陆地上的超级大力士——SPMT模型赏析及实车揭秘

顾海东

大件运输在现代社会必不可少，且不断向着更大、更长、更重的极限挑战。大件运输车辆种类繁多，各有千秋，但其中无可争议的王者，是自行式模块运输车——SPMT（Self-Propelled Modular Transporters），它以高可靠性和卓越的扩展性，刷新了一个又一个的陆地运输世界纪录。

陆地运输世界纪录

2009年，位于挪威斯图尔的挪威最大的船厂——Aker Stord，一项新的陆地运输世界纪录在此诞生！这就是把该船厂刚刚完工的一个用于废水处理业务的油水分离装置运往附近的浮动平台。整个油水分离装置由三部分组成，超大的尺寸令人惊叹，尤其是它的中间部分就有12 750 t，整体总质量更是高达15 000 t，相当于83架波音747客机的总质量。

比利时吊装运输巨头SARENS承接了这个大型项目，承担任务的主角便是SPMT。SARENS除了调集了自家356轴线的KAMAG SPMT，还向另一巨头MAMMOET租借了184轴线的Scheuerle SPMT，共计540轴线规模的SPMT集群向这一艰巨任务发起挑战。

在这个宽85.3 m、长67.5 m的庞然巨物身下，所有SPMT被计算机系统统一控制协作（如图1~2，其中蓝色的SPMT属于SARENS，红色的属于MAMMOET）。当一切就绪之后，一股巨大的力量把这个庞然巨物托举起来，慢慢脱离临时支撑物而达到正常运输所需的高度，这一切都是通过远程控制装置来操纵的。在9 400马力驱动下，2 160个轮子同步转向90°，经过40 m的对角移动，顺利把这个15 000 t的负载移出船厂；然后所有的轮子再次一齐转身，经过120 m的直行，到达此行的目的地——浮动平台；接着便是一个协调一致的精细活，三部分巨大的油水分离装置要以彼此精确的相对位置安装在一起，误差不大于2 mm。随着最后一步的完成，这项新的世界纪录由此诞生！

当然，这个纪录远未达到SPMT的极限，它主要是受限于实际项目的大小。

SPMT简介

大型工程建设，往往采用场外预制工程组件再运至现场总装的方式，以有效缩短工期，降低建设成本；如果模块拆分过多，虽有利于运输吊装，但却不利于总装调试，而模块尽量少拆分，单体模块则会非常巨大，却又对运输吊装提出了挑战，SPMT便是在这种需求下应运而生。

第一台真正意义上的SPMT诞生于1983年（如图3），由Scheuerle设计制造，次年交付MAMMOET使用。30年的岁月冲刷并未令它们老去，如今这些第一批服役的SPMT依然随MAMMOET南征北战。

SPMT自诞生起已有了长足发展，目前世界上知名的SPMT品牌有Scheuerle（德国）、KAMAG（德国）、NICOLAS（法国）、Goldhofer（德国）、Cometto（意大利）等，多为欧洲品牌（前三家同属TII集团）；近几年来，中国企业在这一领域发展迅猛，涌现出一大批厂商，包括武汉天捷、苏州大方、航天万山、上海太腾等，极大地推动了重型运输设备的国产化进程。

作为先驱，Scheuerle的SPMT遍布世界各地，总使用量已超过5 500轴线，广泛应用于造船、石化、核电、航天、路桥工程等领域。如今已发展到了第四代，由于采用了焊接机器人技术，每轴线SPMT的载荷能力从第三代的40 t提升到了48 t，控制技术也达到了一个新的高度。

下面将通过赏析SPMT比例模型，并结合实车技术特点，为您揭示这个超级大力士的强大之处。

赏模型之美 识真车之秘

德国模型商NZG出品的模型一贯有着不错的口碑，其用料考究，细节还原度高，虽算不上顶尖模型，却属上乘，这次出场的Scheuerle SPMT模型便是出自NZG之手。模型比例为1/50，锌合金铸造的主体，辅以橡胶、塑料等材质，分量十足；细节虽不算特别丰富，但已足够表现出SPMT的功能特点。这款模型实际上是早年NZG同款模型的升级版，改进了一些不足之处，大大提升了模型的可玩性和拟真程度。

模型的涂装是比利时SARENS 。这家世界知名的重型吊装运输公司拥有超过1 000轴线的SPMT，前面提及的陆地运输世界纪录便是他们的杰作！SARENS拥有的SPMT绝大部分都是KAMAG的产品，模型商之所以没有生产SARENS涂装的KAMAG SPMT模型，是出于成本考虑（一套Scheuerle SPMT的模具可生产多套涂装的模型）。况且KAMAG和Scheuerle同属TII集团，两家生产的SPMT大同小异。

1.SPMT系统构成

这款模型一共包含了两个6轴线的SPMT模块和一个动力单元（如图4），以及一些附属配件。

1. SPMT模块

实际应用中的SPMT模块有2、3、4和6轴线的规格，其中以4、6轴线模块最为常见（图5是6轴线的SPMT模块）。SPMT的尺寸设计很有讲究，模块宽2.43 m，长5.6 m（4轴线模块）和8.4 m（6轴线模块），完全可以装在标准20′和40′的框架集装箱内转运，像MAMMOET和SARENS这类超大型工程公司，业务范围是全球性的，但又未必会在当地建有分公司，这就需要把工程所需的重型设备运到当地，重型设备的跨国转运一般都是远洋运输和陆路运输（公路和铁路）相结合，设备的集装箱化就能带来很大的便利和节省不少的运输成本，从而实现全球化的快速调度部署，这是当初SPMT的设计目标之一。

模块的每个轴线由2个摆式轮轴组成，每个摆式轮轴安装有2个轮子（可选配充气胎或实心胎），两轮的中轴可沿中心在垂直面作一定角度的摆动（如图6），这可以使模块在横向上对地面的高低作出补偿。

模块通过液压系统来控制升降，正常高度为1.5 m，上下各有350 mm的升降范围（如图7）。每个摆式轮轴都有独立的液压悬挂，但相邻若干个轮轴的液压油缸串联成几组闭合回路，当通过坡道或高低不平的路面时，可以利用回路油缸压力平衡自动调节每个轮轴的液压油缸高度来适应地面（如图8），在纵向上作出补偿，这和摆式轮轴的横向补偿相结合，可有效调节各车轮的载荷平衡，避免个别轮胎超载爆胎。也可通过人为控制液压系统升降，便于装卸货物（如图9）。在载荷较轻或空载时，甚至可以收起一些轮轴不接触地面（如图10），以减小阻力损耗。

模型对液压悬挂的模拟做得比较到位，上述的实车轮轴特点基本都可展现（如图10），而老版本的模型在表现液压装置时由于采用了内置弹簧，虽能表现自动找平特点（如图11），却无法做到把悬挂停在任意高度，且因弹簧弹力过大，即使上面加了重物，悬挂还是处于较高位置，仿真效果就打了折扣。这款升级版模型的最大改进就是解决了这一问题。

每个摆式轮轴均可独立转向（如图12～13），转向范围可达－100°～130°（如图14），这使得SPMT几乎可以做出任意复杂的转向。

SPMT可以配置以下3种类型的摆式轮轴：

（1）驱动型摆式轮轴——带有液压马达，可从动力单元PPU获取动力，驱动SPMT行进；

（2）制动型摆式轮轴——无驱动能力，带有压缩空气刹车装置；

（3）从动型摆式轮轴——无驱动能力和刹车装置，只能随动。

三种轮轴的配比和分布完全可以根据用户的需求进行定制，图15所示的是一个6轴线模块轮轴的典型配置。

2. 动力单元PPU

PPU（Power Pack Unit）是SPMT的动力来源，也是独立的模块。其顶部有几个吊装孔，便于起重机吊装（如图16）；翻过来可见其底部有4个万向轮（如图17），便于PPU被独立移动。通常情况下，PPU被挂接在SPMT模块的前部（如图19），上边缘的两个连接件带有液压装置，通过伸缩，最大可以让PPU仰起11°（如图18），在SPMT上坡时可避免PPU触地。模型巧妙地利用螺杆的旋转来模拟液压装置的伸缩（如图16），PPU调整仰角在模型上也能完美表现。实际应用中，PPU也可固定在SPMT模块上方（如图20），这往往是出于减少SPMT总长度的考虑。

PPU的核心部件由柴油发动机、液压泵、控制面板等组成，PPU和SPMT模块连接的同时，也包括了液压油管、压缩空气管、控制线等的对接（如图19）。柴油发动机驱动液压泵，通过油管把液压动力传递给SPMT模块中驱动型摆式轮轴的液压马达，从而驱使SPMT运行。一个PPU不一定只用来驱动一个SPMT模块，也可以同时带动多个模块，这些模块都需要和PPU有液压油管等的连接。

2.组合方式

SPMT强大的根源在于其超强的可扩展性，当多个SPMT模块组合在一起，其载荷能力可成倍增长。以第四代Scheuerle SPMT为例，每轴线载荷能力为48 t，那么如模型这样的2个6轴线模块组合起来，载荷能力可达576 t（包含模块和PPU的自重）。

1. 紧耦合

常用的组合方式是紧耦合，也就是用刚性连接件把SPMT模块组合在一起。SPMT模块的前后两端均有插销接口（如图21）和螺栓紧固件（如图22），以用于模块间的串联；模块的侧面也有紧固接口，加装连接器就可实现模块间的并联（如图23）。串联和并联都是紧耦合方式。

模块的前后两侧均配备有液压油管、压缩空气管、控制线等接口（如图24），用于模块组合时动力、刹车、转向等系统的互联，这些细节在模型上并未表现，不过无伤大雅。

串联模式组合的SPMT适合较长的运载物或只是单纯增加载荷能力（如图25），图26是模型模拟串联的SPMT运输大型变压器。

并联模式组合的SPMT适合超宽的运载物（如图27），图28是模型模拟并联的SPMT运输CATERPILLAR D11T履带式推土机（D11T实机的总质量超过100 t，2个6轴线模块并联的载荷能力已绰绰有余）。

串并联也可以一起使用，组成超长超宽的SPMT阵列。

2. 松耦合

当运载物形状不规则或超大规模时，就会用到松耦合的组合方式，这时的SPMT模块间并没有刚性连接件固定（如图29），只有数据线的互联。

紧耦合和松耦合往往混合使用（如图30），像陆地运输世界纪录里的SPMT模块就是以这种方式组合（如图1～2）。

3 控制技术

大量的SPMT模块之所以能高效地协同工作，得益于Scheuerle尖端的控制技术。只要是在600 m×600 m范围内，模块以紧耦合或松耦合的方式任意组合，控制技术都能把所有模块整合成统一的整体来管理控制。

整个系统中，一个运输模块被选作主单元，所有其他单元都通过数据线与主单元相连（如图31），从数据线接收主单元的命令执行转向、驱动、刹车等动作，主单元上的计算机统一管理所有的单元，操作者只需手持一个便携式控制面板远程操控主单元的计算机即可轻松管理整个SPMT集群。用户可以选择使用有线（如图32）或无线（如图33）的远程控制面板。

4 转向控制

控制技术带来的最直观的好处就是精准灵活的转向控制，无论是模块数量的多寡、还是组合方式的复杂度，都不会成为转向的障碍，计算机的统一管理使得所有轮子协作无间，几乎可以作出任何转向动作。

单模块情况下几种典型的转向动作如下：转动中心在模块外部的转向（如图34）；原地360°旋转（如图35）；横向行驶（如图36）；对角线行驶（如图37）。

多模块组合情况下，转向动作同样灵活，例如：T型组合绕外部旋转中心转向（如图38）；环形组合绕中心旋转或向四周平移（如图39）。

结语

模块化配以先进的控制技术，再加上来自多领域的尖端科技，使得SPMT在陆地运输中称王 ，而SPMT比例模型以小见大，带你领略这位超级大力士的风采。