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在世界各地的露天礦場，人們隨處可見巨型機械在轟鳴運作。它們或許在挖掘瀝青砂，或許在運輸成千上萬噸銅礦石。通過裝配這些*的巨型挖掘機、巨型卡車以及效率超高的電氣驅(qū)動系統(tǒng)，西門子可以幫助客戶節(jié)約能源、縮短工時、降低成本。

挖掘機每操作一次就可以挖出 120 噸土，而自卸卡車一次的運輸量為 400 噸。懸鏈線的加入使得運輸過程更加快捷、經(jīng)濟，同時還能減少溫室氣體的排放。

眼前是一輛巨大的自卸卡車。與之相比，周圍的一切都顯得如此渺小?？ㄜ嚺赃叺娜丝瓷先ヒ仓挥欣鲜蟀愦笮??？ㄜ囓囕喼睆綖?4 米，車體總高度與三層樓建筑不相上下，寬度也可與雙車道公路相媲美。無論是在安第斯山脈的銅礦區(qū)、贊比亞的鉆石礦區(qū)，還是加拿大的瀝青砂井，都能看到這種卡車的身影，它們總是在轟鳴運作著。自卸卡車的身形巨大，其車斗就足有游泳池那么大。這種卡車的主要任務是把原材料運至收集點、分類廠及洗煤廠。

自卸卡車的體積巨大，生產(chǎn)一輛車的成本高達 200 萬歐元，因此數(shù)量不多。Walter Köllner 來自位于美國佐治亞州亞特蘭大市的西門子能源與自動化集團。就此問題，他表示：“盡可能提高這些卡車的利用率，減少停機時間顯得至關重要。”自卸卡車所使用的三相電力驅(qū)動系統(tǒng)保證了該目標的實現(xiàn)，而該驅(qū)動系統(tǒng)的銷售工作也是由 Köllner 負責。安裝在卡車后輪上的發(fā)動機可以使卡車的時速達到 60 公里，同時還可以控制卡車的制動。然而這些都算不上最值得贊嘆的。每輛自卸卡車都重達約 200 噸，相當于 130 輛中型小轎車的重量。當卡車滿載時，驅(qū)動裝置需要從砂子、淤泥、深坑抑或是陡峭的山坡搬移重達 600 噸的貨物。

電力，而非柴油。一臺 3,000 馬力的柴油發(fā)動機就可以產(chǎn)生電流，那么在卡車上為什么不使用柴油發(fā)動機呢？因為單純使用機械推動力有很大缺陷， Köllner 道出了其中原委：“原因很簡單，足以產(chǎn)生這些卡車所需動力的變速箱不僅體積龐大，而且需要悉心維護，因此在礦場使用汽車的發(fā)動機和傳動裝置來推動重型機械會得不償失。”

自卸卡車不僅可以不使用變速箱，由于有了電子驅(qū)動系統(tǒng)，它們還能在沒有離合器、沒有制動盤的情況下正常運行。剎車可以通過電阻器實現(xiàn)，通過三相調(diào)頻還可以實現(xiàn)無級變速。身為工程師的 Köllner曾親自駕馭過這種龐然大物，他說：“開這種卡車，實際上就是在開一輛裝有自動變速箱的小汽車。”

30 多年前，西門子就開始使用三相電力驅(qū)動來作為礦場交通工具的動力。Köllner 說：“旋轉(zhuǎn)電場可以直接轉(zhuǎn)化成機械轉(zhuǎn)動。”另一方面，仍有一些制造商鐘情于采用直流驅(qū)動系統(tǒng)?？墒牵绷靼l(fā)動機只有通過多次的電流中斷和重新連接才能產(chǎn)生旋繞運動。這不僅大大限制了此類型發(fā)動機每分鐘的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，還必須對發(fā)動機的多個部件進行定期維護。Köllner 表示：“在能耗量相同的情況下，交流電發(fā)動機的工作效率比直流發(fā)動機的工作效率高出多達 7%，而因機器的維護和維修所造成的停工時間也很少。一般來說，交流電發(fā)動機只需要每年進行一次技術檢測就足夠了。”

大卡車，*。作為西門子研發(fā)的基礎，采用交流電驅(qū)動系統(tǒng)還可以大大提高無軌卡車的運輸?shù)V產(chǎn)品的速度。無軌卡車和路面電車的功能相似，只需按鈕就能控制鹿角狀縮放儀的上升或下降。這就意味著司機可以將卡車與架空導線（懸鏈線）連接在一起，而架空導線通常都安裝在陡坡上。Köllnerr說：“在這種特殊的環(huán)境下，普通卡車就算功率達到 3,000馬力，也只能像蝸牛一樣爬行。”而懸鏈線可以為驅(qū)動系統(tǒng)提供約 6,000 馬力，這就意味著卡車能夠以雙倍速度前進，礦場運營商們也可以因此減少在其它價格昂貴的重型機械上的花費，以節(jié)約成本。

采用無軌卡車技術對環(huán)境也十分有利。只要卡車和架空導線聯(lián)系起來，柴油發(fā)動機就會自動熄火，因此不會造成溫室氣體的排放。另外，卡車下坡時所產(chǎn)生的制動能會被收集起來并通過另外兩根導線輸送回能源網(wǎng)絡。因為有了這些優(yōu)點，無軌卡車技術可以為自己買單。 Köllner 表示：“用不了 3 年時間，礦場運營商就能收回購買無軌卡車的成本以及安裝架空導線的成本。”

速度決定一切。這一點并不單單體現(xiàn)在運輸上，還體現(xiàn)在裝載性能上。這也就是為什么要將巨型卡車和巨型挖掘機一起在礦場上使用的原因。挖掘機都是大型鋼鐵結構，其整體形狀和船首相似。挖掘機利用卡特皮勒履帶帶動機身前進。挖掘機操作臂的形狀和輸電塔相似，而挖掘鏟和房車大小相仿。挖掘鏟每挖一次就能挖出 120 噸原材料，4 次就可裝滿一輛巨型卡車的車斗。Köllner 說：“所有流程只需兩分鐘就可完成。”

這種巨型挖掘機也采用了西門子的三相電力驅(qū)動系統(tǒng)。目前在全球范圍內(nèi)投入使用的此類型挖掘機共有 150 多臺。Köllner 表示：“我們?yōu)榫扌屯诰驒C安裝了 4 臺不同功率的發(fā)動機。最大的一臺功率為 2,600馬力，它負責挖掘機操作臂的升降；還有一臺負責挖掘鏟的移動； 另外兩臺分別負責挖掘機的轉(zhuǎn)向以及卡特皮勒履帶的運轉(zhuǎn)。”與卡車不同的是，挖掘機通常會在一個固定的位置停留很長時間，而且不需要使用柴油發(fā)動機。

不過，不管是巨型卡車還是巨型挖掘機，逆變器都是三相電力驅(qū)動系統(tǒng)中最核心的部分。這些逆變器被安置在大型鋼制變電箱內(nèi)，其作用是將柴油發(fā)動機產(chǎn)生的電流或電纜傳來的電流轉(zhuǎn)換成可調(diào)制的三相電流。這些逆變器的特點在于其電路元件使用壽命很久。這些電路元件已經(jīng)在軌道技術領域使用并被事實證明了其超群的能力。Köllner 說：“和礦場交通工具一樣，火車也會遭遇到極其惡劣的天氣狀況。”即使是在零下 40 攝氏度或是溫度*的條件下，這些逆變器也必須能夠正常運轉(zhuǎn)。除此之外，無論氣壓有多低，其空氣冷卻器也必須安全可靠。

數(shù)字化助手。想要盡量減少設備的維護及維修時間，精密的控制系統(tǒng)也很關鍵。舉例來說，因為有了精密的控制系統(tǒng)，我們能夠通過監(jiān)控中心了解機器的功能性。Christian Dirscherl 是西門子工業(yè)的員工，他的工作地點位于德國的愛爾蘭根。Christian Dirscherl 為礦場運營商們開發(fā)出了一套全面服務解決方案。他說：“如果客戶有需要，西門子設在各地區(qū)的分部和當?shù)睾献骰锇槎寄転槠涮峁┍憬莸姆铡?rdquo;事實上，西門子的服務項目在未來還會有進一步拓展。Dirscherl 表示：“我們還打算將來給挖掘機和卡車都裝上傳感器，以便可靠地探測障礙物，即便在粉塵很多的條件下也能準確探測。”至于道路交通狀況，新的數(shù)字化助手系統(tǒng)將有助于提高操作的安全性，降低司機的工作難度。也許有一天，巨型卡車可以在無人駕駛的情況下自己開向要裝載的原材料。“不過目前這還只是幻想。” Dirscherl 說。