时间：2023-06-26 16:25:07
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工程机械综述，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：工程机械 人机工程学 实验
一、工程机械定义与分类
机械工业出版社出版的《工程机械》一书对“工程机械”的定义是：工程机械是为城乡建设、铁路、公路、港口码头、农田水利、电力、冶金、矿山等各项基本建设工程施工服务的机械；凡是土方工程、石方工程、混凝土工程及各种建筑安装工程在综合机械化施工中，所必需的作业机械设备，统称为工程机械。
按主要用途分类，工程机械可以大致分为九个类别。
二、国内外研究现状及研究意义：
国际工程机械驾驶室，主流市场和制造商主要分布在欧洲、北美和亚洲三大地域。由于文化背景和的地域环境差异，不同地域的驾驶室具有独特的地域特点和鲜明的技术特征。目前欧洲顶级的工程机械驾驶室代表了当今世界最高的设计水平。其应用了世界上最先进的技术，追求舒适性和安全性，模块化和系列化设计程度高。
如果能有效改善工程机械操作者工作条件恶劣的情况，增强其工作的舒适度，减少劳动者的疲劳损伤，减少机械的人为故障，保证操作者长时间集中注意力，降低安全事故发生率，提高工作效率。国外新型工程机械不但达到了人机布置的科学性，还普遍采用全封闭式驾驶室，而且十分注意调节驾驶室内的温度、湿度和气流速度，不论在什么样的气候条件下作业，驾驶员在驾驶室内始终感到舒适。美国工程机械研究推荐的驾驶室内舒适的微气候参数为：空气相对湿度为30%～70%，驾驶室温度为18～24℃，空气流速为0.1～0.3m/s，通风量为0.37～0.57m3/min。
因此，选择该课题有以下目的和意义：
1 可以提高工程机械驾驶室人机工程学应用水平，扩展人机工程学的应用领域；
2 可以将人机工程学的实验方法引用到工程机械的驾驶室设计中，提高国内工程机械驾驶室人机设计水平；
3 可以提高工程机械的驾驶舒适度，降低操作人员的疲劳度；
4 进一步提高设计的工作效率，设计适合中国人体形的机械设备，改进常规的落后设计手段。
总之，对于国内学术而言，许多工程机械设计缺乏人机工程的相关理论，在人机工程学方面的研究也不多（有的相关研究还停留在经验人机工程学的基础上），所以在该课题上进行研究，就是只对其中一个人机项目（如操作舒适区域）进行研究就可以取得比较有意义的成果。
由于工程机械的范围很广，笔者无法对每种机械的驾驶室进行细致的实验研究。在经过大量调查分析发现，在工程机械中，挖掘机是使用范围最广并且操作具有一定代表性，所以在本文中笔者仅以挖掘机为主要研究对象进行研究。在挖掘机驾驶室中，座椅的人机工程学方面可以借鉴汽车座椅，而且国内学者也进行了一些研究，但对操作方面的人机工程学研究还比较少。挖掘机的操作主要依靠位于座椅两侧的操作杆来实现的，所以这个操作杆是人机工程学参数，直接影响操作人员的舒适度以及工作效率等。所以笔者将在本文中通过人机工程学实验对挖掘机的操作杆进行细致的人机工程学分析。利用美国BIOPACMP150生理多导仪，进行实验分析，得出结论，为以后的研究人员提供一种更有说服力的研究方法，使对工程机械驾驶室的人机工程学研究不仅仅停留在经验的基础上。
三 实验概述
通过美国BIOPAC MP150生理多导仪，对被试者使用挖掘机操纵杆完成规定任务时的生理参数（主要是肌电图，前臂与手腕的弯曲等）以及被试者的主观评价，经过分析得出最符合人机工程学的挖掘机操作杆的外观。
实验测评指标及影响各指标的因子
1 舒适度
（1）握杆的直径
（2）握杆的弯曲度
（3）握杆的长度
（4）握杆的高度
（5）握杆的材质
（6）握杆的摩擦力
2 疲劳度：连续工作而致使肌体能量消耗的生理疲劳程度。
（1）握杆的摆放位置
（2）握杆的操作范围
3 工作效率
（1）完成同一任务时的工作时间
（2）单位时间能完成的工作任务
4 安全性能
完成工作过程中的误操作率
5 心理感受（主观评价）：操作过程中对被试者心理的影响。
（1）舒适程度
（2）简单程度
（3）美观程度
（4）轻巧程度
肌电图（electromyography），应用电子学仪器记录肌肉静止或收缩时的电活动，及应用电刺激检查神经、肌肉兴奋及传导功能的方法。英文简称EMG。通过此检查可以确定周围神经、神经元、神经肌肉接头及肌肉本身的功能状态。实验将采集实验过程中被试者有效的肌电图、弯曲角度并通过统计学软件进行统计分析，得出哪种操纵杆更符合人机工程学。
实验设备：
美国BIOPAC公司MP150系统
这套系统可以用普通个人电脑工作，可将生理信号存入计算机，无需连续纸记录仪，系统维护简便。可以在办公室或家中用个人电脑装入ACK软件分析实验室内MP150系统记录的生理信号。
用来放大常规的和骨骼的肌电活动。EMG100C可以用来监测单个纤维的、运动部位的和外周神经的电活动，因为它可以快速反应和定时。AcqKnowledge软件可以执行实时EMG测量。可以匹配所有的2mm电极插头，包括用于高灵敏测量带屏蔽的电极插头。
TSD109C三轴角加速度换能器
TSD109C与HLT100C相连提供三个输出，同时测量XYZ三个轴线方向的加速度。TSD109C可以用于身体上的各个部位。TSD109C适于测量慢速动作，例如走动。TSD109C适于测量快速动作，例如打网球时摆臂。
挖掘机模拟软件 一套
挖掘机模拟器 一套
被试者：经调查99%以上的挖掘机驾驶员为男性，且年龄在20岁以上，所以被试者选择为8名健康男性，年龄22岁以上。
当工程机械驾驶人员在利用操纵杆完成工作的时候，其三角肌、肱二头肌、前臂屈肌群会在大脑的支配下做出动作，最容易疲劳的也正是这些肌肉，所以肌电图的采集将主要集中在这三组肌肉上。操作时手腕需要经常转动，所以将三轴角加速度换能器安装在被试者的手腕部，用以采集工作时手腕弯曲程度，从而分析其疲劳状况。肌电采集点如上图所示：
实验前期准备工作：
1 安装调试实验设备。将操作杆固定在仿真座椅两侧，模拟真实挖掘机驾驶环境，打开电脑中的模拟软件；
2 将BIOPAC MP150生理多导仪主机与放大器按照使用说明安装好，打开数据采集软件，进行调试，连接电极采集线；
3 对被试者进行简单讲解，使其了解在实验过程中，被试者应该完成的工作。但对实验要采集的数据与结果要对被试者保密，以免在实验过程中，被试者的主观意识影响实验数据的准确性；
4 根据事先选好的采集点，在被试者身上安装贴片电极，并将生理多导仪的电极线与其连接；
5 实验人员将计时秒表归零。
实验过程：
1 被试者按实验要求利用操纵杆控制模拟软件中的挖掘机，从地点A移动至地点B，并在地点B处，用挖掘机的铲斗将右侧土堆的土移动至左侧（需要重复5次操作）。同时实验人员进行计时，记录每个被试者完成同样操作所利用的时间。
2 更换形状的操作杆进行同一实验，为避免被试者由于多次反复操作，对操作的熟练程度而影响实验结果，操作杆的使用排序采用随机排列。
3 操作完成后，秒表计时完毕，实验人员进行数据记录，将设备采集出来的肌电图等进行存储。
4 让被试者填写主观评价表
5 整理实验设备
实验后期：
对采集的实验数据进行分析，通过统计学软件SPSS分析得到实验结果，这样就可以真实有效的利用数据结果评测那种操纵杆更符合人机工程学要求。
总结
关键词：工程机械；电液比例技术；应用
1.前言
电液比例技术是新时期研发的工程机械的传动控制技术，该技术具有性价比比较高、使用比较方便、抗干扰能力比较强与试用面比较广等优点。此外，在控制技术与液压传动技术发展的过程中，工程机械中的电液比例技术有着至关重要的作用。只是电液伺服技术起始阶段主要用于航空，随之发展过程中，才逐渐应用在重要的工业设备中。
2.电液比例的控制技术
2.1液压执行器
一般情况下，液压执行器就是液压马达或者是液压缸，其是系统执行的装置，主要用来驱动荷载。
2.2检测反馈的元件
一些闭环控制系统中应该增设检测反馈的元件，主要用来检测中间变量与被控量实际值，获取系统反馈的信号。通常检测元件又叫转换器，例如：机液转换与机电转换。为检测反馈元件属于比例阀中的元件，主要用来改善比例阀动静的特性[1]。
2.3指令元件
指令元件主要是给定的控制信号输入和产生元件，也是程序控制器或者是信号发生的装置，其在具备反馈信号情况下，可以给出和反馈信号形式、量级相同的信号。
2.4比较元件
比较元件作用就是比较反馈信号和给定信号，获取偏差信号，并将偏差信号输入控制器中。但是比较信号需要是同种类型，比例的控制器输入量是电量，所以反馈量也要是电量。例如：遇到不同类型电量的比较时，比较之前要转换信号的类型。
2.5电控器
电控器也叫做比例的放大器，但由于比例阀中电磁铁控制电流比较大、偏差控制的电流比较小，无法推动电磁铁正常的工作，而且偏差的信号形状与类型也难以满足电磁铁高性能的控制要求，因此，要应用电控器加大控制信号功率，使控制信号满足机电转换装置控制的要求。
2.6比例阀
比例阀的内部保护两个部分，也就是液压的放大元件与机电转换器，机电转换器一般是电液接口的元件，可以将放大信号转换为和电学量呈正比的位移或者是力，该输出量能够改变液压的放大级液阻，液压经过放大后，可以将电气控制的信号放大，使其可以驱动系统的负载。
3.工程机械中使用电液比例技术
3.1工程机械中电液比例阀遥控和先导控制
电液的比例阀与其他器件技术的发展与进步，使工程中车辆制动、档位与转向等各种电气控制变成现实。一些需要进行位移输出机构，通常可以使用比例伺服的控制技术来控制手动式多路阀中的驱动器。且电气操作中具有布线比较灵活、响应比较快、可以实现集成的控制、和计算机接口的比较容易等特点，因此，现代化工程机械的液压阀渐渐应用电控的先导控制电液比例阀，替代手动液压先导的控制多路阀与手动的直接操作。此外，应用电液比例阀还可以减少工程车辆操作的手柄个数，这样不仅可以让驾驶室的布置简单便捷，而且可以降低操作的复杂性，可以提高作业的效率与质量[2]。
在数字化无线通信技术飞速发展的背景下，逐渐出现工作可靠与性能比较稳定的无线遥控技术，且这种技术比较适合应用在工程机械中。在移动的机械上布置遥控的接受装置，能够对接收的无线信号进行转换，将其转换为电液开关阀中开关控制信号与电液比例阀中的比例控制信号，或者是转换成企业装置相应的控制信号，使原先手动操作过程中的各元件都可以接收到遥控的电信号指令，并按照电信号指令做出相关动作，这种工程机械事实上已经变成遥控型机械。
目前无线遥控的接收系统和发射系统广泛应用在工程机械中，就安全角度来看，无线遥控发射的数字指令均具有特殊系统的地址码，此类地址码只可以应用一次。每台接收机必须要对相同的地址码发射信号作出相关反应，确保其他无线同频信号不会影响到接收的装置，使其他安全措施应用的安全系统可靠性与安全性得以充分发挥。
3.2电液比例多路阀中压力补偿的技术和负载传感
为提高工程机械控制的精度、节约能源、最大限度的降低油温，经常会同时使用多个元件同步运转，且运动过程中不能互相干扰，目前大部分先进工程机械基本都是应用压力补偿和负载传感的技术。压力补偿和负载传感技术的概念比较相似，均是通过负载变化来调节阀、泵的流量和压力，使阀、泵可以满足系统工作的需求。其中负载传感在定量泵的系统中的应用，主要是应用负载的感应油将负载压力引到远程调压溢流阀中，如果负载减小，溢流阀的调定压力也会减小，如果负载加大，溢流阀调定压力也会变大，但是整个过程中一直存在溢流的损失。变量泵的系统对于负载传感器的应用，一般是把负债传感的油路引到变量机构中，使泵输出压力可以随着负载压力升高而加大，确保泵输出流量和系统数据需要的流量一致，减少溢流的损失，节约能量。应用压力补偿技术主要就是为提高阀控制的性能，把阀口后负载的压力引到压力补偿阀中，压力的补偿阀就可以调整阀口前压力，确保阀口钱后压差值为正常值。这种按照节流口流量进行调节的经流大小不会因为负载压力而受到影响，只和该阀口开度相关。
4.结语
总而言之，工程机械中的汽车起重机、混凝土泵车等对于电液比例阀的应用比较常见，电液比例的减压阀中电磁铁吸引力和控制电流呈现正比例关系，通过给定电流的大小来调节控制压力，而且压力和电流也是按照比例进行变化，进而节约能源。其中K5V轴向柱塞的变量泵，其是压力切断、恒功率带电比例的控制泵，选择电比例控制的轴向柱塞泵可以方便远程遥控的操作。压力切断的控制、电比例的控制与恒功率的控制实际上是复合控制，其中恒功率的控制可以调节输出流量和压力量变化之间的关系；电比例的控制能够改变调节器上电液比例发输入的电流，从而对减压阀中电比例阀先导压力进行改变，更好的控制伺服阀，实现无级的控制泵排量控制。目前很多公司主要应用电液比例的控制轴向柱塞泵，确保远程遥控的操作可以顺利进行，进而达到节能目的。
参考文献：
关键词：低碳环保；工程机械；自动化控制系统；设计与应用
自从进入到新世纪以来，我国逐渐加大国家建设的力度，这为提高人们生活质量水平，改善人们生活现状起到了明显的作用。但是在现代科学技术在不断创新、社会工业发展速度飞快、国家的经济发展水平如日中天的现如今，大多数的机械产品的弊端也逐渐显现出来，即附属有害产物对人类赖以生存的自然环境的破坏。科学技术现阶段的不断创新，解放了大量劳动力，也提高社会生产水平及产品质量，但是仍是缺乏相关环保低碳、人性化的创新技术融入现阶段机械产品中，以控制、改善工人工作安全环境和社会环境问题。现阶段我国坚持走社会主义可持续发展的道路，为了顺应社会的发展潮流，在机械的创新设计中融入环保、低碳、人性化的元素势在必行。
1完善设计环保、低碳、人性化的机械自动化控制系统
1.1对材料的选择
为了贯彻落实环保的主题宗旨，用来制作设计机械的材料需慎重选择、严格把关，严格摒弃不可回收再利用的材料，坚持选择环保、可回收再次应用的材料资源。尤其是在选择材料结构件的过程中，必须要完全保证这些材料低碳环保、无毒无害。为了提升机械制作的运行效率，保证机械可以长期作业，就必须要严格遵守耐久、长寿、低能耗、无污染的原则。
1.2对配件的选择
在选择机械配件的过程中也要重视其低碳性、环保性，尤其是选择机器电机的时候，电机在机械运行的过程中发挥着至关重要的作用，所以，在选择电机的时候要格外慎重。首先要寻找公害最小的电机，保证该电机的废气排量少，燃油量较低，作业噪音较小等，其次，在进行设计的过程中，要利用现代化机械科学技术，更好地减轻噪音干扰，减低环境污染。为了保证机器得到更好的运行，在设计的时候必须要遵守低排放、低噪音以及低消耗等设计准则。
1.3对技术的优化
1.3.1减弱机械产品的震动及噪音
在机械运行过程中，会产生极大的噪音和震动，对人们的日常生活带来困扰。设计高科技机械产品，降低机械作业的噪音和震动是现在急需解决的问题，降低机械产品的震动及噪音量，不只是为了保护我们赖以生存的自然环境，更是进一步地体现了产品的人性化特性，减弱机械的震动及噪音可以减弱工作人员操作过程中的身心所需承受的不适，使员工可以在一个安静愉悦的环境下工作。
1.3.2改善液压系统的日常保养和后续
液压系统的使用寿命和工作性能的保持很大程度上取决于对液压系统的日常清理和保养工作是否正确且到位。对液压系统的日常清理和保养主要目的是为了控制其内部的油温能够均匀升高，延长更换机油的时间，延长液压油箱的使用寿命。一般情况下液压系统均采用增压液压油箱，可以有效地阻挡外部环境中的灰尘、空气、水分等进入其中污染油箱。液压系统的零部件的正确选择也很重要，由耐腐蚀性能力强、性能优密的材料制作的零部件能够有效地确保不会出现渗漏污染。另外，液压系统的正确合理的设计也尤其重要。现阶段液压系统的设计多采用国内外先进的科学技术和相对前沿的设计理念，这种思想理念能够完全保证液压系统在运行过程中只产生较少的油液垃圾，也可以在最大程度上降低液压系统在正常工作运行中的磨损。
1.4设计低能耗、低碳、低污染的液压系统
面对地球自然资源不可再生并且逐渐匮乏等环保节能难题，人类需要予以极大的重视，并且找到合适正确的应对方案。绿色环保是现阶段社会倡导的话题，也是现阶段机械自动化工程需要考虑重视的问题。而液压系统在节能方面具有极大改善的潜力，所以确保液压系统低能耗、低碳、低污染是一个值得考虑和思考的重要问题。如何能做到液压系统既高效又节能呢？第一，选择节能的发动机；第二，积极利用已有低能耗的科学技术，如现代化双泵分合流技术、液压静液驱动技术、现代化液压负荷传感技术等。对液压系统中的控制零件、执行零件以及辅助零件等进行节能设计，能够在很大程度上减少能源消耗，保证液压系统实现低碳环保、低能耗、低污染等，从而有效地节约国际资源，保证地球资源全面协调可持续。
2总结
随着现代化社会的快速发展，工程机械行业也在不断地发展和进步，实现机械自动化是时展的必然趋势，能够为国家和社会提供更加便捷的条件，为了顺应社会的发展进程，工程机械设计人员需投身于实现现代化创新设计应用于机械自动化设计实践中去，发挥自身聪明才智，实现自身价值。设计绿色、环保、低碳的机械产品，在机械自动化系统设计中融入人性化理念，做到以上两点才能够说在机械自动化产业上我们已经有了实践结果和心得理念。而本人认为绿色环保的机械自动化设计理念将是我国今后相关产业的可持续发展的重要理念。
参考文献
[1]李学忠，孙宽.工程机械产品的自动化与智能化控制——信息技术在工程机械上的应用综述之一[J].工程机械，2009，7（9）：142.
[2]张建蕾.低碳环保下工程机械自动化控制系统的研究[J].城市建设理论研究（电子版），2013，12（8）：193-194.
[3]蔡君军，张骞，李碧强.探索新时期人性化的绿色环保机械设计[J].科技风，2013，14（11）：113-115.
关键词：低碳环保；工程机械；自动化控制系统；机械行业；环境问题
中图分类号：TF325 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）33-0090-02
随着我国建设的不断发展，为我们改善生活水平、提高生活质量带来不小优势。然而，随着工业的迅猛发展，在带来一定经济效益的同时，我们生存的环境也遭到了极大破坏。科技水平的发展意味着我们现在不用耗费过多的人力，然而随着科技的创新，我们机械设计的目的以及方法并未改变，这就导致了现在很多工程机械存在较大弊端。现在的机械虽然不需要耗费过多人力，然而还是会给操作人员带来一定不适感，与此同时，机械制作过程中还大大污染我们所在的环境。目前，我国走的是可持续性发展路线，为了跟上时代的脚步，在机械设计过程中我们需要注入一些低碳环保元素，同时还要设计出比较人性化的机械。
1 在机械设计中添加人性化因素
现今社会中，我们一直在贯彻“以人为本”的理念，因此想要设计好一个机械必须要考虑好人的因素，在设计中添加人性化因素。人性化因素添加的目的在于保证操作人员的安全以及舒适度，工作过程中主要是操作人员在进行，所以工作人员的基本安全需要防护好；另外，还要照顾到操作人员的情绪以及舒适度。为了操作人员工作的效率，让其在一个舒适、愉悦的环境中工作，我们需要设计出一种人性化的低碳环保型机械。如何能够体现设计中的人性化，具体表现如下：
1.1 舒适驾驶室的设计
驾驶室是操作人员工作的环境，为了保证工作人员安全，需要充分利用工程机械的设计原理，设计出具备足够安全性的驾驶室，在此基础上，还可以加入一些操作便捷的设计来保证操作人员的舒适度。
1.2 外观的设计
操作人员需要长时间在机器面前工作，因此，机器的外观非常重要，在外观设计过程中多加入一些温馨的元素，通过改变外观的颜色、标牌以及造型来改善员工的心情，让员工高高兴兴地开始一天的工作。
1.3 自动化控制系统的设计
将计算机系统与机械设计结合起来，应用计算机的控制系统，让员工通过电脑来控制机器的运作，设计过程中需要考虑设计的安全性、舒适度等。
1.4 可靠性的设计
为了能够更好地符合人性化原则，还需要保证机器整体的可靠性，设计比较完整的体系，避免零部件的频繁更换，最重要的是在设计环节中注意不要破坏环境。
1.5 系统的设计
在设计过程中需要注意防尘，在结构中加入一些防尘设计，以免异物进入机器中。设计过程中不能忘记系统，在一个机器中，作用非常重要，为了在安全前提下更好地节省成本，我们可以设计定时定量的自动注入系统，这样还可以更有效地将集中到
一起。
2 优化低碳环保工程机械自动化控制系统的设计
2.1 对材料的选择
设计过程中为了符合我们的环保主题，我们需要严格控制材料的选择。对于不可再收、不可利用的材料，我们全部放弃，选择可再回收利用的资源。在材料选择过程中，尤其是结构件的选择，我们更需要保证其无毒、环保。为了提高机械运作效率，保证机械的耐久性，我们必须遵守一个原则，即长寿、无污染、低
能耗。
2.2 对电机的选择
选择电机的时候也需要保证其低碳环保性，电机是带动整个机械运作不可或缺的物体，因此，对电机的选择需要慎重。选取的时候需要找公害较小的电机，保证其排废气少、耗油量低、噪音少。同时，在设计的时候，需要利用先进的科学发展技术，更好地减轻机械噪音以及污染的影响。为了让机械能够更好地运转，设计过程中我们需要遵守低噪音、低排放、低耗能的原则。
2.3 对技术的改进
2.3.1 对机械产品噪音和振动的改善。在机械产品中，噪音和振动问题一直困扰着人们，如何设计更好的产品，减轻产品的振动问题以及噪音污染一直是我们要面对的问题。减轻产品噪音以及振动不仅仅是为了保护我们的环境，还能够体现出产品的人性化设计，减轻噪音与振动问题，员工操作起来才能更舒心。
2.3.2 液压系统的保养与后续改进。液压系统的寿命和液压系统的日常清洁有很密切的关系，要想保持液压系统的工作性能，延长液压系统的使用寿命，日常的清洁和保养必不可少。日常的液压系统保养和清洁能够确保其工作过程中内部油温不会升得过快，从而延长更换机油的时间。一般的液压系统会采用增压液压油箱，这种油箱能够防止灰尘以及外部空气水分进入其中，从而达到清洁液压的目的。为了延长液压油箱的使用时间，对液压系统的零部件选择也有要求，一般都采用耐腐蚀能力强，性能优良的材料以确保液压系统使用过程中不会出现渗漏污染。此外，液压系统的设计阶段也很重要，目前液压系统的设计多采用国内外先进的科学技术和相对前沿的设计想法，这种设计理念能够确保液压系统在工作中尽量减少油液中的垃圾，并最大程度降低液压系统运行时的零部件磨损。
2.4 液压系统的节能设计
随着国际能源供应的日趋紧张，节能问题日益为人们所重视。液压系统有很大的节能潜力，绿色是当前社会倡导的热点话题，也是机械工程发展的最终目标。因此如何确保液压系统的低消耗、无污染也是一个我们需要关注和思考的问题。那么如何让液压系统做到高效、节能呢？笔者以为首先可以选用节能发动机，其次利用双泵分合流技术、液压负荷传感技术和静液驱动技术等多项技术来实现低消耗。通过对液压系统的控制元件、执行元件、工作介质和辅助装置等方面的节能设计，可以很大程度上降低液压系统的能源损耗，有效节约
资源。
3 结语
随着社会的发展，机械自动化的脚步已不可阻挡。为顺应大潮，设计人员要做的是在现阶段的基础上实现设计里面的创新并将其应用的机械设计实践当中去，只有这样我国的机械行业才能够取得巨大的进步和实质上的质量提升。以上所表达的就是这一主题――如何做好绿色环保机械的设计，如何在绿色环保机械设计中融入人性化的理念以及最新的设计思想。只有做到这两点，才能够说我们在机械自动化这一块有了一定的心得体会。而笔者以人为本的最新机械设计理念将是机械工程产品今后发展的必然趋势，同时也会对我国的可持续发展产生重大影响。
参考文献
[1] 李学忠，孙宽.工程机械产品的自动化与智能化控制――信息技术在工程机械上的应用综述之一[J].工程机械，2009，7（9）.
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[5] 唐建勇，李宏业.机械设计中优化设计的重要性和实现路径的探讨[J].黑龙江科学，2014，16（4）.
关键词：交通工程机械；进口服务备件；物流网络优化；方案；评价
中图分类号：F252.1 文献标识码：A
交通工程机械出现故障将导致工程中断，物流部门能否及时供应服务备件至关重要，因此服务备件物流是售后维修服务的重要保障[1]，优化服务备件物流网络有助于直接提升企业售后服务水平。机械行业多数产品的服务备件由国内生产供应，然而交通工程机械不同，较长时间以来，由于国内技术水平等因素，多数服务备件尤其是核心备件依赖进口，相比其他机械产品的国内服务备件物流网络，交通工程机械的进口服务备件物流网络更复杂，其物流网络的优化活动存在明显的特殊性。随着近年来国家对交通基础设施建设的投入不断加大，各类铁路、公路等交通工程项目大规模开工建设，国内对交通工程机械的需求显著增长，众多交通工程机械企业业务规模不断扩张，市场竞争日益激烈，售后服务成为企业展开差异化竞争的新手段，对提高客户满意度非常重要[1-2]；为增强竞争优势，提升售后服务水平，交通工程机械企业对进口服务备件物流网络进行优化具有重大意义。
1 文献回顾
服务备件物流网络优化是服务备件物流管理的核心活动，国内外学术界对相关问题作了一些研究。在国内，崔益明等（2004）探讨了在备件库之间以信息化为联系纽带建立两层备件网络[1]，陈娟等（2008）提出了根据服务备件物流服务水平的目标进行网络配送中心的规划[2]，戴勇（2010）则探讨了成本优化、客户满意优化与服务备件物流网络结构的关系[3]，马汉武等（2011）使用双层规划建立了服务备件二级物流网络的设施选址、运输路线安排、库存控制模型[4]。在国外，Liu等（2003）基于备件单级物流网络，设计了一种解决选址、车辆路线安排的两阶段启发式方法[5]，Cohn（2006）针对低需求、高成本的服务备件库存存储和选址问题提出了基于复合变量的物流网络优化设计方法[6]，Mehmet（2007）围绕一定的库存成本预算下实现整个网络较高的服务水平，研究了服务备件物流网络的库存设施选址[7]，Lonardo（2008）以库存成本节约为核心设计了服务备件物流网络的优化模型[8]，国外研究以库存问题为核心提出了服务备件物流网络优化的若干方法。
综上所述，目前国内外的研究成果具有重要参考价值，但是鲜有文献对进口服务备件物流网络优化进行探讨，针对进口服务备件物流网络优化的特殊性的分析极为罕见，围绕进口服务备件物流关键需求优化物流网络的研究很少。本文从进口服务备件的视角，阐述了进口服务备件物流网络优化的特殊性、优化的基本思路和方法，以某大型交通工程机械企业为例（出于法律方面的考虑，本文以A公司代替该企业的真实名字），分析了其进口服务备件物流网络的现状及主要问题，全面提出了物流网络优化方案，并对方案进行了综合评价，为机械行业各类企业优化设计进口服务备件物流网络、提高售后服务水平提供理论借鉴和决策支持。
2 进口服务备件物流网络优化分析
相比机械行业其他产品的国内服务备件物流网络，交通工程机械企业的进口服务备件物流网络更复杂，物流网络的优化存在特殊性；需首先分析交通工程机械进口服务备件及需求的特点、物流网络优化的特殊性及其特殊要求，然后在此基础上设立物流网络优化的原则及目标，确定物流网络优化的内容与步骤，选择物流网络优化的方法与工具等[7-8]。
2.1 交通工程机械进口服务备件及需求的特点
交通工程机械种类繁多，主要包括挖掘机械、铲土运输机械、路面施工与养护机械、混凝土机械、压实机械、桩工机械、凿岩机械、起重机械、隧道施工机械、其它专用机械等[9]。一方面，由于我国交通工程机械行业零部件生产商以中小企业为主，缺乏拥有自主知识产权、主业突出、核心竞争力强的企业集团，另一方面生产商对配套零部件的研发重视不够，大部分企业聚焦在主机上，造成国内零部件技术水平不高，多数零部件依赖进口。在售后维修服务中用于替换原有进口零部件的服务备件，由于国内尚无较好的替代产品，为保证机械整体性能，同样依赖进口；核心及关键服务备件对进口的依赖更是全面性的，包括液压元器件、发动机、控制元器件和传动系统等，液压件的进口依赖问题最为突出，进口比例在70%～80%，其中国外品牌占据国内挖掘机液压油缸70%以上的市场份额[10]。
交通工程机械企业进口服务备件的需求特点与进口零部件不同，进口零部件的需求主要由产成品生产计划拉动，但是进口服务备件的需求取决于机械故障产生的具体状况，需求时间、需求量和需求种类具有很强的随机性、不可预测性，这种备件物流网络面对的是时间、数量、种类均不确定的备件需求，与进口零部件物流网络在结构、结点、路线等方面均有显著差异。本文以提升交通工程机械企业售后服务水平为主要出发点，集中于进口服务备件（而非零部件）物流网络优化的研究。
2.2 进口服务备件物流网络优化的特殊性
交通工程机械企业进口服务备件与机械行业其他产品的国内服务备件物流网络存在显著差异，主要包括运输、物流中心选址、通关及关税、库存等方面。这些差异构成了进口服务备件物流网络优化的特殊性，详见表1。
以上特殊性分析表明，进口服务备件物流网络优化需满足几个方面的特殊要求：国际干线运输路径最短化、区域物流中心与进口口岸位置可重合、口岸通关效率高、关税政策有利、物流中心库房具备保税与非保税双重功能等。
2.3 服务备件物流网络优化的原则与目标
物流网络优化必须事先确定需要遵循的原则[11]。首先必须充分考虑进口服务备件物流网络优化的特殊性，才有优化目标达成的现实性；其次应满足客户需求，即客户对订单响应时间、订单满足率等方面的关键需求须得到满足；再次必须考虑企业（包括合作经销商）的服务成本和收益；因此，在满足外部客户需求、企业内部需求之间取得平衡，是服务备件物流网络优化需遵循的总则[12]。基于这个总则，优化活动的主要目标包括：（1）缩短客户订单响应时间：从机械产生故障发出服务备件订单的时间算起，限定普通补货订单和紧急补货订单响应的最低速度，确定两种订均响应时间的具体目标；（2）提高补货订单满足率：须限定普通补货订单和紧急补货订单最低满足率，确定两种订均满足率的具体目标；（3）确定服务备件运输成本与库存成本节约控制的具体目标。
2.4 服务备件物流网络优化内容与步骤
根据物流网络优化的主要理论，一般物流网络优化的内容主要包括物流网络结构优化、物流设施选址优化、运输模式优化、运输路线优化等[5]；紧密结合A公司进口服务备件物流网络现状（下文3.1部分将具体分析），本案例物流网络优化的内容主要包括物流中心选址、物流中心库型、物流网络结构、运输路线、运输供应商遴选等方面，其中物流中心选址及物流网络结构优化最重要[6]，因为只有在这两者确定后，企业才能根据周围环境、外部资源和企业自身能力进行库型优化、运输路线优化、运输供应商遴选等工作；总体而言，前两者与后几方面的关系恰如战略与战术的关系。物流网络优化的一般步骤如下：（1）确定优化目标及优化方法；（2）分析优化需求；（3）采集业务数据；（4）应用专业软件工具进行模拟计算，得出优化理论方案；（5）根据实际情况评估修正理论方案；（6）提交最终优化方案[7-8]。
2.5 服务备件物流网络优化方法与工具
影响服务备件物流网络优化的静态和动态因素非常多，在实际工作中需采用定量分析与定性分析紧密结合的方法。一方面，需在技术层面上对物流网络设计深入开展定量研究，现实工作中，单纯应用数学工具、建立模型优化物流网络难以符合实际需要，应用专门的软件工具优化效果及效率更佳[5-6]；目前主要采用CAST和T-Mod两种专门软件。CAST（Computer Aided Strategy & Tactics，计算机辅助战略和战术设计）是Radical公司开发的物流网络优化设计软件，使用时将企业内外部各种业务数据包括客户、经销商、供应商、物流基础设施等环境信息输入系统，主要功能是给出物流中心设施选址建议、提供物流网络结构优化方案等。T-Mod是i2公司推出的一个运输模型分析软件，它可以通过模拟运行，设计出一个优化的运输路线方案，适用于从物流中心到客户群体的运输方案制定，是战术层面优化设计运输网络的有力工具；另一方面，还需紧密结合进口服务备件物流网络优化的特殊性，对物流网络优化活动具有重大影响的外部环境因素展开全面的定性研究[7-8]；前面关于进口服务备件物流网络优化特殊性的分析提出了几方面特殊要求：国际干线运输路径最短化、区域物流中心与进口口岸位置可重合、口岸通关效率高、关税政策有利、物流中心库房具备保税与非保税双重功能等；主要外部环境因素包括政府、海关政策、物流基础设施水平、运输供应商服务及成本等方面。采取定性分析与定量分析紧密结合的方法，物流网络的优化方案才具有更强的可操作性、有效性[11-12]。
3 交通工程机械企业进口服务备件物流网络优化——以A公司为例
紧密结合考虑进口服务备件物流网络优化的特殊性，以大型交通工程机械企业A公司为例，深入分析其进口服务备件物流网络现状，围绕内外部需求制定物流网络优化目标，遵循优化内容和步骤要求，借助专业软件工具、采取定性分析与定量分析结合的方法，制定解决方案，优化区域物流中心选址与库型选择，优化物流网络结构、配送运输路线以及运输供应商遴选，并对方案进行综合评价。
3.1 进口服务备件物流网络现状与问题
A公司多年来业务规模位居国内交通工程机械行业前列，不但是国内市场产品销售品种最齐全、最大型的交通工程机械企业之一，其产品还出口到一百多个国家和地区，2012年出口创汇超过10亿美元，比2011年增长15.8%。A公司在交通工程机械的主机方面优势明显，但产品中很多核心及关键零部件依赖进口，成本约占出口价格的30%；在售后维修服务中用于替换原有进口零部件的服务备件同样依赖进口，尤其是液压元器件、发动机、控制元器件和传动系统等核心、关键备件，形成了与机械产品营销网络配套的进口服务备件物流网络；同时A公司在全球范围内建立了产品营销体系及售后服务备件物流网络。一方面，近年来中国成为全球最大的交通工程机械市场之一，行业竞争加剧，售后服务作为新的竞争优势被提高到非常重要的位置；另一方面，随着A公司国内业务规模持续扩张，原进口服务备件物流网络缺陷日益明显，逐渐不能满足客户对售后服务的更高要求，因此，对物流网络进行优化成为重要而紧迫的任务。如图1所示，A公司运行多层的进口服务备件物流网络，备件供应路径为：国外供应商备件区域物流中心（新加坡）进口口岸中国四家经销商总公司库房经销商各分公司库房。
区域物流中心（新加坡）通过国际运输从四个报关口岸向中国供应备件；普通补货与紧急补货的运输方式分别为海运和空运；补货先运至指定的四个口岸，普通补货不能直接运抵各经销商分公司库房，而是先运到总公司备件库房，再进行二次甚至三次转运；紧急补货则由各口岸直接转运到经销商分公司备件库房。因此，原物流网络的运行绩效相当不理想，主要存在以下几方面问题：
（1）补货订单响应时间长。根据客户需求与交通工程机械行业售后服务标准，普通补货订单响应时间不超过7天，紧急补货订单响应时间不超过48小时。A公司进口服务备件物流网络的绩效现状为：普通补货订均响应时间为15.1天，紧急补货订均响应时间为4.2天，远未达到客户需求和行业标准，势必导致售后服务的客户满意度低下、产品综合竞争力减弱。
（2）补货订单满足率低。交通工程机械的服务备件需求种类多、数量大，由于A公司的补货订单响应速度慢，补货提前期（lead-time）过长，导致各经销商各级库房难以保障各类备件的订单获得较高的满足率，缺货机率较大，普通补货订单满足率只有86.1%，紧急补货订单满足率仅为91.4%；然而根据客户需求与行业标准，普通补货订单满足率为95.0%，紧急补货订单满足率则须达到99.7%。
（3）运输和库存成本高。由于区域物流中心设在新加坡，运输路径并非最短，最短路径应该是由国外供应商直接运往中国，原网络多余的转运大幅增加了运输费用；国内各经销商指定不同的进口口岸，明显提高了区域物流中心的运输管理难度与费用和进口口岸的操作成本；由于补货提前期过长，为确保备件供应，各经销商库房不得不持有大量备件库存，库存成本居高不下，削弱了产品价格竞争力及盈利。
综上所述，原物流网络的区域物流中心位置、物流网络的结构、物流运输路线等方面亟待优化；服务备件补货订单响应时间长和订单满足率低导致售后服务水平低，同时备件运输和库存成本居高不下，这些问题已经成为A公司持续发展、赢得竞争的瓶颈，对原有物流网络进行优化势在必行。
3.2 进口服务备件物流网络优化的总目标
基于进口服务备件物流网络优化的特殊性，在满足外部客户需求、企业内部需求之间获得平衡，是进口服务备件物流网络优化需遵循的总则。基于这个总则，A公司设定了“立足并超越行业售后服务标准”的方针，深入分析客户需求，确定优化活动的主要目标为：（1）大力缩短客户补货订单响应时间：从工程机械产生故障发出服务备件订单起，普通补货订单和紧急补货订单响应的最低速度分别限定在7天和48小时内，两种订均响应时间目标分别为5天和36小时；（2）显著提高补货订单满足率：普通补货订单和紧急补货订单最低满足率分别限定在95.0%和99.7%，两种订均满足率目标分别为96.0%和99.8%；（3）进口服务备件运输成本与库存成本降低30.0%。
3.3 区域物流中心选址优化
基于以上分析，在国内建立区域物流中心是物流网络优化的首要任务。充分考虑进口服务备件网络优化的特殊性，确定优化目标，采取正确的优化方法和工具，区域物流中心选址遵循前述6个步骤：
（1）确定优化目标和优化方法。物流中心选址决策因素较多，一般性因素以运输效率（满足客户需求）和运输成本（满足自身及经销商需求）为主；特殊性因素则要求与国际运输高效衔接，充分研究物流中心与进口口岸的位置重合可行性。物流中心选址的目标是综合考虑上述两方面因素，科学合理地进行区域物流中心再选址，达成前文所述的客户订单响应时间、订单满足率及成本节约总目标。优化方法一是技术层面的定量分析，主要应用Radical公司的CAST软件和数据表分析手段，二是对外部条件即候选城市的环境因素进行全面的定性分析。
（2）优化需求分析。由于区域物流中心再选址是进口服务备件物流网络优化成败的关键，其优化需求必须与前文所述的物流网络优化总目标保持一致，在此不再赘述；需要强调的是，选址既要满足客户的订单响应时间、订单满足率等关键需求，也必须达成企业自身及经销商的物流成本控制目标。
（3）采集业务数据。业务数据的准确性和完整性直接关系到技术分析结果的合理性。数据采集途径主要是信息系统记录、客户及经销商直接提供，主要包括以下内容：经销商所有备件库房地址，供应商及客户群分布状况，上一年的订单详细数据（包括重量、配送频率、运输成本等），当前的运输市场运价水平等。
（4）定性分析与定量分析结合，借助CAST进行模拟计算，得出优化理论方案。基于进口服务备件物流网络的特殊性，综合考虑国际运输、区域物流中心位置、进口口岸通关及保税操作、库存管理等方面的特殊要求，物流中心候选城市必须符合的前提条件是：既是沿海大型国际港口城市也是国际航空枢纽中心；由于经销商的备件库房分布在全国各地，根据沿海城市的发展现状，确定天津、上海和广州为候选城市，他们分别是中国北方、东部和南方最具代表性的口岸城市；将采集到的业务数据输入CAST系统，得出各候选城市为物流中心的进口服务备件运输成本模拟数据，见表2。
结果显示，以上海为区域物流中心的普通、紧急补货订单运输成本均最低，广州次之，天津最高，因此先把天津排除，进一步比较上海和广州其它方面的情况再决定。
（5）进一步评估理论方案。全面展开两个城市的环境分析：针对普通补货订单，从业务规模现状和发展潜力比较两地的港口和机场条件，以及两地到各经销商备件库房的卡车运输时间；针对紧急补货订单，关键是评估两个城市的空运航班资源，从出发航班的频率、数量和最晚起飞时间等方面进行比较；然后结合进口服务备件物流网络优化的特殊要求，重点比较两地在国际运输、进口口岸通关及保税操作等方面的条件。综合评估的结果是：上海最优。
（6）提交最终报告。基于技术分析和实际环境综合评估，上海作为A公司中国区域进口服务备件物流中心的所在地，在客户服务水平提升和成本控制方面都最具优势。
3.4 区域物流中心库型优化
为了达到客户订单满足率目标，A公司在区域物流中心持有库存种类繁多、价值高，如果所有库存进口到中国时就缴清关税，数额巨大，公司将面临沉重的现金压力；同时，由于公司产品出口销售到世界各地，根据集团的服务备件全球共享政策，当国外其他区域的备件物流中心或用户有特殊需要时，中国区域物流中心必须调拨备件到国外，因此如果备件在中国进口时就已缴付高额关税，则使备件成本显著增加，库存共享能力势必严重下降；因此，中国区域物流中心选择保税型库房是唯一选择。
保税型库房主要有保税区库房、保税物流园库房、区外保税库房三种，各类库房的运作条件各有优劣，但同时还必须满足备件物流服务的两个重要要求：（1）保税库房内可设置非保税区域，因除保税功能外，区域物流中心还需接收从国内生产、采购的部分服务备件和经销商返回的多余备件库存，因此库内非保税区域必不可缺。（2）备件出库可采取快速的集中报关模式，以及时完成备件配送。在此情况下，只有第三种库房符合条件，因此中国区域物流中心必须选择区外保税库房。
3.5 物流网络结构优化
物流网络结构由物流结点和运输路线组成[10]。一方面，优化活动重点调整了关键结点的位置，将区域物流中心由新加坡改为上海，将进口口岸结点进行“四合一”，上海作为接收国外供应商补货的唯一口岸，优化活动通过撤并高层结点精简了网络结构；考虑到当前底层结点（各经销商总、分公司库房）存在与布局的合理性，现阶段不进行撤销或合并；另一方面，备件的配送运输不再经由经销商总公司库房转运，原则上从上海运至各备件库房，关于运输路线的优化将在后面具体阐述。通过物流结点和运输路线调整，优化后的物流网络得以瘦身，新的物流网络结构呈扁平化，减少了结点层次，缩短了运输路径，简化了配送渠道，如图2所示。
根据物流网络优化设计理论，在调整物流设施布局数量时，要在客户服务水平和服务成本（主要包括物流中心运作成本、库存成本、运输成本等）之间寻求平衡[7-8]。为支撑全球范围内的全方位产品营销，多年来A公司构建了全球服务备件物流网络；优化中国区域进口服务备件物流网络结构将缩短客户订单响应时间、提高订单满足率、降低运输成本，然而随着中国区域物流中心的建立，A公司全球网络的区域物流中心由4个增加到5个，势必增加物流中心的运作成本及其库存成本，那么物流网络总成本的变化如何？从成本角度出发，物流网络优化的合理性怎样？分析A公司中国物流网络优化后的全球物流中心总数量与全球物流网络总成本变化的关系，经过全面的业务数据统计后得出，如图3所示。
分析A公司全球物流网络总成本曲线，当区域物流中心总数量在4～6个时，总成本最优。A公司优化中国物流网络后的全球物流中心总数量为5个，全物流网络总成本控制仍处于最低水平。
3.6 物流网络运输路线优化
A公司在中国市场的紧急补货订单与普通补货订单业务量比例约为3∶1；紧急补货的配送运输路线相对单一，由于时效要求高，从物流中心到经销商各库房采取点对点空运配送的方式，一定时期内不需优化；普通补货订单量比重大，时效要求较低，普遍采用公路运输配送，则需针对原配送运输路线（4个口岸4个总公司库房各分公司库房）的速度慢、成本高等问题进行重点优化。
应用T-Mod专业软件进行分析，根据各备件库房上一年订单的详细记录，研究在规定的运输时间要求内采用更少车辆进行集中运输的可行性。该模式的关键是采取“送牛奶车模式”，即在一定的时间内，利用有限的卡车装载送往不同目的地的货物。应用T-Mod工具时，首先必须明确现实限制条件，包括承诺客户的配送时间、物流中心和客户的工作时间、各地不同路段的平均运输速度、装卸所需时间、允许司机连续驾驶的时间、车辆载重量和容积限制等；然后输入业务数据，包括物流中心、备件库房及客户的地址、运费表、货物信息、现有运输方案等。应用T-Mod优化前后的配送运输路线如图4所示。
3.7 物流网络运输供应商遴选优化
物流网络运输供应商遴选也是优化活动的重要决策，选择资质良好的运输供应商是物流网络高效运作的保证。遴选供应商的步骤一般包括确定候选供应商名单、问卷综合调查、财务能力审核、现场访问、完整询价、资质综合评估及谈判签约。其中资质综合评估是关键环节，在此作重点分析。候选供应商资质评估通常采用两种方法：一种为SCORE CARD计分法，是按评估项目对供应商的得分高低进行取舍。另一种为PUGH MATRIX对照法，是按评估的项目在供应商之间进行比较，选择资质最佳者；由于评估项目难以量化，第一种方法的分数易有偏差，第二种方法采取竞争者之间的资质对比，更能作出直观准确的判断，因此本案例中A公司采取PUGH MATRIX对照法评估遴选运输供应商，见表3。
评估时首先依据物流网络运输要求制定评估项目，按照各项目的重要性确定权重值；然后选择一家熟悉的供应商YS作为基准，各评估项目如果优于基准则为“+”，反之为“-”，相同为“S”；最后统计优劣项目个数、权重值和各供应商的总评差值，若差值为正则说明该供应商资质优于基准供应商，差值越大优势越大，如表3所示DL和SK两家供应商最优。
4 优化方案综合评价
优化方案综合评价的KPI（key performance indicator，关键绩效指标）为优化活动的各项目标，涵盖了客户服务改进和成本控制两个方面，具体包括客户订单响应时间、客户订单满足率、运输成本与库存成本的绩效。方案提交后进入方案实施阶段，根据实施成效开展方案定期评价活动QBR（quarterly business review，季度业务评价），根据一年共4次QBR的综合评价，A公司进口服务备件物流网络优化后KPI改进状况见表4。
综合评价总结如下：（1）优化后的新网络与原网络相比，各项关键绩效得到提高，其中普通补货订单的响应时间明显缩短了10.3天、订单满足率提高了10.1%，紧急补货订单满足率提高了8.4%，年运输成本和库存成本降幅超过30%；（2）新网络绩效与行业标准相比，各项KPI均有一定幅度的超标表现，其中普通补货订单响应时间超标2.2天；（3）新网络绩效与目标绩效相比，除了紧急补货订单满足率刚好达标，各项关键绩效均超过预定目标，其中年运输成本和库存成本降幅分别超标5.8%和6.2%。总体而言，优化活动显著提升了服务质量，降低了服务成本，充分体现了“立足并超越行业售后服务标准”的企业宗旨。
5 结 论
进口服务备件物流网络的优化是一系列决策分析的过程，需要系统科学的理论指导和优化方法。交通工程机械企业进口服务备件物流网络的优化涉及国际运输及进口通关等复杂因素，应充分考虑进口服务备件物流网络优化的特殊性，以客户需求为导向设定优化原则及目标，遵循优化的主要内容及步骤要求，借助专业软件工具、采取定性分析与定量分析结合的优化方法。区域物流中心再选址需兼顾物流中心与国际、国内运输的高效衔接，分析物流中心与进口口岸位置的可重合性，并综合考虑物流基础设施水平、运输成本、进口通关和保税操作的便利性；为达到缓解关税压力、全球共享库存、保税与非保税双重功能、快速报关出库等目标，区域物流中心须采用区外保税型库房；在此基础上优化物流网络结构，撤并进口口岸削减中转环节，可使物流网络扁平化；采取“牛奶车模式”可有效优化配送运输路线，应用PUGH MATRIX对照法可有效优化物流网络运输供应商遴选。
研究结果表明：（1）交通工程机械企业通过对进口服务备件物流网络的重新规划，优化区域物流中心选址与库型选择，优化物流网络结构、配送运输路线以及运输供应商遴选，可缩短服务备件订单响应时间，提高补货订单满足率，从而提升售后服务水平、增强竞争优势；（2）优化活动有效降低了服务备件运输与库存成本，由此在提升客户服务质量的同时也实现了企业成本控制的目标，使企业在满足内外部需求之间获得平衡。
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关键词：南京；移动源；排放清单
中图分类号 X51 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）10-0098-05
Abstract：Based on the activity level data collectedof mobile source，the mobile sourceemission inventory of Nanjing in 2015 was calculated and established by usingan appropriate estimation method.Results indicated that the total emissions of pollutants CO，HC，NOx，PM10，PM2.5 and SO2 of mobile source in Nanjing were 96.1，18.8，56.6，2.2，2.0 and 2.9kt，respectively. For on-road mobile source，the small passenger cars were the largest contributors for both CO and HC emission with the percentage of 54.7% and 61.0%，respectively. The heavy-duty trucks were the largest contributors for NOx and PM10 emission，as well as PM2.5 and SO2，which accounted for 54.0%，46.7%，45.8%and 42.9%，respectively. For non-road mobile source，the ship were the biggest contributors for CO，HC，NOx，PM10，PM2.5 and SO2 emission，accounting for 53.8%，49.4%，44.5%，57.8%，57.1% and 89.6%，respectively.
Key words：Nanjing；Mobile sources；Emission inventory
移动源主要分为道路移动源和非道路移动源，通常指机动车和非道路机械等[1]。随着中国经济快速发展和城市化规模迅速扩大，机动车保有量也迅猛增长[2]。北京[3]、杭州[4]、常州[5]等城市的大气污染物排放清单结果显示，机动车尾气排放是本地大气污染物的主要排放源之一。与机动车相比，以柴油为主要燃料的非道路机械具有技术水平低、使用年限长、耗油量高等特点[5]，且空间分布广泛，尾气控制措施实施难度较大，排放问题日显突出[6]。张礼俊等[7]建立了珠江三角洲地区2006年非道路移动源排放清单，结果表明，非道路移动源已成为该地区第三大SO2和NOx排放贡献源。因此，研究移动源排放的污染物对城市空气质量的影响，建立排放清单具有重要意义[8]。
本研究以环境保护部的《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南（试行）》[9]和《非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南（试行）》[10]为主要依据，收集了南京市2015年移动源活动水平数据，采用适当的估算方法和排放系数，建立了南京市2015年移动源排放清单，以期为制定合理的移动源污染控制措施提供参考和依据。
1 材料与方法
1.1 研究区域与对象 研究区域为南京市，估算的移动源包括道路移动源（机动车）和非道路移动源。其中，非道路移动源为工程机械、农业机械、船舶、铁路内燃机车和飞机。涉及的大气污染物包括CO、HC、NOx、PM10、PM2.5和SO2等6种。
1.2 数据来源
1.2.1 道路移动源 本研究获取了2015年南京市分车型、分燃料、分登记年份的机动车保有量数据。车辆排放标准的划分参考《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南（试行）》（以下简称“指南1”）。出租车日均行驶里程303km[12]，其余车型的年均行驶里程均引用指南1推荐值。排放系数采用指南1推荐方法来计算，各修正因子根据本地环境条件及交通运行情况来确定。根据资料[12-13]可知，南京市平均海拔32m，2015年年平均气温16.4℃，平均湿度73%，平均车速22km/h，车用汽油和柴油均为国五标准，含硫率10μL/L。因此，仅有海拔因子、温度因子和乙醇掺混度不进行修正。柴油车d重系数采用全国典型工况载重系数为50%[8]，HC蒸发排放系数采用推荐值1a。
1.2.2 非道路移动源 工程机械、农业机械、船舶、铁路燃油消耗量估算方法参考文献[14]或《非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南（试行）》（以下简称“指南2”），其中，房屋建筑施工面积、农业柴油消耗量、船舶客货运周转量、铁路客货运周转量等计算所需相关数据来自年鉴[13，15-16]。禄口机场飞机起降架次数据来自《全国机场生产统计公报》。工程机械、农业机械和铁路内燃机车燃油含硫率取值参考GB252-2011《普通柴油》[17]，内河船舶油品含硫率来自本地调研，为1.5%，民航飞机油品含硫率参考文献[7]。排放系数采用指南2推荐值。
1.3 估算方法
2 结果与分析
2.1 移动源排放清单结果 按照指南1方法计算出2015年南京市移动源污染物排放量为：CO9.61万t，HC1.89t，NOx5.66万t，PM100.22万t，PM2.50.20万t，SO20.29万t。其中，道路移动源污染物排放量：CO9.23万t，HC1.77万t，NOx4.75万t，PM100.16万t，PM2.50.15万t，SO20.008万t。非道路移动源污染物排放量：CO0.38万t，HC0.12万t，NOx0.92万t，PM100.06万t，PM2.50.05万t，SO20.29万t。各车型机动车及各类非道路移动机械污染物排放情况详见表1。
2.2 移动源排放特征分析
2.2.1 道路移动源排放特征分析 统计分析不同车型机动车污染物排放量（图1），从图中可以看出，不同车型机动车的排污贡献差别较大。对于CO和HC，小型载客汽车是最大的贡献源，排放量占比分别为54.7%和61.0%。重型载货汽车保有量仅占全市机动车保有量的2.0%，但对NOx、PM10、PM2.5和SO2排放贡献均为最大，分别达到了54.0%、46.7%、45.8%和42.9%。轻型载货汽车和大型载客汽车对NOx排放贡献也较大，分别为11.5%和11.4%。对于颗粒物，小型载客汽车和大型载客汽车贡献率仅次于重型载货汽车，虽然小型载客汽车以汽油燃料为主，颗粒物排放相对柴油车少，但因其保有量占到总保有量的82.7%，所以对PM10和PM2.5排放贡献也较大，分别为13.7%和14.8%。大型载客汽车的贡献率则分别为14.2%和13.9%。
将机动车按排放标准进行划分，分析不同排放标准车辆污染物排放量（图2）。2015年，南京市机动车国Ⅵ、国Ⅲ和国II排放标准车辆保有量占比较大，分别为51.4%、26.5%和16.3%。而从污染物排放量来看，国Ⅲ标准的车辆对CO、HC、NOx、PM10、PM2.5和SO2的贡献率分别为29.9%、31.1%、62.2%、62.3%、61.9%和49.8%，均为最大。对于CO、HC、NOx和SO2，国Ⅳ标准的车辆排放贡献率第二，分别为26.0%、30.2%、20.1%和38.8%。国Ⅱ排放标准车辆则对颗粒物排放贡献较大，其PM10、PM2.5排放贡献率分别为17.8%、17.9%。
2.2.2 非道路移动源排放特征分析 2015年，南京市非道路移动源燃油消耗量（不含民航飞机）为18.2万t。其中，船舶占比最大，为47.0%，其次为工程机械，占比28.2%。分析各类非道路移动源大气污染物排放贡献率可知（图3），船舶是非道路移动源大气污染物排放的主要贡献源，其CO、HC、NOx、PM10和PM2.5排放量占总量的比例均最大，分别为53.8%、44.3%、44.5%、57.8%和57.1%，由于船舶用油含硫率较高，其SO2排放量贡献率也高达89.6%。此外，工程机械和民航飞机也是南京市非道路移动源中的重要贡献源。其中，工程机械排放的CO、HC、NOx、PM10和PM2.5分别占总量的14.5%、20.4%、18.4%、19.0%和19.6%，民航飞机为20.2%、18.7%、14.8%、8.0%和8.1%。
2.3 清单结果比较 将本研究移动源清单结果与南昌市（2014年）、扬州市（2014年）以及基于COPERT Ⅳ模型建立的南京市机动车清单结果（2011年）进行比较，详见表2。从表中可以看出，南昌市移动源清单结果普遍低于本研究，二者估算方法大体相同，说明本市移动源污染物排放量要高于南昌市。SO2排放量则因参考依据不同，结果差异较大；与扬州市移动源清单结果比较，差异较大，除研究区域不同外，所选取的排放系数、估算方法以及获取的活动水平数据详实程度的不同，都有可能是导致清单结果出现较大差异的原因；与2011年机动车清单结果对比，一致性较好。
2.4 不确定性分析 本研究中清单的不确定性主要来自活动水平、估算方法和排放系数3个方面。在活动水平方面，道路移动源中，年均行驶里程多采用指南推荐值；非道路移动源中，燃油消耗量数据多数是通过公式估算得出，这些数据与本地实际情况之间存在一定偏差，从而带来较大的不确定性。估算方法方面，非道路移动源清单在建立过程中，忽略了机械数量、种类和运行工况等因素，直接采用燃油消耗量估算其污染物排放量，由此存在不确定性。排放系数方面，本研究选用了指南中的排放系数，相较参考国外文献会更符合实际，但是否符合本地非道路移动源的实际排放状况仍有不确定性。
3 结论
（1）2015年，南京市移动源共向大气排放CO9.61万t，HC1.88t，NOx5.66万t，PM100.22万t，PM2.50.20万t，SO20.29万t。
（2）道路移动源中，小型载客汽车对CO和HC排放贡献率最大，为54.7%和61.0%。重型载货汽车是NOx、PM10、PM2.5和SO2排放最大贡献源，排放量占比分别为54.0%、46.7%、45.8%和42.9%。按排放标准来划分，国Ⅲ标准的车辆污染物排放贡献率最大。
（3）非道路移动源中，船舶对CO、HC、NOx、PM10、PM2.5和SO2的贡献率均最大，分别为53.8%、49.4%、44.5%、57.8%、57.1%和89.6%。
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关键词：机械设计;虚拟现实 技术
前言
伴随着科学技术的不断发展， 人类社会步入了崭新的世纪， 经济的全球化和社会的信息化， 促使市场竞争日益激烈， 制造企业为了在竞争中求得生存和发展， 必须以最快的上市速度， 最好的质量， 最低的成本和最优的服务， 满足不同顾客的需求。这就要求企业生产活动必须具有高度的柔性， 对市场需求的变化做出快速反应， 虚拟现实技术由此产生。
1.虚拟现实的内涵和特点
虚拟现实是实际制造过程在计算机上的本质实现， 即采用计算机仿真与虚拟现实技术， 在计算机上群组协同工作， 实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程， 以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟现实虽然不是实际的制造， 但却实现实际制造的本质过程， 是一种通过计算机虚拟现实来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题， 提高人们的预测和决策水平， 使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地， 发展到了全方位预报的新阶段。与实际制造相比较， 虚拟现实的主要特点是：
（1）产品与制造环境是虚拟现实， 在计算机上进行产品设计、制造、测试， 甚至设计人员或用户可“进入”虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和操作， 而不依赖于传统的原型样机的反复修改;还可将已开发的产品（部件）存放在计算机里， 不但大大节省仓储费用， 更能根据用户需求或市场变化快速改变设计， 快速投入批量生产， 从而能大幅度压缩新产品的开发时间， 提高质量、降低成本。
（2）可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一个产品模型上同时工作、相互交流、信息共享， 减少大量的文档生成及其传递的时间和误差， 从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化。
2.虚拟现实技术在机械设计与制造中应用
（1）虚拟产品概念设计。概念设计（Conceptual Design）是创造性思维的一种体现，概念产品是一种理想化的物质形式。概念设计是指对产品起始的设计构思，目的是为了捕捉产品的基本形态。概念设计是产品设计过程中的重要阶段，因为产品成本的60%～70%是概念设计决定的。虚拟概念设计使用虚拟现实技术，为设计者提供基于语言识别和手势跟踪的输入方式，设计者可随时、方便地在三维虚拟环境中操纵产品及零件并改变或修改产品的各种形态建模，并可以在三维空间中对设计对象进行观察和操作，其目的是获得足够多的有关产品式样和形状的信息，从而达到满意的效果。虚拟现实技术在产品概念设计中的应用，使设计师的设计思路和设计表达更加清晰、形象、逼真，让人更多了一种直观的、亲切的交互的感受。这样的开发设计大大减少了投放市场的风险性，保证产品开发一次性成功。设计时可以针对不同用户及爱好者的需求，在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受，充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。
（2）虚拟设计。虚拟设计（Virtual Design）就是设计人员设计一个虚拟的产品，来分析、研究、检查所设计的产品是否满足设计要求，有问题及时修改，使产品设计更为完善，或者说虚拟现实技术用于产品的开发设计。虚拟设计涉及到许多的学科和专业技术，属于多学科交互技术，在工程设计上，目前提出两种基于虚拟现实的工程设计方法。一种是利用现有的CAD 系统产生模型，再将其转换成虚拟现实软件支持的格式，然后将模型输入到虚拟现实软件的环境中，完成虚拟产品的设计，用户充分利用各种增强的效果设备，如头盔显示器等产生临境感。另一种是VR-CAD 系统，将虚拟现实技术引入CAD 环境，这种设计环境中的对象不仅具有外形，而且还有重量、材料特性、表面硬度以及一些内在的物理性能、功能作用等信息。对象之间相互作用时能反映出对象内部结构状态等随外部输入的实时改变。设计者直接在虚拟环境中参与设计，采用虚拟设计可以对产品的外形设计、产品的布局设计、产品的运动和动力仿真设计，避免可能出现的干涉和其它不合理问题;同时可以检查运动构件工作时的运动协调关系。
（3）虚拟制造。虚拟制造（Virtual Manufacturing）是实际制造过程在计算机上的映射，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，在计算机上群组协同工作，将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上，实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造技术在制造业中得以成功地推广应用，其中在航空航天、汽车等领域中的应用尤为典型。虚拟制造在汽车领域的应用涉及到汽车的整个生命周期，它可以在汽车生产设备、工装和模具，甚至校车的设计之前，很容易地生产系统和工艺过程进行建模、修改、分析及优化。比如，通用电动车部（General Motors ElectroMotive Division，EMD）早在1997 年就利用UG II 软件，建成了第一个完全数字化的机车样机模型，并围绕这个数字模型并行地进行产品设计、分析、制造夹模具工装设计和可维修性设计。此举显著降低了研制费用及生产成本，大大增强了全球竞争能力。由此可见，虚拟制造用虚拟样机代替具体物理模型，对产品的全寿命周期进行展示、分析和测试，对存在问题的地方进行修改，提高产品一次试验成功率，减少设计制造费用，缩短设计开发周期，降低研发成本，提高研发水平，保证产品质量。
4.结束语
现在，虚拟现实技术在工业领域中获得较为成熟的运用，但仍是初级阶段。可以预见得到，虚拟现实技术将逐渐应用到设计制作的各个环节中，为设计制造业的蓬勃发展提供无限动力。
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液力变矩器在农业机械使用中发挥调速、变矩作用时，也会产生各种故障，且故障诊断排除较为复杂。文章以大型农业机械中传动装置液力变矩器为例，分析农业机械液力变矩器在使用过程中的产生故障原因，制定解决方法，并对其日常维护检查提出看法。
关键词：
农业机械；液力变矩器；故障诊断；检查维护
引言
在现如今的农业生产中，运用的农业机械种类较多，较常见的有：耕种机械、植保机械、动力机械（拖拉机）、收获机械、灌溉机械、运输及装载机械等。在国内，这些大型的农机装备已向自动化、综合化、一体化、智能化发展，动力装置的性能好坏直接影响作业质量，而传统的变速箱不能实现无极调速、变矩，这给操作性和灵敏性带来局限[1][2][3]。液力变矩器的合理使用可以有效地实现农业机械对操作性和灵敏性的综合性能的要求。由于农业机械工作环境较为恶劣，一旦液力变矩器发生故障，将影响机械正常作业，如发现故障应及时修复，保证其正常使用性能；文章以大型农业机械中传动装置液力变矩器为例，分析农业机械液力变矩器在使用过程中的产生故障的原因，制定解决方法，并对其日常维护检查提出看法。
1液力变矩器常见故障及排除方法
在实际操作使用中液力变矩器的故障一般分为以下几种：涡轮部分不转动、涡轮轴输出力矩不足、油压过高、油压过低、产生噪声、漏油量加大。涡轮部分不转动故障可能有以下两个原因：一是油面低，吸入空气，二是与发动机的连接部分损坏。针对以上两种故障原因可相对应采取的解决方法有：（1）补充油、排气；（2）拆卸后处理。涡轮轴输出力矩不足故障原因：（1）油面低；（2）进油压力过低，产生气泡；（3）导轮上单向离合器不能锁紧；（4）叶轮间互相摩擦；（5）发动功率不足。对应解决方法：（1）补充油；（2）将进口压力阀拆卸修理；（3）拆卸修理或更换单向离合器；（4）拆卸修理，检查轴承间隙；（5）修理发动机。油压过高故障原因：（1）压力阀调整过高；（2）管道堵塞；（3）变矩器内油路堵塞。对应解决方法：（1）重新调整；（2）清洗管道；（3）清洗变矩器油路。油压过低故障原因：（1）油管接头等吸入空气；（2）油面低；（3）溢流阀不起作用；（4）油泵磨损。对应解决方法：（1）检查各接头并拧紧；（2）补充油；（3）拆卸检查，调整或更换；（4）拆卸修理。产生噪声故障原因：（1）与发动机连接部分松动；（2）油泵磨损；（3）轴承磨损。对应解决方法：（1）检查修理；（2）拆卸修理；（3）更换轴承。漏油量加大故障原因：（1）油封磨损；（2）在油封密封面中间夹入杂质；（3）各接头处由于振动而松动。对应解决方法：（1）更换油封；（2）拆卸修理或更换；（3）检查后拧紧。液压系统中的温度过高原因：（1）液压原件规格选用不合理；系统中存在多余元件和回路；节流方式不当；系统在非工作过程中，无有效的卸荷措施；管路设计、安装不合理；（2）系统各连接处泄漏，密封装置损坏泄漏，运动件磨损后造成的泄漏，这些泄漏造成容积损失而发热；（3）液压系统卸荷回路动作不良，使系统在不需要压力油时油液仍在溢流阀所调定的压力下溢回油箱，或在卸荷压力较高的情况下才流回油箱；（4）在系统某些元件工作不良的工况下，采用提高系统压力来保证正常工作。会增加能量损耗，使油液发热；（5）面积不足、油量不足致使油液循环太快或冷却器作用差，周围环境温度较高，散热条件差等导致散热不良。对应解决方法：（1）不合理设计，给予改进完善，并在调试、维护时给予改善；（2）应在液压泵、各连接处、配合间隙等处，防止内外泄漏，减少容积损耗；（3）检查卸荷回路的工作是否正常，并采取相应措施消除；（4）调整压力到适当值；（5）改善散热条件，适当增加油箱容量，有效地发挥箱壁的散热效果。必要时应采取强制冷却措施。
2液力变矩器的检查与维护
（1）要经常清除系统各元件外表面的污物，便于观察渗油现象，使其具有良好的散热性能。（2）注意检查油温、油压表，查看各元件外表有无过热现象。（3）经常检查油箱油面，并及时换油和清洗油箱。（4）经常观察油管是否正常，如有压扁、过分弯曲、破裂，应及时更换新管。（5）经常注意倾听变矩器工作中的声音，发现噪声、撞击声，应及时查清原因。（6）按要求选用液压油，并保持清洁。3结束语综上所述，液力变矩器在农业机械使用中发挥调速、变矩作用时，也会产生各种故障，且故障诊断排除较为复杂；发生故障时需仔细观察故障现象，分析故障产生原因，制定正确诊断方法，及时有效地排除故障，保证机械能够快速投入生产作业，提高工作效率。在操作使用过程中，必须严格遵循操作保养手册，做到日常检查、定期检查、定期维护保养，避免不必要的故障发生。
作者：金文忻 金峰 尹华 周长娣 吴丹 单位：江苏农林职业技术学院 江苏省交通技师学院
参考文献
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关键词：开沟铺管机；GPS；自动导航
DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.11.009
引言
我国北方以及沿海地区有着相当数量的盐碱地需要治理和改造，依靠人工开沟、铺管，不仅效率低，劳动强度大，作业成本高，而且工程质量难以保证。1KPZ-250型开沟铺管机是专用于暗管排碱技术的大型工程机械，可将渗管以精确的高程和坡度埋入地下，同时在渗管周围包上一定厚度的沙砾料[1-5]。渗管的高程和坡度由激光制导系统来控制，而渗管铺设的直线度，需要人为在地头两端竖立标志杆，用于指引开沟铺管机上的驾驶员直线行驶。由于田间作业风沙大，驾驶员的驾驶水平及长时间枯燥乏味的跟踪驾驶，对开沟铺管作业的直线度有很大影响，并且需要专人竖立标杆，存在不安全因素。开沟铺管机实现GPS自动对行行走将有效地减轻驾驶员的劳动强度，减少劳动力，提高渗管铺设直线度精度。本文以1KPZ-250型开沟铺管机为平台，对其履带式行走机构进行电控设计，结合GPS技术与智能控制策略，使开沟铺管机能跟踪预设直线路径行走，实现开沟铺管自动导航作业。
开沟铺管机行走机构电控设计
1KPZ-250型开沟铺管机采用液压驱动，履带式行走机构，左右履带各有一套液压驱动装置，通过调节伺服阀开度来改变驱动马达上的液压流量，从而控制左右履带行走速度。驱动马达上安装有测速编码器，通过采集编码器数字脉冲信号，可推算出左右履带行走速度。行走机构电控系统结构如图1所示。
开沟铺管机行走控制器是硬件设计的核心部分，它由传感器信号采集、D/A转换、电压跟随驱动电路、微控制器和串行总线接口组成。主要控制电路设计如图2所示。微控制器采用Microchip公司的PIC18F2580。通过CAN总线与车载计算机进行数据通讯，布线简单，通讯可靠性高。通过数模D/A转换器将数字信号转换成电压模拟信号，D/A转换器采用TLC5615，与微控制器采用3线串行输入，10位数模转换输出，其参考电压源3V由芯片AD780提供，D/A转换分辨率为3mV/bit，使系统具有较高的转换输出精度。U10运算放大器与电阻R101、R102组成电压放大电路，Q10三极管提高驱动电路带负载的能力，输出信号通过限流电阻R106加载到电磁阀线圈上，可实现对电磁阀开度的控制，从而达到调节驱动马达转速的目的。微控制器采用定时计数方式对测速编码器信号进行采集，通过行走动力传动比，推算出左右履带的行走速度。整个系统采用24V工作电压，低功耗设计，与外部设备的接口进行光电隔离，降低外部干扰，提高系统工作可靠性。
自动导航系统
系统结构
开沟铺管机自动导航系统具备两方面的功能：一是定位，即精确判断车辆当前相对于已知参考点的位置以及车辆的姿态；二是控制，即决策和执行必要的操纵控制量，使开沟铺管机可以在预定的路线上行走[7~8]。开沟铺管机自动导航系统包括GPS、车载计算机、微控制器、传感器及各执行机构等部分组成，系统组成如图3所示。
采用高性能的车载计算机为整个插秧机平台导航控制中心，通过处理GPS、左右履带速度传感器信息实现智能行为决策，输出导航信息指令。GPS采用RTK定位方式，基准站为Trimble5700接收机，移动站为AgGPS332农业型GPS接收机，静态定位精度小于2cm，定位信息输出频率设定为1Hz。行走控制器根据车载计算机的导航信息指令，调整输出信号的大小，控制驱动马达转速，从而对左右履带行走车速进行调节，实现开沟铺管机航向与前进速度的控制，达到对行行走的目的。微控制器采集左右履带速度信号，与车载计算机之间通过CAN总线进行数据传输。
对行行走控制
开沟铺管机对行行走控制中最主要是对左右履带行走速度控制，通过对左右履带差速控制，实现开沟铺管机航向的调整。对行行走控制系统是一个闭环控制系统，其控制框图如图4所示。首先车载计算机通过安装在车辆上的传感器组，获取车辆位置姿态信息以及左右履带行走速度，解算出车辆当前位置相对于预定路径的偏航距离、航向偏差。由PID控制算法根据偏差信息，给出左右履带行走控制策略，车载计算机通过CAN总线将控制策略发送给行走控制器，然后由行走控制器输出控制信号，调整左右驱动马达转速，从而控制车辆前进速度和转向，达到对行行走的目的。
试验
试验场地
为了检测开沟铺管机实际作业时自动导航系统的导航精度，在山东省东营市广饶县丁庄镇二分厂盐碱地改造田块，进行了开沟铺管机对行行走作业试验。
试验步骤
首先在试验田地两端确定2个点A、B，AB直线距离大于30m，利用GPS接收机测定2点经纬度信息，车载计算机内路径规划软件根据A、B点的经纬度信息，自动生成预定行走的AB直线路径。同时在田地里间隔距离3米的位置，用细渔线确定一条平行AB直线的导航基准线，用于后续测量实际导航偏差。GPS导航天线安装在开沟铺管机中心轴线上。然后发动开沟铺管机，启动导航控制系统，联动开沟铺管机构，开沟铺管机以正常的作业速度自动导航，同时开沟机构在田地里开出一条400mm宽的铺管沟。开沟铺管机整个行进过程分为上线和对行导航2个阶段。开始为上线过程，即行走路径与预定路径垂直误差小于20cm，连续大于3s以上，开沟铺管机即完成上线过程。接下来为对行导航过程，也是与预定路径进行比较，衡量开沟铺管机对行精度的过程。
试验结果
开沟铺管机自动导航完成后，以刚开出的铺管沟中心与事先确定的导航基准线进行比较，如图5所示。
使用米尺测量两者之间的垂直偏移距离，试验数据如表1所示。经试验检测，开沟铺管机行走速度小于等于0.5m/s时，自动对行导航误差小于10cm。
开沟铺管机按照预定AB直线行走轨迹如图6所示。从图中可看出，开沟铺管机起始作业点与预定路径具有较大的距离偏差4.5m，自动导航系统可快速跟踪到预定路径，偏航误差控制在10cm左右。试验结果表明，自动导航系统具有良好的控制精度和稳定性，能够满足开沟铺管机的对行作业要求。
结论
(1)为了进行农业工程机械导航试验研究，以1KPZ-250型开沟铺管机为试验平台，对其行走机构进行手控与自动控制设计，研制了基于GPS技术的控制器，实现了开沟铺管机的自动导航作业。
(2)自动导航控制采用了PID控制方式，闭环反馈控制方法实现了开沟铺管机行走转向系统的自动跟踪控制。
(3)开沟铺管机在田间试验时，在车辆行进速度不大于0.5m/s时，跟踪最大误差小于10cm，基本满足开沟铺管机自动对行的精度要求。
(4)开沟铺管机高程控制目前普遍使用激光制导系统来控制，但因激光发射和接收天气环境、距离等因素影响较大，能否结合GPS高程信息进行控制，还需要进一步试验研究。
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[关键词]泸州；区域中心；产业
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.08.094
1前言
泸州市地处川滇黔渝结合部，是国家、四川省规划重点培育的区域性中心城市，2016年5月，国家发展改革委公布的《成渝城市群发展规划》明确指出：到2020年，泸州中心城区城市人口200万人，城市建成区200平方公里。泸州届时将是成渝城市群中仅次于成都和重庆双核以外的第三大城市和四川第二大城市。泸州市“十三五规划”明确了“决胜全面小康建成区域中心”的奋斗目标。笔者认为必须重点加快培育六大特色优势支柱产业，形成二、三产互动产业支撑体系，全面提升在区域经济发展中的集聚能力、辐射能力和综合服务能力，有力推动城市与产业的良性互动、融合共生，为泸州建成区域性中心城市奠定坚实基础。
2泸州市加快培育区域性中心城市二、三产互动的产业支撑体系的紧迫性
目前泸州产业发展的规模、集聚效应和辐射效应，对支撑区域中心城市跨越发展还存在着一些问题。
2.1泸州特色优势主导产业体量有待进一步做大做强
泸州特色优势主导产业，作为区域性中心城市的产业支撑而言，还显得不大不强。从白酒产业看，主要指标与“中国白酒金三角”的另两角遵义、宜宾比仍有差距。从化工、机械产业看，升级换代任务艰巨。从能源产业看，产品单一，有待规模化、集约化开发。从服务业看，布局不合理，角色不明确、集聚效应和链条效应缺乏。
2.2泸州特色优势产业的集聚和辐射功能还较弱
集聚辐射功能是做大做强特色优势主导产业的核心要素。泸州市现有的特色优势主导产业，其自身的产业链条较短，产业内外部环节缺乏深度融合，集聚集群集约效应不明显；区域内产业布局趋同，企业各自为阵，小而弱、多而散现象严重，存在低档次恶性竞争，产业内部整合力不够；与周边地区产业的合作机制不健全。
2.3对具有潜在集聚和辐射力的特色优势产业培育力度不够
泸州在特色优势主导产业定位上存在重现有特色优势产业，轻具有潜在集聚和辐射功能较强的特色优势主导产业的培育；重全面开花，轻重点突破；重企业独立竞争，轻产业集群出击；重固守传统产业，轻新兴产业培育；重产业粗放扩张，轻产业功能培育。政府推动与企业引领的合作机制尚未建立，政企合力有待增强。招商引资方面，从支撑区域中心城市长远发展出发，专门针对特色优势产业进行招商引资的意识、规划和措施等都有待加强。
3泸州市加快培育区域性中心城市二、三产互动的产业支撑体系
根据以上分析，泸州市要加快培育白酒产业、化工产业、能源产业、机械产业、新兴产业、现代服务业六大特色优势产业的二、三产互动的产业支撑体系。
3.1加快培育中国白酒“金三角”核心发展区
国家将名优白酒列在四川和黔北区域，四川省规划将名优白酒列为川南重点发展的优势特色产业之一，四川省提出打造“中国白酒金三角”战略，为此，泸州作为“中国白酒金三角”重要组成部分，应依托泸州白酒行业优势：拥有泸州老窖（浓香型鼻祖）、郎酒（酱香型典范）两大国家名酒，全国唯一；2015年，全市白酒产量132.6万千升，占全省的35.8%、全国的10.1%；销售收入714.7亿元，占全省的37.6%、全国的12.9%；是全国白酒行业品牌密度最大、品牌层次最高的地区等；加快培育中国白酒“金三角”核心发展区，建设全国最大、综合配套能力最的千亿元白酒产业集群。
第一，加快培育中国优质白酒核心产能区，形成全国最大的酱香型白酒生产基地，建设全国最大的优质标准化基酒产能区，打造全国最具影响力的酒业园区、酒庄。
第二，以泸州老窖、古蔺郎酒为重点，加快建设国家酒类及加工食品质量监督检验中心、国家固态酿造工程技术研究中心、四川中国白酒产品交易中心、中国白酒产品批发价格指数平台、中国白酒金三角酒业博览会等一批国家级水准、行业性领先的高端功能服务平台体系，大力争取更多的涉酒中心落户泸州，抢占中国白酒行业功能性制高点和价值链高端，提升产业集群核心竞争力。
第三，建设全国最具影响力的酒类产业综合交易中心。大力发展酒类产品特色物流，实现二、三产业的深度融合和互动，加强四川中国白酒产品交易中心、中国国际酒业博览会等建设。
3.2加快培育全国重要循环型化工基地
泸州要立足化工产业基础，依托泸天化、川天华、北方化工、北方硝化棉、中海沥青等骨干企业，传统化工向着煤化工、医药化工、精细化工、石油化工转型发展。加快培育全国重要的资源优化配置、规模优势明显、产业布局合理、链条有效衔接的循环型化工基地。
第一，科学合理规划化工产业发展布局，加快富余产能的合理化应用，强化技术引进合作，新建大型化工项目主要布局在长江经济开发区新材料环保产业园区，推动化工产业大型化、基地化、集约化、循环化发展，推动化工产业绿色化、循环化发展。
第二，加快推进泸州化工园区原料结构调整等项目的建设，推动天然气化工向煤气油结合的化工转型。加快煤层气、页岩气资源的开发，适时引进和培育煤层气、页岩气的化工项目，优化化工产业原料结构。
第三，以化工园区建设为发展平台，以完善产业链为重点，以技术革新和产业升级为抓手，依托化工骨干企业，重点发展泸州化工产业园区、泸州军民结合园区、合江临港工业园区三大化工园区；重点发展天然气化工产业链、煤化工产业链、硝酸产业链、精细化工产业链、纤维素产品链、有机硅产业链、硫磷钛产业链、石化深加工产业链八个市场潜力大、有竞争力的化工产业链，形成链条有效衔接的产业集群。
3.3加快培育西南地区重要装备制造基地
国家规划明确定位泸州为装备制造基地，四川省规划将装备制造列入川南经济区重点发展的优势产业，这是泸州机械工业崛起的重要政策支撑。泸州要依托长起公司、国机重工、邦立重机、长液公司等龙头企业，加快引进机械行业重点领域的重点企业，加快培育机械工业集中发展区，建成西南地区重要装备制造基地。
第一，大力发展核心基础零部件（元器件）、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础“四基”工程，推进传统机械制造向智能化制造、服务业制造转型。
第二，加强与国机重工、厦门海翼等整机装备和总成龙头企业战略合作，促进国机重工西南（泸州）产业园建设，促进玉柴（邦立）西部基地建设。振兴发展工程机械、液压元件、油气装备等传统优势产品；培育发展智能立体停车库、海洋装备、化工装备、汽车及零部件、航空航天装备等潜力性产品，引导发展机器人智能装备、3D打印、节能环保、轨道交通等新兴产品，形成工程机械、油气钻采装备、节能环保装备系统集成、设备成套和综合服务能力。
第三，着力建设国家级技术研发中心。利用国家高性能液压件高新技术产业化基地、全国首批液压产业基地技术优势，建立产学研技术平台，加大研发力度，实现产品技术突破和产业化运用。积极申报国家智能制造试点，大力推进长机公司等企业“智能工厂”建设。
3.4加快培育成渝经济区重要能源保障基地
川滇黔结合部是能源资源富集地区，国家规划沿长江经济带布局发展清洁能源产业，其中将泸州定位为能源基地；四川省规划明确强调推进古叙矿区综合开发，建设大型煤炭基地；这些政策势必带来泸州能源产业的快速发展。
第一，优化发展煤炭及深加工、电力等传统能源产业，有序推进清洁能源开发利用。
第二，加快推进古叙矿区煤电路化综合开发，加强古叙矿区煤炭资源勘探开发，推动传统能源产业向规模化、集约化、清洁化、智能化方向发展，积极发展洁净煤、煤气化及下游产业，支持煤电联营和煤化一体化发展。
第三，积极创建全国新能源示范城市，加强与壳牌、中石油、中石化等大型企业战略合作，加快永川―富顺区块、叙永―古蔺区块页岩气开发，打造西部页岩气开发基地。实施白酒丢糟循环利用项目，中海油、中节能酒糟制天然气项目，大力发展生物质能。深化与中广核、中电投、华润等企业合作，推进古蔺、叙永、合江地区风能资源开发利用。
3.5加快培育新兴产业基地
深入实施创新驱动发展战略，依托本地优势产业资源和周边地区相应资源，抢占新兴产业高地。
第一，加快培育西部地区重要现代医药产业基地。依托“西南医科大”、医药企业、化工技术和周边地区丰富的中药材资源等；围绕“川滇黔渝结合部医药产业制造高地、国家生物医药产业基地”的目标，实施“百亿医药产业培育计划”；依托百草堂、宝光、步长、海正等企业的领军作用，积极培育现代中药、生物制药、化学原料药、医疗器械等产业链。
第二，加快培育西南新能源汽车产业基地。把握新能源汽车产业高速发展的机遇，用好列入全国新能源汽车推广应用示范市机遇，全力推动西部新能源汽车产业园区规划建设，建设智能化新能源汽车生产基地。
第三，加快培育西南新材料产业基地。依托天华公司、北方公司、浙江合盛硅业等龙头企业，大力发展以化工新材料、无机非金属材料、新型绿色环保建筑材料为主体的新材料产业。
3.6加快培育现代服务业
现代服务业是支撑区域经济的新增长极。泸州作为川渝合作桥头堡和川滇黔渝四省（市）结合部，人流、物流、资金流、信息流都将日益扩张，具备加快发展现代服务业的区位优势和产业优势。因此，泸州必须坚持优势优先原则，以区域性优势资源为依托，以产业园区为载体，做大做强现代服务业。
第一，加快培育区域性最大现代商贸物流中心。国家规划泸州“商贸物流中心”。四川省规划川南经济区要大力发展商贸物流等现代服务业。为此，泸州要依托自身优势，2015年泸州市实现社会消费品零售总额559.7亿元，增速居全省第2位，区域内排名第二，加快培育区域性最大商贸集散中心；依托特色优势产业，加快培育全国最具影响力的白酒产业综合交易中心，统筹布局区域性最大的化工、机械、能源、新兴产业等专业现代物流中心。
第二，泸州要立足金融服务业的坚实基础，加快引进各类金融机构，健全完善金融体系，加快培育区域性次级金融中心。
第三，泸州要依托“全国优秀旅游城市”、自身旅游资源和周边地区旅游资源，加快培育区域性旅游组织中心。
第四，泸州要依托区域内教育资源优势，加快培育区域性教育培训中心。
第五，泸州要依托医药产业园、泸州市医教园区两大平台，整合本地医卫资源，大力发展健康养老服务业，创建全国健康城市，建成区域性医卫养老服务中心。
综上所述，泸州市必须加快培育白酒、化工、机械、能源、新兴产业、现代服务业六大特色优势产业的、二三产互动的产业支撑体系，全面提高泸州产业的核心竞争力、产业的支撑力和产业集聚辐射的整合力，从而实现“泸州建成川滇黔渝结合部中心城市”奋斗目标。
参考文献：
关键词：伸缩臂；工况分析；力学计算
一、引言
随着我国城镇化建设的快速发展，促使建筑业也蓬勃发展，造就了一批高大宏伟的建筑物。近年来，居民楼也由传统的多层发展为高层，并且外观造型新颖奇特，深受人们青睐。对如何维护新型建筑外观的清洁与美观提出了新的要求，所以对施工作业设备在日常施工、安装以及维护有了更高的要求。此外，在经济迅速发展，国家对基础设施建设投入也逐渐增大，在建设规模越来越大的环境下，对起重安装工程设备的需求量也随之加大，并由之前传统的半自动化作业向自动化，半机械化向机械化过渡，因此工程起重机的需求量开始快速增长，产量也是日新月异地刷新纪录。值得一提的是，国内外有一个共通点――发展最为迅速的是汽车起重机。而汽车起重机关键部位在于吊臂，利用吊臂卸载负荷，可以提高起重机的作业范围和作业难度。而汽车起重机的主要承载构件是吊臂，担负着起重机的各种负荷，因而耗钢量很大。其结构设计好坏，对起重机整体性能以及生产成本的控制将产生直接影响。因此很有必要对汽车起重机吊臂的结构设计、力学性能等进行充分的分析与辩证。
二、起重机吊臂发展动向
近年来，不难发现工程机械领域的起重机发展是很迅速的，为了适应以及改善用户所提出的一些新性能，被广泛应用于汽车起重机的一些运算理论和方法同时也得到了长足进步。知名企业做得很好，他们大多有自己的科研机构，对汽车起重机吊臂各种创新研究设计均有比较深入的认识。很多企业之前就已开始用有限元等新型计算方法，使得研究颇有成效，不但能较准确地校核结构的强度和刚度，还能降低了整机的自重，因此有效解决了强度与重量的矛盾。近年来由于CAD和CAE技术的发展，使得工程技术人员发挥创新创造的能力得到了很大提升，进而将这些新技术用在设备吊臂的设计上，将电算运用到全过程中，降低了产品的研发设计时间，使产品的设计水平大幅提升，使研制时间和成本大大缩短和降低，因此使得产品的经济效益得到了巨大提升。截止当前，对汽车起重机吊臂的优化设计、稳定性分析等主要还是靠有限元来进行分析和研究，而箱形截面的吊臂则被用来研究起重机吊臂的强度及刚度。
三、随车吊伸缩型臂架工况分析
汽车起重机作业过程中，其伸缩臂的实际工况较多。由于箱型截面伸缩臂可以实现伸缩，所以不必按非工作状态下的工况进行强度、刚度验算。只需在额定起重量、最小幅度和伸缩臂伸至最长三种工况下进行分析。因此，仅选用三组具有典型代表意义的工况为例来介绍U型截面四节臂的汽车起重机吊臂的有限元分析过程。根据《起重机设计手册》50吨起重机性能表（如下表），选用以下三种工况，参数分别为：
四、随车吊伸缩型臂架力学计算
工况分析一：伸缩臂三节臂均未伸出，达到工作最小幅度3m，载重记为G1，液压缸对其支反力记为F1，液压缸和基本臂铰点与伸缩臂固定端水平距离记为L，伸缩臂末端与固定端水平距离记为L1。
设计得：L1=1.42m，L2=3m，吊重m1=5×104kg
根据力矩平衡原理M1+M2+M3=0得：F1=1037726N，G1=490000N
工况二：伸缩臂为中场臂，三节臂均为部分伸出，达到工作幅度5m，载重记为G2，液压缸对其支撑力记为F2，液压缸和基本臂铰点与伸缩臂固定端水平距离记为L，伸缩臂末端与固定端水平距离为L2。
设计计算得：L1=1.42m，L2=5m吊重m2=24.7t
根据力矩平衡原理M1+M2+M3=0得：F2=854600N，
G2=242060N
工况三：伸缩臂三节臂完全伸出，达到全伸状态，工作幅度为7m，载重记为G3，液压缸对其支撑力记为F3，液压缸和基本臂铰点与伸缩臂固定端水平距离记为L，伸缩臂末端与固定端水平距离记为L3。
设计计算得：L=1.42m，L3=7m吊重m3=10.2t
根据力矩平衡原理 M1+M2+M3=0得：F3=594323N ，
G3=99960N
五、随车吊伸缩臂数学模型的建立
伸缩式吊臂采用液压缸实现变幅，作用在臂架上的载荷有起升载荷、自重、回转惯性力以及风载荷等。臂架自重视为沿臂架长均匀分布，也可按重心位置分配至臂的根部铰顶端。箱形伸缩式吊臂应按最小幅度吊最大起重量的工况进行计算。在最大幅度时起吊的最小起重量工况下验算整机稳定性，因为在此工况下吊臂的承载能力有富余，所以不必验算。
（一）吊臂在变幅平面所承受的载荷
（1）垂直载荷Q0
式中，φ1――起升冲击系数；φ2――动载荷系数；Gb ――吊臂重力。
（2）根据力平衡方程算出截面所受的轴向力
A-A截面所受的横向力FZ：
式中，φ3――风载荷转化到臂端的转化系数；
（3）A-A截面在变幅平面内所受的弯矩My
（二）吊臂在旋转平面承受的载荷
伸缩臂在旋转平面的侧向载荷Fy。Fy=Q0tga3+ φ3 Pω2
式中，Pω2――侧向风载荷。
A-A截面在回转平面内所受的弯矩MZ
由以上受力分析可知，起重机伸缩臂架是以受弯为主的双向压弯构件。
六、结论
随着现代化工程建设的增多，汽车起重机由于其自身的灵活性和便捷性已被越来越广泛地应用于施工中，这就要求汽车起重机具有较强的承载能力，因此便对其强度和刚度提出了更高的要求。本文以此为出发点，以结构分析理论为基础。选取合适的工况，对约束条件和载荷进行了详细的分析和计算，并加载到模型的相应位置，对三种工况下的伸缩臂模型进行了力学分析。
参考文献：
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[3] 肖文涛.汽车起重机伸缩臂系统设计[D].三峡大学，2007
[4] 马胜.QTJS160 铁路起重机伸缩臂结构的有限元分析[D].武汉：华中科技大学，2007
【关键词】 液体压力能量回收装置 PLC 组态王
随着工业化产业大规模增长，能源的合理利用也越来越被人们重视。液体压力能利用装置也越来越多的投入到炼油、天然气、煤化工、化肥和水处理等行业中，并取得了相当可观的经济效益，为国家节约了大量的能源[1]。然而液体压力能利用装置一般体积比较庞大，制造工艺和结构复杂，工作环境恶劣，因此我们需要一种试验检测系统来检测装置的耐高压性能、运行稳定性和能量回收效率等重要参数。
1 液体压力能量回收装置的工作原理
容积式液体压力能量回收装置工作时，压力交换在液压缸腔室内完成，液压缸内有自由活塞隔离贫液和富液，排液时高压富液推动活塞上行，将贫液加压后进入工艺环节[2]。若忽略活塞的摩擦， 理论上能量传递效率可达100%， 实际上可达90%左右。容积式液体压力能量回收装置结构如图1所示。（请与标题表述相一致）
2 液体压力能量回收装置试验测试系统
2.1 结构设计
液体压力能量回收装置试验测试系统的机械结构主要由低压罐、泵、单向阀、截止阀、电动阀、压力传感器、流量传感器、稳压罐和耐高压管道等组成。试验测试系统通过给料泵、高压泵和增压泵的运转以及各个阀门的通断来模拟现场工作环境和实现液体压力能利用装置的工作。
试验测试系统可以通过给料泵、高压泵、压力传感器以及变频器控制液体压力能利用装置各腔体内的压力，来检测液体压力能利用装置的性能，检测项目主要包括：能量回收装置耐高压性能，能量回收装置内部泄露、渗透及密封元件性能，能量回收装置能量交换效率，压力和流量改变工况时的运行稳定性，液体余压能量回收装置自控系统的性能。
2.2 电气控制系统设计
为了能够能够准确试验检测液体压力能利用装置的耐高压、运行稳定性以及能量回收效率等参数，试验检测系统的电气控制系统采用了工控机、PLC、扩展模块、触摸屏、变频器、接触器等硬件以及组态王和SIMATIC WinCC flexible等软件，用于实现液体压力能利用装置的压力、流量以及各个供料泵的频率、电流等数据的实时采集和监控[3]。控制系统结构图如图2所示。
本试验检测系统工作过程中，由于结构都是管道和液压缸组成，而且模拟高压生产工艺，压力是很重要的参数。压力控制的准确性和速度是至关重要的，包括模拟生产工艺的压力、能量回收装置的进出口压力等。本系统选择采用PID控制，PID的控制精度和鲁棒性都比较好，适合本系统对压力控制的要求。
2.3 人机交互系统设计
本系统选用组态王做人机交互系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
试验检测系统的人机组态界面主要有系统工艺运行主控界面、设备界面、参数界面和实时趋势曲线界面等。在建立组态王界面之前，首先要在数据库中建立于PLC的各个点相对应的I/O变量和组态自身作为中间变量的内存变量，再根据系统的控制要求和人机交互要求，编制人机交互界面，再进行程序语言的编制[4]。通过上述的工作就可以通过组态王建立的人机交互系统对实验测试系统的工作进行控制和实时监控了。
主控界面监控的是整个试验检测系统的运行情况，从主控界面可以直观的通过人机界面反应现场的运行情况，包括各个泵的运行情况、电磁阀的情况、液压缸活塞的运动、各个部位的压力和流量等等。其主控界面如图3所示。
试验检测系统除了主监控界面可以监控系统设备，还可以通过设备界面更加直观的监控系统中各个设备的运行状态，将现场的设备状态显示到人机界面上。组态的设备界面如图4所示，方便工作人员及时掌握设备的运行技术状态，对系统的工作状态有更深入的了解。
3 结语
本文对容积式能量回收装置的结构和工作方式进行了研究分析，设计了液体压力能量回收装置试验测试系统的工艺流程，设计了电气控制系统和人机交互系统，实现对试验测试系统的控制。通过控制系统各个泵的转速来模拟生产工艺，对能量回收装置进行实验测试。
参考文献：
[1]鞠茂伟，常宇清，周一卉.工业中液体压力能回收技术综述[J].节能技术，2005（6）：518-521.
[2]江祖德，曹志锡，何少勇等.自由活塞式液压能量回收机的研制[J].中国工程机械，1995，6（4）：49-52.
