QQ截图20200316143408.jpg据不完全统计,近日,北京市、福建省、河南省、云南省、江苏省等地发布了2020年重大项目投资计划清单,总投资额合计逾11万亿元。2020年将会保持传统基建项目和新型基建项目并行发力的态势,并且“新基建”优于“老基建”。“新基建”主要指的是智能电网、5G基站、IDC数据中心等。笔者关注到,国家高度重视智能电网的建设,多个大型超高压变电站在建设,其中核心部件是100吨以上的大型变电器;另外国内多个大型水利工程在建设,水利发电机组重量都超过200吨。因此笔者预估2020年国内大件车的需求量必然会有所增加。目前国内只有陕汽、重汽、红岩等企业设计生产小吨位(100-150吨级,480-560马力)的大件车,而200吨级以上的大件车依然被欧洲品牌所垄断。
大件车是指专业运输不可拆卸、超大、超重货物(例如大型变压器、发电机组等)的公路特种运输车辆,通常总重量都在100吨以上。大件车包括重型牵引车和多轴平板挂车,多轴平板挂车技术含量相对重型牵引车而言较低,目前国内很多企业可以设计生产,其核心技术是多轮转向和模块化组合。多轴平板挂车以4轴或6轴为基础单元,根据货物长度、宽度、密度、质心位置等进行横向和纵向的拼接组合。

微信图片_20200306143422.jpg笔者经过调研发现:目前自主品牌的小吨位大件车通常是大马力牵引车的加强版,类似传统的超载“百吨王”配置:13升发动机,16挡手动变速箱,13吨双减驱动桥(普通的工程车后桥),很少使用液力变矩器或液力耦合器,辅助散热系统,大功率液力缓速器等先进配置,就技术含量而言,还不能称为真正意义上的大件车。笔者经过大量调研认为,200吨级大件车的核心技术是:大马力大扭矩发动机、液力变矩器、液力耦合器、大吨位双减驱动桥。
第一,大马力大扭矩发动机。例如:250吨级的MAN TGX使用640马力、3000Nm的发动机;250吨级的奔驰新款Arocs使用630马力、3000Nm的发动机;350吨级的沃尔沃FH16使用750马力、3550Nm的发动机。长期以来国内16升发动机稀缺,值得庆贺的是近期潍柴推出了WP15H发动机,参数为:15.3升、660马力、3200Nm,笔者认为这款发动机可以匹配200吨级的大件车。由于大件车在重载时行驶速度不超过40km/h,爬坡时仅仅为15km/h,因此传统的顶风散热效果会差很多,因此大件车必须要增加一套散热器,通常安装在驾驶室后部,风扇的动力来自电机或液压马达。
第二,液力变矩器和液力耦合器是大件车传动系统的关键,由于液力元件的缓冲效果好、磨损小,因此非常适合大负荷场景。但是液力传动的最大缺点是传动效率比传统机械要低很多,目前传统机械变速箱传统效率能达到98%以上,而液力传动通常在70%-80%。对于长途运输的大件车而言,起步时需要很大的扭矩,但是起步之后换挡频率相对较低,如果长时间使用液力传动则会造成油耗过高,所以大件车最优的传动方式为:起步时用液力传递以增大扭矩、减少磨损;起步后用机械传递,减少油耗提升运输效率。
200吨级大件车的液力传统方式主流方案为采埃孚WSK和福伊特的VIAB系统。福伊特VIAB系统是启动缓速离合器,具有“启动”和“缓速”两个功能,由一个机械式离合器和一个液力耦合器组成。在起步时,发动机动力通过液力耦合器传递给变速箱,起到缓冲作用,减少摩擦;起步之后,动力通过机械离合器传递给变速箱,提高传动效率;减速时,将液力耦合器的一端锁死,这时耦合器就会变成缓速器,为车辆制动。VIAB最大的技术优势是将液力缓速器和液力耦合器集成到了一起,起步和减速都依赖同一个原件;但是VIAB最大的缺点是不具备扭矩放大功能,因此无法满足总重250吨以上运输场景使用。QQ截图20200316142118.jpg采埃孚WSK系统由一个机械式离合器、一个液力变矩器和一个液力缓速器组成,起步时,发动机通过液力变矩器传递给变速箱,减少磨损的同时,还能起到放大扭矩作用;起步之后,动力通过机械离合器传递给变速箱,提高传动效率;减速时,WSK系统配有单独的液力缓速器,为车辆制动。WSK起步依靠液力变矩器,减速依靠单独的液力缓速器,相对而言结构复杂,但拥有扭矩放大功能,扭矩放大比最大为1.58,因此这对提升大件车总吨位、提升爬坡能力至关重要。由于液力变矩器和液力耦合器技术含量很高,短期内国内企业很难有所突破。
第三,大吨位双减驱动桥。目前国内主流的双减驱动桥为13吨级,满足工程车的使用场景。由于大件车需要提供足够大的牵引力,因此驱动轮必须要有30吨以上的负载,通常在车架上安装配重块。笔者认为大件车的驱动桥承载能力不是问题,关键要看驱动扭矩,经过理论计算单个车桥输出扭矩必须要大于6万Nm,是传统工程车车桥的2倍以上,8×4大件车的总共输出扭矩要达到12万Nm,牵引力要达到23吨力。由于国内大件车每年需求量只有几百台,专门为大件车去设计生产专用的驱动桥暂时不可行,建议直接使用现有的矿用车桥。
笔者近期调研多家大件运输企业,发现这些企业运输能力参差不齐。运输车辆70%都是普通半挂车,配置根本无法达到预期需求,随便挂个多轴平板车就可以去承担大件运输任务,在爬坡的时候通常临时找两台装载车来帮忙,一台前面拉、一台后面推。在下坡时由于车辆缺乏大功率液力缓速器,只能频繁使用制动,存在巨大安全隐患。笔者询问具体原因时,负责人都说:“大件运输行业不稳定,有时候连续半年都没有活干。购买国外的大件车一次性投入成本太高,回本周期高达四年以上。国内企业又没有合适的大件车。”
200吨级大件车最重要的性能是可靠性。作者曾经调研过一家大件运输企业,全部采用奔驰SLT大件车。这家企业承担了多个核电站的核废料运输任务。企业责任人说:核废料防辐射容器重量达到200吨以上,核废料运输是一项重大的政治任务,沿途各级政府高度重视,全程警车开道和武警押运。例如从广东大亚湾到甘肃核废料处理基地全程3500多公里,两个星期必须运输到位,每天都有限定的行驶时间和行驶路段,必须准时到达指定位置。虽然奔驰SLT大件车采购成本很高,但是可靠性有保障,只要保养到位就不会出现问题。在大件运输行业里企业信誉是第一位,如果出现一次半路抛锚并且引发大规模堵车现象,不仅经济损失很大,而且企业信誉会严重受损,未来就很难承接长期合作的大件运输合同。笔者询问过欧洲商用车设计专家,大件车的设计开发在整个传统系统上要预留20%以上设计余量,并且进行百万公里的台架试验和客户道路试验,才能确保可靠性。
随着国家大力改变能源结构、加大智能电网建设,2020年国内大件车的需求量将会有所增加,建议国内各大商用车企业设计生产200吨级大件车,最可行的技术方案为:潍柴WP15H发动机+采埃孚WSK系统+采埃孚自动变速箱+北奔742A02矿用车桥,采用8×4驱动形式。
笔者认为6×6或8×8大件车驱动形式结构复杂、油耗高,由于前桥负荷较小从而无法提供太大驱动力,6×6或8×8的整车驱动力比8×4增加不到10%或20%,不会成为自主品牌大件车的未来发展方向。假设能把8×4的200吨级大件车成本控制在100万元以内,则将对国外品牌大件车具有巨大的竞争优势,并且还能抢占国外大件车市场,为自主品牌企业赢得发展空间。