添三份保險，多十分安全
安全性是礦用卡車設計的第一標準，西門子的驅動系統(tǒng)解決方案是全集成的理念，不再僅僅看重單獨產(chǎn)品的性能，更強調(diào)驅動系統(tǒng)產(chǎn)品集成的解決方案，為客戶帶來更多收益。在這個項目中，基于全集成驅動系統(tǒng)的理念，西門子提供的解決方案中包含了三項專利技術：1. 通過傳感數(shù)據(jù)精確計算上坡力矩，防止溜車；2. 車輪速度傳感器可自動檢測有無打滑和空轉，通過改變力矩讓車輪速度一致，防止打滑和空轉；3. 當發(fā)動機出現(xiàn)故障突然停機時，電氣制動依然可制動停車，為卡車的安全添加了三份保險。
首先是防溜車技術。爬坡過程中，對于卡車的安全性是一個極大的考驗，試想一下，NTE260在坡上溜車，就好比400噸的巨型圓石從坡上滾下，危險可想而知。傳統(tǒng)的礦用卡車的爬坡操作如同開手動檔汽車，需要油離配合，整個過程中四肢并用，對于駕駛員是一個挑戰(zhàn)，更主要的是安全性不高。而西門子的解決方案，在車上安裝了坡度傳感器和車重傳感器，通過檢測的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以自動計算車輛爬坡時所需的力矩。就好比開自動擋車，操作簡便更安全。另外，一旦車運行的方向與預設的不一樣，卡車機械閘會自動啟動，防止溜車。再通過傳感器的計算，當達到啟車所需力矩時，閘才會松開。計算誤差在5%以內(nèi)，精確的力矩計算，使得卡車在坡上的啟動更加平穩(wěn)，不會顛簸。
在雨雪天，卡車在行進過程中容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，如某個輪胎不動、輪胎懸空等問題。不僅容易磨損輪胎，最主要是有極大的安全隱患。西門子另一項專利就是防打滑技術，通過在前后輪上加入速度傳感器，通過前后輪速度不一致時，系統(tǒng)判斷卡車出現(xiàn)打滑，自動矯正車輪的驅動力矩，使卡車正常運行。
礦用卡車的能源是自給式的，通過柴油發(fā)電機發(fā)電，供電氣控制系統(tǒng)使用。一旦在卡車運行過程中，突遇發(fā)電機停轉，意味著卡車的電氣控制系統(tǒng)因失去電力而失靈。這時，400噸的卡車只能靠機械閘制動，危險性極高，如此大的安全隱患是西門子不能放過的。經(jīng)過研發(fā)，西門子獲得了一項當發(fā)動機出現(xiàn)故障突然停機時，依然可電氣制動的專利，并運用在NTE260上。驅動系統(tǒng)能一直監(jiān)測發(fā)動機的速度，一旦發(fā)電機停機，發(fā)動機的轉速會突然下降，系統(tǒng)檢測到發(fā)動機的轉速下降到特定的閾值，將卡車自動切換到電氣制動狀態(tài)，這時電機變成發(fā)電機，將現(xiàn)有的動能轉換成電能，用以電氣制動。
安全、可靠、效率的最大化融合
西門子的三項專利，為“巨人”平添了三份保險，體現(xiàn)了安全至上的宗旨。除了安全的第一標準，可靠性和效率是卡車性能的另外兩個重要指標。這樣一個巨型的機械的一次性投入和耗油量是巨大的，靠拉物料來盈利的卡車，不僅要在復雜礦場環(huán)境下能連續(xù)作業(yè)，最大限度節(jié)省能耗和降低每頓運料的費用，同時還需提高作業(yè)效率才能獲得最大利益。
西門子的IDS解決方案提供的是機械產(chǎn)品與電氣相結合的解決方案。一體化的解決方案集成性高，兼容性強，采用統(tǒng)一的CAN總線，協(xié)調(diào)各部件的功能，使系統(tǒng)最優(yōu)化。在每個部件在使用和功能設計上都追求盡善盡美，如使用標準化的集成性逆變器，高集成性帶來高可靠性，系統(tǒng)的診斷和編程也更方便。采用斬波器代替電磁接觸器，相對于需要定期檢查維護的接觸器，斬波器壽命更長，基本無需維護，并且可均勻調(diào)節(jié)電壓，通過電制動將車輛速度降到0，避免其他機械磨損。同時斬波器還具有噪音低的特點。西門子還將風冷系統(tǒng)獨立出來，這樣可以自由調(diào)節(jié)風量。相比于與發(fā)動機同軸的風機，發(fā)動機轉速達到750r/min時，卡車即可實現(xiàn)滿風量，無需達到1400r/min，為用戶節(jié)省燃油；在高海拔地區(qū)，還可根據(jù)工作環(huán)境調(diào)整參數(shù)、提高風機速度，增加供風量。設備冷卻效果優(yōu)于不能調(diào)速的風冷系統(tǒng)，更節(jié)能。
基于全集成驅動系統(tǒng)（IDS）解決方案，還提供對電動輪驅動系統(tǒng)進行全生命周期的管理服務。在卡車控制箱中安裝工業(yè)級的監(jiān)控計算機實時采集數(shù)據(jù)，通過移動網(wǎng)絡遠程傳送數(shù)據(jù)，跟蹤卡車的整個運行狀態(tài)。用戶可以通過西門子提供的頁面實時監(jiān)測車輛狀態(tài)，工程師可以遠程對車輛軟件進行維護升級，并且通過趨勢分析對車輛做預防性的維護，從而獲得更高可用性和更低的操作成本。即使需要現(xiàn)場服務，西門子全球化的服務理念和服務網(wǎng)絡，可以為客戶提供更加方便快捷的服務。
西門子IDS帶來了更高的安全性，提高了產(chǎn)品整體性能。NTE260最高車速64.4kph/ 40mph；動力強勁，爬坡性能優(yōu)良，最大爬坡度30.1%；可靠耐用的產(chǎn)品，保障卡車能在-40℃～+50℃和高海拔條件下正常工作，溫度和海拔再也阻止不了“巨人”前行的腳步。實踐證明，西門子全集成驅動系統(tǒng)的可用率高達98%以上，高于平均標準的95%。燃油消耗更低。與機械傳動相比，電驅動可以減少柴油消耗量，效率提高4%-6%，為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。
除此之外，所有采用西門子電動輪驅動系統(tǒng)的礦用卡車都可使用西門子獨有的專利架線技術，繼續(xù)為客戶降低成本。通常情況下，80%的燃料消耗在上坡階段，使用架線系統(tǒng)，爬坡過程中引入電力，燃油消耗量節(jié)省近50%。架線驅動系統(tǒng)能夠比柴油驅動提供更大的動力，卡車的爬坡速度幾乎翻倍，生產(chǎn)效率提高20%；減少了噪音、尾氣和碳排放。這項技術在國外的礦用卡車已經(jīng)得到了廣泛的使用，西門子下一步將尋求更多的合作伙伴，將這樣的專利技術運用到國內(nèi)的礦用卡車上，將技術轉化為更多的產(chǎn)品，用實際應用拓展更大的市場。
圖3：Belaz的75710
西門子作為資深的電動輪驅動系統(tǒng)的提供商，從1998年為Hitachi和Liebherr提供GTO（門控晶閘管）型卡車傳動系統(tǒng)的樣機開始，到2013年，全球各地共分布著1000多臺配備西門子驅動系統(tǒng)的卡車、電鏟和拉斗鏟（卡車807臺，電鏟222臺，拉斗鏟8臺）。每天這些“巨人”在不同的礦場工作著，幫助人類在惡劣的露天環(huán)境下完成艱巨的工作。目前世界上最大的交流電動輪卡車——Belaz的75710，一次能運輸450噸的物料，在卡車中的驅動系統(tǒng)上顯赫的印著西門子的標志。
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