時間：2023-06-26 16:25:07
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工程機械綜述，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：工程機械 人機工程學 實驗
一、工程機械定義與分類
機械工業出版社出版的《工程機械》一書對“工程機械”的定義是：工程機械是為城鄉建設、鐵路、公路、港口碼頭、農田水利、電力、冶金、礦山等各項基本建設工程施工服務的機械；凡是土方工程、石方工程、混凝土工程及各種建筑安裝工程在綜合機械化施工中，所必需的作業機械設備，統稱為工程機械。
按主要用途分類，工程機械可以大致分為九個類別。
二、國內外研究現狀及研究意義：
國際工程機械駕駛室，主流市場和制造商主要分布在歐洲、北美和亞洲三大地域。由于文化背景和的地域環境差異，不同地域的駕駛室具有獨特的地域特點和鮮明的技術特征。目前歐洲頂級的工程機械駕駛室代表了當今世界最高的設計水平。其應用了世界上最先進的技術，追求舒適性和安全性，模塊化和系列化設計程度高。
如果能有效改善工程機械操作者工作條件惡劣的情況，增強其工作的舒適度，減少勞動者的疲勞損傷，減少機械的人為故障，保證操作者長時間集中注意力，降低安全事故發生率，提高工作效率。國外新型工程機械不但達到了人機布置的科學性，還普遍采用全封閉式駕駛室，而且十分注意調節駕駛室內的溫度、濕度和氣流速度，不論在什么樣的氣候條件下作業，駕駛員在駕駛室內始終感到舒適。美國工程機械研究推薦的駕駛室內舒適的微氣候參數為：空氣相對濕度為30%～70%，駕駛室溫度為18～24℃，空氣流速為0.1～0.3m/s，通風量為0.37～0.57m3/min。
因此，選擇該課題有以下目的和意義：
1 可以提高工程機械駕駛室人機工程學應用水平，擴展人機工程學的應用領域；
2 可以將人機工程學的實驗方法引用到工程機械的駕駛室設計中，提高國內工程機械駕駛室人機設計水平；
3 可以提高工程機械的駕駛舒適度，降低操作人員的疲勞度；
4 進一步提高設計的工作效率，設計適合中國人體形的機械設備，改進常規的落后設計手段。
總之，對于國內學術而言，許多工程機械設計缺乏人機工程的相關理論，在人機工程學方面的研究也不多（有的相關研究還停留在經驗人機工程學的基礎上），所以在該課題上進行研究，就是只對其中一個人機項目（如操作舒適區域）進行研究就可以取得比較有意義的成果。
由于工程機械的范圍很廣，筆者無法對每種機械的駕駛室進行細致的實驗研究。在經過大量調查分析發現，在工程機械中，挖掘機是使用范圍最廣并且操作具有一定代表性，所以在本文中筆者僅以挖掘機為主要研究對象進行研究。在挖掘機駕駛室中，座椅的人機工程學方面可以借鑒汽車座椅，而且國內學者也進行了一些研究，但對操作方面的人機工程學研究還比較少。挖掘機的操作主要依靠位于座椅兩側的操作桿來實現的，所以這個操作桿是人機工程學參數，直接影響操作人員的舒適度以及工作效率等。所以筆者將在本文中通過人機工程學實驗對挖掘機的操作桿進行細致的人機工程學分析。利用美國BIOPACMP150生理多導儀，進行實驗分析，得出結論，為以后的研究人員提供一種更有說服力的研究方法，使對工程機械駕駛室的人機工程學研究不僅僅停留在經驗的基礎上。
三 實驗概述
通過美國BIOPAC MP150生理多導儀，對被試者使用挖掘機操縱桿完成規定任務時的生理參數（主要是肌電圖，前臂與手腕的彎曲等）以及被試者的主觀評價，經過分析得出最符合人機工程學的挖掘機操作桿的外觀。
實驗測評指標及影響各指標的因子
1 舒適度
（1）握桿的直徑
（2）握桿的彎曲度
（3）握桿的長度
（4）握桿的高度
（5）握桿的材質
（6）握桿的摩擦力
2 疲勞度：連續工作而致使肌體能量消耗的生理疲勞程度。
（1）握桿的擺放位置
（2）握桿的操作范圍
3 工作效率
（1）完成同一任務時的工作時間
（2）單位時間能完成的工作任務
4 安全性能
完成工作過程中的誤操作率
5 心理感受（主觀評價）：操作過程中對被試者心理的影響。
（1）舒適程度
（2）簡單程度
（3）美觀程度
（4）輕巧程度
肌電圖（electromyography），應用電子學儀器記錄肌肉靜止或收縮時的電活動，及應用電刺激檢查神經、肌肉興奮及傳導功能的方法。英文簡稱EMG。通過此檢查可以確定周圍神經、神經元、神經肌肉接頭及肌肉本身的功能狀態。實驗將采集實驗過程中被試者有效的肌電圖、彎曲角度并通過統計學軟件進行統計分析，得出哪種操縱桿更符合人機工程學。
實驗設備：
美國BIOPAC公司MP150系統
這套系統可以用普通個人電腦工作，可將生理信號存入計算機，無需連續紙記錄儀，系統維護簡便。可以在辦公室或家中用個人電腦裝入ACK軟件分析實驗室內MP150系統記錄的生理信號。
用來放大常規的和骨骼的肌電活動。EMG100C可以用來監測單個纖維的、運動部位的和外周神經的電活動，因為它可以快速反應和定時。AcqKnowledge軟件可以執行實時EMG測量。可以匹配所有的2mm電極插頭，包括用于高靈敏測量帶屏蔽的電極插頭。
TSD109C三軸角加速度換能器
TSD109C與HLT100C相連提供三個輸出，同時測量XYZ三個軸線方向的加速度。TSD109C可以用于身體上的各個部位。TSD109C適于測量慢速動作，例如走動。TSD109C適于測量快速動作，例如打網球時擺臂。
挖掘機模擬軟件 一套
挖掘機模擬器 一套
被試者：經調查99%以上的挖掘機駕駛員為男性，且年齡在20歲以上，所以被試者選擇為8名健康男性，年齡22歲以上。
當工程機械駕駛人員在利用操縱桿完成工作的時候，其三角肌、肱二頭肌、前臂屈肌群會在大腦的支配下做出動作，最容易疲勞的也正是這些肌肉，所以肌電圖的采集將主要集中在這三組肌肉上。操作時手腕需要經常轉動，所以將三軸角加速度換能器安裝在被試者的手腕部，用以采集工作時手腕彎曲程度，從而分析其疲勞狀況。肌電采集點如上圖所示：
實驗前期準備工作：
1 安裝調試實驗設備。將操作桿固定在仿真座椅兩側，模擬真實挖掘機駕駛環境，打開電腦中的模擬軟件；
2 將BIOPAC MP150生理多導儀主機與放大器按照使用說明安裝好，打開數據采集軟件，進行調試，連接電極采集線；
3 對被試者進行簡單講解，使其了解在實驗過程中，被試者應該完成的工作。但對實驗要采集的數據與結果要對被試者保密，以免在實驗過程中，被試者的主觀意識影響實驗數據的準確性；
4 根據事先選好的采集點，在被試者身上安裝貼片電極，并將生理多導儀的電極線與其連接；
5 實驗人員將計時秒表歸零。
實驗過程：
1 被試者按實驗要求利用操縱桿控制模擬軟件中的挖掘機，從地點A移動至地點B，并在地點B處，用挖掘機的鏟斗將右側土堆的土移動至左側（需要重復5次操作）。同時實驗人員進行計時，記錄每個被試者完成同樣操作所利用的時間。
2 更換形狀的操作桿進行同一實驗，為避免被試者由于多次反復操作，對操作的熟練程度而影響實驗結果，操作桿的使用排序采用隨機排列。
3 操作完成后，秒表計時完畢，實驗人員進行數據記錄，將設備采集出來的肌電圖等進行存儲。
4 讓被試者填寫主觀評價表
5 整理實驗設備
實驗后期：
對采集的實驗數據進行分析，通過統計學軟件SPSS分析得到實驗結果，這樣就可以真實有效的利用數據結果評測那種操縱桿更符合人機工程學要求。
總結
關鍵詞：工程機械；電液比例技術；應用
1.前言
電液比例技術是新時期研發的工程機械的傳動控制技術，該技術具有性價比比較高、使用比較方便、抗干擾能力比較強與試用面比較廣等優點。此外，在控制技術與液壓傳動技術發展的過程中，工程機械中的電液比例技術有著至關重要的作用。只是電液伺服技術起始階段主要用于航空，隨之發展過程中，才逐漸應用在重要的工業設備中。
2.電液比例的控制技術
2.1液壓執行器
一般情況下，液壓執行器就是液壓馬達或者是液壓缸，其是系統執行的裝置，主要用來驅動荷載。
2.2檢測反饋的元件
一些閉環控制系統中應該增設檢測反饋的元件，主要用來檢測中間變量與被控量實際值，獲取系統反饋的信號。通常檢測元件又叫轉換器，例如：機液轉換與機電轉換。為檢測反饋元件屬于比例閥中的元件，主要用來改善比例閥動靜的特性[1]。
2.3指令元件
指令元件主要是給定的控制信號輸入和產生元件，也是程序控制器或者是信號發生的裝置，其在具備反饋信號情況下，可以給出和反饋信號形式、量級相同的信號。
2.4比較元件
比較元件作用就是比較反饋信號和給定信號，獲取偏差信號，并將偏差信號輸入控制器中。但是比較信號需要是同種類型，比例的控制器輸入量是電量，所以反饋量也要是電量。例如：遇到不同類型電量的比較時，比較之前要轉換信號的類型。
2.5電控器
電控器也叫做比例的放大器，但由于比例閥中電磁鐵控制電流比較大、偏差控制的電流比較小，無法推動電磁鐵正常的工作，而且偏差的信號形狀與類型也難以滿足電磁鐵高性能的控制要求，因此，要應用電控器加大控制信號功率，使控制信號滿足機電轉換裝置控制的要求。
2.6比例閥
比例閥的內部保護兩個部分，也就是液壓的放大元件與機電轉換器，機電轉換器一般是電液接口的元件，可以將放大信號轉換為和電學量呈正比的位移或者是力，該輸出量能夠改變液壓的放大級液阻，液壓經過放大后，可以將電氣控制的信號放大，使其可以驅動系統的負載。
3.工程機械中使用電液比例技術
3.1工程機械中電液比例閥遙控和先導控制
電液的比例閥與其他器件技術的發展與進步，使工程中車輛制動、檔位與轉向等各種電氣控制變成現實。一些需要進行位移輸出機構，通常可以使用比例伺服的控制技術來控制手動式多路閥中的驅動器。且電氣操作中具有布線比較靈活、響應比較快、可以實現集成的控制、和計算機接口的比較容易等特點，因此，現代化工程機械的液壓閥漸漸應用電控的先導控制電液比例閥，替代手動液壓先導的控制多路閥與手動的直接操作。此外，應用電液比例閥還可以減少工程車輛操作的手柄個數，這樣不僅可以讓駕駛室的布置簡單便捷，而且可以降低操作的復雜性，可以提高作業的效率與質量[2]。
在數字化無線通信技術飛速發展的背景下，逐漸出現工作可靠與性能比較穩定的無線遙控技術，且這種技術比較適合應用在工程機械中。在移動的機械上布置遙控的接受裝置，能夠對接收的無線信號進行轉換，將其轉換為電液開關閥中開關控制信號與電液比例閥中的比例控制信號，或者是轉換成企業裝置相應的控制信號，使原先手動操作過程中的各元件都可以接收到遙控的電信號指令，并按照電信號指令做出相關動作，這種工程機械事實上已經變成遙控型機械。
目前無線遙控的接收系統和發射系統廣泛應用在工程機械中，就安全角度來看，無線遙控發射的數字指令均具有特殊系統的地址碼，此類地址碼只可以應用一次。每臺接收機必須要對相同的地址碼發射信號作出相關反應，確保其他無線同頻信號不會影響到接收的裝置，使其他安全措施應用的安全系統可靠性與安全性得以充分發揮。
3.2電液比例多路閥中壓力補償的技術和負載傳感
為提高工程機械控制的精度、節約能源、最大限度的降低油溫，經常會同時使用多個元件同步運轉，且運動過程中不能互相干擾，目前大部分先進工程機械基本都是應用壓力補償和負載傳感的技術。壓力補償和負載傳感技術的概念比較相似，均是通過負載變化來調節閥、泵的流量和壓力，使閥、泵可以滿足系統工作的需求。其中負載傳感在定量泵的系統中的應用，主要是應用負載的感應油將負載壓力引到遠程調壓溢流閥中，如果負載減小，溢流閥的調定壓力也會減小，如果負載加大，溢流閥調定壓力也會變大，但是整個過程中一直存在溢流的損失。變量泵的系統對于負載傳感器的應用，一般是把負債傳感的油路引到變量機構中，使泵輸出壓力可以隨著負載壓力升高而加大，確保泵輸出流量和系統數據需要的流量一致，減少溢流的損失，節約能量。應用壓力補償技術主要就是為提高閥控制的性能，把閥口后負載的壓力引到壓力補償閥中，壓力的補償閥就可以調整閥口前壓力，確保閥口錢后壓差值為正常值。這種按照節流口流量進行調節的經流大小不會因為負載壓力而受到影響，只和該閥口開度相關。
4.結語
總而言之，工程機械中的汽車起重機、混凝土泵車等對于電液比例閥的應用比較常見，電液比例的減壓閥中電磁鐵吸引力和控制電流呈現正比例關系，通過給定電流的大小來調節控制壓力，而且壓力和電流也是按照比例進行變化，進而節約能源。其中K5V軸向柱塞的變量泵，其是壓力切斷、恒功率帶電比例的控制泵，選擇電比例控制的軸向柱塞泵可以方便遠程遙控的操作。壓力切斷的控制、電比例的控制與恒功率的控制實際上是復合控制，其中恒功率的控制可以調節輸出流量和壓力量變化之間的關系；電比例的控制能夠改變調節器上電液比例發輸入的電流，從而對減壓閥中電比例閥先導壓力進行改變，更好的控制伺服閥，實現無級的控制泵排量控制。目前很多公司主要應用電液比例的控制軸向柱塞泵，確保遠程遙控的操作可以順利進行，進而達到節能目的。
參考文獻：
關鍵詞：低碳環保；工程機械；自動化控制系統；設計與應用
自從進入到新世紀以來，我國逐漸加大國家建設的力度，這為提高人們生活質量水平，改善人們生活現狀起到了明顯的作用。但是在現代科學技術在不斷創新、社會工業發展速度飛快、國家的經濟發展水平如日中天的現如今，大多數的機械產品的弊端也逐漸顯現出來，即附屬有害產物對人類賴以生存的自然環境的破壞。科學技術現階段的不斷創新，解放了大量勞動力，也提高社會生產水平及產品質量，但是仍是缺乏相關環保低碳、人性化的創新技術融入現階段機械產品中，以控制、改善工人工作安全環境和社會環境問題。現階段我國堅持走社會主義可持續發展的道路，為了順應社會的發展潮流，在機械的創新設計中融入環保、低碳、人性化的元素勢在必行。
1完善設計環保、低碳、人性化的機械自動化控制系統
1.1對材料的選擇
為了貫徹落實環保的主題宗旨，用來制作設計機械的材料需慎重選擇、嚴格把關，嚴格摒棄不可回收再利用的材料，堅持選擇環保、可回收再次應用的材料資源。尤其是在選擇材料結構件的過程中，必須要完全保證這些材料低碳環保、無毒無害。為了提升機械制作的運行效率，保證機械可以長期作業，就必須要嚴格遵守耐久、長壽、低能耗、無污染的原則。
1.2對配件的選擇
在選擇機械配件的過程中也要重視其低碳性、環保性，尤其是選擇機器電機的時候，電機在機械運行的過程中發揮著至關重要的作用，所以，在選擇電機的時候要格外慎重。首先要尋找公害最小的電機，保證該電機的廢氣排量少，燃油量較低，作業噪音較小等，其次，在進行設計的過程中，要利用現代化機械科學技術，更好地減輕噪音干擾，減低環境污染。為了保證機器得到更好的運行，在設計的時候必須要遵守低排放、低噪音以及低消耗等設計準則。
1.3對技術的優化
1.3.1減弱機械產品的震動及噪音
在機械運行過程中，會產生極大的噪音和震動，對人們的日常生活帶來困擾。設計高科技機械產品，降低機械作業的噪音和震動是現在急需解決的問題，降低機械產品的震動及噪音量，不只是為了保護我們賴以生存的自然環境，更是進一步地體現了產品的人性化特性，減弱機械的震動及噪音可以減弱工作人員操作過程中的身心所需承受的不適，使員工可以在一個安靜愉悅的環境下工作。
1.3.2改善液壓系統的日常保養和后續
液壓系統的使用壽命和工作性能的保持很大程度上取決于對液壓系統的日常清理和保養工作是否正確且到位。對液壓系統的日常清理和保養主要目的是為了控制其內部的油溫能夠均勻升高，延長更換機油的時間，延長液壓油箱的使用壽命。一般情況下液壓系統均采用增壓液壓油箱，可以有效地阻擋外部環境中的灰塵、空氣、水分等進入其中污染油箱。液壓系統的零部件的正確選擇也很重要，由耐腐蝕性能力強、性能優密的材料制作的零部件能夠有效地確保不會出現滲漏污染。另外，液壓系統的正確合理的設計也尤其重要。現階段液壓系統的設計多采用國內外先進的科學技術和相對前沿的設計理念，這種思想理念能夠完全保證液壓系統在運行過程中只產生較少的油液垃圾，也可以在最大程度上降低液壓系統在正常工作運行中的磨損。
1.4設計低能耗、低碳、低污染的液壓系統
面對地球自然資源不可再生并且逐漸匱乏等環保節能難題，人類需要予以極大的重視，并且找到合適正確的應對方案。綠色環保是現階段社會倡導的話題，也是現階段機械自動化工程需要考慮重視的問題。而液壓系統在節能方面具有極大改善的潛力，所以確保液壓系統低能耗、低碳、低污染是一個值得考慮和思考的重要問題。如何能做到液壓系統既高效又節能呢？第一，選擇節能的發動機；第二，積極利用已有低能耗的科學技術，如現代化雙泵分合流技術、液壓靜液驅動技術、現代化液壓負荷傳感技術等。對液壓系統中的控制零件、執行零件以及輔助零件等進行節能設計，能夠在很大程度上減少能源消耗，保證液壓系統實現低碳環保、低能耗、低污染等，從而有效地節約國際資源，保證地球資源全面協調可持續。
2總結
隨著現代化社會的快速發展，工程機械行業也在不斷地發展和進步，實現機械自動化是時展的必然趨勢，能夠為國家和社會提供更加便捷的條件，為了順應社會的發展進程，工程機械設計人員需投身于實現現代化創新設計應用于機械自動化設計實踐中去，發揮自身聰明才智，實現自身價值。設計綠色、環保、低碳的機械產品，在機械自動化系統設計中融入人性化理念，做到以上兩點才能夠說在機械自動化產業上我們已經有了實踐結果和心得理念。而本人認為綠色環保的機械自動化設計理念將是我國今后相關產業的可持續發展的重要理念。
參考文獻
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關鍵詞：低碳環保；工程機械；自動化控制系統；機械行業；環境問題
中圖分類號：TF325 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）33-0090-02
隨著我國建設的不斷發展，為我們改善生活水平、提高生活質量帶來不小優勢。然而，隨著工業的迅猛發展，在帶來一定經濟效益的同時，我們生存的環境也遭到了極大破壞。科技水平的發展意味著我們現在不用耗費過多的人力，然而隨著科技的創新，我們機械設計的目的以及方法并未改變，這就導致了現在很多工程機械存在較大弊端。現在的機械雖然不需要耗費過多人力，然而還是會給操作人員帶來一定不適感，與此同時，機械制作過程中還大大污染我們所在的環境。目前，我國走的是可持續性發展路線，為了跟上時代的腳步，在機械設計過程中我們需要注入一些低碳環保元素，同時還要設計出比較人性化的機械。
1 在機械設計中添加人性化因素
現今社會中，我們一直在貫徹“以人為本”的理念，因此想要設計好一個機械必須要考慮好人的因素，在設計中添加人性化因素。人性化因素添加的目的在于保證操作人員的安全以及舒適度，工作過程中主要是操作人員在進行，所以工作人員的基本安全需要防護好；另外，還要照顧到操作人員的情緒以及舒適度。為了操作人員工作的效率，讓其在一個舒適、愉悅的環境中工作，我們需要設計出一種人性化的低碳環保型機械。如何能夠體現設計中的人性化，具體表現如下：
1.1 舒適駕駛室的設計
駕駛室是操作人員工作的環境，為了保證工作人員安全，需要充分利用工程機械的設計原理，設計出具備足夠安全性的駕駛室，在此基礎上，還可以加入一些操作便捷的設計來保證操作人員的舒適度。
1.2 外觀的設計
操作人員需要長時間在機器面前工作，因此，機器的外觀非常重要，在外觀設計過程中多加入一些溫馨的元素，通過改變外觀的顏色、標牌以及造型來改善員工的心情，讓員工高高興興地開始一天的工作。
1.3 自動化控制系統的設計
將計算機系統與機械設計結合起來，應用計算機的控制系統，讓員工通過電腦來控制機器的運作，設計過程中需要考慮設計的安全性、舒適度等。
1.4 可靠性的設計
為了能夠更好地符合人性化原則，還需要保證機器整體的可靠性，設計比較完整的體系，避免零部件的頻繁更換，最重要的是在設計環節中注意不要破壞環境。
1.5 系統的設計
在設計過程中需要注意防塵，在結構中加入一些防塵設計，以免異物進入機器中。設計過程中不能忘記系統，在一個機器中，作用非常重要，為了在安全前提下更好地節省成本，我們可以設計定時定量的自動注入系統，這樣還可以更有效地將集中到
一起。
2 優化低碳環保工程機械自動化控制系統的設計
2.1 對材料的選擇
設計過程中為了符合我們的環保主題，我們需要嚴格控制材料的選擇。對于不可再收、不可利用的材料，我們全部放棄，選擇可再回收利用的資源。在材料選擇過程中，尤其是結構件的選擇，我們更需要保證其無毒、環保。為了提高機械運作效率，保證機械的耐久性，我們必須遵守一個原則，即長壽、無污染、低
能耗。
2.2 對電機的選擇
選擇電機的時候也需要保證其低碳環保性，電機是帶動整個機械運作不可或缺的物體，因此，對電機的選擇需要慎重。選取的時候需要找公害較小的電機，保證其排廢氣少、耗油量低、噪音少。同時，在設計的時候，需要利用先進的科學發展技術，更好地減輕機械噪音以及污染的影響。為了讓機械能夠更好地運轉，設計過程中我們需要遵守低噪音、低排放、低耗能的原則。
2.3 對技術的改進
2.3.1 對機械產品噪音和振動的改善。在機械產品中，噪音和振動問題一直困擾著人們，如何設計更好的產品，減輕產品的振動問題以及噪音污染一直是我們要面對的問題。減輕產品噪音以及振動不僅僅是為了保護我們的環境，還能夠體現出產品的人性化設計，減輕噪音與振動問題，員工操作起來才能更舒心。
2.3.2 液壓系統的保養與后續改進。液壓系統的壽命和液壓系統的日常清潔有很密切的關系，要想保持液壓系統的工作性能，延長液壓系統的使用壽命，日常的清潔和保養必不可少。日常的液壓系統保養和清潔能夠確保其工作過程中內部油溫不會升得過快，從而延長更換機油的時間。一般的液壓系統會采用增壓液壓油箱，這種油箱能夠防止灰塵以及外部空氣水分進入其中，從而達到清潔液壓的目的。為了延長液壓油箱的使用時間，對液壓系統的零部件選擇也有要求，一般都采用耐腐蝕能力強，性能優良的材料以確保液壓系統使用過程中不會出現滲漏污染。此外，液壓系統的設計階段也很重要，目前液壓系統的設計多采用國內外先進的科學技術和相對前沿的設計想法，這種設計理念能夠確保液壓系統在工作中盡量減少油液中的垃圾，并最大程度降低液壓系統運行時的零部件磨損。
2.4 液壓系統的節能設計
隨著國際能源供應的日趨緊張，節能問題日益為人們所重視。液壓系統有很大的節能潛力，綠色是當前社會倡導的熱點話題，也是機械工程發展的最終目標。因此如何確保液壓系統的低消耗、無污染也是一個我們需要關注和思考的問題。那么如何讓液壓系統做到高效、節能呢？筆者以為首先可以選用節能發動機，其次利用雙泵分合流技術、液壓負荷傳感技術和靜液驅動技術等多項技術來實現低消耗。通過對液壓系統的控制元件、執行元件、工作介質和輔助裝置等方面的節能設計，可以很大程度上降低液壓系統的能源損耗，有效節約
資源。
3 結語
隨著社會的發展，機械自動化的腳步已不可阻擋。為順應大潮，設計人員要做的是在現階段的基礎上實現設計里面的創新并將其應用的機械設計實踐當中去，只有這樣我國的機械行業才能夠取得巨大的進步和實質上的質量提升。以上所表達的就是這一主題――如何做好綠色環保機械的設計，如何在綠色環保機械設計中融入人性化的理念以及最新的設計思想。只有做到這兩點，才能夠說我們在機械自動化這一塊有了一定的心得體會。而筆者以人為本的最新機械設計理念將是機械工程產品今后發展的必然趨勢，同時也會對我國的可持續發展產生重大影響。
參考文獻
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關鍵詞：交通工程機械；進口服務備件；物流網絡優化；方案；評價
中圖分類號：F252.1 文獻標識碼：A
交通工程機械出現故障將導致工程中斷，物流部門能否及時供應服務備件至關重要，因此服務備件物流是售后維修服務的重要保障[1]，優化服務備件物流網絡有助于直接提升企業售后服務水平。機械行業多數產品的服務備件由國內生產供應，然而交通工程機械不同，較長時間以來，由于國內技術水平等因素，多數服務備件尤其是核心備件依賴進口，相比其他機械產品的國內服務備件物流網絡，交通工程機械的進口服務備件物流網絡更復雜，其物流網絡的優化活動存在明顯的特殊性。隨著近年來國家對交通基礎設施建設的投入不斷加大，各類鐵路、公路等交通工程項目大規模開工建設，國內對交通工程機械的需求顯著增長，眾多交通工程機械企業業務規模不斷擴張，市場競爭日益激烈，售后服務成為企業展開差異化競爭的新手段，對提高客戶滿意度非常重要[1-2]；為增強競爭優勢，提升售后服務水平，交通工程機械企業對進口服務備件物流網絡進行優化具有重大意義。
1 文獻回顧
服務備件物流網絡優化是服務備件物流管理的核心活動，國內外學術界對相關問題作了一些研究。在國內，崔益明等（2004）探討了在備件庫之間以信息化為聯系紐帶建立兩層備件網絡[1]，陳娟等（2008）提出了根據服務備件物流服務水平的目標進行網絡配送中心的規劃[2]，戴勇（2010）則探討了成本優化、客戶滿意優化與服務備件物流網絡結構的關系[3]，馬漢武等（2011）使用雙層規劃建立了服務備件二級物流網絡的設施選址、運輸路線安排、庫存控制模型[4]。在國外，Liu等（2003）基于備件單級物流網絡，設計了一種解決選址、車輛路線安排的兩階段啟發式方法[5]，Cohn（2006）針對低需求、高成本的服務備件庫存存儲和選址問題提出了基于復合變量的物流網絡優化設計方法[6]，Mehmet（2007）圍繞一定的庫存成本預算下實現整個網絡較高的服務水平，研究了服務備件物流網絡的庫存設施選址[7]，Lonardo（2008）以庫存成本節約為核心設計了服務備件物流網絡的優化模型[8]，國外研究以庫存問題為核心提出了服務備件物流網絡優化的若干方法。
綜上所述，目前國內外的研究成果具有重要參考價值，但是鮮有文獻對進口服務備件物流網絡優化進行探討，針對進口服務備件物流網絡優化的特殊性的分析極為罕見，圍繞進口服務備件物流關鍵需求優化物流網絡的研究很少。本文從進口服務備件的視角，闡述了進口服務備件物流網絡優化的特殊性、優化的基本思路和方法，以某大型交通工程機械企業為例（出于法律方面的考慮，本文以A公司代替該企業的真實名字），分析了其進口服務備件物流網絡的現狀及主要問題，全面提出了物流網絡優化方案，并對方案進行了綜合評價，為機械行業各類企業優化設計進口服務備件物流網絡、提高售后服務水平提供理論借鑒和決策支持。
2 進口服務備件物流網絡優化分析
相比機械行業其他產品的國內服務備件物流網絡，交通工程機械企業的進口服務備件物流網絡更復雜，物流網絡的優化存在特殊性；需首先分析交通工程機械進口服務備件及需求的特點、物流網絡優化的特殊性及其特殊要求，然后在此基礎上設立物流網絡優化的原則及目標，確定物流網絡優化的內容與步驟，選擇物流網絡優化的方法與工具等[7-8]。
2.1 交通工程機械進口服務備件及需求的特點
交通工程機械種類繁多，主要包括挖掘機械、鏟土運輸機械、路面施工與養護機械、混凝土機械、壓實機械、樁工機械、鑿巖機械、起重機械、隧道施工機械、其它專用機械等[9]。一方面，由于我國交通工程機械行業零部件生產商以中小企業為主，缺乏擁有自主知識產權、主業突出、核心競爭力強的企業集團，另一方面生產商對配套零部件的研發重視不夠，大部分企業聚焦在主機上，造成國內零部件技術水平不高，多數零部件依賴進口。在售后維修服務中用于替換原有進口零部件的服務備件，由于國內尚無較好的替代產品，為保證機械整體性能，同樣依賴進口；核心及關鍵服務備件對進口的依賴更是全面性的，包括液壓元器件、發動機、控制元器件和傳動系統等，液壓件的進口依賴問題最為突出，進口比例在70%～80%，其中國外品牌占據國內挖掘機液壓油缸70%以上的市場份額[10]。
交通工程機械企業進口服務備件的需求特點與進口零部件不同，進口零部件的需求主要由產成品生產計劃拉動，但是進口服務備件的需求取決于機械故障產生的具體狀況，需求時間、需求量和需求種類具有很強的隨機性、不可預測性，這種備件物流網絡面對的是時間、數量、種類均不確定的備件需求，與進口零部件物流網絡在結構、結點、路線等方面均有顯著差異。本文以提升交通工程機械企業售后服務水平為主要出發點，集中于進口服務備件（而非零部件）物流網絡優化的研究。
2.2 進口服務備件物流網絡優化的特殊性
交通工程機械企業進口服務備件與機械行業其他產品的國內服務備件物流網絡存在顯著差異，主要包括運輸、物流中心選址、通關及關稅、庫存等方面。這些差異構成了進口服務備件物流網絡優化的特殊性，詳見表1。
以上特殊性分析表明，進口服務備件物流網絡優化需滿足幾個方面的特殊要求：國際干線運輸路徑最短化、區域物流中心與進口口岸位置可重合、口岸通關效率高、關稅政策有利、物流中心庫房具備保稅與非保稅雙重功能等。
2.3 服務備件物流網絡優化的原則與目標
物流網絡優化必須事先確定需要遵循的原則[11]。首先必須充分考慮進口服務備件物流網絡優化的特殊性，才有優化目標達成的現實性；其次應滿足客戶需求，即客戶對訂單響應時間、訂單滿足率等方面的關鍵需求須得到滿足；再次必須考慮企業（包括合作經銷商）的服務成本和收益；因此，在滿足外部客戶需求、企業內部需求之間取得平衡，是服務備件物流網絡優化需遵循的總則[12]。基于這個總則，優化活動的主要目標包括：（1）縮短客戶訂單響應時間：從機械產生故障發出服務備件訂單的時間算起，限定普通補貨訂單和緊急補貨訂單響應的最低速度，確定兩種訂均響應時間的具體目標；（2）提高補貨訂單滿足率：須限定普通補貨訂單和緊急補貨訂單最低滿足率，確定兩種訂均滿足率的具體目標；（3）確定服務備件運輸成本與庫存成本節約控制的具體目標。
2.4 服務備件物流網絡優化內容與步驟
根據物流網絡優化的主要理論，一般物流網絡優化的內容主要包括物流網絡結構優化、物流設施選址優化、運輸模式優化、運輸路線優化等[5]；緊密結合A公司進口服務備件物流網絡現狀（下文3.1部分將具體分析），本案例物流網絡優化的內容主要包括物流中心選址、物流中心庫型、物流網絡結構、運輸路線、運輸供應商遴選等方面，其中物流中心選址及物流網絡結構優化最重要[6]，因為只有在這兩者確定后，企業才能根據周圍環境、外部資源和企業自身能力進行庫型優化、運輸路線優化、運輸供應商遴選等工作；總體而言，前兩者與后幾方面的關系恰如戰略與戰術的關系。物流網絡優化的一般步驟如下：（1）確定優化目標及優化方法；（2）分析優化需求；（3）采集業務數據；（4）應用專業軟件工具進行模擬計算，得出優化理論方案；（5）根據實際情況評估修正理論方案；（6）提交最終優化方案[7-8]。
2.5 服務備件物流網絡優化方法與工具
影響服務備件物流網絡優化的靜態和動態因素非常多，在實際工作中需采用定量分析與定性分析緊密結合的方法。一方面，需在技術層面上對物流網絡設計深入開展定量研究，現實工作中，單純應用數學工具、建立模型優化物流網絡難以符合實際需要，應用專門的軟件工具優化效果及效率更佳[5-6]；目前主要采用CAST和T-Mod兩種專門軟件。CAST（Computer Aided Strategy & Tactics，計算機輔助戰略和戰術設計）是Radical公司開發的物流網絡優化設計軟件，使用時將企業內外部各種業務數據包括客戶、經銷商、供應商、物流基礎設施等環境信息輸入系統，主要功能是給出物流中心設施選址建議、提供物流網絡結構優化方案等。T-Mod是i2公司推出的一個運輸模型分析軟件，它可以通過模擬運行，設計出一個優化的運輸路線方案，適用于從物流中心到客戶群體的運輸方案制定，是戰術層面優化設計運輸網絡的有力工具；另一方面，還需緊密結合進口服務備件物流網絡優化的特殊性，對物流網絡優化活動具有重大影響的外部環境因素展開全面的定性研究[7-8]；前面關于進口服務備件物流網絡優化特殊性的分析提出了幾方面特殊要求：國際干線運輸路徑最短化、區域物流中心與進口口岸位置可重合、口岸通關效率高、關稅政策有利、物流中心庫房具備保稅與非保稅雙重功能等；主要外部環境因素包括政府、海關政策、物流基礎設施水平、運輸供應商服務及成本等方面。采取定性分析與定量分析緊密結合的方法，物流網絡的優化方案才具有更強的可操作性、有效性[11-12]。
3 交通工程機械企業進口服務備件物流網絡優化——以A公司為例
緊密結合考慮進口服務備件物流網絡優化的特殊性，以大型交通工程機械企業A公司為例，深入分析其進口服務備件物流網絡現狀，圍繞內外部需求制定物流網絡優化目標，遵循優化內容和步驟要求，借助專業軟件工具、采取定性分析與定量分析結合的方法，制定解決方案，優化區域物流中心選址與庫型選擇，優化物流網絡結構、配送運輸路線以及運輸供應商遴選，并對方案進行綜合評價。
3.1 進口服務備件物流網絡現狀與問題
A公司多年來業務規模位居國內交通工程機械行業前列，不但是國內市場產品銷售品種最齊全、最大型的交通工程機械企業之一，其產品還出口到一百多個國家和地區，2012年出口創匯超過10億美元，比2011年增長15.8%。A公司在交通工程機械的主機方面優勢明顯，但產品中很多核心及關鍵零部件依賴進口，成本約占出口價格的30%；在售后維修服務中用于替換原有進口零部件的服務備件同樣依賴進口，尤其是液壓元器件、發動機、控制元器件和傳動系統等核心、關鍵備件，形成了與機械產品營銷網絡配套的進口服務備件物流網絡；同時A公司在全球范圍內建立了產品營銷體系及售后服務備件物流網絡。一方面，近年來中國成為全球最大的交通工程機械市場之一，行業競爭加劇，售后服務作為新的競爭優勢被提高到非常重要的位置；另一方面，隨著A公司國內業務規模持續擴張，原進口服務備件物流網絡缺陷日益明顯，逐漸不能滿足客戶對售后服務的更高要求，因此，對物流網絡進行優化成為重要而緊迫的任務。如圖1所示，A公司運行多層的進口服務備件物流網絡，備件供應路徑為：國外供應商備件區域物流中心（新加坡）進口口岸中國四家經銷商總公司庫房經銷商各分公司庫房。
區域物流中心（新加坡）通過國際運輸從四個報關口岸向中國供應備件；普通補貨與緊急補貨的運輸方式分別為海運和空運；補貨先運至指定的四個口岸，普通補貨不能直接運抵各經銷商分公司庫房，而是先運到總公司備件庫房，再進行二次甚至三次轉運；緊急補貨則由各口岸直接轉運到經銷商分公司備件庫房。因此，原物流網絡的運行績效相當不理想，主要存在以下幾方面問題：
（1）補貨訂單響應時間長。根據客戶需求與交通工程機械行業售后服務標準，普通補貨訂單響應時間不超過7天，緊急補貨訂單響應時間不超過48小時。A公司進口服務備件物流網絡的績效現狀為：普通補貨訂均響應時間為15.1天，緊急補貨訂均響應時間為4.2天，遠未達到客戶需求和行業標準，勢必導致售后服務的客戶滿意度低下、產品綜合競爭力減弱。
（2）補貨訂單滿足率低。交通工程機械的服務備件需求種類多、數量大，由于A公司的補貨訂單響應速度慢，補貨提前期（lead-time）過長，導致各經銷商各級庫房難以保障各類備件的訂單獲得較高的滿足率，缺貨機率較大，普通補貨訂單滿足率只有86.1%，緊急補貨訂單滿足率僅為91.4%；然而根據客戶需求與行業標準，普通補貨訂單滿足率為95.0%，緊急補貨訂單滿足率則須達到99.7%。
（3）運輸和庫存成本高。由于區域物流中心設在新加坡，運輸路徑并非最短，最短路徑應該是由國外供應商直接運往中國，原網絡多余的轉運大幅增加了運輸費用；國內各經銷商指定不同的進口口岸，明顯提高了區域物流中心的運輸管理難度與費用和進口口岸的操作成本；由于補貨提前期過長，為確保備件供應，各經銷商庫房不得不持有大量備件庫存，庫存成本居高不下，削弱了產品價格競爭力及盈利。
綜上所述，原物流網絡的區域物流中心位置、物流網絡的結構、物流運輸路線等方面亟待優化；服務備件補貨訂單響應時間長和訂單滿足率低導致售后服務水平低，同時備件運輸和庫存成本居高不下，這些問題已經成為A公司持續發展、贏得競爭的瓶頸，對原有物流網絡進行優化勢在必行。
3.2 進口服務備件物流網絡優化的總目標
基于進口服務備件物流網絡優化的特殊性，在滿足外部客戶需求、企業內部需求之間獲得平衡，是進口服務備件物流網絡優化需遵循的總則。基于這個總則，A公司設定了“立足并超越行業售后服務標準”的方針，深入分析客戶需求，確定優化活動的主要目標為：（1）大力縮短客戶補貨訂單響應時間：從工程機械產生故障發出服務備件訂單起，普通補貨訂單和緊急補貨訂單響應的最低速度分別限定在7天和48小時內，兩種訂均響應時間目標分別為5天和36小時；（2）顯著提高補貨訂單滿足率：普通補貨訂單和緊急補貨訂單最低滿足率分別限定在95.0%和99.7%，兩種訂均滿足率目標分別為96.0%和99.8%；（3）進口服務備件運輸成本與庫存成本降低30.0%。
3.3 區域物流中心選址優化
基于以上分析，在國內建立區域物流中心是物流網絡優化的首要任務。充分考慮進口服務備件網絡優化的特殊性，確定優化目標，采取正確的優化方法和工具，區域物流中心選址遵循前述6個步驟：
（1）確定優化目標和優化方法。物流中心選址決策因素較多，一般性因素以運輸效率（滿足客戶需求）和運輸成本（滿足自身及經銷商需求）為主；特殊性因素則要求與國際運輸高效銜接，充分研究物流中心與進口口岸的位置重合可行性。物流中心選址的目標是綜合考慮上述兩方面因素，科學合理地進行區域物流中心再選址，達成前文所述的客戶訂單響應時間、訂單滿足率及成本節約總目標。優化方法一是技術層面的定量分析，主要應用Radical公司的CAST軟件和數據表分析手段，二是對外部條件即候選城市的環境因素進行全面的定性分析。
（2）優化需求分析。由于區域物流中心再選址是進口服務備件物流網絡優化成敗的關鍵，其優化需求必須與前文所述的物流網絡優化總目標保持一致，在此不再贅述；需要強調的是，選址既要滿足客戶的訂單響應時間、訂單滿足率等關鍵需求，也必須達成企業自身及經銷商的物流成本控制目標。
（3）采集業務數據。業務數據的準確性和完整性直接關系到技術分析結果的合理性。數據采集途徑主要是信息系統記錄、客戶及經銷商直接提供，主要包括以下內容：經銷商所有備件庫房地址，供應商及客戶群分布狀況，上一年的訂單詳細數據（包括重量、配送頻率、運輸成本等），當前的運輸市場運價水平等。
（4）定性分析與定量分析結合，借助CAST進行模擬計算，得出優化理論方案。基于進口服務備件物流網絡的特殊性，綜合考慮國際運輸、區域物流中心位置、進口口岸通關及保稅操作、庫存管理等方面的特殊要求，物流中心候選城市必須符合的前提條件是：既是沿海大型國際港口城市也是國際航空樞紐中心；由于經銷商的備件庫房分布在全國各地，根據沿海城市的發展現狀，確定天津、上海和廣州為候選城市，他們分別是中國北方、東部和南方最具代表性的口岸城市；將采集到的業務數據輸入CAST系統，得出各候選城市為物流中心的進口服務備件運輸成本模擬數據，見表2。
結果顯示，以上海為區域物流中心的普通、緊急補貨訂單運輸成本均最低，廣州次之，天津最高，因此先把天津排除，進一步比較上海和廣州其它方面的情況再決定。
（5）進一步評估理論方案。全面展開兩個城市的環境分析：針對普通補貨訂單，從業務規模現狀和發展潛力比較兩地的港口和機場條件，以及兩地到各經銷商備件庫房的卡車運輸時間；針對緊急補貨訂單，關鍵是評估兩個城市的空運航班資源，從出發航班的頻率、數量和最晚起飛時間等方面進行比較；然后結合進口服務備件物流網絡優化的特殊要求，重點比較兩地在國際運輸、進口口岸通關及保稅操作等方面的條件。綜合評估的結果是：上海最優。
（6）提交最終報告。基于技術分析和實際環境綜合評估，上海作為A公司中國區域進口服務備件物流中心的所在地，在客戶服務水平提升和成本控制方面都最具優勢。
3.4 區域物流中心庫型優化
為了達到客戶訂單滿足率目標，A公司在區域物流中心持有庫存種類繁多、價值高，如果所有庫存進口到中國時就繳清關稅，數額巨大，公司將面臨沉重的現金壓力；同時，由于公司產品出口銷售到世界各地，根據集團的服務備件全球共享政策，當國外其他區域的備件物流中心或用戶有特殊需要時，中國區域物流中心必須調撥備件到國外，因此如果備件在中國進口時就已繳付高額關稅，則使備件成本顯著增加，庫存共享能力勢必嚴重下降；因此，中國區域物流中心選擇保稅型庫房是唯一選擇。
保稅型庫房主要有保稅區庫房、保稅物流園庫房、區外保稅庫房三種，各類庫房的運作條件各有優劣，但同時還必須滿足備件物流服務的兩個重要要求：（1）保稅庫房內可設置非保稅區域，因除保稅功能外，區域物流中心還需接收從國內生產、采購的部分服務備件和經銷商返回的多余備件庫存，因此庫內非保稅區域必不可缺。（2）備件出庫可采取快速的集中報關模式，以及時完成備件配送。在此情況下，只有第三種庫房符合條件，因此中國區域物流中心必須選擇區外保稅庫房。
3.5 物流網絡結構優化
物流網絡結構由物流結點和運輸路線組成[10]。一方面，優化活動重點調整了關鍵結點的位置，將區域物流中心由新加坡改為上海，將進口口岸結點進行“四合一”，上海作為接收國外供應商補貨的唯一口岸，優化活動通過撤并高層結點精簡了網絡結構；考慮到當前底層結點（各經銷商總、分公司庫房）存在與布局的合理性，現階段不進行撤銷或合并；另一方面，備件的配送運輸不再經由經銷商總公司庫房轉運，原則上從上海運至各備件庫房，關于運輸路線的優化將在后面具體闡述。通過物流結點和運輸路線調整，優化后的物流網絡得以瘦身，新的物流網絡結構呈扁平化，減少了結點層次，縮短了運輸路徑，簡化了配送渠道，如圖2所示。
根據物流網絡優化設計理論，在調整物流設施布局數量時，要在客戶服務水平和服務成本（主要包括物流中心運作成本、庫存成本、運輸成本等）之間尋求平衡[7-8]。為支撐全球范圍內的全方位產品營銷，多年來A公司構建了全球服務備件物流網絡；優化中國區域進口服務備件物流網絡結構將縮短客戶訂單響應時間、提高訂單滿足率、降低運輸成本，然而隨著中國區域物流中心的建立，A公司全球網絡的區域物流中心由4個增加到5個，勢必增加物流中心的運作成本及其庫存成本，那么物流網絡總成本的變化如何？從成本角度出發，物流網絡優化的合理性怎樣？分析A公司中國物流網絡優化后的全球物流中心總數量與全球物流網絡總成本變化的關系，經過全面的業務數據統計后得出，如圖3所示。
分析A公司全球物流網絡總成本曲線，當區域物流中心總數量在4～6個時，總成本最優。A公司優化中國物流網絡后的全球物流中心總數量為5個，全物流網絡總成本控制仍處于最低水平。
3.6 物流網絡運輸路線優化
A公司在中國市場的緊急補貨訂單與普通補貨訂單業務量比例約為3∶1；緊急補貨的配送運輸路線相對單一，由于時效要求高，從物流中心到經銷商各庫房采取點對點空運配送的方式，一定時期內不需優化；普通補貨訂單量比重大，時效要求較低，普遍采用公路運輸配送，則需針對原配送運輸路線（4個口岸4個總公司庫房各分公司庫房）的速度慢、成本高等問題進行重點優化。
應用T-Mod專業軟件進行分析，根據各備件庫房上一年訂單的詳細記錄，研究在規定的運輸時間要求內采用更少車輛進行集中運輸的可行性。該模式的關鍵是采取“送牛奶車模式”，即在一定的時間內，利用有限的卡車裝載送往不同目的地的貨物。應用T-Mod工具時，首先必須明確現實限制條件，包括承諾客戶的配送時間、物流中心和客戶的工作時間、各地不同路段的平均運輸速度、裝卸所需時間、允許司機連續駕駛的時間、車輛載重量和容積限制等；然后輸入業務數據，包括物流中心、備件庫房及客戶的地址、運費表、貨物信息、現有運輸方案等。應用T-Mod優化前后的配送運輸路線如圖4所示。
3.7 物流網絡運輸供應商遴選優化
物流網絡運輸供應商遴選也是優化活動的重要決策，選擇資質良好的運輸供應商是物流網絡高效運作的保證。遴選供應商的步驟一般包括確定候選供應商名單、問卷綜合調查、財務能力審核、現場訪問、完整詢價、資質綜合評估及談判簽約。其中資質綜合評估是關鍵環節，在此作重點分析。候選供應商資質評估通常采用兩種方法：一種為SCORE CARD計分法，是按評估項目對供應商的得分高低進行取舍。另一種為PUGH MATRIX對照法，是按評估的項目在供應商之間進行比較，選擇資質最佳者；由于評估項目難以量化，第一種方法的分數易有偏差，第二種方法采取競爭者之間的資質對比，更能作出直觀準確的判斷，因此本案例中A公司采取PUGH MATRIX對照法評估遴選運輸供應商，見表3。
評估時首先依據物流網絡運輸要求制定評估項目，按照各項目的重要性確定權重值；然后選擇一家熟悉的供應商YS作為基準，各評估項目如果優于基準則為“+”，反之為“-”，相同為“S”；最后統計優劣項目個數、權重值和各供應商的總評差值，若差值為正則說明該供應商資質優于基準供應商，差值越大優勢越大，如表3所示DL和SK兩家供應商最優。
4 優化方案綜合評價
優化方案綜合評價的KPI（key performance indicator，關鍵績效指標）為優化活動的各項目標，涵蓋了客戶服務改進和成本控制兩個方面，具體包括客戶訂單響應時間、客戶訂單滿足率、運輸成本與庫存成本的績效。方案提交后進入方案實施階段，根據實施成效開展方案定期評價活動QBR（quarterly business review，季度業務評價），根據一年共4次QBR的綜合評價，A公司進口服務備件物流網絡優化后KPI改進狀況見表4。
綜合評價總結如下：（1）優化后的新網絡與原網絡相比，各項關鍵績效得到提高，其中普通補貨訂單的響應時間明顯縮短了10.3天、訂單滿足率提高了10.1%，緊急補貨訂單滿足率提高了8.4%，年運輸成本和庫存成本降幅超過30%；（2）新網絡績效與行業標準相比，各項KPI均有一定幅度的超標表現，其中普通補貨訂單響應時間超標2.2天；（3）新網絡績效與目標績效相比，除了緊急補貨訂單滿足率剛好達標，各項關鍵績效均超過預定目標，其中年運輸成本和庫存成本降幅分別超標5.8%和6.2%。總體而言，優化活動顯著提升了服務質量，降低了服務成本，充分體現了“立足并超越行業售后服務標準”的企業宗旨。
5 結 論
進口服務備件物流網絡的優化是一系列決策分析的過程，需要系統科學的理論指導和優化方法。交通工程機械企業進口服務備件物流網絡的優化涉及國際運輸及進口通關等復雜因素，應充分考慮進口服務備件物流網絡優化的特殊性，以客戶需求為導向設定優化原則及目標，遵循優化的主要內容及步驟要求，借助專業軟件工具、采取定性分析與定量分析結合的優化方法。區域物流中心再選址需兼顧物流中心與國際、國內運輸的高效銜接，分析物流中心與進口口岸位置的可重合性，并綜合考慮物流基礎設施水平、運輸成本、進口通關和保稅操作的便利性；為達到緩解關稅壓力、全球共享庫存、保稅與非保稅雙重功能、快速報關出庫等目標，區域物流中心須采用區外保稅型庫房；在此基礎上優化物流網絡結構，撤并進口口岸削減中轉環節，可使物流網絡扁平化；采取“牛奶車模式”可有效優化配送運輸路線，應用PUGH MATRIX對照法可有效優化物流網絡運輸供應商遴選。
研究結果表明：（1）交通工程機械企業通過對進口服務備件物流網絡的重新規劃，優化區域物流中心選址與庫型選擇，優化物流網絡結構、配送運輸路線以及運輸供應商遴選，可縮短服務備件訂單響應時間，提高補貨訂單滿足率，從而提升售后服務水平、增強競爭優勢；（2）優化活動有效降低了服務備件運輸與庫存成本，由此在提升客戶服務質量的同時也實現了企業成本控制的目標，使企業在滿足內外部需求之間獲得平衡。
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關鍵詞：南京；移動源；排放清單
中圖分類號 X51 文獻標識碼 A 文章編號 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
移動源主要分為道路移動源和非道路移動源，通常指機動車和非道路機械等[1]。隨著中國經濟快速發展和城市化規模迅速擴大，機動車保有量也迅猛增長[2]。北京[3]、杭州[4]、常州[5]等城市的大氣污染物排放清單結果顯示，機動車尾氣排放是本地大氣污染物的主要排放源之一。與機動車相比，以柴油為主要燃料的非道路機械具有技術水平低、使用年限長、耗油量高等特點[5]，且空間分布廣泛，尾氣控制措施實施難度較大，排放問題日顯突出[6]。張禮俊等[7]建立了珠江三角洲地區2006年非道路移動源排放清單，結果表明，非道路移動源已成為該地區第三大SO2和NOx排放貢獻源。因此，研究移動源排放的污染物對城市空氣質量的影響，建立排放清單具有重要意義[8]。
本研究以環境保護部的《道路機動車大氣污染物排放清單編制技術指南（試行）》[9]和《非道路移動源大氣污染物排放清單編制技術指南（試行）》[10]為主要依據，收集了南京市2015年移動源活動水平數據，采用適當的估算方法和排放系數，建立了南京市2015年移動源排放清單，以期為制定合理的移動源污染控制措施提供參考和依據。
1 材料與方法
1.1 研究區域與對象 研究區域為南京市，估算的移動源包括道路移動源（機動車）和非道路移動源。其中，非道路移動源為工程機械、農業機械、船舶、鐵路內燃機車和飛機。涉及的大氣污染物包括CO、HC、NOx、PM10、PM2.5和SO2等6種。
1.2 數據來源
1.2.1 道路移動源 本研究獲取了2015年南京市分車型、分燃料、分登記年份的機動車保有量數據。車輛排放標準的劃分參考《道路機動車大氣污染物排放清單編制技術指南（試行）》（以下簡稱“指南1”）。出租車日均行駛里程303km[12]，其余車型的年均行駛里程均引用指南1推薦值。排放系數采用指南1推薦方法來計算，各修正因子根據本地環境條件及交通運行情況來確定。根據資料[12-13]可知，南京市平均海拔32m，2015年年平均氣溫16.4℃，平均濕度73%，平均車速22km/h，車用汽油和柴油均為國五標準，含硫率10μL/L。因此，僅有海拔因子、溫度因子和乙醇摻混度不進行修正。柴油車d重系數采用全國典型工況載重系數為50%[8]，HC蒸發排放系數采用推薦值1a。
1.2.2 非道路移動源 工程機械、農業機械、船舶、鐵路燃油消耗量估算方法參考文獻[14]或《非道路移動源大氣污染物排放清單編制技術指南（試行）》（以下簡稱“指南2”），其中，房屋建筑施工面積、農業柴油消耗量、船舶客貨運周轉量、鐵路客貨運周轉量等計算所需相關數據來自年鑒[13，15-16]。祿口機場飛機起降架次數據來自《全國機場生產統計公報》。工程機械、農業機械和鐵路內燃機車燃油含硫率取值參考GB252-2011《普通柴油》[17]，內河船舶油品含硫率來自本地調研，為1.5%，民航飛機油品含硫率參考文獻[7]。排放系數采用指南2推薦值。
1.3 估算方法
2 結果與分析
2.1 移動源排放清單結果 按照指南1方法計算出2015年南京市移動源污染物排放量為：CO9.61萬t，HC1.89t，NOx5.66萬t，PM100.22萬t，PM2.50.20萬t，SO20.29萬t。其中，道路移動源污染物排放量：CO9.23萬t，HC1.77萬t，NOx4.75萬t，PM100.16萬t，PM2.50.15萬t，SO20.008萬t。非道路移動源污染物排放量：CO0.38萬t，HC0.12萬t，NOx0.92萬t，PM100.06萬t，PM2.50.05萬t，SO20.29萬t。各車型機動車及各類非道路移動機械污染物排放情況詳見表1。
2.2 移動源排放特征分析
2.2.1 道路移動源排放特征分析 統計分析不同車型機動車污染物排放量（圖1），從圖中可以看出，不同車型機動車的排污貢獻差別較大。對于CO和HC，小型載客汽車是最大的貢獻源，排放量占比分別為54.7%和61.0%。重型載貨汽車保有量僅占全市機動車保有量的2.0%，但對NOx、PM10、PM2.5和SO2排放貢獻均為最大，分別達到了54.0%、46.7%、45.8%和42.9%。輕型載貨汽車和大型載客汽車對NOx排放貢獻也較大，分別為11.5%和11.4%。對于顆粒物，小型載客汽車和大型載客汽車貢獻率僅次于重型載貨汽車，雖然小型載客汽車以汽油燃料為主，顆粒物排放相對柴油車少，但因其保有量占到總保有量的82.7%，所以對PM10和PM2.5排放貢獻也較大，分別為13.7%和14.8%。大型載客汽車的貢獻率則分別為14.2%和13.9%。
將機動車按排放標準進行劃分，分析不同排放標準車輛污染物排放量（圖2）。2015年，南京市機動車國Ⅵ、國Ⅲ和國II排放標準車輛保有量占比較大，分別為51.4%、26.5%和16.3%。而從污染物排放量來看，國Ⅲ標準的車輛對CO、HC、NOx、PM10、PM2.5和SO2的貢獻率分別為29.9%、31.1%、62.2%、62.3%、61.9%和49.8%，均為最大。對于CO、HC、NOx和SO2，國Ⅳ標準的車輛排放貢獻率第二，分別為26.0%、30.2%、20.1%和38.8%。國Ⅱ排放標準車輛則對顆粒物排放貢獻較大，其PM10、PM2.5排放貢獻率分別為17.8%、17.9%。
2.2.2 非道路移動源排放特征分析 2015年，南京市非道路移動源燃油消耗量（不含民航飛機）為18.2萬t。其中，船舶占比最大，為47.0%，其次為工程機械，占比28.2%。分析各類非道路移動源大氣污染物排放貢獻率可知（圖3），船舶是非道路移動源大氣污染物排放的主要貢獻源，其CO、HC、NOx、PM10和PM2.5排放量占總量的比例均最大，分別為53.8%、44.3%、44.5%、57.8%和57.1%，由于船舶用油含硫率較高，其SO2排放量貢獻率也高達89.6%。此外，工程機械和民航飛機也是南京市非道路移動源中的重要貢獻源。其中，工程機械排放的CO、HC、NOx、PM10和PM2.5分別占總量的14.5%、20.4%、18.4%、19.0%和19.6%，民航飛機為20.2%、18.7%、14.8%、8.0%和8.1%。
2.3 清單結果比較 將本研究移動源清單結果與南昌市（2014年）、揚州市（2014年）以及基于COPERT Ⅳ模型建立的南京市機動車清單結果（2011年）進行比較，詳見表2。從表中可以看出，南昌市移動源清單結果普遍低于本研究，二者估算方法大體相同，說明本市移動源污染物排放量要高于南昌市。SO2排放量則因參考依據不同，結果差異較大；與揚州市移動源清單結果比較，差異較大，除研究區域不同外，所選取的排放系數、估算方法以及獲取的活動水平數據詳實程度的不同，都有可能是導致清單結果出現較大差異的原因；與2011年機動車清單結果對比，一致性較好。
2.4 不確定性分析 本研究中清單的不確定性主要來自活動水平、估算方法和排放系數3個方面。在活動水平方面，道路移動源中，年均行駛里程多采用指南推薦值；非道路移動源中，燃油消耗量數據多數是通過公式估算得出，這些數據與本地實際情況之間存在一定偏差，從而帶來較大的不確定性。估算方法方面，非道路移動源清單在建立過程中，忽略了機械數量、種類和運行工況等因素，直接采用燃油消耗量估算其污染物排放量，由此存在不確定性。排放系數方面，本研究選用了指南中的排放系數，相較參考國外文獻會更符合實際，但是否符合本地非道路移動源的實際排放狀況仍有不確定性。
3 結論
（1）2015年，南京市移動源共向大氣排放CO9.61萬t，HC1.88t，NOx5.66萬t，PM100.22萬t，PM2.50.20萬t，SO20.29萬t。
（2）道路移動源中，小型載客汽車對CO和HC排放貢獻率最大，為54.7%和61.0%。重型載貨汽車是NOx、PM10、PM2.5和SO2排放最大貢獻源，排放量占比分別為54.0%、46.7%、45.8%和42.9%。按排放標準來劃分，國Ⅲ標準的車輛污染物排放貢獻率最大。
（3）非道路移動源中，船舶對CO、HC、NOx、PM10、PM2.5和SO2的貢獻率均最大，分別為53.8%、49.4%、44.5%、57.8%、57.1%和89.6%。
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關鍵詞：機械設計;虛擬現實 技術
前言
伴隨著科學技術的不斷發展， 人類社會步入了嶄新的世紀， 經濟的全球化和社會的信息化， 促使市場競爭日益激烈， 制造企業為了在競爭中求得生存和發展， 必須以最快的上市速度， 最好的質量， 最低的成本和最優的服務， 滿足不同顧客的需求。這就要求企業生產活動必須具有高度的柔性， 對市場需求的變化做出快速反應， 虛擬現實技術由此產生。
1.虛擬現實的內涵和特點
虛擬現實是實際制造過程在計算機上的本質實現， 即采用計算機仿真與虛擬現實技術， 在計算機上群組協同工作， 實現產品的設計、工藝規劃、加工制造、性能分析、質量檢驗以及企業各級過程的管理與控制等產品制造的本質過程， 以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬現實雖然不是實際的制造， 但卻實現實際制造的本質過程， 是一種通過計算機虛擬現實來模擬和預估產品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題， 提高人們的預測和決策水平， 使得制造技術走出主要依賴于經驗的狹小天地， 發展到了全方位預報的新階段。與實際制造相比較， 虛擬現實的主要特點是：
（1）產品與制造環境是虛擬現實， 在計算機上進行產品設計、制造、測試， 甚至設計人員或用戶可“進入”虛擬的制造環境檢驗其設計、加工、裝配和操作， 而不依賴于傳統的原型樣機的反復修改;還可將已開發的產品（部件）存放在計算機里， 不但大大節省倉儲費用， 更能根據用戶需求或市場變化快速改變設計， 快速投入批量生產， 從而能大幅度壓縮新產品的開發時間， 提高質量、降低成本。
（2）可使分布在不同地點、不同部門的不同專業人員在同一個產品模型上同時工作、相互交流、信息共享， 減少大量的文檔生成及其傳遞的時間和誤差， 從而使產品開發以快捷、優質、低耗響應市場變化。
2.虛擬現實技術在機械設計與制造中應用
（1）虛擬產品概念設計。概念設計（Conceptual Design）是創造性思維的一種體現，概念產品是一種理想化的物質形式。概念設計是指對產品起始的設計構思，目的是為了捕捉產品的基本形態。概念設計是產品設計過程中的重要階段，因為產品成本的60%～70%是概念設計決定的。虛擬概念設計使用虛擬現實技術，為設計者提供基于語言識別和手勢跟蹤的輸入方式，設計者可隨時、方便地在三維虛擬環境中操縱產品及零件并改變或修改產品的各種形態建模，并可以在三維空間中對設計對象進行觀察和操作，其目的是獲得足夠多的有關產品式樣和形狀的信息，從而達到滿意的效果。虛擬現實技術在產品概念設計中的應用，使設計師的設計思路和設計表達更加清晰、形象、逼真，讓人更多了一種直觀的、親切的交互的感受。這樣的開發設計大大減少了投放市場的風險性，保證產品開發一次性成功。設計時可以針對不同用戶及愛好者的需求，在不同的虛擬環境中，讓他們親自體驗修改模型的感受，充分感受了自己所喜愛的產品在虛擬環境中的“真實”情況。
（2）虛擬設計。虛擬設計（Virtual Design）就是設計人員設計一個虛擬的產品，來分析、研究、檢查所設計的產品是否滿足設計要求，有問題及時修改，使產品設計更為完善，或者說虛擬現實技術用于產品的開發設計。虛擬設計涉及到許多的學科和專業技術，屬于多學科交互技術，在工程設計上，目前提出兩種基于虛擬現實的工程設計方法。一種是利用現有的CAD 系統產生模型，再將其轉換成虛擬現實軟件支持的格式，然后將模型輸入到虛擬現實軟件的環境中，完成虛擬產品的設計，用戶充分利用各種增強的效果設備，如頭盔顯示器等產生臨境感。另一種是VR-CAD 系統，將虛擬現實技術引入CAD 環境，這種設計環境中的對象不僅具有外形，而且還有重量、材料特性、表面硬度以及一些內在的物理性能、功能作用等信息。對象之間相互作用時能反映出對象內部結構狀態等隨外部輸入的實時改變。設計者直接在虛擬環境中參與設計，采用虛擬設計可以對產品的外形設計、產品的布局設計、產品的運動和動力仿真設計，避免可能出現的干涉和其它不合理問題;同時可以檢查運動構件工作時的運動協調關系。
（3）虛擬制造。虛擬制造（Virtual Manufacturing）是實際制造過程在計算機上的映射，即采用計算機仿真與虛擬現實技術，在高性能計算機及高速網絡的支持下，在計算機上群組協同工作，將與產品制造相關的各種過程與技術集成在三維的、動態的仿真真實過程的實體數字模型之上，實現產品設計、工藝規劃、加工制造、性能分析、質量檢驗以及企業各級過程的管理與控制等產品制造的本質過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬制造技術在制造業中得以成功地推廣應用，其中在航空航天、汽車等領域中的應用尤為典型。虛擬制造在汽車領域的應用涉及到汽車的整個生命周期，它可以在汽車生產設備、工裝和模具，甚至校車的設計之前，很容易地生產系統和工藝過程進行建模、修改、分析及優化。比如，通用電動車部（General Motors ElectroMotive Division，EMD）早在1997 年就利用UG II 軟件，建成了第一個完全數字化的機車樣機模型，并圍繞這個數字模型并行地進行產品設計、分析、制造夾模具工裝設計和可維修性設計。此舉顯著降低了研制費用及生產成本，大大增強了全球競爭能力。由此可見，虛擬制造用虛擬樣機代替具體物理模型，對產品的全壽命周期進行展示、分析和測試，對存在問題的地方進行修改，提高產品一次試驗成功率，減少設計制造費用，縮短設計開發周期，降低研發成本，提高研發水平，保證產品質量。
4.結束語
現在，虛擬現實技術在工業領域中獲得較為成熟的運用，但仍是初級階段。可以預見得到，虛擬現實技術將逐漸應用到設計制作的各個環節中，為設計制造業的蓬勃發展提供無限動力。
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液力變矩器在農業機械使用中發揮調速、變矩作用時，也會產生各種故障，且故障診斷排除較為復雜。文章以大型農業機械中傳動裝置液力變矩器為例，分析農業機械液力變矩器在使用過程中的產生故障原因，制定解決方法，并對其日常維護檢查提出看法。
關鍵詞：
農業機械；液力變矩器；故障診斷；檢查維護
引言
在現如今的農業生產中，運用的農業機械種類較多，較常見的有：耕種機械、植保機械、動力機械（拖拉機）、收獲機械、灌溉機械、運輸及裝載機械等。在國內，這些大型的農機裝備已向自動化、綜合化、一體化、智能化發展，動力裝置的性能好壞直接影響作業質量，而傳統的變速箱不能實現無極調速、變矩，這給操作性和靈敏性帶來局限[1][2][3]。液力變矩器的合理使用可以有效地實現農業機械對操作性和靈敏性的綜合性能的要求。由于農業機械工作環境較為惡劣，一旦液力變矩器發生故障，將影響機械正常作業，如發現故障應及時修復，保證其正常使用性能；文章以大型農業機械中傳動裝置液力變矩器為例，分析農業機械液力變矩器在使用過程中的產生故障的原因，制定解決方法，并對其日常維護檢查提出看法。
1液力變矩器常見故障及排除方法
在實際操作使用中液力變矩器的故障一般分為以下幾種：渦輪部分不轉動、渦輪軸輸出力矩不足、油壓過高、油壓過低、產生噪聲、漏油量加大。渦輪部分不轉動故障可能有以下兩個原因：一是油面低，吸入空氣，二是與發動機的連接部分損壞。針對以上兩種故障原因可相對應采取的解決方法有：（1）補充油、排氣；（2）拆卸后處理。渦輪軸輸出力矩不足故障原因：（1）油面低；（2）進油壓力過低，產生氣泡；（3）導輪上單向離合器不能鎖緊；（4）葉輪間互相摩擦；（5）發動功率不足。對應解決方法：（1）補充油；（2）將進口壓力閥拆卸修理；（3）拆卸修理或更換單向離合器；（4）拆卸修理，檢查軸承間隙；（5）修理發動機。油壓過高故障原因：（1）壓力閥調整過高；（2）管道堵塞；（3）變矩器內油路堵塞。對應解決方法：（1）重新調整；（2）清洗管道；（3）清洗變矩器油路。油壓過低故障原因：（1）油管接頭等吸入空氣；（2）油面低；（3）溢流閥不起作用；（4）油泵磨損。對應解決方法：（1）檢查各接頭并擰緊；（2）補充油；（3）拆卸檢查，調整或更換；（4）拆卸修理。產生噪聲故障原因：（1）與發動機連接部分松動；（2）油泵磨損；（3）軸承磨損。對應解決方法：（1）檢查修理；（2）拆卸修理；（3）更換軸承。漏油量加大故障原因：（1）油封磨損；（2）在油封密封面中間夾入雜質；（3）各接頭處由于振動而松動。對應解決方法：（1）更換油封；（2）拆卸修理或更換；（3）檢查后擰緊。液壓系統中的溫度過高原因：（1）液壓原件規格選用不合理；系統中存在多余元件和回路；節流方式不當；系統在非工作過程中，無有效的卸荷措施；管路設計、安裝不合理；（2）系統各連接處泄漏，密封裝置損壞泄漏，運動件磨損后造成的泄漏，這些泄漏造成容積損失而發熱；（3）液壓系統卸荷回路動作不良，使系統在不需要壓力油時油液仍在溢流閥所調定的壓力下溢回油箱，或在卸荷壓力較高的情況下才流回油箱；（4）在系統某些元件工作不良的工況下，采用提高系統壓力來保證正常工作。會增加能量損耗，使油液發熱；（5）面積不足、油量不足致使油液循環太快或冷卻器作用差，周圍環境溫度較高，散熱條件差等導致散熱不良。對應解決方法：（1）不合理設計，給予改進完善，并在調試、維護時給予改善；（2）應在液壓泵、各連接處、配合間隙等處，防止內外泄漏，減少容積損耗；（3）檢查卸荷回路的工作是否正常，并采取相應措施消除；（4）調整壓力到適當值；（5）改善散熱條件，適當增加油箱容量，有效地發揮箱壁的散熱效果。必要時應采取強制冷卻措施。
2液力變矩器的檢查與維護
（1）要經常清除系統各元件外表面的污物，便于觀察滲油現象，使其具有良好的散熱性能。（2）注意檢查油溫、油壓表，查看各元件外表有無過熱現象。（3）經常檢查油箱油面，并及時換油和清洗油箱。（4）經常觀察油管是否正常，如有壓扁、過分彎曲、破裂，應及時更換新管。（5）經常注意傾聽變矩器工作中的聲音，發現噪聲、撞擊聲，應及時查清原因。（6）按要求選用液壓油，并保持清潔。3結束語綜上所述，液力變矩器在農業機械使用中發揮調速、變矩作用時，也會產生各種故障，且故障診斷排除較為復雜；發生故障時需仔細觀察故障現象，分析故障產生原因，制定正確診斷方法，及時有效地排除故障，保證機械能夠快速投入生產作業，提高工作效率。在操作使用過程中，必須嚴格遵循操作保養手冊，做到日常檢查、定期檢查、定期維護保養，避免不必要的故障發生。
作者：金文忻 金峰 尹華 周長娣 吳丹 單位：江蘇農林職業技術學院 江蘇省交通技師學院
參考文獻
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關鍵詞：開溝鋪管機；GPS；自動導航
DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.11.009
引言
我國北方以及沿海地區有著相當數量的鹽堿地需要治理和改造，依靠人工開溝、鋪管，不僅效率低，勞動強度大，作業成本高，而且工程質量難以保證。1KPZ-250型開溝鋪管機是專用于暗管排堿技術的大型工程機械，可將滲管以精確的高程和坡度埋入地下，同時在滲管周圍包上一定厚度的沙礫料[1-5]。滲管的高程和坡度由激光制導系統來控制，而滲管鋪設的直線度，需要人為在地頭兩端豎立標志桿，用于指引開溝鋪管機上的駕駛員直線行駛。由于田間作業風沙大，駕駛員的駕駛水平及長時間枯燥乏味的跟蹤駕駛，對開溝鋪管作業的直線度有很大影響，并且需要專人豎立標桿，存在不安全因素。開溝鋪管機實現GPS自動對行行走將有效地減輕駕駛員的勞動強度，減少勞動力，提高滲管鋪設直線度精度。本文以1KPZ-250型開溝鋪管機為平臺，對其履帶式行走機構進行電控設計，結合GPS技術與智能控制策略，使開溝鋪管機能跟蹤預設直線路徑行走，實現開溝鋪管自動導航作業。
開溝鋪管機行走機構電控設計
1KPZ-250型開溝鋪管機采用液壓驅動，履帶式行走機構，左右履帶各有一套液壓驅動裝置，通過調節伺服閥開度來改變驅動馬達上的液壓流量，從而控制左右履帶行走速度。驅動馬達上安裝有測速編碼器，通過采集編碼器數字脈沖信號，可推算出左右履帶行走速度。行走機構電控系統結構如圖1所示。
開溝鋪管機行走控制器是硬件設計的核心部分，它由傳感器信號采集、D/A轉換、電壓跟隨驅動電路、微控制器和串行總線接口組成。主要控制電路設計如圖2所示。微控制器采用Microchip公司的PIC18F2580。通過CAN總線與車載計算機進行數據通訊，布線簡單，通訊可靠性高。通過數模D/A轉換器將數字信號轉換成電壓模擬信號，D/A轉換器采用TLC5615，與微控制器采用3線串行輸入，10位數模轉換輸出，其參考電壓源3V由芯片AD780提供，D/A轉換分辨率為3mV/bit，使系統具有較高的轉換輸出精度。U10運算放大器與電阻R101、R102組成電壓放大電路，Q10三極管提高驅動電路帶負載的能力，輸出信號通過限流電阻R106加載到電磁閥線圈上，可實現對電磁閥開度的控制，從而達到調節驅動馬達轉速的目的。微控制器采用定時計數方式對測速編碼器信號進行采集，通過行走動力傳動比，推算出左右履帶的行走速度。整個系統采用24V工作電壓，低功耗設計，與外部設備的接口進行光電隔離，降低外部干擾，提高系統工作可靠性。
自動導航系統
系統結構
開溝鋪管機自動導航系統具備兩方面的功能：一是定位，即精確判斷車輛當前相對于已知參考點的位置以及車輛的姿態；二是控制，即決策和執行必要的操縱控制量，使開溝鋪管機可以在預定的路線上行走[7~8]。開溝鋪管機自動導航系統包括GPS、車載計算機、微控制器、傳感器及各執行機構等部分組成，系統組成如圖3所示。
采用高性能的車載計算機為整個插秧機平臺導航控制中心，通過處理GPS、左右履帶速度傳感器信息實現智能行為決策，輸出導航信息指令。GPS采用RTK定位方式，基準站為Trimble5700接收機，移動站為AgGPS332農業型GPS接收機，靜態定位精度小于2cm，定位信息輸出頻率設定為1Hz。行走控制器根據車載計算機的導航信息指令，調整輸出信號的大小，控制驅動馬達轉速，從而對左右履帶行走車速進行調節，實現開溝鋪管機航向與前進速度的控制，達到對行行走的目的。微控制器采集左右履帶速度信號，與車載計算機之間通過CAN總線進行數據傳輸。
對行行走控制
開溝鋪管機對行行走控制中最主要是對左右履帶行走速度控制，通過對左右履帶差速控制，實現開溝鋪管機航向的調整。對行行走控制系統是一個閉環控制系統，其控制框圖如圖4所示。首先車載計算機通過安裝在車輛上的傳感器組，獲取車輛位置姿態信息以及左右履帶行走速度，解算出車輛當前位置相對于預定路徑的偏航距離、航向偏差。由PID控制算法根據偏差信息，給出左右履帶行走控制策略，車載計算機通過CAN總線將控制策略發送給行走控制器，然后由行走控制器輸出控制信號，調整左右驅動馬達轉速，從而控制車輛前進速度和轉向，達到對行行走的目的。
試驗
試驗場地
為了檢測開溝鋪管機實際作業時自動導航系統的導航精度，在山東省東營市廣饒縣丁莊鎮二分廠鹽堿地改造田塊，進行了開溝鋪管機對行行走作業試驗。
試驗步驟
首先在試驗田地兩端確定2個點A、B，AB直線距離大于30m，利用GPS接收機測定2點經緯度信息，車載計算機內路徑規劃軟件根據A、B點的經緯度信息，自動生成預定行走的AB直線路徑。同時在田地里間隔距離3米的位置，用細漁線確定一條平行AB直線的導航基準線，用于后續測量實際導航偏差。GPS導航天線安裝在開溝鋪管機中心軸線上。然后發動開溝鋪管機，啟動導航控制系統，聯動開溝鋪管機構，開溝鋪管機以正常的作業速度自動導航，同時開溝機構在田地里開出一條400mm寬的鋪管溝。開溝鋪管機整個行進過程分為上線和對行導航2個階段。開始為上線過程，即行走路徑與預定路徑垂直誤差小于20cm，連續大于3s以上，開溝鋪管機即完成上線過程。接下來為對行導航過程，也是與預定路徑進行比較，衡量開溝鋪管機對行精度的過程。
試驗結果
開溝鋪管機自動導航完成后，以剛開出的鋪管溝中心與事先確定的導航基準線進行比較，如圖5所示。
使用米尺測量兩者之間的垂直偏移距離，試驗數據如表1所示。經試驗檢測，開溝鋪管機行走速度小于等于0.5m/s時，自動對行導航誤差小于10cm。
開溝鋪管機按照預定AB直線行走軌跡如圖6所示。從圖中可看出，開溝鋪管機起始作業點與預定路徑具有較大的距離偏差4.5m，自動導航系統可快速跟蹤到預定路徑，偏航誤差控制在10cm左右。試驗結果表明，自動導航系統具有良好的控制精度和穩定性，能夠滿足開溝鋪管機的對行作業要求。
結論
(1)為了進行農業工程機械導航試驗研究，以1KPZ-250型開溝鋪管機為試驗平臺，對其行走機構進行手控與自動控制設計，研制了基于GPS技術的控制器，實現了開溝鋪管機的自動導航作業。
(2)自動導航控制采用了PID控制方式，閉環反饋控制方法實現了開溝鋪管機行走轉向系統的自動跟蹤控制。
(3)開溝鋪管機在田間試驗時，在車輛行進速度不大于0.5m/s時，跟蹤最大誤差小于10cm，基本滿足開溝鋪管機自動對行的精度要求。
(4)開溝鋪管機高程控制目前普遍使用激光制導系統來控制，但因激光發射和接收天氣環境、距離等因素影響較大，能否結合GPS高程信息進行控制，還需要進一步試驗研究。
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[關鍵詞]瀘州；區域中心；產業
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.08.094
1前言
瀘州市地處川滇黔渝結合部，是國家、四川省規劃重點培育的區域性中心城市，2016年5月，國家發展改革委公布的《成渝城市群發展規劃》明確指出：到2020年，瀘州中心城區城市人口200萬人，城市建成區200平方公里。瀘州屆時將是成渝城市群中僅次于成都和重慶雙核以外的第三大城市和四川第二大城市。瀘州市“十三五規劃”明確了“決勝全面小康建成區域中心”的奮斗目標。筆者認為必須重點加快培育六大特色優勢支柱產業，形成二、三產互動產業支撐體系，全面提升在區域經濟發展中的集聚能力、輻射能力和綜合服務能力，有力推動城市與產業的良性互動、融合共生，為瀘州建成區域性中心城市奠定堅實基礎。
2瀘州市加快培育區域性中心城市二、三產互動的產業支撐體系的緊迫性
目前瀘州產業發展的規模、集聚效應和輻射效應，對支撐區域中心城市跨越發展還存在著一些問題。
2.1瀘州特色優勢主導產業體量有待進一步做大做強
瀘州特色優勢主導產業，作為區域性中心城市的產業支撐而言，還顯得不大不強。從白酒產業看，主要指標與“中國白酒金三角”的另兩角遵義、宜賓比仍有差距。從化工、機械產業看，升級換代任務艱巨。從能源產業看，產品單一，有待規模化、集約化開發。從服務業看，布局不合理，角色不明確、集聚效應和鏈條效應缺乏。
2.2瀘州特色優勢產業的集聚和輻射功能還較弱
集聚輻射功能是做大做強特色優勢主導產業的核心要素。瀘州市現有的特色優勢主導產業，其自身的產業鏈條較短，產業內外部環節缺乏深度融合，集聚集群集約效應不明顯；區域內產業布局趨同，企業各自為陣，小而弱、多而散現象嚴重，存在低檔次惡性競爭，產業內部整合力不夠；與周邊地區產業的合作機制不健全。
2.3對具有潛在集聚和輻射力的特色優勢產業培育力度不夠
瀘州在特色優勢主導產業定位上存在重現有特色優勢產業，輕具有潛在集聚和輻射功能較強的特色優勢主導產業的培育；重全面開花，輕重點突破；重企業獨立競爭，輕產業集群出擊；重固守傳統產業，輕新興產業培育；重產業粗放擴張，輕產業功能培育。政府推動與企業引領的合作機制尚未建立，政企合力有待增強。招商引資方面，從支撐區域中心城市長遠發展出發，專門針對特色優勢產業進行招商引資的意識、規劃和措施等都有待加強。
3瀘州市加快培育區域性中心城市二、三產互動的產業支撐體系
根據以上分析，瀘州市要加快培育白酒產業、化工產業、能源產業、機械產業、新興產業、現代服務業六大特色優勢產業的二、三產互動的產業支撐體系。
3.1加快培育中國白酒“金三角”核心發展區
國家將名優白酒列在四川和黔北區域，四川省規劃將名優白酒列為川南重點發展的優勢特色產業之一，四川省提出打造“中國白酒金三角”戰略，為此，瀘州作為“中國白酒金三角”重要組成部分，應依托瀘州白酒行業優勢：擁有瀘州老窖（濃香型鼻祖）、郎酒（醬香型典范）兩大國家名酒，全國唯一；2015年，全市白酒產量132.6萬千升，占全省的35.8%、全國的10.1%；銷售收入714.7億元，占全省的37.6%、全國的12.9%；是全國白酒行業品牌密度最大、品牌層次最高的地區等；加快培育中國白酒“金三角”核心發展區，建設全國最大、綜合配套能力最的千億元白酒產業集群。
第一，加快培育中國優質白酒核心產能區，形成全國最大的醬香型白酒生產基地，建設全國最大的優質標準化基酒產能區，打造全國最具影響力的酒業園區、酒莊。
第二，以瀘州老窖、古藺郎酒為重點，加快建設國家酒類及加工食品質量監督檢驗中心、國家固態釀造工程技術研究中心、四川中國白酒產品交易中心、中國白酒產品批發價格指數平臺、中國白酒金三角酒業博覽會等一批國家級水準、行業性領先的高端功能服務平臺體系，大力爭取更多的涉酒中心落戶瀘州，搶占中國白酒行業功能性制高點和價值鏈高端，提升產業集群核心競爭力。
第三，建設全國最具影響力的酒類產業綜合交易中心。大力發展酒類產品特色物流，實現二、三產業的深度融合和互動，加強四川中國白酒產品交易中心、中國國際酒業博覽會等建設。
3.2加快培育全國重要循環型化工基地
瀘州要立足化工產業基礎，依托瀘天化、川天華、北方化工、北方硝化棉、中海瀝青等骨干企業，傳統化工向著煤化工、醫藥化工、精細化工、石油化工轉型發展。加快培育全國重要的資源優化配置、規模優勢明顯、產業布局合理、鏈條有效銜接的循環型化工基地。
第一，科學合理規劃化工產業發展布局，加快富余產能的合理化應用，強化技術引進合作，新建大型化工項目主要布局在長江經濟開發區新材料環保產業園區，推動化工產業大型化、基地化、集約化、循環化發展，推動化工產業綠色化、循環化發展。
第二，加快推進瀘州化工園區原料結構調整等項目的建設，推動天然氣化工向煤氣油結合的化工轉型。加快煤層氣、頁巖氣資源的開發，適時引進和培育煤層氣、頁巖氣的化工項目，優化化工產業原料結構。
第三，以化工園區建設為發展平臺，以完善產業鏈為重點，以技術革新和產業升級為抓手，依托化工骨干企業，重點發展瀘州化工產業園區、瀘州軍民結合園區、合江臨港工業園區三大化工園區；重點發展天然氣化工產業鏈、煤化工產業鏈、硝酸產業鏈、精細化工產業鏈、纖維素產品鏈、有機硅產業鏈、硫磷鈦產業鏈、石化深加工產業鏈八個市場潛力大、有競爭力的化工產業鏈，形成鏈條有效銜接的產業集群。
3.3加快培育西南地區重要裝備制造基地
國家規劃明確定位瀘州為裝備制造基地，四川省規劃將裝備制造列入川南經濟區重點發展的優勢產業，這是瀘州機械工業崛起的重要政策支撐。瀘州要依托長起公司、國機重工、邦立重機、長液公司等龍頭企業，加快引進機械行業重點領域的重點企業，加快培育機械工業集中發展區，建成西南地區重要裝備制造基地。
第一，大力發展核心基礎零部件（元器件）、先進基礎工藝、關鍵基礎材料和產業技術基礎“四基”工程，推進傳統機械制造向智能化制造、服務業制造轉型。
第二，加強與國機重工、廈門海翼等整機裝備和總成龍頭企業戰略合作，促進國機重工西南（瀘州）產業園建設，促進玉柴（邦立）西部基地建設。振興發展工程機械、液壓元件、油氣裝備等傳統優勢產品；培育發展智能立體停車庫、海洋裝備、化工裝備、汽車及零部件、航空航天裝備等潛力性產品，引導發展機器人智能裝備、3D打印、節能環保、軌道交通等新興產品，形成工程機械、油氣鉆采裝備、節能環保裝備系統集成、設備成套和綜合服務能力。
第三，著力建設國家級技術研發中心。利用國家高性能液壓件高新技術產業化基地、全國首批液壓產業基地技術優勢，建立產學研技術平臺，加大研發力度，實現產品技術突破和產業化運用。積極申報國家智能制造試點，大力推進長機公司等企業“智能工廠”建設。
3.4加快培育成渝經濟區重要能源保障基地
川滇黔結合部是能源資源富集地區，國家規劃沿長江經濟帶布局發展清潔能源產業，其中將瀘州定位為能源基地；四川省規劃明確強調推進古敘礦區綜合開發，建設大型煤炭基地；這些政策勢必帶來瀘州能源產業的快速發展。
第一，優化發展煤炭及深加工、電力等傳統能源產業，有序推進清潔能源開發利用。
第二，加快推進古敘礦區煤電路化綜合開發，加強古敘礦區煤炭資源勘探開發，推動傳統能源產業向規模化、集約化、清潔化、智能化方向發展，積極發展潔凈煤、煤氣化及下游產業，支持煤電聯營和煤化一體化發展。
第三，積極創建全國新能源示范城市，加強與殼牌、中石油、中石化等大型企業戰略合作，加快永川―富順區塊、敘永―古藺區塊頁巖氣開發，打造西部頁巖氣開發基地。實施白酒丟糟循環利用項目，中海油、中節能酒糟制天然氣項目，大力發展生物質能。深化與中廣核、中電投、華潤等企業合作，推進古藺、敘永、合江地區風能資源開發利用。
3.5加快培育新興產業基地
深入實施創新驅動發展戰略，依托本地優勢產業資源和周邊地區相應資源，搶占新興產業高地。
第一，加快培育西部地區重要現代醫藥產業基地。依托“西南醫科大”、醫藥企業、化工技術和周邊地區豐富的中藥材資源等；圍繞“川滇黔渝結合部醫藥產業制造高地、國家生物醫藥產業基地”的目標，實施“百億醫藥產業培育計劃”；依托百草堂、寶光、步長、海正等企業的領軍作用，積極培育現代中藥、生物制藥、化學原料藥、醫療器械等產業鏈。
第二，加快培育西南新能源汽車產業基地。把握新能源汽車產業高速發展的機遇，用好列入全國新能源汽車推廣應用示范市機遇，全力推動西部新能源汽車產業園區規劃建設，建設智能化新能源汽車生產基地。
第三，加快培育西南新材料產業基地。依托天華公司、北方公司、浙江合盛硅業等龍頭企業，大力發展以化工新材料、無機非金屬材料、新型綠色環保建筑材料為主體的新材料產業。
3.6加快培育現代服務業
現代服務業是支撐區域經濟的新增長極。瀘州作為川渝合作橋頭堡和川滇黔渝四省（市）結合部，人流、物流、資金流、信息流都將日益擴張，具備加快發展現代服務業的區位優勢和產業優勢。因此，瀘州必須堅持優勢優先原則，以區域性優勢資源為依托，以產業園區為載體，做大做強現代服務業。
第一，加快培育區域性最大現代商貿物流中心。國家規劃瀘州“商貿物流中心”。四川省規劃川南經濟區要大力發展商貿物流等現代服務業。為此，瀘州要依托自身優勢，2015年瀘州市實現社會消費品零售總額559.7億元，增速居全省第2位，區域內排名第二，加快培育區域性最大商貿集散中心；依托特色優勢產業，加快培育全國最具影響力的白酒產業綜合交易中心，統籌布局區域性最大的化工、機械、能源、新興產業等專業現代物流中心。
第二，瀘州要立足金融服務業的堅實基礎，加快引進各類金融機構，健全完善金融體系，加快培育區域性次級金融中心。
第三，瀘州要依托“全國優秀旅游城市”、自身旅游資源和周邊地區旅游資源，加快培育區域性旅游組織中心。
第四，瀘州要依托區域內教育資源優勢，加快培育區域性教育培訓中心。
第五，瀘州要依托醫藥產業園、瀘州市醫教園區兩大平臺，整合本地醫衛資源，大力發展健康養老服務業，創建全國健康城市，建成區域性醫衛養老服務中心。
綜上所述，瀘州市必須加快培育白酒、化工、機械、能源、新興產業、現代服務業六大特色優勢產業的、二三產互動的產業支撐體系，全面提高瀘州產業的核心競爭力、產業的支撐力和產業集聚輻射的整合力，從而實現“瀘州建成川滇黔渝結合部中心城市”奮斗目標。
參考文獻：
關鍵詞：伸縮臂；工況分析；力學計算
一、引言
隨著我國城鎮化建設的快速發展，促使建筑業也蓬勃發展，造就了一批高大宏偉的建筑物。近年來，居民樓也由傳統的多層發展為高層，并且外觀造型新穎奇特，深受人們青睞。對如何維護新型建筑外觀的清潔與美觀提出了新的要求，所以對施工作業設備在日常施工、安裝以及維護有了更高的要求。此外，在經濟迅速發展，國家對基礎設施建設投入也逐漸增大，在建設規模越來越大的環境下，對起重安裝工程設備的需求量也隨之加大，并由之前傳統的半自動化作業向自動化，半機械化向機械化過渡，因此工程起重機的需求量開始快速增長，產量也是日新月異地刷新紀錄。值得一提的是，國內外有一個共通點――發展最為迅速的是汽車起重機。而汽車起重機關鍵部位在于吊臂，利用吊臂卸載負荷，可以提高起重機的作業范圍和作業難度。而汽車起重機的主要承載構件是吊臂，擔負著起重機的各種負荷，因而耗鋼量很大。其結構設計好壞，對起重機整體性能以及生產成本的控制將產生直接影響。因此很有必要對汽車起重機吊臂的結構設計、力學性能等進行充分的分析與辯證。
二、起重機吊臂發展動向
近年來，不難發現工程機械領域的起重機發展是很迅速的，為了適應以及改善用戶所提出的一些新性能，被廣泛應用于汽車起重機的一些運算理論和方法同時也得到了長足進步。知名企業做得很好，他們大多有自己的科研機構，對汽車起重機吊臂各種創新研究設計均有比較深入的認識。很多企業之前就已開始用有限元等新型計算方法，使得研究頗有成效，不但能較準確地校核結構的強度和剛度，還能降低了整機的自重，因此有效解決了強度與重量的矛盾。近年來由于CAD和CAE技術的發展，使得工程技術人員發揮創新創造的能力得到了很大提升，進而將這些新技術用在設備吊臂的設計上，將電算運用到全過程中，降低了產品的研發設計時間，使產品的設計水平大幅提升，使研制時間和成本大大縮短和降低，因此使得產品的經濟效益得到了巨大提升。截止當前，對汽車起重機吊臂的優化設計、穩定性分析等主要還是靠有限元來進行分析和研究，而箱形截面的吊臂則被用來研究起重機吊臂的強度及剛度。
三、隨車吊伸縮型臂架工況分析
汽車起重機作業過程中，其伸縮臂的實際工況較多。由于箱型截面伸縮臂可以實現伸縮，所以不必按非工作狀態下的工況進行強度、剛度驗算。只需在額定起重量、最小幅度和伸縮臂伸至最長三種工況下進行分析。因此，僅選用三組具有典型代表意義的工況為例來介紹U型截面四節臂的汽車起重機吊臂的有限元分析過程。根據《起重機設計手冊》50噸起重機性能表（如下表），選用以下三種工況，參數分別為：
四、隨車吊伸縮型臂架力學計算
工況分析一：伸縮臂三節臂均未伸出，達到工作最小幅度3m，載重記為G1，液壓缸對其支反力記為F1，液壓缸和基本臂鉸點與伸縮臂固定端水平距離記為L，伸縮臂末端與固定端水平距離記為L1。
設計得：L1=1.42m，L2=3m，吊重m1=5×104kg
根據力矩平衡原理M1+M2+M3=0得：F1=1037726N，G1=490000N
工況二：伸縮臂為中場臂，三節臂均為部分伸出，達到工作幅度5m，載重記為G2，液壓缸對其支撐力記為F2，液壓缸和基本臂鉸點與伸縮臂固定端水平距離記為L，伸縮臂末端與固定端水平距離為L2。
設計計算得：L1=1.42m，L2=5m吊重m2=24.7t
根據力矩平衡原理M1+M2+M3=0得：F2=854600N，
G2=242060N
工況三：伸縮臂三節臂完全伸出，達到全伸狀態，工作幅度為7m，載重記為G3，液壓缸對其支撐力記為F3，液壓缸和基本臂鉸點與伸縮臂固定端水平距離記為L，伸縮臂末端與固定端水平距離記為L3。
設計計算得：L=1.42m，L3=7m吊重m3=10.2t
根據力矩平衡原理 M1+M2+M3=0得：F3=594323N ，
G3=99960N
五、隨車吊伸縮臂數學模型的建立
伸縮式吊臂采用液壓缸實現變幅，作用在臂架上的載荷有起升載荷、自重、回轉慣性力以及風載荷等。臂架自重視為沿臂架長均勻分布，也可按重心位置分配至臂的根部鉸頂端。箱形伸縮式吊臂應按最小幅度吊最大起重量的工況進行計算。在最大幅度時起吊的最小起重量工況下驗算整機穩定性，因為在此工況下吊臂的承載能力有富余，所以不必驗算。
（一）吊臂在變幅平面所承受的載荷
（1）垂直載荷Q0
式中，φ1――起升沖擊系數；φ2――動載荷系數；Gb ――吊臂重力。
（2）根據力平衡方程算出截面所受的軸向力
A-A截面所受的橫向力FZ：
式中，φ3――風載荷轉化到臂端的轉化系數；
（3）A-A截面在變幅平面內所受的彎矩My
（二）吊臂在旋轉平面承受的載荷
伸縮臂在旋轉平面的側向載荷Fy。Fy=Q0tga3+ φ3 Pω2
式中，Pω2――側向風載荷。
A-A截面在回轉平面內所受的彎矩MZ
由以上受力分析可知，起重機伸縮臂架是以受彎為主的雙向壓彎構件。
六、結論
隨著現代化工程建設的增多，汽車起重機由于其自身的靈活性和便捷性已被越來越廣泛地應用于施工中，這就要求汽車起重機具有較強的承載能力，因此便對其強度和剛度提出了更高的要求。本文以此為出發點，以結構分析理論為基礎。選取合適的工況，對約束條件和載荷進行了詳細的分析和計算，并加載到模型的相應位置，對三種工況下的伸縮臂模型進行了力學分析。
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【關鍵詞】 液體壓力能量回收裝置 PLC 組態王
隨著工業化產業大規模增長，能源的合理利用也越來越被人們重視。液體壓力能利用裝置也越來越多的投入到煉油、天然氣、煤化工、化肥和水處理等行業中，并取得了相當可觀的經濟效益，為國家節約了大量的能源[1]。然而液體壓力能利用裝置一般體積比較龐大，制造工藝和結構復雜，工作環境惡劣，因此我們需要一種試驗檢測系統來檢測裝置的耐高壓性能、運行穩定性和能量回收效率等重要參數。
1 液體壓力能量回收裝置的工作原理
容積式液體壓力能量回收裝置工作時，壓力交換在液壓缸腔室內完成，液壓缸內有自由活塞隔離貧液和富液，排液時高壓富液推動活塞上行，將貧液加壓后進入工藝環節[2]。若忽略活塞的摩擦， 理論上能量傳遞效率可達100%， 實際上可達90%左右。容積式液體壓力能量回收裝置結構如圖1所示。（請與標題表述相一致）
2 液體壓力能量回收裝置試驗測試系統
2.1 結構設計
液體壓力能量回收裝置試驗測試系統的機械結構主要由低壓罐、泵、單向閥、截止閥、電動閥、壓力傳感器、流量傳感器、穩壓罐和耐高壓管道等組成。試驗測試系統通過給料泵、高壓泵和增壓泵的運轉以及各個閥門的通斷來模擬現場工作環境和實現液體壓力能利用裝置的工作。
試驗測試系統可以通過給料泵、高壓泵、壓力傳感器以及變頻器控制液體壓力能利用裝置各腔體內的壓力，來檢測液體壓力能利用裝置的性能，檢測項目主要包括：能量回收裝置耐高壓性能，能量回收裝置內部泄露、滲透及密封元件性能，能量回收裝置能量交換效率，壓力和流量改變工況時的運行穩定性，液體余壓能量回收裝置自控系統的性能。
2.2 電氣控制系統設計
為了能夠能夠準確試驗檢測液體壓力能利用裝置的耐高壓、運行穩定性以及能量回收效率等參數，試驗檢測系統的電氣控制系統采用了工控機、PLC、擴展模塊、觸摸屏、變頻器、接觸器等硬件以及組態王和SIMATIC WinCC flexible等軟件，用于實現液體壓力能利用裝置的壓力、流量以及各個供料泵的頻率、電流等數據的實時采集和監控[3]。控制系統結構圖如圖2所示。
本試驗檢測系統工作過程中，由于結構都是管道和液壓缸組成，而且模擬高壓生產工藝，壓力是很重要的參數。壓力控制的準確性和速度是至關重要的，包括模擬生產工藝的壓力、能量回收裝置的進出口壓力等。本系統選擇采用PID控制，PID的控制精度和魯棒性都比較好，適合本系統對壓力控制的要求。
2.3 人機交互系統設計
本系統選用組態王做人機交互系統。它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發周期短等優點。
試驗檢測系統的人機組態界面主要有系統工藝運行主控界面、設備界面、參數界面和實時趨勢曲線界面等。在建立組態王界面之前，首先要在數據庫中建立于PLC的各個點相對應的I/O變量和組態自身作為中間變量的內存變量，再根據系統的控制要求和人機交互要求，編制人機交互界面，再進行程序語言的編制[4]。通過上述的工作就可以通過組態王建立的人機交互系統對實驗測試系統的工作進行控制和實時監控了。
主控界面監控的是整個試驗檢測系統的運行情況，從主控界面可以直觀的通過人機界面反應現場的運行情況，包括各個泵的運行情況、電磁閥的情況、液壓缸活塞的運動、各個部位的壓力和流量等等。其主控界面如圖3所示。
試驗檢測系統除了主監控界面可以監控系統設備，還可以通過設備界面更加直觀的監控系統中各個設備的運行狀態，將現場的設備狀態顯示到人機界面上。組態的設備界面如圖4所示，方便工作人員及時掌握設備的運行技術狀態，對系統的工作狀態有更深入的了解。
3 結語
本文對容積式能量回收裝置的結構和工作方式進行了研究分析，設計了液體壓力能量回收裝置試驗測試系統的工藝流程，設計了電氣控制系統和人機交互系統，實現對試驗測試系統的控制。通過控制系統各個泵的轉速來模擬生產工藝，對能量回收裝置進行實驗測試。
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