелАЗ, то нужно получить для этого необходимую категорию А3. Сначала пройдите полное обучение и сдайте все экзамены. Только после этого вам смогут выдать водительское удостоверение определённой категории.

Категория прав для управления карьерным самосвалом

Чтобы водить карьерный самосвал, необходимо иметь водительское удостоверение с пометкой, что вы успешно сдали экзамен на категорию АIII.

Знаете ли вы? БелАЗ по размерам сравним с трёхэтажным домом. На дорогах общественного движения он занимает 3 полосы движения.

Существует несколько причин, по которым вам могут отказать в обучении:

Подкатегория AIII: чем можно управлять

Если вы получили подкатегорию А3, то вы сможете управлять следующими видами транспорта:

Важно! Категория А3 позволяет управлять транспортными средствами, мощность двигателя которых не превышает 150 лошадиных сил, а вес — более 3,5 т.

Как производится отбор кандидатов

Обучение на водителя самосвала предусматривает получение знаний о правилах эксплуатации транспортного средства, причинах возникновения и способах устранения неполадок.

Карьерные саморазгружающиеся грузовики относятся к классу Ultra Truck, исключающему эксплуатацию на дорогах общего пользования. Поэтому к будущим машинистам предъявляются определенные требования. К ним относятся:

Наличие водительского удостоверения категории «С» обязательно для получения прав на самосвал

Обучающая программа доступна гражданам при предъявлении медицинской справки, подтверждающей, что человек может управлять тракторами, самоходными и другими сельскохозяйственными машинами.

Что входит в состав обучающих курсов

Обучение управлению самосвалами проводится в учебных центрах, имеющих разрешение на ведение образовательной деятельности, и располагающих парком необходимой спецтехники.

Курсы включают следующие образовательные блоки:

Завершается обучение сдачей теоретического и практического экзамена инспекции Гостехнадзора.

После сдачи экзаменов выдается удостоверение тракториста-машиниста категории AIII, разрешающее допуск к работам на самосвалах.

Видео по теме: Водители больших машин

Медкомиссия для допуска управлением БелАЗом

Чтобы получить разрешение на управление БелАЗом, нужно пройти медкомиссию. Это можно сделать в любой поликлинике по месту вашей регистрации или в самой автошколе.

Второй вариант характеризуется огромным количеством преимуществ:

Важно! Беременность противопоказанием к получению прав не считается.

Чтобы получить допуск, нужно пройти врачей в следующем порядке:

Справка о прохождении медицинского осмотра выдаётся только после подписи председателя комиссии. После этого вам должны поставить печать и указать необходимые отметки (перечислить основные ограничения или сообщить о пригодности).

Итак, теперь вы знаете, что для управления самосвалом БелАЗ необходима определённая подкатегория прав. Чтобы получить её, потребуется пройти дополнительное обучение (в случае наличия водительского удостоверения класса А или С). Процесс подготовки составляет всего 1–1,5 месяца.

Источник

Принципы построения системы дистанционного и автономного управления карьерным самосвалом

Д.А. Клебанов, директор по развитию ОАО «ВИСТ Групп»; И.В. Кузнецов, главный инженер ОАО «ВИСТ Групп»; Н.В. Бигель, зам. главного конструктора ОАО «БЕЛАЗ» – управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ&ХОЛДИНГ»

В настоящее время добыча полезных ископаемых ведется во все более усложняющихся горно-геологических условиях: углубление карьеров, вследствие чего борта карьеров становятся круче, сложные климатические условия – все это существенно затрудняет присутствие человека в зоне ведения горных работ.

Одним из возможных путей решения вышеназванных проблем может стать внедрение безлюдной технологии при ведении открытых горных работ, которые бы обеспечили минимальное присутствие людей непосредственно в забоях. В настоящее время в ведущих горнодобывающих предприятиях наметилась устойчивая тенденция создания и внедрения в рабочей зоне карьера дистанционно-управляемой техники и систем автономных грузоперевозок на основе роботизированных самосвалов. Система автономных грузоперевозок снижает влияние человека на режим управления самосвалом, обеспечивает не только движение по технологической дороге между пунктами загрузки и разгрузки, но и маневрирование в местах разгрузки. Внедрение системы позволяет существенно повысить производительность горнотранспортного комплекса, сократить расходы на техобслуживание, уменьшить энергозатраты. Роботизированные самосвалы уже успешно эксплуатируются в горнодобывающих компаниях Чили и Австралии.

По оценкам зарубежных экспертов, автоматизированное управление работой автотранспорта позволяет повысить его производительность более чем на 20%.

Компьютерный диспетчер

Мировым лидером в разработке и внедрении роботизированных самосвалов является компания Komatsu. Система данного производителя впервые была введена в эксплуатацию на одном из железорудных карьеров компании Rio Tinto в провинции Пилбара в Австралии в 2008 г. К концу 2015 г. компания планирует развертывание в этом регионе системы автономных грузоперевозок с не менее чем 150 роботизированными самосвалами.

Другой ведущий мировой производитель карьерной техники – компания Caterpillar – в настоящее время ведет активные работы по созданию автономной системы грузоперевозок при проведении горных работ. Планами предусмотрен запуск первых демонстрационных образцов в 2015 г.

Центр управления производством 8 горных предприятий будет размещён в г. Эдмонтон (Канада). В сентябре 2012 г. японская компания Hitachi также объявила о планах разработки системы автономных грузоперевозок полного технологического цикла к 2017 г., на основе карьерных самосвалов Hitachi с электроприводом переменного тока. Тестирование данной системы запланировано уже в текущем году.

Анализ реализованных проектов роботизированных карьерных самосвалов ведущих мировых производителей позволяет выделить общую архитектуру программного обеспечения, которая в общем виде состоит из следующих операций:

В системах управления роботизированных карьерных самосвалов программное обеспечение имеет два уровня: нижний, который отвечает за взаимодействие с датчиками и исполнительными устройствами; верхний – отвечает непосредственно за реализацию алгоритма управления машиной.

Для тестирования системы управления самосвалом проводится моделирование поведения алгоритмов. Оптимальная среда для тестов системы управления – Matlab/Simulink, которая позволяет использовать технологию быстрого прототипирования RAD. В данной среде возможно получение Си кода верхнего уровня.

Для разработки программного обеспечения нижнего уровня выбирается среда в зависимости от типа используемых в бортовых контроллерах микропроцессоров и, как правило, язык разработки С/С++ или С#. Для улучшения быстродействия в критических ситуациях могут быть использованы вставки кода на языке Assembler.

В настоящее время для обеспечения конкурентоспособности отечественной продукции горнодобывающей отрасли, предприятия вынуждены искать пути повышения эффективности производства, в том числе и на основе мирового опыта внедрения безлюдных технологий открытых горных работ с применением роботизированной карьерной техники. С этой целью компанией «ВИСТ Групп» совместно с ОАО «БЕЛАЗ» – управляющей компанией холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ» в 2010 г. был впервые разработан и представлен в рамках научно-технической конференции «Перспективы развития карьерного транспорта» в апреле 2010 г. дистанционно-управляемый (с удалённого рабочего места оператора) самосвал БелАЗ-75137 грузоподъемностью 130 т с электроприводом постоянного тока (рис. 1).

Рис. 1 Карьерный автосамосвал БелА3-75137, оснащенный системой дистанционного управления и удаленное рабочее место оператора

Разработанная система дистанционного управления самосвалом БЕЛАЗ стала важным шагом на пути к созданию роботизированного карьерного самосвала. Особенность системы заключается в том, что для сохранения ручного режима управления самосвалом задействованные органы управления, исполнительные механизмы и устройства подключены параллельно к соответствующим входам/выходам бортового контроллера.

Система дистанционного управления карьерного самосвала БелАЗ-75137 состоит из бортовой системы управления и рабочего места оператора, оборудованного широкоформатными высококонтрастными жидкокристаллическими дисплеями (рис. 2).

Рабочее место оператора оснащено комфортабельным сиденьем, приборной панелью, рулевым колесом и органами управления как в кабине серийного самосвала. На дисплеях отображается дорожная обстановка в реальном времени. Для имитации присутствия водителя в кабине самосвала обеспечено прослушивание работы дизельного двигателя. Эргономическая конструкция рабочего места водителя позволяет оператору, находящемуся в естественной обстановке симулятора кабины, безопасно управлять самосвалом на расстоянии. На удаленном рабочем месте оператора установлены контроллер, приемопередатчик телеметрической и командной информации, приемник видео- и аудиоинформации с антеннами. На приборной панели установлен выключатель аварийного останова самосвала.

В состав бортового оборудования системы дистанционного управления самосвала входят контроллер, приемо-передающее оборудование беспроводной связи командной и телеметрической информации и передачи видео- и аудиоинформации, видеокамеры переднего и заднего обзора, левого и правого бортов, шаговый двигатель с драйвером для управления положением передних колес через гидроусилитель потока рулевой системы, а также различные датчики.

В рамках данного проекта разработчиками были реализованы алгоритмы управления, обеспечивающие выполнение основных функций самосвала:

Программное обеспечение бортового контроллера и контроллера удаленного рабочего места оператора реализует алгоритм дистанционного управления самосвала путем передачи команд управления по каналу беспроводной связи.

Для повышения безопасности управления предусмотрена система аварийной остановки, которая обеспечивает принудительную остановку самосвала в движении при возникновении нештатных ситуаций с удаленного рабочего места оператора путем включения кнопки аварийной остановки, и автоматическую остановку в движении – при пропадании управляющего канала радиосвязи, зависании бортового контроллера, исчезновении напряжения питания бортовой сети.

В настоящее время на основе опыта создания системы дистанционного карьерного самосвала специалистами компании «ВИСТ Групп» совместно со специалистами «БЕЛАЗ» разработаны система управления, алгоритмы и программное обеспечение прототипа роботизированного карьерного самосвала БелАЗ-75131 с электроприводом постоянного тока. Апробация работоспособности алгоритмов и элементов системы управления в условиях заводского полигона «БЕЛАЗ» в 2012–2013 гг. подтвердила правильность выбранных технических решений, которые уже в настоящее время могут быть внедрены на серийных карьерных самосвалах БЕЛАЗ.

Основным отличием роботизированного самосвала БелАЗ-75131 от самосвала с дистанционным управлением является возможность его работы в автономном режиме под управлением бортового компьютера с более совершенной системой видеобзора и предотвращения столкновений. Оператор, находящийся в удаленном рабочем месте, может обеспечивать управление машиной дистанционно, при необходимости переключаясь с автономного режима или меняя программно траекторию движения самосвала или его маршрут.

При разработке системы управления роботизированного самосвала потребовалось решение следующих задач:

Система управления обеспечивает следующие режимы работы карьерного самосвала:

Структурная схема совмещенной системы дистанционного и автономного управления роботизированным карьерным самосвалом представлена на рис. 3.

Система управления включает две части:

На борту самосвала размещаются бортовой компьютер и контроллер, коммутатор Ethernet, оборудование широкополосной беспроводной передачи данных, двухканальный приемник GPS/ГЛОНАСС оборудования спутниковой системы высокоточной навигации, системы видеообзора и аудиоинформации, предотвращения столкновений и аварийного останова.

На рабочем месте для обеспечения сантиметровой точности позиционирования и автономного движения по записанному маршруту с учетом ширины дороги для данного типа самосвала устанавливается приемник GPS/ГЛОНАСС базовой навигационной станции с точными координатами для передачи поправки в режиме RTK (англ. Real Time Kinematic) на борт самосвала. RTK-поправки от базовой навигационной станции передаются в формате RTCM SC-104 со скоростью не менее 2400 бит/с и задержкой – не более 0,5–2°C.

При движении самосвала на открытой местности прием сигнала осуществляется от 4 до 11–12 спутников одновременно, что обеспечивает его позиционирование и движение по заданной траектории с точностью не хуже ±10 см. В системе управления предусмотрена возможность отображения местоположения самосвала на цифровой карте местности – на дисплее рабочего места оператора.

Для повышения надежности и непрерывности получения навигационной информации при плохих условиях приема сигнала от спутников целесообразна интеграция бортовой навигационной системы на основе приемников GPS/ГЛОНАСС с инерциальными средствами.

Алгоритмы программного обеспечения бортового компьютера управляют контроллером для осуществления движения самосвала с заданной скоростью по выбранному маршруту к месту загрузки или разгрузки в автоматическом режиме на основании данных системы высокоточной спутниковой навигации, обеспечивают снижение скорости и торможение по данным системы предупреждения столкновений, а также аварийные остановки.

В системе видеообзора и аудиоконтроля сигнал с аналоговых камер передается на видеосервер для обеспечения сжатия и передачи потокового видео через широкополосную систему передачи данных. Для отображения видео на дисплеях удаленного рабочего места оператора используется графическая станция. Дисплеи обеспечивают возможность мультиэкранного режима для вывода изображений от нескольких видеокамер на один дисплей и автоматическую коммутацию видеосигналов с видеокамеры переднего обзора на заднюю и наоборот. Кроме того, на одном из дисплеев может отображаться цифровая карта местности с отображением местоположения и координат автономного самосвала.

Для обеспечения безопасного использования техники самосвал оборудован системой предупреждения столкновений, которая на основе видеокамер, радаров и лидара обеспечивает отображение опасных границ на дисплее рабочего места оператора и выдает предупреждающие звуковые сигналы о препятствиях. Если самосвал, работающий в режиме автономного управления, достигает такой границы, на основе данных датчиков обнаружения алгоритм программного обеспечения бортового компьютера активирует функцию остановки (торможение) самосвала для исключения контакта с препятствием. После остановки самосвала и отключения функции дистанционного управления двигатель продолжает работать.

Для обеспечения дистанционного и автономного управления карьерным самосвалом используется система широкополосной беспроводной передачи данных в диапазонах частот 2,4 и 5 ГГц, которая обеспечивает передачу и прием команд управления и сигналов, видео и аудиоинформации, навигационных поправок в режиме RTK, активацию автономного режима и удаленную загрузку в память бортового компьютера маршрутов движения. Для надежности управления самосвалом в дистанционном режиме предусмотрен резервный канал управления на основе оборудования УКВ-радиосвязи диапазона 430–900 МГц.

Система также обеспечивает прием данных о работоспособности самосвала и неисправностях его бортовых систем, поступающих от многофункциональной системы диагностики на режимах холостого хода, пусковых и предпусковых, а в экстренных случаях – и синхронно, с выполнением контроля в процессе движения (рис. 4).

Особенностью многофункциональной системы диагностики самосвала является то, что она представляет собой интегрированную систему, в состав которой входят модуль визуализации и распределенные модули управления, информационный обмен и передача команд между которыми организованы по стандартному протоколу SAE J1939 CAN.

Система обеспечивает решение следующих задач:

Разработанная система управления роботизированного карьерного самосвала позволяет использовать его в составе погрузочно-доставочного комплекса не только для движения по трассе между пунктами загрузки и разгрузки, но и для маневрирования в местах разгрузки. При этом целесообразно в автономном режиме осуществлять движение по заранее записанному на основе данных спутниковой системы высокоточной навигации маршруту.

Сегодня наиболее сложным является реализация режима автоматического или полуавтоматического маневрирования самосвалов в забоях и местах разгрузки из-за случайного характера траекторий маневрирования и наличия непредвиденных препятствий. Между тем, маневры у бровки отвала в условиях плохого заднего обзора и наличия препятствий отнимают значительное время и связаны с повышенным риском для самосвала, а также с дополнительными затратами времени на маневры. Поэтому в конечных точках погрузки и разгрузки самосвала целесообразно, чтобы всеми маневрами машины управлял оператор с удаленного рабочего места. И только после установки самосвала в заданную позицию, вновь включать автономный режим его работы. При необходимости в память бортового компьютера оператор может дистанционно загружать новый маршрут движения.

В настоящее время разработаны и обоснованы принципы автоматического управления движением и точного определения координат самосвалов, маневрирующих на разгрузочных и перегрузочных площадках карьеров. Задача разработки информационной технологии автоматизации управления маневрами карьерного самосвалов в пунктах разгрузки представляет по существу, совокупность целого ряда сложных подзадач. Необходимо как можно точнее определять положение самосвалов на разгрузочной площадке, управлять их движением, учитывая при этом физические возможности машин, следить за возникновением на площадке нештатных ситуаций и делать многое другое – и всё это без участия человека.

Найденный маршрут должен удовлетворять нескольким требованиям:

Решение сложной задачи поиска оптимального пути на разгрузочной площадке для отдельного самосвала в ряде научных исследований предлагается возложить на стационарный компьютерный диспетчер (сервер), который планирует его манёвры в автоматическом режиме. Для планирования маневров в реальном времени может применяться метод «мнимых» точек и соответствующий алгоритм с возможными вариантами движения нескольких машин и выбором безопасного кратчайшего пути для каждой машины. Выбор же угла поворота управляемых колес и регулирование скорости движения роботизированного самосвала осуществляется бортовым компьютером.

Компьютерный диспетчер также обеспечивает управление несколькими автономными самосвалами, передавая данные о маршруте, скорости и курсе их следования к точкам погрузки и разгрузки.

Подводя итоги, можно утверждать, что внедрение дистанционно-управляемых и автономных самосвалов для выполнения транспортных работ при добыче полезных ископаемых позволит повысить безопасность труда и эффективность открытых горных работ, минимизировать влияние человеческого фактора, увеличить производительность горнотранспортного оборудования. А для районов с неблагоприятными климатическими условиями и непривлекательными для труда современного человека – уменьшить издержки на развитие бытовой инфраструктуры, а также устранить проблему нехватки квалифицированных водителей большегрузных самосвалов. Специалисты «БЕЛАЗ» начинают проработку концепции большегрузного карьерного самосвала увеличенной грузоподъемности (объема кузова) за счёт устранения кабины из его конструкции. Данная модель может выйти с конвейера в ближайшие 3–5 лет. Но в перспективе такие самосвалы должны заменить традиционные конструкции, так как и в производстве, и в стоимости для заказчика они станут коммерчески обоснованными.

Следующим шагом в автоматизации и повышении производительности горных работ должно стать внедрение роботизированных систем управления всем горнотранспортным комплексом, включающим погрузочную технику (экскаваторы, одноковшовые погрузчики), а также другое технологическое оборудование (бульдозеры, буровые станки, грейдеры, вспомогательный транспорт). Полная автоматизация открытых горных работ станет фактической реализацией концепции «Интеллектуального карьера».

Источник