陸地上的超級(jí)大力士——SPMT模型賞析及實(shí)車揭秘

顧海東

大件運(yùn)輸在現(xiàn)代社會(huì)必不可少，且不斷向著更大、更長(zhǎng)、更重的極限挑戰(zhàn)。大件運(yùn)輸車輛種類繁多，各有千秋，但其中無(wú)可爭(zhēng)議的王者，是自行式模塊運(yùn)輸車——SPMT（Self-Propelled Modular Transporters），它以高可靠性和卓越的擴(kuò)展性，刷新了一個(gè)又一個(gè)的陸地運(yùn)輸世界紀(jì)錄。

陸地運(yùn)輸世界紀(jì)錄

2009年，位于挪威斯圖爾的挪威最大的船廠——Aker Stord，一項(xiàng)新的陸地運(yùn)輸世界紀(jì)錄在此誕生！這就是把該船廠剛剛完工的一個(gè)用于廢水處理業(yè)務(wù)的油水分離裝置運(yùn)往附近的浮動(dòng)平臺(tái)。整個(gè)油水分離裝置由三部分組成，超大的尺寸令人驚嘆，尤其是它的中間部分就有12 750 t，整體總質(zhì)量更是高達(dá)15 000 t，相當(dāng)于83架波音747客機(jī)的總質(zhì)量。

比利時(shí)吊裝運(yùn)輸巨頭SARENS承接了這個(gè)大型項(xiàng)目，承擔(dān)任務(wù)的主角便是SPMT。SARENS除了調(diào)集了自家356軸線的KAMAG SPMT，還向另一巨頭MAMMOET租借了184軸線的Scheuerle SPMT，共計(jì)540軸線規(guī)模的SPMT集群向這一艱巨任務(wù)發(fā)起挑戰(zhàn)。

在這個(gè)寬85.3 m、長(zhǎng)67.5 m的龐然巨物身下，所有SPMT被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)一控制協(xié)作（如圖1~2，其中藍(lán)色的SPMT屬于SARENS，紅色的屬于MAMMOET）。當(dāng)一切就緒之后，一股巨大的力量把這個(gè)龐然巨物托舉起來(lái)，慢慢脫離臨時(shí)支撐物而達(dá)到正常運(yùn)輸所需的高度，這一切都是通過(guò)遠(yuǎn)程控制裝置來(lái)操縱的。在9 400馬力驅(qū)動(dòng)下，2 160個(gè)輪子同步轉(zhuǎn)向90°，經(jīng)過(guò)40 m的對(duì)角移動(dòng)，順利把這個(gè)15 000 t的負(fù)載移出船廠；然后所有的輪子再次一齊轉(zhuǎn)身，經(jīng)過(guò)120 m的直行，到達(dá)此行的目的地——浮動(dòng)平臺(tái)；接著便是一個(gè)協(xié)調(diào)一致的精細(xì)活，三部分巨大的油水分離裝置要以彼此精確的相對(duì)位置安裝在一起，誤差不大于2 mm。隨著最后一步的完成，這項(xiàng)新的世界紀(jì)錄由此誕生！

當(dāng)然，這個(gè)紀(jì)錄遠(yuǎn)未達(dá)到SPMT的極限，它主要是受限于實(shí)際項(xiàng)目的大小。

SPMT簡(jiǎn)介

大型工程建設(shè)，往往采用場(chǎng)外預(yù)制工程組件再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)總裝的方式，以有效縮短工期，降低建設(shè)成本；如果模塊拆分過(guò)多，雖有利于運(yùn)輸?shù)跹b，但卻不利于總裝調(diào)試，而模塊盡量少拆分，單體模塊則會(huì)非常巨大，卻又對(duì)運(yùn)輸?shù)跹b提出了挑戰(zhàn)，SPMT便是在這種需求下應(yīng)運(yùn)而生。

第一臺(tái)真正意義上的SPMT誕生于1983年（如圖3），由Scheuerle設(shè)計(jì)制造，次年交付MAMMOET使用。30年的歲月沖刷并未令它們老去，如今這些第一批服役的SPMT依然隨MAMMOET南征北戰(zhàn)。

SPMT自誕生起已有了長(zhǎng)足發(fā)展，目前世界上知名的SPMT品牌有Scheuerle（德國(guó)）、KAMAG（德國(guó)）、NICOLAS（法國(guó)）、Goldhofer（德國(guó)）、Cometto（意大利）等，多為歐洲品牌（前三家同屬TII集團(tuán)）；近幾年來(lái)，中國(guó)企業(yè)在這一領(lǐng)域發(fā)展迅猛，涌現(xiàn)出一大批廠商，包括武漢天捷、蘇州大方、航天萬(wàn)山、上海太騰等，極大地推動(dòng)了重型運(yùn)輸設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

作為先驅(qū)，Scheuerle的SPMT遍布世界各地，總使用量已超過(guò)5 500軸線，廣泛應(yīng)用于造船、石化、核電、航天、路橋工程等領(lǐng)域。如今已發(fā)展到了第四代，由于采用了焊接機(jī)器人技術(shù)，每軸線SPMT的載荷能力從第三代的40 t提升到了48 t，控制技術(shù)也達(dá)到了一個(gè)新的高度。

下面將通過(guò)賞析SPMT比例模型，并結(jié)合實(shí)車技術(shù)特點(diǎn)，為您揭示這個(gè)超級(jí)大力士的強(qiáng)大之處。

賞模型之美 識(shí)真車之秘

德國(guó)模型商N(yùn)ZG出品的模型一貫有著不錯(cuò)的口碑，其用料考究，細(xì)節(jié)還原度高，雖算不上頂尖模型，卻屬上乘，這次出場(chǎng)的Scheuerle SPMT模型便是出自NZG之手。模型比例為1/50，鋅合金鑄造的主體，輔以橡膠、塑料等材質(zhì)，分量十足；細(xì)節(jié)雖不算特別豐富，但已足夠表現(xiàn)出SPMT的功能特點(diǎn)。這款模型實(shí)際上是早年NZG同款模型的升級(jí)版，改進(jìn)了一些不足之處，大大提升了模型的可玩性和擬真程度。

模型的涂裝是比利時(shí)SARENS 。這家世界知名的重型吊裝運(yùn)輸公司擁有超過(guò)1 000軸線的SPMT，前面提及的陸地運(yùn)輸世界紀(jì)錄便是他們的杰作！SARENS擁有的SPMT絕大部分都是KAMAG的產(chǎn)品，模型商之所以沒(méi)有生產(chǎn)SARENS涂裝的KAMAG SPMT模型，是出于成本考慮（一套Scheuerle SPMT的模具可生產(chǎn)多套涂裝的模型）。況且KAMAG和Scheuerle同屬TII集團(tuán)，兩家生產(chǎn)的SPMT大同小異。

1.SPMT系統(tǒng)構(gòu)成

這款模型一共包含了兩個(gè)6軸線的SPMT模塊和一個(gè)動(dòng)力單元（如圖4），以及一些附屬配件。

1. SPMT模塊

實(shí)際應(yīng)用中的SPMT模塊有2、3、4和6軸線的規(guī)格，其中以4、6軸線模塊最為常見(jiàn)（圖5是6軸線的SPMT模塊）。SPMT的尺寸設(shè)計(jì)很有講究，模塊寬2.43 m，長(zhǎng)5.6 m（4軸線模塊）和8.4 m（6軸線模塊），完全可以裝在標(biāo)準(zhǔn)20′和40′的框架集裝箱內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，像MAMMOET和SARENS這類超大型工程公司，業(yè)務(wù)范圍是全球性的，但又未必會(huì)在當(dāng)?shù)亟ㄓ蟹止荆@就需要把工程所需的重型設(shè)備運(yùn)到當(dāng)?shù)兀匦驮O(shè)備的跨國(guó)轉(zhuǎn)運(yùn)一般都是遠(yuǎn)洋運(yùn)輸和陸路運(yùn)輸（公路和鐵路）相結(jié)合，設(shè)備的集裝箱化就能帶來(lái)很大的便利和節(jié)省不少的運(yùn)輸成本，從而實(shí)現(xiàn)全球化的快速調(diào)度部署，這是當(dāng)初SPMT的設(shè)計(jì)目標(biāo)之一。

模塊的每個(gè)軸線由2個(gè)擺式輪軸組成，每個(gè)擺式輪軸安裝有2個(gè)輪子（可選配充氣胎或?qū)嵭奶ィ瑑奢喌闹休S可沿中心在垂直面作一定角度的擺動(dòng)（如圖6），這可以使模塊在橫向上對(duì)地面的高低作出補(bǔ)償。

模塊通過(guò)液壓系統(tǒng)來(lái)控制升降，正常高度為1.5 m，上下各有350 mm的升降范圍（如圖7）。每個(gè)擺式輪軸都有獨(dú)立的液壓懸掛，但相鄰若干個(gè)輪軸的液壓油缸串聯(lián)成幾組閉合回路，當(dāng)通過(guò)坡道或高低不平的路面時(shí)，可以利用回路油缸壓力平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)每個(gè)輪軸的液壓油缸高度來(lái)適應(yīng)地面（如圖8），在縱向上作出補(bǔ)償，這和擺式輪軸的橫向補(bǔ)償相結(jié)合，可有效調(diào)節(jié)各車輪的載荷平衡，避免個(gè)別輪胎超載爆胎。也可通過(guò)人為控制液壓系統(tǒng)升降，便于裝卸貨物（如圖9）。在載荷較輕或空載時(shí)，甚至可以收起一些輪軸不接觸地面（如圖10），以減小阻力損耗。

模型對(duì)液壓懸掛的模擬做得比較到位，上述的實(shí)車輪軸特點(diǎn)基本都可展現(xiàn)（如圖10），而老版本的模型在表現(xiàn)液壓裝置時(shí)由于采用了內(nèi)置彈簧，雖能表現(xiàn)自動(dòng)找平特點(diǎn)（如圖11），卻無(wú)法做到把懸掛停在任意高度，且因彈簧彈力過(guò)大，即使上面加了重物，懸掛還是處于較高位置，仿真效果就打了折扣。這款升級(jí)版模型的最大改進(jìn)就是解決了這一問(wèn)題。

每個(gè)擺式輪軸均可獨(dú)立轉(zhuǎn)向（如圖12～13），轉(zhuǎn)向范圍可達(dá)－100°～130°（如圖14），這使得SPMT幾乎可以做出任意復(fù)雜的轉(zhuǎn)向。

SPMT可以配置以下3種類型的擺式輪軸：

（1）驅(qū)動(dòng)型擺式輪軸——帶有液壓馬達(dá)，可從動(dòng)力單元PPU獲取動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)SPMT行進(jìn)；

（2）制動(dòng)型擺式輪軸——無(wú)驅(qū)動(dòng)能力，帶有壓縮空氣剎車裝置；

（3）從動(dòng)型擺式輪軸——無(wú)驅(qū)動(dòng)能力和剎車裝置，只能隨動(dòng)。

三種輪軸的配比和分布完全可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行定制，圖15所示的是一個(gè)6軸線模塊輪軸的典型配置。

2. 動(dòng)力單元PPU

PPU（Power Pack Unit）是SPMT的動(dòng)力來(lái)源，也是獨(dú)立的模塊。其頂部有幾個(gè)吊裝孔，便于起重機(jī)吊裝（如圖16）；翻過(guò)來(lái)可見(jiàn)其底部有4個(gè)萬(wàn)向輪（如圖17），便于PPU被獨(dú)立移動(dòng)。通常情況下，PPU被掛接在SPMT模塊的前部（如圖19），上邊緣的兩個(gè)連接件帶有液壓裝置，通過(guò)伸縮，最大可以讓PPU仰起11°（如圖18），在SPMT上坡時(shí)可避免PPU觸地。模型巧妙地利用螺桿的旋轉(zhuǎn)來(lái)模擬液壓裝置的伸縮（如圖16），PPU調(diào)整仰角在模型上也能完美表現(xiàn)。實(shí)際應(yīng)用中，PPU也可固定在SPMT模塊上方（如圖20），這往往是出于減少SPMT總長(zhǎng)度的考慮。

PPU的核心部件由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、控制面板等組成，PPU和SPMT模塊連接的同時(shí)，也包括了液壓油管、壓縮空氣管、控制線等的對(duì)接（如圖19）。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，通過(guò)油管把液壓動(dòng)力傳遞給SPMT模塊中驅(qū)動(dòng)型擺式輪軸的液壓馬達(dá)，從而驅(qū)使SPMT運(yùn)行。一個(gè)PPU不一定只用來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)SPMT模塊，也可以同時(shí)帶動(dòng)多個(gè)模塊，這些模塊都需要和PPU有液壓油管等的連接。

2.組合方式

SPMT強(qiáng)大的根源在于其超強(qiáng)的可擴(kuò)展性，當(dāng)多個(gè)SPMT模塊組合在一起，其載荷能力可成倍增長(zhǎng)。以第四代Scheuerle SPMT為例，每軸線載荷能力為48 t，那么如模型這樣的2個(gè)6軸線模塊組合起來(lái)，載荷能力可達(dá)576 t（包含模塊和PPU的自重）。

1. 緊耦合

常用的組合方式是緊耦合，也就是用剛性連接件把SPMT模塊組合在一起。SPMT模塊的前后兩端均有插銷接口（如圖21）和螺栓緊固件（如圖22），以用于模塊間的串聯(lián)；模塊的側(cè)面也有緊固接口，加裝連接器就可實(shí)現(xiàn)模塊間的并聯(lián)（如圖23）。串聯(lián)和并聯(lián)都是緊耦合方式。

模塊的前后兩側(cè)均配備有液壓油管、壓縮空氣管、控制線等接口（如圖24），用于模塊組合時(shí)動(dòng)力、剎車、轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)的互聯(lián)，這些細(xì)節(jié)在模型上并未表現(xiàn)，不過(guò)無(wú)傷大雅。

串聯(lián)模式組合的SPMT適合較長(zhǎng)的運(yùn)載物或只是單純?cè)黾虞d荷能力（如圖25），圖26是模型模擬串聯(lián)的SPMT運(yùn)輸大型變壓器。

并聯(lián)模式組合的SPMT適合超寬的運(yùn)載物（如圖27），圖28是模型模擬并聯(lián)的SPMT運(yùn)輸CATERPILLAR D11T履帶式推土機(jī)（D11T實(shí)機(jī)的總質(zhì)量超過(guò)100 t，2個(gè)6軸線模塊并聯(lián)的載荷能力已綽綽有余）。

串并聯(lián)也可以一起使用，組成超長(zhǎng)超寬的SPMT陣列。

2. 松耦合

當(dāng)運(yùn)載物形狀不規(guī)則或超大規(guī)模時(shí)，就會(huì)用到松耦合的組合方式，這時(shí)的SPMT模塊間并沒(méi)有剛性連接件固定（如圖29），只有數(shù)據(jù)線的互聯(lián)。

緊耦合和松耦合往往混合使用（如圖30），像陸地運(yùn)輸世界紀(jì)錄里的SPMT模塊就是以這種方式組合（如圖1～2）。

3 控制技術(shù)

大量的SPMT模塊之所以能高效地協(xié)同工作，得益于Scheuerle尖端的控制技術(shù)。只要是在600 m×600 m范圍內(nèi)，模塊以緊耦合或松耦合的方式任意組合，控制技術(shù)都能把所有模塊整合成統(tǒng)一的整體來(lái)管理控制。

整個(gè)系統(tǒng)中，一個(gè)運(yùn)輸模塊被選作主單元，所有其他單元都通過(guò)數(shù)據(jù)線與主單元相連（如圖31），從數(shù)據(jù)線接收主單元的命令執(zhí)行轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)、剎車等動(dòng)作，主單元上的計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理所有的單元，操作者只需手持一個(gè)便攜式控制面板遠(yuǎn)程操控主單元的計(jì)算機(jī)即可輕松管理整個(gè)SPMT集群。用戶可以選擇使用有線（如圖32）或無(wú)線（如圖33）的遠(yuǎn)程控制面板。

4 轉(zhuǎn)向控制

控制技術(shù)帶來(lái)的最直觀的好處就是精準(zhǔn)靈活的轉(zhuǎn)向控制，無(wú)論是模塊數(shù)量的多寡、還是組合方式的復(fù)雜度，都不會(huì)成為轉(zhuǎn)向的障礙，計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一管理使得所有輪子協(xié)作無(wú)間，幾乎可以作出任何轉(zhuǎn)向動(dòng)作。

單模塊情況下幾種典型的轉(zhuǎn)向動(dòng)作如下：轉(zhuǎn)動(dòng)中心在模塊外部的轉(zhuǎn)向（如圖34）；原地360°旋轉(zhuǎn)（如圖35）；橫向行駛（如圖36）；對(duì)角線行駛（如圖37）。

多模塊組合情況下，轉(zhuǎn)向動(dòng)作同樣靈活，例如：T型組合繞外部旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)向（如圖38）；環(huán)形組合繞中心旋轉(zhuǎn)或向四周平移（如圖39）。

結(jié)語(yǔ)

模塊化配以先進(jìn)的控制技術(shù)，再加上來(lái)自多領(lǐng)域的尖端科技，使得SPMT在陸地運(yùn)輸中稱王 ，而SPMT比例模型以小見(jiàn)大，帶你領(lǐng)略這位超級(jí)大力士的風(fēng)采。