地下物流运输多面手

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  摘要:地下工程是一个不为普通人熟知的神秘领域,应用在其中的专用车辆种类繁多、功能各异。而Normet公司的Multimec多功能服务车系统独具特色,充分发挥其模块化设计的优势,成功引领行业新风向。笔者将为您揭示该系统的过人之处。
  地下工程是个什么样子?大部分人对此并不了解。闭塞的地下空间、黑暗且随时可能塌方的坑道、还有一群佝偻的身影——近些年黑煤矿的负面报道留给人们的便是这些不堪入目的印象。这也难怪,地下采矿和隧道建设这类工程对普通人来说原本就是神秘的领域。但事实上,地下世界的工程复杂且先进,机械化和自动化程度很高,充满了各种高科技元素,丝毫不逊色于地面世界。
  地下专用汽车概览
  专用汽车在地下工程领域的应用非常广泛,也必不可少。由于地下环境和作业方式的特殊性,其主要包含以下几个特点。
  一是功能种类繁多。地下工程细分的任务非常繁杂,包括地下工作场地的清理、资源和人员的运输、服务与维修、升降操作及顶升、炸药安装、钻孔、混凝土搅拌和喷射、设备充电等,不胜枚举,而这些任务都需要有相应的设备配合完成。运输相关的任务自然离不开专用运输车,即便是其他类型的操作(比如炸药安装等),如果也承载在专用车辆上,带来的便利是显而易见的,至少可移动性对于需要频繁转移阵地的地下工程是必需的。世界上知名的地下工程设备厂商,如Sandvik、Caterpillar、Atlas Copco、Norrnet等均拥有种类丰富的地下专用汽车产品线,以适应实际工程的需求(如图1-4)。
  二是体型低矮紧凑。地下世界的工作场地一般来说空间比较局促,高度宽度上都没有多少腾挪余地,所以地下专用汽车大多设计得很矮(如图1-4),就像被压扁了似的,车身长度也不会很长,这样的体型有利于在狭小低矮的坑道里穿行。
  三是更严格的排放标准。采矿业一般采用柴油引擎,因其具有较高的输出功率和机动性,但在柴油引擎的排放中包含一些有害气体以及柴油机颗粒物(DPM),对于相对封闭的地下空间容易造成健康问题和安全隐患,因此地下矿业法规(比如美国的MSHA认证)对排放成分限制非常严格,较之传统的环保标准更为苛刻,所有地下车辆的排放都要经过合乎认证的处理,比如加装净化器。
  四是完善的安全保障。地下工程往往面临岩石掉落、隧道塌方等安全隐患,尤其是钻探和爆破阶段。地下专用汽车高度的机械化和自动化使得操作人员避免直面最危险的第一线,可待在防护完好的驾驶室内操作或直接采用有线/无线远程遥控,大大提升了人员的安全保障。另外地下车辆的驾驶室大多带有防落石和防滚翻系统(FOPS&ROPS),进一步提高了人员防护能力。
  Normet的多用途服务车系统
  像Sandvik、Caterpillar这类主流厂商专注于设计生产高成本、高单位产能的专用车辆,在工作效率上可优化到极致,但由于地下工程用车种类太多,专车专用的方式带来的成本居高不下等问题也不容忽视,于是涌现出不少新的设计理念,即在保证工作效率的同时,既可做到一车多用,又节省了成本,其中的典范便是Nolmet公司。
  1.Normet公司简介
  Normet是一家老牌的芬兰企业,在地下矿山与隧道施工设备的研发、生产和销售等方面有着50多年的经验,已成为市场领导者之一,客户遍布世界各地。
  Normet为地下工程客户提供了一系列工艺解决方案和产品,包括混凝土喷射与运输、炸药装药、举升与安装、地下工程物流运输、撬毛等,同时也为这些工艺提供相应的化学建材。其产品具有高度机械化和自动化,可保障地下工作者在最严苛的地下采矿和掘进阶段的安全和身体健康,同时通过提高生产效率和优化流程,为客户节省大量的时间和金钱。
  2.MuItimec系统概述
  模块化设计是Normet产品最显著的特点,几乎所有的产品线都构建在模块化平台上,具有高度复用性,其中尤以Multimec系列产品最为典型。
  Multimec多功能服务车系统是一种为地下采矿和隧道现场提供物流运输的系统,也是一个可满足操作人员使用一台设备完成多种作业的多功能服务车系统。该系统由多功能底盘和一系列不同用途的适配车厢组成(如图5),无需进行任何拆装工作,便可通过现场滑上,滑下车厢实现车厢的快速更换。这样只需要一辆Multimec多功能底盘,配以各种用途的车厢,就可实现诸如人员、材料、柴油运输等一系列安全、经济的地下运输系统,不但节省了成本,也引入了全新的工作方式。
  3.MuItimec多功能底盘
  Normet目前发布有两种型号的Mullimec多功能底盘——Multimec MF100(如图6)和Multimec 6600(如图7),这两种底盘的最大载荷能力分别为10t和6t,两者大同小异,能兼容大部分Multimec适配车厢。本文着重以MF100为例详细介绍。
  1.外观特点
  MF100多功能底盘的长宽高为8 000 mmx2 000 mmx2 300 m/n(悬挂系统可提供上下100 mm的起伏,如图9、10),有着地下车辆常见的低矮体型,底盘很低,最低处离地仅250 mm(如图9),这有利于保持车身稳定。
  在传统的卡车类型中,长头卡车的引擎位于驾驶室前部,驾驶员有较高的安全性,但视野有盲区;平头卡车的引擎则被放置在驾驶室下部,视野好,车身长度较短,但驾驶室高度变高。MFl00为了适应地下的环境特点,把引擎等部件放置在驾驶室后方(如图6、7),这样既保证了车身的高度足够低,又可以有着比较好的视野。当然如此一来,车身的总长度便不会太短,势必会影响整车的转向能力。MF100采用铰链式结构解决了这个问题,车身分为前后两个车架,两者间利用铰链连接,前后车架通过在铰接处改变夹角来实现转向(如图11),较之刚性车,该铰链车能提供更大角度的回转。   2.行驶系统
  MFl00采用水冷式增压的Deutz TCD 2013 L4引擎(120 kW),符合Tier 3排放标准,可提供清洁有效的动力。满载时在倾斜度为1:7的隧道里最大速度可达9km/h,水平隧道里的最大速度为25 km/h。
  四轮驱动方式可有效增强MF100的行驶能力,而完善的减震悬挂系统(前轴悬挂为选配)又可减小车轮传递给驾驶室和车厢的振动,提高驾驶的安全性和舒适度。
  3.驾驶室
  MF100拥有敞开式或密闭式的两人座驾驶室(如题首图和图6),其中密闭式的驾驶室可有效隔绝外部的噪声。由于配备了防落石和防翻滚系统(FOPS&ROPS),可确保驾驶员在隧道内的行车安全。低矮的座舱设计并未降低其舒适度,宽大的车门易于人员进出,前方和侧面均拥有良好的视野,而空气悬浮驾驶座椅更是为驾驶人员提供如轿车般的舒适体验。
  4.车厢装卸装置
  底盘上最具特色的设计便是位于后车架的车厢装卸装置。其中用来承载车厢的是一个装载平台,在它底部四周有四根液压油缸连接在后车架上,通过伸缩这四根液压油缸的长度可灵活调整平台作出前倾、后仰、放低、拾高等动作(如图8、9),比起采用单一液压油缸的自卸车的机制而言更要灵活得多,这使得装载时车厢的摆放位置并没有太多限制,即使堆叠起来也没问题(如图24)。装载平台尾部装有一个抓钩(如图9),可用来勾住适配车厢底座前部的槽口,而抓钩与装载平台上的一根液压油缸相连(如图10),只要收缩这根液压油缸,就可带动抓钩向平台前部移动,从而拉着适配车厢沿平台两侧的导轨滑上装载平台。整个装卸装置简单可靠,无需额外辅助设备,装卸过程可在短短一分钟内完成。
  4 MuItimoc适配车厢
  适配车厢也是Multimec系统的重要组成部分。Normet已经提供了一系列可配合Multimec 6600和MFloo多功能底盘使用的适配车厢,用户只要选购不同的车厢,就可灵活组建和切换相应功能的专用汽车,具有非常实用的扩展性和成本优势。
  1.车厢的技术特点
  所有适配车厢的功能单元都构建在相同规格的底座上,以方便其与多功能底盘对接。底座结构其实很简单,在中间的支撑面的左右两侧下部各有一块限位的挡板(如图12-17),用来约束底座在多功能底盘滑轨上的移动,底座的前部有一个槽口,底盘上的抓钩便是勾住此处用来装卸车厢的。车厢底座两侧的固定孔可以在车厢装载到位后,和多功能底盘车架上的孔位用螺栓连接在一起,这样两者就可稳固地融为一体。
  从技术上讲,任何第三方厂商均可以按照这一规格来设计自己的适配车厢以扩展用途。
  2.常用的适配车厢
  这里列举一些常用的适配车厢。
  一是C300/C500混凝土搅拌罐,可提供混凝土运输和搅拌功能(如图12),具有不同运输能力的C300和C500混凝土搅拌罐可分别搭配Multimec 6600和MF100底盘使用。Multimec多功能底盘可选配混凝土搅拌罐液压系统,通过液压软管和混凝土搅拌罐相连,为其旋转搅拌提供动力,软管连接均采用快拆接口,可快速拆装。
  二是C100材料车厢,可用于基本材料的井下运输(如图13),与两种多功能底盘均可适配(以下车厢均兼容两种底盘,不再赘述)。其尾部挡板可拆,以便于材料的简易装卸。
  三是C125随车吊车厢。它比材料车厢在前部多配备了一个起重能力为25 kN·m的液压随车吊(如图14),适合重型材料的简易装卸,随车吊使用的液压系统也通过快拆的液压软管与底盘对接。
  四是C350柴油车厢,可用于地下柴油运输和相关设备的柴油补给(如图15)。厢内有一个隔间,装有气动加油泵、软管卷盘、以及加油管和加油枪。通过空气软管,可连接至矿山井下高压风管网,提供驱动燃油泵的高压风。还可选装液压驱动的空压机用于驱动燃油泵。
  五是C350油料车厢,可用于地下油料运输和设备的柴油、液压油、润滑油补给(如图16)。油料车厢包含2个柴油箱和2个润滑油箱,每个油箱均配备气动润滑油/燃油泵,并带有软管卷盘和加油枪。该油料车厢还可标配黄油加注系统。在车厢前部尚有空间用于放置黄油桶或废油桶,或者选配液压驱动的空压机,用于驱动加油泵。
  六是C162人员运输车厢,可用于井下人员输送(如图17),包括敞篷版本和带顶蓬版本。车厢承载能力为16人,分别坐于车厢两边的座椅上。
  除了上述这些车厢,Normet还发布了很多功能各异的适配车厢,比如自卸车厢、工作车间车厢、举升平台车厢等(如图5中右上方3个小图),未来还会不断扩展。
  5.合体后的Multimec专用汽车
  装上适配车厢的多功能底盘看起来和一般的地下专用汽车并无多大区别(如题首图、图18-20),但其内在蕴含的设计思想已经大不相同了,真正做到了一车多用。
  6.装载过程
  一次完整的装载过程有助于我们清晰理解Multimec系统的工作方式。
  初始时,柴油车厢停放在地面上,空载的Multimec底盘调整后车架的液压油缸使得装载平台向尾部倾斜贴近地面,车身后退着慢慢靠近车厢;然后装载平台尾部的抓钩插到车厢底座下方并勾住车厢的槽口(如图21);接着收缩装载平台上的液压油缸同时倒退车身,这样便使得柴油车厢被拉着滑上装载平台(如图22);随着装载平台逐渐转为水平,车厢也慢慢滑移到位(如图23);最后用螺栓固定住底盘和车厢的固定孔,装载过程便大功告成。
  卸载过程步骤完全相反,不再详细描述。
  7.全新工作模式
  Multimec系统模块化的设计不但带来了经济上的好处,同时也引入了全新的工作模式。以从地面向地下运输原材料为例,如果使用传统的一体式地下运输车,方案一是在地面上运输车先装完材料,再直接开入地下的目的地卸料;方案二是先通过其他途径(如竖井)把原材料运到地下,再利用辅助设备把原材料转移到运输车上,然后通过地下转运到达目的地。而如果使用Mullimec运输系统,则可以有第三种方案,即在地面上先把原材料装进若干个材料车厢,然后把车厢堆叠起来并通过竖井运输到地下,之后便由Multimec多功能底盘一个个地装载堆叠的车厢运到目的地(如图24)。方案三带来的好处显而易见,把原材料集装化、运输单元标准化,便会给材料的中间转运和装卸环节带来极大的便利,有效提高生产效率,这其实和集装箱运输有着很多相似之处。
  结语
  Multimec多功能服务车系统向我们展示了模块化技术运用在地下物流所带来的种种好处,不单单是一车多用,与此同时还带来了工作方式的创新。相信在不久的将来,Normet还会不断地带给我们更多的惊喜。
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