Инженеры МГТУ им. Н.Э. Баумана совместно с конструкторами Научно-технического центра ПАО «КАМАЗ» разработали уникальный самосвал КАМАЗ-6559, предназначенный для карьерных работ в автономном режиме.

Роботизированный автосамосвал 4х4 создан в рамках проекта "Создание семейства электромеханических беспилотных автомобилей-самосвалов большой грузоподъемности в интересах добывающих отраслей промышленности РФ". В рамках данного проекта МГТУ им. Н.Э. Баумана является Головным исполнителем, а ПАО "КАМАЗ" Индустриальным партнером. Проект был выполнен по заказу Министерство науки и высшего образования РФ в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Уникальный идентификатор соглашения: RFMEFI57718X0287.

Беспилотный КАМАЗ-6559, получивший имя «Юпитер 30», создан для перевозки разрыхлённой горной массы или руды по безлюдной технологии — без присутствия людей в опасной зоне работы большегрузных машин и экскаваторов. В связи с этой особенностью в конструкции автомобиля отсутствует кабина для водителя.

««Юпитер» изначально проектировался как автономное транспортное средство для работы в карьере. Он оснащён всей необходимой аппаратурой. В нём установлены специальные, защищённые от пыли, грязи, влаги и вибраций видеокамеры, 2D- и 3D-лидары, ультразвуковые датчики, радары. Также имеются GSM-антенны и GPS/ГЛОНАСС навигация. Оба моста у него поворотные, за счёт чего автомобиль обладает хорошей манёвренностью», — рассказал главный конструктор инновационных автомобилей Научно-технического центра ПАО «КАМАЗ» Сергей Назаренко.

Самосвал с колёсной формулой 4×4 обладает гибридной трансмиссией по последовательной схеме, с буферными батареями для рекуперации энергии при торможениях и движении вниз. Также для улучшения эксплуатационных характеристик на самосвале реализован челночный режим движения. Машина после загрузки без разворотов едет на место разгрузки и, там также без разворотов разгрузившись, едет в обратном направлении, чтобы без манёвров встать под новую погрузку. Всё это позволяет получить экономию топлива, сокращение времени цикла работы самосвала и увеличивает его эффективность.

Автономный автомобиль оснащён камазовским рядным шестицилиндровым двигателем 910.12-450 рабочим объёмом 11,9 л. Двигатель приводит в действие электрический генератор, который даёт энергию для тягового электродвигателя и заряжает тяговые аккумуляторные батареи. Полный привод при отсутствии раздаточной коробки осуществлён благодаря применению в самосвале двух тяговых электродвигателей — по одному на каждый мост.

Длина самосвала — 8769 мм, ширина — 2709 мм, высота — 3499 мм. Снаряжённая масса шасси — 23 т, оба моста (передний и задний) имеют одинаковую нагрузку — до 25 т каждый. Автомобиль способен перевозить груз объёмом до 30 т в полностью автоматическом, либо дистанционном режиме. При этом скорость его движения ограничена до 56 км/ч.

Самосвальная платформа с днищем и боковинами из специальной стали увеличенной толщины используется для перевозки добываемой руды или вскрышных пород. Благодаря её обогреву отработавшими газами двигателя решён вопрос с примерзанием мокрого зимнего грунта. Объём самосвальной установки — 21,5 куб. м.

«Автосамосвал предназначен для транспортировки карьерных пород в местах безлюдной добычи полезных ископаемых. Для обеспечения высокой энергоэффективности и повышенной экологичности в конструкции карьерного самосвала реализована схема последовательного гибрида, т. е. на борту присутствуют как ДВС, так и тяговые аккумуляторные батареи, которые расположены в раме автомобиля под грузовой платформой. Такое решение позволяет рекуперировать часть энергии торможения при спуске в карьер и снизить количество вредных выхлопов ДВС за счет обеспечения его работы в оптимальных и энергоэффективных режимах»,  —  поделился директор НОЦ «КАМАЗ-БАУМАН» Александр Карташов.

«Юпитер 30» — это первый образец новой линейки жёсткорамных камазовских карьерных самосвалов семейства «Юпитер». Следующие модели будут более грузоподъёмными, их разработкой компания будет заниматься в течение следующих лет«, — поделился Сергей Назаренко.

В настоящее время специалисты ПАО «КАМАЗ» и МГТУ им. Н. Э. Баумана ведут работы по настройке всех систем автомобиля. После полигонных испытаний в Научно-техническом центре «КАМАЗа» самосвал будет передан холдинговой компании «СДС-Уголь» для опытной эксплуатации в разрезе «Черниговский» (Кемеровская область).

Специалистами МГТУ им. Н.Э. Баумана в рамках создания экспериментального образца 4х4 (ЭО 4х4):

• разработана принципиальная концепция эксплуатации беспилотных карьерных самосвалов;
• выполнена полная цифровая компоновка узлов и агрегатов автосамосвала с подбором и обоснованием компонентов (цифровой макет); 
• разработаны уникальные запатентованные алгоритмы управления гибридной силовой установкой и управления движением автосамосвала с помощью радиосигнала;
• разработан комплекс программного обеспечения для контроллеров верхнего;
• разработана уникальная гидравлическая система (запатентованные решения);
• разработан несущая системы (запатентованные решения);
• разработана система рулевого управления поворотом осей и тормозного управления;
• разработана система тягового электропривода и его система охлаждения (запатентованные решения);
• разработана система подрессоривания;
• осуществлено сопровождение сборки экспериментального образца.

Силами специалистов МГТУ им. Н.Э. Баумана в кратчайшие сроки был реализован первый запуск автосамосвала с обширным тестированием всех систем и их алгоритмов управления.

Полученные результаты работ обладают следующими отличительными характеристиками созданной научно-технической продукции:

• при разработке конструкторской документации применялись современные подходы к проектированию: в полном объеме использовалось имитационное математическое моделирование и метод создания «цифрового двойника» изделия;
• при разработке электрической составляющей экспериментальных образцов проделана работ с использованием модельно-ориентированного подхода в части создания программного обеспечения верхнего уровня для контроллера движения
• алгоритмы управления для тяговых батарей, созданных из батарейных модулей, предоставленных индустриальным партнером, и для управления трансмиссией разработаны в среде динамического междисциплинарного моделирования сложных технических систем;
• архитектура электрической системы сделана модульной, что позволяет изменять конфигурацию системы в короткие сроки и применять отдельные модули в смежных проектах;
• элементы наружного обвеса ЭО 4х4 созданы из современных композитных материалов, что позволяет существенно снизить массу ЭО 4х4 и добиться современных конкурентоспособных стилевых решений.

Ранее НОЦ «КАМАЗ-БАУМАН» представил автосамосвалы серии «Геркулес» 4×4 и 6×6. Самосвал предназначен для добычи полезных ископаемых по безлюдной технологии. Для этого на борту предусмотрена система ADAS 5 уровня, обеспечивающая движение в карьере в автономном режиме, без участия водителя. Так же самосвал может эксплуатироваться в режиме дистанционного управления или управляться водителем из кабины.

Статья подготовлена с использованием материалов и фотографий ПАО «КАМАЗ».