大型礦用卡車與礦用寬體車運營能力比較分析

（平朔工業集團有限責任公司露天采礦工程事業部，山西 朔州 036006）

0 引言

單斗—卡車工藝具有可靠性高、適應性強、靈活度好、設備投入快的特點，是國內外露天礦普遍采用的開采工藝。縱觀露天采礦設備的發展歷史，采裝與運輸設備一直向大型化發展，從20 世紀60 年代開始陸續出現100 t、200 t、300 t 級礦用卡車，白俄羅斯汽車制造廠（別拉斯）生產的75710 型卡車載重甚至達到了450 t。1960 年至今，裝備規模化、設備大型化已經成為單斗—卡車工藝的發展趨勢。

1 問題的提出

在80 年代以前國內采用單斗—卡車工藝的露天礦很少，即便少數幾個露天礦選擇卡車運輸，由于汽車爬坡能力差、載重噸位小，實現不了大規模生產。從1982 年建設平朔安太堡露天礦開始，平朔安太堡露天礦投入使用了當時世界上最先進的載重154 t 的礦用卡車，隨后又陸續引入了200 t 級、300 t 級大型礦用卡車。目前國內制造企業北方股份、湘電重裝、徐工礦業等機械制造企業都具備了制造200 t 級、300 t 級礦用卡車的能力[5]。大型設備的使用使露天礦的產能得到充分的發揮，生產規模也從年產幾百萬噸發展到年產兩三千萬噸特大型露天礦。但是，隨著露天礦的發展，大多數露天礦地質條件逐漸轉差，露天礦運距和提升高度逐年增加，礦用卡車燃油量大、輪胎消耗量大、運輸成本高的缺點被放大。針對大型礦用卡車的缺點，近些年我國出現一類新型的運輸車輛—礦用寬體自卸車，它介于大型礦用自卸車和普通自卸車之間，價格要遠低于礦用卡車，由于對寬體車結構進行了加強，在使用穩定性上要強于普通卡車，目前該車型載重能力可以達到50 t～70 t，在國內一些小型露天礦中得到廣泛使用。該文將對大型礦用卡車與礦用寬體車運營能力進行比較分析。

2 礦用卡車發展歷程

2.1 礦用卡車的發展

1934 年1 月美國尤克里德（Euclid）公司研制出第一輛非公路自卸翻斗車Euclid-1Z[1]，其可以說是礦用自卸車的雛形。隨著卡車制造技術的發展，1960 年1 月27 日，美國尤尼特瑞格（Unit Rig）公司與通用電氣公司合作，研制成功第一臺電動輪原型車，并在1963 年下半年，開始批量生產M85 型85st（77t）電動輪自卸車。逐漸形成了機械傳動礦用車和電動輪礦用車2 種類型，礦用卡車的載重能力也從最初的50 t～60 t，發展到現在的300 t 以上，隨著卡車的大型化，大噸位卡車除了科特彼勒公司還在使用機械傳動以外，其余廠家幾乎都采用的電傳動卡車。

2.2 礦用寬體車的發展

我國有許多小型露天礦，受限于企業規模和經濟實力，無法投入價格幾千萬的礦用卡車。2005 年以前這些露天礦以普通的公路重卡為主，但由于礦區特殊工況環境，重卡在承載性、行駛性、通過性和安全性方面很難滿足礦區的作業要求。2005 年以后，國內的卡車生產企業在原有自卸卡車基礎上加強加寬結構[2]，生產出了礦用寬體車，具有一次性裝載量大、運輸效率高和盈利性好等特點。2014 年以來，陜西同力、徐工集團、三一重裝、北方奔馳等企業已具備寬體車設計生產能力，可以說寬體車進入成長的黃金期[3]。寬體車技術正逐漸成熟，產品更新換代的速度加快，而且性能基本穩定，受到露天礦區的普遍歡迎[4]。

3 運營能力比較

大型礦用卡車以其載重量大、使用周期長和規模效益強的特點，在國內外大型露天礦得到廣泛應用。20 世紀80～90 年代以108 t、154 t、185 t 礦用卡車為主，進入21 世紀露天礦開始重視規模效益，陸續投入300t 級礦用重型卡車，單臺卡車運輸能力達到150 萬m3/y。礦用卡車單臺運輸能力大、規模化營運能力強是寬體車無法與之相比的。但近幾年國內卡車制造商加大研發力度，陸續推出50 t、60 t、70 t 的寬體車，寬體車資金投入少、設備更新周期快，在性價比、實用性上具有明顯優勢，從成本導向和短期利益來說也有自身的特點，在幾十萬噸到幾百萬噸露天礦都有一定的市場，多數大型露天礦表土剝離工程也都是以礦用寬體車為主。2 種卡車從設計和性價比方面都有各自的優勢和特點，但在實際應用上也都存在著各自局限性和不足。下面就從卡車性能相關指標比功率、自重系數方面對兩種卡車運營能力進行分析比較。

圖1 卡車比功率統計圖

3.1 比功率

比功率是衡量汽車動力性能的一個綜合指標，是指汽車發動機最大功率與汽車總質量（自重+載重）之比。對同類型汽車而言，比功率越大，汽車的動力性越好。經過計算小松、卡特等大型礦用卡車的比功率，可以看出雖然卡車載重能力跨度較大（108 t～300 t），但大型礦用卡車功率比較穩定，載重200 t 級以下礦用卡車，比功率在4.4 kW/t 以上，載重能力300 t 級卡車比功率在3.9 kW/t 左右，數據略有所降低。礦用卡車的平均比功率為4.47 kW/t，最大比功率達4.84 kW/t。

而礦用寬體車統計的同力、徐工、三一、陜汽等品牌載重50 t～70 t，比功率的幅度較大，平均比功率為3.80 kW/t，最小比功率為3.44 kW/t，卡車比功率統計結果如圖1 所示。按統計比功率的平均值比較，礦用寬體車較礦用卡車少了0.67 kW/t，說明大型礦用卡車的動力性能要明顯好于礦用寬體車，動力穩定和爬坡能力強也是礦用卡車在大型露天礦廣泛應用的主要原因之一，且產品更成熟、更穩定，各品牌之間的差距不大。而礦用寬體車各品牌之間載重差距雖然只有20 t，但比功率的跨度卻在3.44 kW/t～4.16 kW/t，波動幅度相對較大，不同型號卡車之間存在明顯的動力表現差異，這也從側面反映了寬體車由于品牌和廠家較多，有些時候制造商為了過分追求車輛的載重能力及車輛成本，進而選擇功率較小的發動機，卻忽略了寬體車總體的動力表現。

3.2 自重系數

車輛自重系數是指車輛自重與載重量的比值，是卡車運行過程中無運輸效益的部分，車輛的自重系數越小，運輸就越經濟。因此車輛設計過程中在保證卡車剛度、強度、和使用壽命的前提下，應盡量地降低自重系數，以提高設備的運行效率。統計的礦用卡車平均自重系數為0.75。而寬體車雖然廠家較多，卡車的自重與載重量之間也有較大的差異，但自重系數基本控制在0.45～0.5，統計的寬體車平均自重系數為0.5。通過統計結果得出：寬體車的自重系數要明顯低于礦用卡車，說明礦用寬體車在運輸過程中無運輸效益部分要更少，運輸成本上要優于礦用卡車，這也是寬體車在小型民營露天礦得到廣泛應用的主要原因。

4 結語

從比功率、自重系數和設備更新周期3 個方面比較礦用卡車和寬體車之間的運營能力，礦用卡車作為專為礦山制造的運輸設備，在動力指標和爬坡能力上優勢比較明顯，適合露天礦工況和特殊的礦山條件。但從經濟方面考慮，寬體車的性價比更高，投資回收期將更短，更適合地質條件好的小型露天礦山。

礦用卡車單臺能力強，配合大型采裝設備的規模效應顯著，設備投入數量，便于生產設備則組織和管理，在產量要求高、采剝工程量大的露天礦更具有優勢。而且設備更新周期長，設備生產能力相對穩定，可以保證礦山持續穩定發展。