陸地上的超級大力士——SPMT模型賞析及實車揭秘

顧海東

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

陸地運輸世界紀錄

2009年，位于挪威斯圖爾的挪威最大的船廠——Aker Stord，一項新的陸地運輸世界紀錄在此誕生！這就是把該船廠剛剛完工的一個用于廢水處理業(yè)務(wù)的油水分離裝置運往附近的浮動平臺。整個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15 000 t，相當于83架波音747客機的總質(zhì)量。

比利時吊裝運輸巨頭SARENS承接了這個大型項目，承擔任務(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)。

在這個寬85.3 m、長67.5 m的龐然巨物身下，所有SPMT被計算機系統(tǒng)統(tǒng)一控制協(xié)作（如圖1~2，其中藍色的SPMT屬于SARENS，紅色的屬于MAMMOET）。當一切就緒之后，一股巨大的力量把這個龐然巨物托舉起來，慢慢脫離臨時支撐物而達到正常運輸所需的高度，這一切都是通過遠程控制裝置來操縱的。在9 400馬力驅(qū)動下，2 160個輪子同步轉(zhuǎn)向90°，經(jīng)過40 m的對角移動，順利把這個15 000 t的負載移出船廠；然后所有的輪子再次一齊轉(zhuǎn)身，經(jīng)過120 m的直行，到達此行的目的地——浮動平臺；接著便是一個協(xié)調(diào)一致的精細活，三部分巨大的油水分離裝置要以彼此精確的相對位置安裝在一起，誤差不大于2 mm。隨著最后一步的完成，這項新的世界紀錄由此誕生！

當然，這個紀錄遠未達到SPMT的極限，它主要是受限于實際項目的大小。

SPMT簡介

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

第一臺真正意義上的SPMT誕生于1983年（如圖3），由Scheuerle設(shè)計制造，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自誕生起已有了長足發(fā)展，目前世界上知名的SPMT品牌有Scheuerle（德國）、KAMAG（德國）、NICOLAS（法國）、Goldhofer（德國）、Cometto（意大利）等，多為歐洲品牌（前三家同屬TII集團）；近幾年來，中國企業(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、航天萬山、上海太騰等，極大地推動了重型運輸設(shè)備的國產(chǎn)化進程。

作為先驅(qū)，Scheuerle的SPMT遍布世界各地，總使用量已超過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)也達到了一個新的高度。

下面將通過賞析SPMT比例模型，并結(jié)合實車技術(shù)特點，為您揭示這個超級大力士的強大之處。

賞模型之美 識真車之秘

德國模型商NZG出品的模型一貫有著不錯的口碑，其用料考究，細節(jié)還原度高，雖算不上頂尖模型，卻屬上乘，這次出場的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；細節(jié)雖不算特別豐富，但已足夠表現(xiàn)出SPMT的功能特點。這款模型實際上是早年NZG同款模型的升級版，改進了一些不足之處，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SARENS 。這家世界知名的重型吊裝運輸公司擁有超過1 000軸線的SPMT，前面提及的陸地運輸世界紀錄便是他們的杰作！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，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6軸線的SPMT模塊和一個動力單元（如圖4），以及一些附屬配件。

1. SPMT模塊

實際應(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（圖5是6軸線的SPMT模塊）。SPMT的尺寸設(shè)計很有講究，模塊寬2.43 m，長5.6 m（4軸線模塊）和8.4 m（6軸線模塊），完全可以裝在標準20′和40′的框架集裝箱內(nèi)轉(zhuǎn)運，像MAMMOET和SARENS這類超大型工程公司，業(yè)務(wù)范圍是全球性的，但又未必會在當?shù)亟ㄓ蟹止?，這就需要把工程所需的重型設(shè)備運到當?shù)?，重型設(shè)備的跨國轉(zhuǎn)運一般都是遠洋運輸和陸路運輸（公路和鐵路）相結(jié)合，設(shè)備的集裝箱化就能帶來很大的便利和節(jié)省不少的運輸成本，從而實現(xiàn)全球化的快速調(diào)度部署，這是當初SPMT的設(shè)計目標之一。

模塊的每個軸線由2個擺式輪軸組成，每個擺式輪軸安裝有2個輪子（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（如圖6），這可以使模塊在橫向上對地面的高低作出補償。

模塊通過液壓系統(tǒng)來控制升降，正常高度為1.5 m，上下各有350 mm的升降范圍（如圖7）。每個擺式輪軸都有獨立的液壓懸掛，但相鄰若干個輪軸的液壓油缸串聯(lián)成幾組閉合回路，當通過坡道或高低不平的路面時，可以利用回路油缸壓力平衡自動調(diào)節(jié)每個輪軸的液壓油缸高度來適應(yīng)地面（如圖8），在縱向上作出補償，這和擺式輪軸的橫向補償相結(jié)合，可有效調(diào)節(jié)各車輪的載荷平衡，避免個別輪胎超載爆胎。也可通過人為控制液壓系統(tǒng)升降，便于裝卸貨物（如圖9）。在載荷較輕或空載時，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。

模型對液壓懸掛的模擬做得比較到位，上述的實車輪軸特點基本都可展現(xiàn)（如圖10），而老版本的模型在表現(xiàn)液壓裝置時由于采用了內(nèi)置彈簧，雖能表現(xiàn)自動找平特點（如圖11），卻無法做到把懸掛停在任意高度，且因彈簧彈力過大，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。這款升級版模型的最大改進就是解決了這一問題。

每個擺式輪軸均可獨立轉(zhuǎn)向（如圖12～13），轉(zhuǎn)向范圍可達－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)動型擺式輪軸——帶有液壓馬達，可從動力單元PPU獲取動力，驅(qū)動SPMT行進；

（2）制動型擺式輪軸——無驅(qū)動能力，帶有壓縮空氣剎車裝置；

（3）從動型擺式輪軸——無驅(qū)動能力和剎車裝置，只能隨動。

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

2. 動力單元PPU

PPU（Power Pack Unit）是SPMT的動力來源，也是獨立的模塊。其頂部有幾個吊裝孔，便于起重機吊裝（如圖16）；翻過來可見其底部有4個萬向輪（如圖17），便于PPU被獨立移動。通常情況下，PPU被掛接在SPMT模塊的前部（如圖19），上邊緣的兩個連接件帶有液壓裝置，通過伸縮，最大可以讓PPU仰起11°（如圖18），在SPMT上坡時可避免PPU觸地。模型巧妙地利用螺桿的旋轉(zhuǎn)來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總長度的考慮。

PPU的核心部件由柴油發(fā)動機、液壓泵、控制面板等組成，PPU和SPMT模塊連接的同時，也包括了液壓油管、壓縮空氣管、控制線等的對接（如圖19）。柴油發(fā)動機驅(qū)動液壓泵，通過油管把液壓動力傳遞給SPMT模塊中驅(qū)動型擺式輪軸的液壓馬達，從而驅(qū)使SPMT運行。一個PPU不一定只用來驅(qū)動一個SPMT模塊，也可以同時帶動多個模塊，這些模塊都需要和PPU有液壓油管等的連接。

2.組合方式

SPMT強大的根源在于其超強的可擴展性，當多個SPMT模塊組合在一起，其載荷能力可成倍增長。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6軸線模塊組合起來，載荷能力可達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），用于模塊組合時動力、剎車、轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)的互聯(lián)，這些細節(jié)在模型上并未表現(xiàn)，不過無傷大雅。

串聯(lián)模式組合的SPMT適合較長的運載物或只是單純增加載荷能力（如圖25），圖26是模型模擬串聯(lián)的SPMT運輸大型變壓器。

并聯(lián)模式組合的SPMT適合超寬的運載物（如圖27），圖28是模型模擬并聯(lián)的SPMT運輸CATERPILLAR D11T履帶式推土機（D11T實機的總質(zhì)量超過100 t，2個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，組成超長超寬的SPMT陣列。

2. 松耦合

當運載物形狀不規(guī)則或超大規(guī)模時，就會用到松耦合的組合方式，這時的SPMT模塊間并沒有剛性連接件固定（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），像陸地運輸世界紀錄里的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)一的整體來管理控制。

整個系統(tǒng)中，一個運輸模塊被選作主單元，所有其他單元都通過數(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、剎車等動作，主單元上的計算機統(tǒng)一管理所有的單元，操作者只需手持一個便攜式控制面板遠程操控主單元的計算機即可輕松管理整個SPMT集群。用戶可以選擇使用有線（如圖32）或無線（如圖33）的遠程控制面板。

4 轉(zhuǎn)向控制

控制技術(shù)帶來的最直觀的好處就是精準靈活的轉(zhuǎn)向控制，無論是模塊數(shù)量的多寡、還是組合方式的復(fù)雜度，都不會成為轉(zhuǎn)向的障礙，計算機的統(tǒng)一管理使得所有輪子協(xié)作無間，幾乎可以作出任何轉(zhuǎn)向動作。

單模塊情況下幾種典型的轉(zhuǎn)向動作如下：轉(zhuǎn)動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）；對角線行駛（如圖37）。

多模塊組合情況下，轉(zhuǎn)向動作同樣靈活，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

模塊化配以先進的控制技術(shù)，再加上來自多領(lǐng)域的尖端科技，使得SPMT在陸地運輸中稱王 ，而SPMT比例模型以小見大，帶你領(lǐng)略這位超級大力士的風采。