讓電動卡車永無續航焦慮！礦卡常見的架線供電技術爲何沒普及？這篇文章告訴你

根據數據顯示，歐洲公路重型貨運約三分之二的碳排放都來源於長途運輸，實現長途運輸“零碳”對碳中和目標來說至關重要。近年來，歐洲出臺了多項政策及補貼措施，爲新能源卡車的發展帶來了新機遇，特別是技術相對成熟、相對易於推廣的純電動卡車。

沃爾沃FH Electric純電動牽引車

在新能源卡車中，純電動卡車已經算是較爲成熟的方案，但其性能仍顯著落後於傳統的柴油卡車。由於電池等部件的存在，純電動卡車的整備質量更高，裝載質量相應下降。同時，純電動卡車的續航里程更低、補能時間更長，很難滿足高時效性的長途運輸需求。

爲了降低碳排放，同時解決純電動卡車的性能差、續航短問題，德國啓動了一項創新的試點項目。它的名字叫做eHighway，翻譯成中文叫“電氣化公路”。它由西門子、斯堪尼亞等企業合作，旨在用接觸網爲卡車隨時隨地供電，實現真正的“無續航焦慮”。

eHighway的技術解決方案借鑑自軌道交通行業，例如接觸網、受電弓等等，大部分與電力機車同源。藉助這些系統，卡車能夠隨時隨地從接觸網中獲取電力。這樣一來，純電動卡車就不需要在充電站中長時間停留充電。同時，卡車搭載的電池組也可以縮減，帶來更高的裝載重量。

別拉斯BelAZ-E524礦用自卸車

對於公路運輸行業而言，接觸網與受電弓是極其新穎的技術解決方案。但在礦用自卸等特種重型運輸領域中，接觸網與受電弓組合的“架線供電系統“早已得到運用。衆所周知，礦用自卸車身形龐大，重量動輒數百噸。想要驅動如此大的車輛，發動機+變速箱的機械傳動組合就不再適用。畢竟，沒有變速箱能夠承受如此大的扭矩，必然要引入新的解決方案。

爲了解決超重型礦用自卸車的驅動問題，工程師們引入了電驅動系統，由大排量的重型發動機充當發電機，爲電機提供電能，最後由電機驅動車輛運行，從而規避變速箱帶來的扭矩限制。同時，電機還能夠在車輛下坡時起到輔助制動的效果，進而增強行車安全性。

用柴油機發電，再用燒油發的電驅動電動機，聽起來就有點“多此一舉”。有沒有一種解決方案能夠繞過柴油機，直接爲電機提供動力呢？當然有！軌道交通行業常見的電力機車、有軌電車便是如此，它們搭載受電弓，通過高架的電線（接觸網）取電，實現超長續航、毫無焦慮，與其同源的技術當然也能夠用在重型礦用自卸車上。

搭載受電弓的BelAZ-7524-792礦用自卸車

在上個世紀（參數丨圖片），採礦業一直是蘇聯的重要產業，處於蓬勃高速的發展之中。作爲蘇聯本土重工企業，BelAZ別拉斯在國家的號召下開發、製造礦用自卸車。早在20世紀60年代，BelAZ-524-792礦用自卸車便參與了測試。它的受電弓來自有軌電車，通過架空電線獲取電力，在西伯利亞礦區接受了廣泛的測試。

ПЭ-2М電力機車

隨着測試項目的推進，不少礦場都對這種新穎的技術解決方案起了濃厚的興趣。在架線供電系統的加持下，車輛的運行成本更低、爬坡性能更強、裝載性能更好，有着優異的綜合表現。因此，BelAZ別拉斯持續於開發這一技術解決方案。1984年，BelAZ別拉斯將ПЭ-2М 電力機車的受電弓“移植”到了75噸載重的BelAZ-549自卸車及110噸載重的BelAZ-75191之上。雖然它們的測試順利，但在蘇聯解體的衝擊下，BelAZ別拉斯的相關研究被迫中止。

進入21世紀後，BelAZ別拉斯邁入了發展的新階段，並在全球重型機械設備市場獲得了長足的發展。手裡有錢、客戶有需求，在這“一拍即合”的情況下，BelAZ別拉斯又重啓了架線供電技術的開發和集成：它們選擇了久經考驗的BelAZ-7530礦用自卸車，併爲其集成受電弓。自上世紀90年代投入生產以來，BelAZ-7530礦用自卸車的性能已經接受了廣泛的測試並獲得認可，可提供220噸級的裝載質量，是BelAZ別拉斯旗下最暢銷的礦用自卸車產品之一。

搭載受電弓的架線供電版車型被賦予了BelAZ-7530E的型號名稱，其中的E代表Electric電動。相較於普通的BelAZ-7530車型而言，BelAZ-7530E在車前位置設計了巨大的支架，從而支撐沉重的接觸網。並且，BelAZ別拉斯還對車輛的電氣系統進行了重新設計，搭載了保護及自我診斷系統，並搭載全新的軟件系統，從而適應受電弓化改造。

礦山道路崎嶇、艱難，礦用卡車行駛時免不了上下顛簸。適用於火車的受電弓無法在顛簸環境下保證可靠、連續的與接觸網對接取電，並且其碳滑板等關鍵零部件也經常因顛簸而損壞。爲了避免這些問題，BelAZ-7530E不再使用火車的受電弓，而是從南非一家採礦設備企業處另購，這使接觸網具備了更高的可靠性，並能保證持續工作能力。

光靠接觸網取電並不能覆蓋礦用卡車的全部工況，車輛免不了需要離網自發電運行，特別是在裝卸場景下，架空的接觸網一直是阻礙。因此，BelAZ-7530E仍然搭載了一臺康明斯QSK-60C柴油發動機。提供2330馬力的動力，持續發電驅動車輛，時速可達43KM/H。依託接觸網輸電運行時，車輛的柴油機無需啓動，驅動功率可高達2000kW。既不損失性能，也降低了柴油消耗，同時也能減少車輛的維護時間及成本。

爲了測試BelAZ-7530E這臺龐然大物，BelAZ別拉斯修建了一段400米長的接觸網，配備33個支撐接觸網的龍門架，並配備1.8MW的變電站。在實際測試中，這臺220噸載重的巨獸表現出了強勢的燃油經濟性，油耗從每小時250升降低至了每小時50升。與此同時，在長爬坡行駛時，車輛最高可節省80%的柴油、爬坡速度是之前的兩倍，顯著降低燃油消耗、改善工作性能，並延長髮動機的使用壽命。

從工程技術上來說，BelAZ-7530E車型是相當成功的。它所採取的架線供電設計具備極高的兼容性，基本所有電驅動車型都能夠接受此類改裝，BelAZ別拉斯的工程師也一直致力於將此種設計推廣至其他車輛之上。然而，在俄烏戰爭爆發之後，西方國家對BelAZ別拉斯的制裁進一步收緊。受電弓、大功率發動機等關鍵部件，都成爲了BelAZ別拉斯需要面對的“無米之炊”困境。

事實上，爲礦用卡車配備受電弓並非BelAZ別拉斯的專利，卡特彼勒、小松等行業領先企業也可爲其產品提供“Trolley Assist System”受電弓解決方案，從而降低燃油消耗並延長髮動機使用壽命。相較於eHighway項目而言，受電弓+接觸網的技術在礦卡領域要普及許多，甚至在上世紀就有所運用了。

是什麼造就了這種獨特的局面？無他，主要原因在於：礦場內部環境相對封閉、路線固定、長度適中，有利於接觸網及變電站的設計及鋪設。並且，礦場上主要都是大型車輛及機械設備工作，接觸網的利用率更高，並能夠顯著降低燃油消耗、延長髮動機壽命，這對維持機隊健康，保持工作性能、提升盈利水平來說至關重要。

不過在實際運行中，架線供電技術也展示出了一些小問題，比如：由於車輛經常需要沿同一路線行駛，會導致車轍越碾越深。礦山並非硬化路面，這會不可避免的導致路況惡化，最終損害弓網關係，降低架線取電的安全性、可靠性及持續性。並且，相關改造所需的投資較高，而其經濟性優勢需要很久才能顯現。隨着礦山開採，接觸網也需要接受改造，帶來額外的成本及工程複雜度。因此，搭載架線供電系統的礦卡在國內並不常見。

而放在公路幹線運輸上，架線供電技術則展示出了更大的弊端，說到底就是：沒必要。爲了維持道路的淨空，接觸網必須高架安裝，以此保證安全性。除了車高較高的卡車及巴士之外，其他乘用車輛難以取電，接觸網利用率低，商業層面並不划算。

斯堪尼亞受電弓重卡配備西門子的相關部件

在行駛過程中，卡車的變道、急剎等動作也會對弓網關係帶來影響，還需匹配自動隊列行駛等技術。最關鍵的地方在於：想要鋪開架線供電技術需要極高的成本，至少要鋪設數千公里的接觸網，並配齊變電站等設施，成本實在難以接受。相比之下，其所帶來的效益也就微不足道了。

2024年10月，中車株機代表團參觀eHighway項目

在德國等歐洲國家中，重卡架線供電技術一直處於測試之中，覆蓋的路段也微乎其微。極高的成本、限定的行駛路段，都爲重卡架線供電技術增添了陰鬱，長期未推廣也就不稀奇了。落到實處而言，電氣化公路是一種關鍵技術儲備，也許在未來有着更多的發展機遇。

放眼國內，多家企業也在持續開發重卡架線供電技術。2023年，中國首條電氣化公路示範線建成，它由三一集團、中車株洲所、清華大學等共同研製開發，關鍵技術源自於中國標準高鐵系統，旨在解決固定線路大運量、環境複雜的大宗貨物運輸降碳難題。關鍵詞就是：固定路線、大運量，從而規避接觸網、變電站鋪開建設的高成本，在特定領域帶來更高經濟效益。

落到實處而言，電氣化公路是一種關鍵技術儲備，也許在未來有着更多的發展機遇。但在現在，大電量純電動重卡+大功率充電站仍是主流的零排放幹線物流解決方案，在成本、效益等方面取得了平衡，再加換電等技術輔助，進一步拓展了純電動重卡的可用性，這也是歐洲及國內企業不約而同的做法。看到這，您應該明白：搭載受電弓、架線供電的公路重卡爲何沒有普及了吧？感謝您閱讀本篇文章！還想看到更多有趣有料的商用車內容，別忘了關注我們哦！

文圖：heseaotter