【百科】工程机械巨无霸 世界矿用车发展简史
我国是世界最大的煤、铁、有色金属及稀土生产国之一，对矿山机械有着巨大的需求。然而长期以来，由于工业基础薄弱，我国露天矿山工程所需的铲土运输机械主要依赖进口。
矿用汽车是露天开采中的主力运输设备。矿山开采（包括煤、铁、铜、稀土、钻石矿等）包括地下开采和露天开采两种工艺。全世界40%的煤矿和80%的铁矿采用露天方式开采。矿区在开采前，矿体上覆盖着几十米厚的土壤和岩石，总量多达数千万乃至上亿吨。这就需要用炸药对覆盖层进行爆破，使之松动碎裂；然后用电铲等挖掘机械，将剥离土方挖掘至运输车辆上，由自卸车将渣土倾倒至排土场。巨型电铲有着惊人的工作效率，其铲斗容量超过50立方米，平均每分钟可以挖起近百吨重的土石方，每天挖掘量多达数万吨，普通载重卡车根本无法与之配合作业。为此，工程机械厂商研制出了世界最大、最昂贵的载重车辆--电动轮矿用自卸车。
矿用自卸车按车厢结构可分为刚性后卸式、整体底卸式和铰接式；按传动方式可分为电传动和机械传动(液力传动）。100吨级以上的矿用车多采用刚性后卸式结构，中小型车辆多为铰接式结构，整体底卸式以运煤车为主。电动轮技术兴起于上世纪60年代，在美国GE、尤尼特瑞格、德国西门子、利勃海尔等厂商推动下，曾经占据了全部市场。主要工作方式为：柴油机带动发电机发电，驱动后轮轮毂中的电动机，高转速的轮毂电动机经外侧的行星式轮边减速机降低转速，驱动后轮前进。机械传动则以美国卡特彼勒公司为主。
近50年来，机械传动和电传动的竞争一直很激烈。上世纪60-70年代，由于大功率液力变矩器等设备的研制没有过关，机械传动矿用车一直难以大型化。于是电动轮矿用车乘势崛起，几乎全部占领了100吨级以上的矿用车市场。直至1983年，美国卡特彼勒的785型和日本小松的HD-1200M型问世，机械传动车型才逐步进入100吨级矿用车市场，但市场占有率也仅有2-3%。从80年代中后期开始，由于技术发展和美国Allison公司的大型液力变矩器研制成功，机械传动车型得到迅速发展，目前市场占有率在3-4成左右，主要生产商是美国卡特彼勒，其最大型号797F，载重量甚至已经达到400短吨（363吨），居世界之最。
机械式车型的发展，迫使电动轮车型不断升级。从80年代后期开始，计算机控制、整车故障诊断、车速自动调节、柴油机燃油喷射等技术在电动轮车型上得到广泛应用。90年代后期，随着交流变频调速技术的发展和大功率逆变器的问世，矿用电动轮卡车已进入了交-交流直接传动的时代。日本小松在1996年的芝加哥国际博览会上，展出了首台交-交流传动的930E型矿用车，该型号是世界首台载重量达到300短吨的车型，采用交流力矩控制系统，最高车速为64.5km/h。另外，Euclid-Hitachi与德国西门子合作，于1997年推出了R260型（现为EH4500型）交-交流传动矿用电动轮自卸车，并在1998年投入商业生产。
自1963年，美国开始批量生产载重77吨的电动轮自卸车以来，矿用汽车载重量不断提升；已经发展出108吨、120吨、154吨、170吨、220吨、280吨、320吨、360吨等多个级别。矿石年产量百万吨级的小型矿山，多采用25-70吨级车型；年产500-1000万吨的中型矿山，多采用100-220吨级车型；年产1000万吨以上的大型矿山，多采用150-360吨级车型。近年来随着矿山开采规模不断扩大，超大吨位的矿用车陆续上市。
这些巨型汽车，如同会移动的钢铁城堡，整车售价高达400万美元以上。车身宽度近10米，相当于5辆轿车并排行驶；高度近8米，相当于三层楼房。空车自重超过230吨，最大载重量可达363吨，电铲要用3-4铲才能将其装满。由于矿用车过于庞大，已经超出了公路承载极限，因此也被称为“非公路车辆”。它们只能以散件形式运至矿区，组装后在矿区专用道路行驶。我们日常见到的土方车与其相比，如同乒乓球与篮球的差别。
大型矿用车装备的24缸柴油机，重达10吨以上，排量超过100升，总功率超过3700马力，足以拉动一列火车。如此大的功率，油耗自然惊人。它们的百公里油耗近900升，油箱容量高达7500升以上。而普通家用轿车的百公里油耗仅为10升，油箱容量仅为60升左右。它们的轮胎是世界最大的巨型轮胎，单个轮胎重达5吨以上，直径超过4米，售价近5万美元，需要用专业机械来装卸轮胎。由于车身过高，驾驶室的视线盲区很大。在矿区行驶的皮卡、吉普之类的小型车辆，必须在车尾绑上旗杆、挂上红旗；以提醒大型矿用车驾驶员，防止发生碾压事故。据说矿用车碾过小汽车时，感觉如同人们走路时踩到一粒小石子，驾驶员很难区分是否碾压到其他车辆。
除此之外，矿用自卸车还要适应极端恶劣的环境，我国北方地区的煤田、加拿大北部冻土地带的油砂矿，冬季气温都在零下40℃左右。而澳大利亚的铁矿、南非的金矿，常年处于炎热气候。在这样的极端环境下，一台妥善维护的矿用车，工作寿命要达到60000小时以上（约合15-20年），每年要运输上百万吨的矿石或剥离土方。这些极端苛刻的条件对矿用车的可靠性、安全性、经济性提出了极高要求，其研制过程涉及结构设计、冶金焊接、电器控制、液压技术、巨胎制造、新材料应用等诸多领域，堪称现代工业技术的精华。因此全世界仅有少数几家企业能够研制200吨级以上的矿用车。湘电集团是我国第一家具备这种实力的企业。
中国机电工业的摇篮
湘潭电机集团（简称湘电集团，英文XEMC）是我国特大型电机企业之一，厂区位于湖南湘潭下摄司，占地面积2.29平方公里，拥有职工1.5万余人。主要产品包括各类大中型交流电机、直流牵引电机、电控成套设备、矿用电机车、电动轮自卸车等20个大类、近千个品种。
湖南湘潭电机集团有限公司
湘电集团前身为1936年创建的中央电工器材厂。这是我国第一个大型机电企业，被称为中国电工制造业的摇篮。20世纪30年代，民国政府局势动荡、工业发展缓慢，电线、开关、变压器等电器产品，绝大多数依赖进口。1936年3月，国民政府资源委员会制定了一项重工业发展计划，7月获批。主要内容为引进国外资本和技术，5年内投资2.7亿元，兴建30余座国营工矿企业；并以电器工业为发展重点，由恽震等人负责筹建中央电工器材厂。当时，侵华日军已经控制东北和华北，筹委会决定将工厂建在远离战火的内陆地区。在湖南勘选厂址的过程中，王守竟和恽震发现，与湘潭县城隔河相望的下摄司农地适合建厂。这里水道濒临湘江，陆路有粤汉、浙赣两条铁路，以及长衡、京滇两条公路；北通汉口，东连皖赣，南达广州、桂林，西接重庆、贵阳，水陆交通十分便利，是建厂的理想之所。最后确定，在下摄司购地10022.5亩，建设中央钢铁厂、中央机器制造厂、中央电工器材厂以及为其服务的湘江电厂。中央电工器材厂下设4个分厂，分别与英国合作生产电线电缆，与美国合作生产电子管及灯泡，与德国合作生产电话机及电机、变压器、开关和电池。另有中央无线电厂生产广播通信器材，中央电瓷厂生产绝缘瓷瓶等产品。
1937年“七七事变”后，日本全面发动侵华战争，国民党军队一溃千里，江南腹地岌岌可危。中央电工器材厂被迫迁往昆明和桂林，并在重庆和兰州建设分厂，抗战期间主要生产电池、灯泡等产品。1945年抗日战争胜利后，中央电工器材厂总管理处由昆明迁往南京，在各地设立分厂，包括上海电缆电机厂、湘潭电机厂、天津综合厂、沈阳电器厂、汉口电池厂、昆明电机电缆厂、重庆电池灯泡厂、南京电器厂、南京电子管厂筹备处等9个工厂；并在南京成立中央有线电厂。中央无线电厂原迁桂林，1944年冬迁往重庆，后与昆明厂合并，在南京设厂。中央电瓷厂由宜宾迁往南京。这批工厂成为我国机电工业起步阶段的主要企业。
1945年中央电工器材厂与美国西屋电气公司和摩根-史密斯水轮机公司，分别签订技术合作合同。同年9月，选派78人赴美国学习汽轮机、水轮机、发电机、电动机、电器控制等方面的技术。1947年9月，留美人员回国，这些人后来成为新中国电器工业的领军人物。1948年4月1日，中央电工器材厂一号厂房开始破土动工。7月1日，中央电工器材厂改组，正式成立“资源委员会中央电工器材厂有限公司湘潭电机厂”。
1949年8月，湘潭电机厂被长沙军管会接管，当时全厂有职工535人，机器设备255台，建筑面积24996平方米，产值40.8万元。1953年更名为第一机械工业部湘潭电机厂，列入国家156项重点建设工程，兴建船用电机车间，成为我国电气工业开发新产品的基地。从60年代起，湘潭电机厂为我国钢铁、冶金、交通、石化、电力、军工等部门，提供了大量电机配套设备。80年代跻身于全国500家最大工业企业行列，1997年3月，改制为湘潭电机集团有限公司。1999年底，企业集中主业部分的优良资产，联合北京地铁总公司等六家企业共同发起设立了“湘潭电机股份有限公司”。2002年7月“湘电股份”成功上市。2007年公司正式更名为湘电集团有限公司，资产总额达43亿元，拥有分公司6个，全资子公司6个，控股公司10个。电动轮自卸车是湘电集团的核心产品之一。
2008年10月28日，湖南湘电集团研制的SF33900型220吨交流传动电动轮自卸车成功下线，标志着我国矿用车辆迈上新台阶。湘电集团也成为全球少数几家能够研制大型矿用汽车的企业之一。
1931年5月31日，中国第一辆国产汽车--民生75型1.8吨卡车，在辽宁迫击炮厂下线。四个月后爆发九一八事变。中国刚刚萌芽的汽车工业，被侵华日军毁于一旦。直到五年之后，也就是1936年，日本丰田自动织机制作所，才在美国克莱斯勒Airflow轿车的基础上，仿制出其第一款轿车--丰田AA车型。1937年8月，日本丰田汽车公司正式挂牌成立，注册资本1200万日元。70年后，日本丰田成为世界第一大汽车集团，年销售额近19万亿日元。近代以来，由于日本入侵，对我国产业经济发展造成的严重破坏，万死不足以赎其罪。
我国载重汽车发展历程
我国汽车工业起步较晚。1901年底，匈牙利商人李恩时（Leinz）将两辆美国制造的“奥兹莫比尔”牌汽车（Oldsmobile）从香港运到上海，这是汽车首次传入中国。但是在时局动荡之下，我国民族汽车工业并没有能够发展起来。到1930年，全国汽车保有量达到38484辆，却没有一辆是国产汽车。
1931年5月31日，辽宁迫击炮厂在张学良将军的支持下，从美国引进技术，制成民生牌75型载货汽车。这是我国第一辆国产汽车。该车载重1.82吨，长头、棕色，采用六缸水冷汽油发动机，65马力。前后四轮为单胎，轮距4.7米，最高车速为每小时40公里。首辆民生牌汽车在国内引起很大反响。然而四个月后，“九一八”事变爆发，沈阳陷入日寇铁蹄之下。即将完成的首批40辆汽车及零部件被日军全部拖走，刚刚萌芽的中国民族汽车工业就这样被扼杀了。
1934年3月，伪满实业部按照日本关东军的旨意，在原辽宁迫击炮厂旧址上成立了同和自动车工业株式会社，该社应日本扩张侵略的需要，从事汽车的修理和组装。此后日本又在哈尔滨、长春等地建立了货车生产厂。到1940年，东北地区的汽车生产能力达到数千辆，其他省市仅有零星试制工作。1945年8月，苏联红军出兵东北，把所有日资产业视为战利品，汽车制造厂被拆运一空。至此，世界汽车工业已经发展了半个世纪，而在中国仍可说是一片空白。
1956年7月13日，第一辆解放牌4吨载重卡车在长春一汽下线。
新中国成立后，我国重新开始发展汽车工业。1953年7月15日，长春第一汽车制造厂奠基兴建，设计年产3万辆4吨卡车。1956年7月13日，第一辆解放牌CA10型4吨卡车驶下生产线，中国第一个汽车工业基地就此诞生。1958年后，南京、上海、北京和济南等4个较有基础的汽车制配厂，经过技术改造后，成为第一批地方汽车制造厂，全国汽车工业形成了“一大四小”的格局。由于我国汽车工业发展之初，就选择以中型载货车、军用车及改装车为发展重点，使得产业结构从开始就出现了“缺重少轻”的问题。矿用自卸车等重型车辆，仍需从苏联和东欧国家大量进口。
1969年，上海汽车制造厂等单位，采取全国大协作方式，试制成功SH380型32吨矿用自卸车
然而60年代初期，中苏关系破裂，阻断了我国矿山车辆进口来源，影响到矿冶工业发展。60年代中后期，欧美国家的矿用自卸车载重能力已经达到150吨，并开始发展电动轮技术，我国已明显落后。此时，国家提出“大打矿山之仗”的决策，研制矿用自卸车成为发展重点。1968年10月，一机部要求上海试制大吨位自卸车。1969年9月，上海汽车制造厂等单位，采取全国大协作方式，试制成功SH380型32吨矿用自卸车，并送到北京参加国庆20周年游行检阅。该车以苏联别拉斯540型27吨载重车为样本，采用上海柴油机厂的6315-12V柴油机，额定功率294千瓦。货厢后倾自卸采用双筒四级装置，液力变扭机械式变速器，液压空气减震器，最大时速50公里，最大爬坡率为36度。1971年2月转由上海货车厂生产，至1980年停产，累计生产637辆。
1973年12月，长春第一汽车制造厂研制成功CA390型60吨矿用自卸车，整车长9.2米，宽4.665米，高4.3米，轮距4.3米，举升后最大高度8.325米，空车自重43.5吨；发动机由重庆新建机械厂提供。
上海32吨矿用自卸车成功投产后。1971年1月，一机部向长春一汽下达研制CA390型60吨矿用自卸车的任务，先后完成两轮样车试制，1973年12月31日试制成功。该车长9.2米，宽4.6米，高4.3米，自重43.5吨，由重庆新建机械厂提供发动机。后来一汽将整套图纸和全部试验资料，移交本溪重型机械厂生产。1975年11月15日，本溪重型机械厂试制成功LN390型60吨矿用自卸车。此外，天津、常州、北京、甘肃白银等地，陆续试制成功15-42吨矿用自卸车。缓解了当时矿山、石化、水电、运输等部门，急需载重车辆及配件紧缺的局面。
对外合作引进吸收
70年代以后，我国开始研制百吨级电动轮自卸车，主要研制厂家有湘潭电机厂、本溪重型汽车厂和常州冶金机械厂，但仅有湘潭电机厂取得成功。1974年起，湘潭电机厂与鞍山冶金矿山公司、长春一汽、美国WABCO等企业，合作研制大型电动轮自卸车。经过三年努力，于1977年4月29日，制成我国首台百吨级电动轮车--“韶峰”SF-3100型电动轮自卸车。该车自重93吨，载重108吨，采用4×2后轮驱动。经过近三年的工业运行试验，于1980年8月通过一机部、冶金部鉴定，同意小批生产。
1977年4月29日，湘潭电机厂研制成功的“韶峰”SF3100型100吨电动轮自卸汽车。
此时恰逢1978年改革开放，由于国产矿用车难以满足需求，各厂矿企业开始从国外进口载重车辆。1979年，江西德兴铜矿首次从美国引进10台装载量为154吨的电动轮自卸车，这是当时世界上最先进的矿用汽车。由此，国产矿用汽车在吸收国外先进技术的同时，也承受着外国企业强大的竞争压力。1983年，湘潭电机厂在引进合作基础上，进一步组织了对108吨自卸车的动力总成、驾驶室、车斗、制动器、液压转向、后桥壳、电气柜、励磁屏等设备进行技术攻关，改进为SF3102型。通过在首钢水厂铁矿一年的试运行，每台车平均运量达100万吨，运行5万公里，于1987年9月通过了国家级鉴定。该车被列为国家替代进口产品，1988年获国优产品金质奖。1989年12月，湘潭电机厂研制的SF3103型108吨耐寒矿用自卸车通过鉴定，能在－40℃环境使用。
2008年10月28日，湘电集团220吨交流传动电动自卸车，举行下线仪式。
2008年，湘电重装研制的220吨级电动轮自卸车。
以人为参照物，便能看出巨型矿用车的惊人体量。湘电220吨电动轮矿用车，使用6条巨型工程胎，轮胎直径达3.7米，重达3.6吨，单条售价近20万元人民币，由山东时风集团研制。这种巨型轮胎必须用专业换胎机装卸。
SF33900型220吨电动轮自卸车自2009年一月开始在伊敏河矿满载运行，克服当地零下四十度的恶劣天气条件，每天分三班运行，最佳运载量达到每天60车，总计一万三千余吨。图片湘电220吨自卸车，与太原重工研制的电铲联合作业，开采露天煤矿。
其他两家企业则以功败垂成收场。1985年7月29日，本溪重型汽车厂与大连电机厂、长沙矿山研究院、鞍钢等单位联合研制的LN3100型108吨电动轮自卸车，在本钢南芬露天铁矿通过鉴定。该车长11.05米、宽6.3米、高4.9米，车厢堆装容积60立方米，载重108吨，采用4×2后轮驱动，发动机为KTA-2300型四冲程增压中冷高速柴油机，功率1200马力。发电机为TQF-760型8级三相交流凸级式同步电机，电动轮为ZQ-342型4级直流串激牵引电动机，由大连电机厂配套。最高车速每小时40公里，爬坡率20%，年运量85万吨以上。该车共生产了10多台，后因各种原因停产。1990年前后，江苏常州冶金机械厂与长沙矿山研究院合作，为南芬露天铁矿生产了12台美国UNIT-RIG公司的Mark-36型154吨电动轮自卸车，主要部件为进口，后由于矿山费用紧张而停产。此时，外资也加紧了进入中国市场的步伐，1988年5月21日，特雷克斯设备有限公司（英国）与内蒙古第二机械厂合资，成立北方重型汽车有限责任公司，主要业务为进口散件，组装特雷克斯Unit-Rig品牌的矿用汽车和工程机械。
90年代以后，为解决进口替代问题，湘潭电机厂与美国小松德莱塞公司合作，研制154吨电动轮自卸车，1991年11月，第一台SF3150型154吨电动轮自卸车下线。此后在引进吸收基础上，湘电对108吨、154吨级产品不断进行改进，衍生出多个型号，并开发出100立方米电动轮洒水车、电动轮清障车等产品，成为国内最大的电动轮自卸车生产企业。据《矿山机械》2000年第二期数据：当时国内有11个矿山使用电动轮自卸车，总数为469台。其中进口车为224台，占48%；中外合资车85台，占18%；国产车160台，占34%。这160台国产车全部为湘潭电机厂生产。主要在大弧山矿、齐大山矿、鞍山、首钢、包钢、抚顺西露天、江西德兴铜矿等单位投入使用。
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