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西門子緊湊式變速箱服務巨型挖泥船

zui大的耙吸式挖泥船之一采用了來自西門子的技術。這種挖泥船可以挖取河床或近海海床表面淤泥，以拓寬航道或開采原料。它們也用于從海床采砂，用以建造人工島嶼。

zui近，西門子生產兩套定制變速箱，提供給由馬來西亞造船廠Inai Kiara SDN BHD建造的新船Inai Kenanga。這兩個多檔位變速箱重約90公噸，是泥泵驅動系統的組成部分。西門子也為驅動螺旋槳的推進系統提供了變速箱。這項任務的主要挑戰是讓變速箱盡可能緊湊。

Inai Kenanga耙吸式挖泥船長近200米，其容量達3萬多立方米，相當于10個50米標準游泳池的容量之和。通過兩條安裝在側面的吸泥管，Inai Kenanga可以zui多深入水下120米處進行挖泥，然后將之卸入泥艙。在45米疏浚深度，Inai Kenanga為每根吸泥管啟用一個主泵。在更深處，吸泥管會延伸，并啟用輔助泵。吸入管中的水會立即與泥漿分離。Inai Kenanga配備兩臺柴油發動機。每臺柴油機驅動一個泥泵，以及一個推進螺旋槳。在每個驅動系統中，一臺變速箱將發動機連接至推進系統，而另一個變速箱則將發動機連接至主泵。

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挖泥船可以挖取河床或近海海床表面淤泥。

Inai Kenanga挖泥船行將竣工。

三檔變速箱

連接至主泵的變速箱有三個檔位。其中兩個檔位用于調節泥泵性能，以適應不同水下深度。第三個檔位則用于主泵卸泥。否則，需要另外配備一臺泵，就像許多其他挖泥船那樣。

盡管一臺重90噸、高4.5米的多檔變速箱本身已屬罕見，但西門子工程師面對的主要挑戰是造船廠希望整個驅動系統占用相對較小的空間。為此，主泵變速箱及其三個離合器不得不盡可能緊湊。通過利用名為“套筒軸”的特殊設計，將離合器安裝在變速箱外殼上，實現了這一點。這個解決方案的另一個優點是維護工人可以輕松檢修離合器。

一攬子解決方案

發動機與推進系統之間的變速箱也需要盡可能緊湊。除傳遞每臺發動機高達13,250千瓦的全輸出功率之外，這些變速箱運行時候十分安靜，并且經久耐用。這要歸功于對鋼制齒輪所做的特殊處理：進行了表面硬化和研磨。西門子還為這種新型耙吸式挖泥船的其他泵和設備提供了變速箱和離合器，因而成為世界上*一家提供全面的一攬子解決方案的制造商。

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挖掘效率

防撞監測器、速度控制器、車道保持輔助系統等，都是汽車上常見的系統。現在，它們也在采礦車上找到了用武之地。其目的是：提高生產效率，增強安全性。

動作規劃和機器環境感知等技術，正日益推進采礦自動化。

力大無比、身形龐大的機械式電動挖掘機，一鏟下去可以挖起上百噸重的土石方。然后，鏟斗回轉至一輛等在一旁的長途卡車上方，打開鏟斗底門，將這些土石方傾瀉一空。整個過程中，鏟斗都要小心翼翼地避免碰到卡車。當鏟斗返回，重新開始挖掘時，飛揚的塵土往往會擋住駕駛員的視線。裝完三鏟斗土石方之后，滿載的卡車緩緩駛離，另一輛卡車立即上前，補上空位。90秒一個周期，一天24小時，一年365天，挖掘機就這樣一刻不停地工作著。

操作世界上zui大的挖掘機，并不是一項容易的工作。挖掘機重達1600噸以上，其巨大的組件響應遲緩，坐在駕駛室里進行操控，要求有良好的預見性和精確性。速度很重要，“每噸成本”是露天采礦的硬通貨。換句話說，效率，是重中之重。然而，大多數時候，挖掘機的全部潛能并未得到充分利用。2012年，西門子在加拿大的一座采礦場所開展的案例分析，表明了這一點。對4輛機械式電動挖掘機所進行的研究顯示，事實上，它們的平均工作周期太長。此外，鏟斗也往往未能裝滿。

其結果是：每輛卡車增加了的裝載周期，以及每天較少的開采量，使得成本更高。并且，挖掘機駕駛員很難判斷，應將鏟斗置于自卸卡車上方的什么高度。為了避免偶然碰到卡車，駕駛員力求穩妥，放慢速度，并且/或者從不必要的高度，將鏟斗移近卡車。盡管如此，挖掘機仍然時而撞上卡車，造成破壞，有時還會導致人員受傷。

使用全自動挖掘機，可以實現更加精準的操作，但這樣的轉變不可能在一夜之間實現。在位于慕尼黑的西門子*研究院，Robert Eidenberger博士是一位專門研究機器人和自治系統的工程師，他說：“要在采礦場實現全自動移動模式，必須循序漸進。包括引入*面向挖掘機駕駛員的輔助功能。”

引入數字輔助系統。兩年來，攜手來自喬治亞州Alpharetta的西門子驅動技術業務部移動采礦部門的同事，Eidenberger一直在從事這種系統的研究。他的工作涉及傳感器技術、機器對其周邊環境的“感知”，以及動作規劃。與此同時，他的美國同事則專注于傳動控制技術、動作執行，以及將所有組件集成到一個完備的系統中。

這些努力旨在打造出與汽車上的輔助系統相類似的系統，以便向采礦場的挖掘機駕駛員提供支持，幫助他們提高工作效率，同時增強安全性。名為“回轉至卡車/返回至卡車，且避免碰撞”的系統，是專門針對大型電鏟司機而設計的*批系統之一。這個系統可以對鏟斗回轉至長途卡車、卸貨，然后返回至起始位置的過程，進行無縫控制，當這一過程結束時，將恢復由駕駛員控制。現在，一家、。制造商正在對這個系統進行測試。

*移動順序。Daniel Robertson是移動采礦部門的軟件和自治系統產品，他說：“30多年來，我們一直在開發面向電鏟的傳動控制系統。然而，我們欠缺關于周邊環境的信息。”這支團隊攜手西門子*研究院，將開發一個基于傳感器的感知系統，它可以利用紅外光脈沖，持續不斷地記錄電鏟的周邊情況。當鏟斗轉動時，系統將生成一幅三維環境圖，以檢測出某個對象相對于鏟斗的距離，不論這個對象是長途卡車、推土機，還是輕型車輛。這個模塊可以識別并確定，為了避免發生碰撞，鏟斗應當繞開的區域。它還能感知到任意時刻鏟斗的裝載程度，以及料堆輪廓，從而可以估算出需要挖運多少土石方。

除感知系統之外，他們還開發了一個動作執行系統，以將計算出的*鏟斗移動軌跡，轉化為面向傳動系統的控制輸入。來自喬治亞州Norcross的傳動技術專家，實現了一個連接至挖掘機現有傳動控制系統的位置控制接口，從而免去了駕駛員手動輸入的麻煩。這個系統使得電鏟能夠沿著一條經優化調整的移動路徑，自動執行所有動作，從而縮短工作周期，提高動作效率。

未來，諸如“回轉至卡車/返回至卡車”等輔助系統可以避免延誤，更加快速地執行移動模式，從而節約能源。案例分析表明，每個工作周期可以節約大約4秒鐘的時間。這意味著每輛挖掘機每天的裝車數量可以增加12%，從而能提高生產率，降低成本。這種系統有可能在短短兩年內面市。

實際上，進一步發展存在無限可能。但要實現全自治采礦——*不需要人類介入的采礦作業——依然還有很長的路要走。在那之前，仍將需要技藝*的挖掘機駕駛員和駕駛員輔助功能系統。

Nicole Elflein

面向世界上zui大的自卸卡車的傳動系統

怎樣才能讓世界上zui大的卡車開動起來？2011年，一家白俄羅斯汽車制造商BelAZ公司，帶著這個問題來向西門子求助。那時，BelAZ公司正在為其新開發的自卸卡車，物色電動傳動系統。這輛卡車自重高達360噸，額定zui高載荷為450噸——相當于大約350輛大眾汽車公司的高爾夫轎車，或者6架滿載的空客A320-200飛機——比上一個“世界上zui大的自卸卡車”的紀錄保持者，提高了25%。計劃也要求這輛新卡車降低每噸的運輸成本，并且在空載時實現zui高64公里/小時的行駛速度。要知道，那些從事地下和露天采礦的企業不僅必須遵守環境法規，而且也要考慮所涉及的成本。

正因如此，采礦業使用的卡車必須可靠、高效。西門子開發面向自卸卡車的傳動系統已有15年左右，其目標始終是設法提高這些礦場巨獸的效率。“無軌電機車”的開發就是其中一例，這種卡車從高架電線獲得電能。歸功于這一創新，哪怕是在陡坡道上行駛，這種卡車的速度也幾乎提高了一倍。但是，對于西門子驅動技術集團的工程師而言，BelAZ公司提出的挑戰不同以往。BelAZ公司請他們開發一個電動傳動系統，不僅要推動毛重高達810噸的卡車行進，同時還要確保這輛卡車能夠又快、又可靠地運送礦物原料。此外，這個項目的日程安排也相對比較緊張。從客戶前來詢問，到*輛卡車投運，只有不到兩年的時間。較之于過去的車型，這輛新卡車配備了8個輪胎，因為每個輪胎的設計載荷都僅為100噸左右。為此，紐倫堡的西門子牽引傳動專家決定開發一個使用4臺電機、功能*而又可靠的全輪驅動系統。一個屢經檢驗的傳動系統，充當了這個新系統的模型。工程師們還開發了一個新的控制解決方案。這個電動傳動系統的所有組件均來自西門子，這確保了所有組成部分能夠配合得天衣無縫。全輪驅動配置為工程師開辟了新的可能性，如在卡車的兩個輪軸之間實現動態動力分配。此外，如果一臺電機發生故障，卡車仍將具備應急驅動能力，這意味著它能靠自身動力，行駛至修理廠。換句話說，它不需要拖帶，也不會造成諸如堵塞等問題。這個系統使用了兩臺輸出功率約為1700千瓦的16缸柴油發動機。這兩臺發動機共同提供了電動傳動系統所需要的動力。2013年10月，這輛卡車向世人揭開了神秘面紗。它長達20多米，寬近10米，高約8米。其全輪驅動系統和四輪液壓助力轉向系統，確保了其直徑長達4米左右的輪胎不會被卡在崎嶇的路面上。現在，這輛卡車正在西伯利亞的一座露天煤礦接受測試，預計將從今年下半年開始銷售。以后，它將被主要用于運輸煤和鐵礦石。