Вместо «баранки» – компьютер
Volvo CE представила на Xploration Forum перспективные инновационные разработки

Разработки инновационных машин Volvo СЕ ведутся с целью решения четырех ключевых технологических задач, которые описываются формулой «Три ноля и десятикратное увеличение»: ноль вредных выбросов, ноль аварий, ноль незапланированных простоев и десятикратное увеличение экономической эффективности».

Одной из целей форума было продемонстрировать приглашенным результаты этих разработок в «железе», которые прежде мог видеть только узкий круг инженеров-исследователей Volvo CE.

Фронтальный погрузчик с гибридным приводом LX1

Специалисты Volvo CE считают гибридом машину, использующую несколько источников энергии, способную рекуперировать, аккумулировать и использовать накопленную энергию, которая в обычных машинах бесполезно рассеивается. Cпособность аккумулировать энергию является для гибрида обязательным требованием. Был продемонстрирован экспериментальный образец фронтального колесного погрузчика LX1 с гибридным приводом, имеющий принципиально новую конструкцию и на 98% состоящий из оригинальных деталей.

В состав гибридного привода LX1 входят электродвигатели, устанавливаемые в колеса (так называемые мотор-колеса), электрогидравлическая система, система аккумулирования рекуперированной энергии и дизельный двигатель с существенно меньшим рабочим объемом по сравнению с моделями с аналогичной грузоподъемностью и емкостью ковша, оснащенными традиционным приводом. Машина также получила новую компоновку и дизайн с наклонным профилем капота, благодаря которому значительно улучшился обзор зон вблизи машины. Это важно, учитывая, что погрузчикам часто приходится работать в условиях тесноты в карьерах и на стройках.

Такая конструкция позволяет добиться значительного снижения расхода топлива. Повышение топливной эффективности машины по сравнению с аналогами традиционной конструкции может достигать 50%. Кроме того, погрузчик LX1 отличается намного более низкими уровнями вредных выбросов и шума по сравнению с аналогичными обычными моделями. LX1 способен выполнять такой же объем работы, как обычные машины более крупного типоразмера. Потребность в таких машинах уже имеется, особенно в тех регионах, где действуют жесткие экологические законодательные требования.

Однако специалисты Volvo CE отмечают и недостатки: гибридные технологии все еще относительно дороги, а преимущества современных гибридных машин перед традиционными технологиями не намного выше, поэтому их внедрение идет довольно медленными темпами. И все же стоимость систем аккумулирования энергии, таких как литиево-ионные аккумуляторные батареи, наряду со стоимостью других технологий постоянно снижается. Постепенно такая тенденция сделает гибриды финансово более привлекательными.

В настоящее время погрузчик LX1 является частью исследовательского проекта и пока не предлагается на рынке. После проведения форума Xploration прототип LX1 будет отправлен на эксплуатационные испытания в Калифорнию (США) в компанию Waste Management – крупнейшего поставщика услуг в области экологии и утилизации отходов в Северной Америке. Будет оцениваться расход топлива, уровень вредных выбросов и шумового загрязнения окружающей среды по сравнению с обычными машинами Volvo CE.

Специалисты Volvo CE не исключают, что отдельные компоненты LX1 начнут появляться в новых продуктах компании еще до запуска этой машины в серийное производство.

 

Электрический «беспилотный» самосвал НХ1

Специалисты Volvo CЕ уверены, что будущее отрасли за электрификацией строительной техники. Они дают следующее определение электромобиля: «коммерческие транспортные средства и машины, которые приводятся в движение или выполняют свои основные функции посредством электродвигателя». В рамках форума Volvo CЕ провела презентацию концептуально нового грузового электромобиля HX1 с автономным («беспилотным») управлением и электроприводом с питанием от аккумуляторов. Этот прототип является частью исследовательского проекта по электрификации щебеночного карьера.

Управление осуществляется полностью автоматически: машина сама выбирает положение для загрузки любого транспортного средства, рассчитывает время выполнения операций и обеспечивает несколько степеней защиты от аварий.

Машина имеет модульную конструкцию и может собираться в различных конфигурациях в зависимости от конкретных задач и условий работы: выбирается количество осей, емкость аккумуляторных батарей, тип зарядного устройства и емкость кузова.

Специалисты Volvo CE считают, что эффективность использования энергии в HX1 в 5 раз выше, чем в самосвалах традиционной конструкции за счет более высокого к.п.д. электромотора по сравнению с дизельным двигателем, меньшей собственной массы транспортного средства, рекуперации энергии при движении вниз под уклон, меньших механических и аэродинамических потерь энергии. Удельная грузоподъемность (на единицу собственной массы) в два раза выше, чем у карьерного самосвала, за счет использования электрического привода, принципиально новой, более легкой конструкции и отсутствия кабины. К тому же рабочий цикл выполняется машиной HX1 с большей производительностью и экономичностью, чем обычным самосвалом, за счет возможности одинаково быстро и точно передвигаться и передним, и задним ходом, загружать материал непосредственно из дробилки, низкой погрузочной высоты по сравнению с большими карьерными самосвалами. Благодаря использованию электрического привода машина способна развивать максимальный крутящий момент прямо при трогании с места, имеет пологие характеристики крутящего момента и производительности в широком диапазоне оборотов мотора, трансмиссия одноступенчатая, не нужно переключать передачи. Утверждается, что использование HX1 позволит уменьшить производственные затраты щебеночного карьера более чем на 25% за счет уменьшения затрат на энергию и на оплату труда операторов.

Предполагается, что у «беспилотного» НХ1 будет более высокий коэффициент технической исправности, чем у обычных карьерных самосвалов, за счет более простой конструкции, более предсказуемого срока службы компонентов и минимальной вероятности отклонения от плановых сроков остановки для проведения тех­обслуживания.

Емеля со своим «по щучьему веленью» отдыхает

Volvo CE представила интеллектуальную систему автоматического управления группой «беспилотных» машин, работающих в единой технологической цепочке. Были продемонстрированы экспериментальные образцы: серийные фронтальный погрузчик L120Е и сочлененный самосвал A25F, оснащенные системами бесплотного управления. Погрузчик загружал сочлененный самосвал, который затем перевозил и выгружал материал, и цикл повторялся снова.

Электронные системы управления машин запрограммированы на выполнение набора операций на определенном маршруте и работу в единой технологической цепочке. Машины могут долгое время выполнять одни и те же операции снова и снова, двигаясь по заданному маршруту. Система способна сама оптимизировать выполнение операций, а в случае нештатных ситуаций (например, возникновения препятствия на пути) машина останавливается, и в центральный офис оператору-контролеру подается сигнал тревоги.

Согласно результатам одночасового сравнения во время реальной работы на асфальтобетонном заводе автономный фронтальный погрузчик при погрузке и разгрузке может обеспечить производительность на уровне 70% от показателя опытного оператора.

Вся эта технология автоматического управления еще находится в процессе разработки, ведутся исследования по повышению уровня безопасности и производительности работ. В будущем эти машины смогут выполнять повторяющиеся последовательности операций с большей производительностью и точностью, чем человек, достаточно будет одного оператора, чтобы контролировать 3–4 и более «беспилотные» машины, что поспособствует росту производительности и сокращению эксплуатационных расходов. Работа операторов станет менее напряженной и более интересной. Машины с автономным управлением обеспечат более высокий уровень безопасности в сложных условиях работы и исключат возможность аварий, связанных с человеческим фактором, будут компактнее и надежнее. Им не нужна будет кабина и подвеска. Но системы управления экспериментальных машин еще не могут взаимодействовать друг с другом, а именно «общение» машин между собой и с центральным пультом управления обеспечивает высокий уровень безопасности работ, предотвращает столкновения и обеспечивает исправную работу оборудования. Поэтому запуск таких машин в серийное производство пока не планируется. После завершения работы над этой технологией она может быть применена и на других продуктах компании Volvo CE.

По мере готовности полуавтоматические и автоматические функции, разработанные в ходе исследований, внедряются в серийную продукцию Volvo CE. Например, ранее в этом году компания выпустила на рынок систему Volvo Co-Pilot, которая предлагает целый набор интеллектуальных функций для загрузки, выемки грунта, уплотнения и укладки дорожного покрытия (Load Assist, Dig Assist, Compact Assist и Pave Assist). Они помогут операторам достичь более качественных результатов, затратив меньше усилий и времени.

 

Электрифицированная рабочая площадка

Volvo CE работает над исследовательским проектом по электрификации машин и оборудования, работающих в карьерах по добыче нерудных материалов, и преобразованию технологии их разработки. Цель проекта – снижение вредных выбросов CO2 на 95%, уровня шума, а также совокупной стоимости владения на 25% за счет использования электроэнергии вместо дизельного топлива для привода техники, что позволит значительно повысить энергоэффективность и уменьшить затраты на транспортировку тонны материала. Специалисты Volvo CE считают, что за этим будущее отрасли.

Проект также предусматривает разработку новых машин с электроприводом, методов работы и систем управления парком транспортных средств и всей работой карьера. Он был запущен в октябре 2015 г. и будет завершен к концу 2018 г.

Специалисты Volvo CE проанализировали, каким образом транспортируется каменный материал в современных карьерах. Одним из наиболее «слабых мест» оказались большегрузные карьерные самосвалы: если хотя бы один из них выходит из строя, работа всего карьера нарушается. В качестве альтернативы Volvo CE предлагает HX1 – беспилотный самосвал с электрическим приводом и питанием от аккумуляторов. Предполагается, что несколько этих сравнительно небольших беспилотных самосвалов смогут перевезти такое же количество материала, как и один большой карьерный самосвал, и если один из электромобилей выйдет из строя, общий объем перевозок не уменьшится намного. Помимо концепта HX1 в парк электрифицированных машин, которые будут задействованы в карьерах, также могут включаться гибридный колесный погрузчик, экскаватор с возможностью подключения к электросети и другие машины.

Volvo CE инвестировала в проект 129 млн шведских крон. В конце 2018 г. компания Skanska Sweden внедрит экспериментальные машины в эксплуатацию и в течение 10 недель будет тестировать концепцию электрифицированной рабочей площадки в своем карьере. Затем Volvo CE про­анализирует результаты проекта и примет решение о целесообразности использования этой концепции для данной отрасли. Запуск такой техники в серийное производство на данном этапе не планируется.

Развитие продуктов и услуг в сфере электромобилей, включая гибридные приводы и электрифицированные рабочие площадки, является долгосрочной стратегией Volvo CE. Компания работает над развитием и совершенствованием «технологий будущего» в тесном взаимодействии с фирмами-клиентами и государственными органами, потому что вести разработки, не зная запросов потребителей и условий использования техники, все равно, что работать вслепую. Все инновационные решения, представленные на форуме Xploration, находятся на этапе разработки и пока не выпущены на рынок.

«Наши новые продукты и услуги сыграют важную роль в создании экологичного устройства жизни и общества, – заявил Мартин Вайссбург, член совета директоров и президент Volvo CE. – Несмотря на то, что эти технологии могут пойти в серийное производство лишь спустя годы, а возможно, и не станут серийными никогда, они несомненно окажут влияние на будущий ассортимент нашей продукции и способны внести серьезные изменения в горнодобывающую и строительную промышленность».