动力系统分析范文

导语：如何才能写好一篇动力系统分析，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

西部与东部的差距，首先是观念、精神上的差距。西部地区由于历史上延续至今的自给自足的小农经济，不断滋生的随遇而安、知足常乐、得过且过的观念与行为，使人们缺乏接受新事物的愿望与能力，缺乏艰苦创业的精神与动力。如果这种观念和精神状态得不到彻底改变，即使国家加大扶持力度，其他地区倾力给予协助，外资注入不断增多，西部开发也将难以实现既定的宏伟目标。所以，西部开发尤其是开发初期，必须以转变观念和形成精神动力为先导，唤起人们强烈的经济发展意识，以加快开发的进程。

1.强化竞争意识。市场经济的本质在于形成经济主体之间相互竞争的态势。这种竞争不分所有制、民族和地域，是一种公平、公正和公开的竞争。在我国加入WTO之后，西部已成为市场竞争的热点地区，竞争主体已不仅是国内组织或个人，而且国外一些实力雄厚的企业也已进入西部市场展开角逐。所以，西部在开发之初就要有抢先竞争、争取市场主动权的意识，通过竞争振奋精神，以积极的心态融入大开发的主战场。

2.倡导协同意识。西部开发是一项浩大的系统工程，涉及到基础设施建设、生态环境改善、文化教育事业发展等诸多领域，单靠自身现有的资源和技术力量是力不从心的。所以，西部开发既要有自力更生的精神，也要借助外力，将开发的视野放在国内外客商的广泛参与上，充分利用自身所具有的自然条件、经济基础和人文环境，以及国家所采取的各种优惠政策措施，坚持开放与合作的方针，以开放的市场和灵活的政策，大胆引进优秀人才、先进技术和急需资金，与其他地区开展多渠道、多形式、多领域的协作，在平等互利的基础上，形成相互促进、共同发展的机制，实现“双赢”的目的。

3.注重特色意识。目前，西部地区在地理位置、经济基础、资金条件等方面与东部地区差异明显，如果不分析自己的优势和劣势、长处和短处，急于求成，采取均衡式发展战略，势必会增加机会成本，影响开发的进度。西部地区的优势在于拥有丰富的自然矿产资源、农林牧资源、劳动力资源，以及建国以来尤其是“三线”建设时期所积累的具有一定规模和特色的基础工业和国防科技工业技术存量。西部地区必须一方面采取若干投资倾斜和优惠扶持政策，重点发展资源开采加工、重化工业和知识技术密集型产业，如能源原材料工业、重型机械制造业、汽车工业、电子工业、科技产业；另一方面，又要积极发展农、牧业和劳动密集型产业，如轻纺、食品、建筑材料工业等。同时为解决西部地区“瓶颈”制约，还要大力发展交通通讯等基础设施部门。[1]只有这样，西部地区才能人尽其才、物尽其用，赢得发展的速度。

4.树立创新意识。创新是一切事物发展的动力源。市场经济贵在创新，没有创新就没有发展。西部地区应着力进行以下几方面的创新：一是通过制度创新，规范人们的相互关系，提供人们竞争、合作的框架和规则，创造公平竞争的市场秩序，减少信息成本和不确定风险，从而为实现合作创造条件，促进经济的繁荣与发展。二是通过市场创新，培育和形成新的市场竞争主体，增强市场活力；拓展新的市场发展空间，不断扩大市场的外延；充分发挥市场配置资源的功能，在企业、居民和农户之间架起一道商品交换的桥梁。三是通过产品创新，生产出适合区内资源条件和国内外市场需要的优势名牌产品，扩大市场占有份额，提高西部地区的知名度。

二、投资动力：西部开发的基础

区域经济增长的最初动力是资本投入的增长。资本稀缺是阻碍落后国家经济增长和发展的关键因素。我国西部地区落后的一个重要原因是资金匮乏、投入不足。以固定资产投资为例，1996年固定资产投资额东部地区14292.67亿元，中部地区5091.33亿元，西部地区2881.53亿元，占全国的比重分别为62.21%、22.16%、9.93%。说明西部地区投资能力明显偏低。显然，西部大开发必须克服资本投入“瓶颈”。但我们应清醒地认识到，国家预算内资金占全社会固定资产投资的比重将会越来越小，尤其是对竞争性领域的投资更会不断减少。因而，西部开发单纯寄希望于国家进行巨量投资已不现实，即使国家从扶持的角度给西部多安排一些投资项目，也不能从根本上解决西部地区投资的短缺。对此，西部地区应采取多元化投资战略，内引外联，增加开发资金。

1.积极争取国家西倾的投资政策。如国家投入一定资金帮助西部地区更新企业技术设备，提高产品技术含量；设立专门的开发基金，提高西部地区基础设施与生态环境的可持续发展能力；鼓励东部地区的管理人才和技术人员向西部流动，引导东部地区的一些传统企业向西部转移等，以加快产业结构调整和优化的步伐，实现区域经济的协调发展，尤其是加快西部地区的发展。

2.充分调动社会投资的积极性。改革开放使我国城乡居民收入稳步增加，其储蓄存款余额2001年末达到7.8万亿元，今年一季度投资增长的一个明显变化是个体投资增幅比去年同期提高6.1个百分点。这表明，在有关政策的鼓励和引导下，民间投资出现了回升势头。民间投资的增长，对于逐步摆脱我国投资增长对国债投资的依赖，形成投资增长的良性循环，将起到十分积极的作用。西部地区应拓宽投资渠道，把社会闲散资金更多地转化为区域开发建设资金。如通过允许组建投资基金，吸收民间资金进入西部亟待发展的产业；允许民间力量自主创办教育机构和研究开发机构，促进西部教育和科技事业的发展，增强科技对经济发展的推动力。[2]在放宽民间资金进入西部经济发展领域的同时，要对做出突出贡献的组织和个人给予物质和精神上的鼓励，并依法保护他们的合法权益，提高他们的投资积极性。

3.不失时机地大量引进外资。随着我国加入WTO，来华投资的外商将会日益增加。过去，外商投资大多集中在东部地区，如今我国发展战略的重点转向开发西部。在市场经济利益机制的驱动下，无疑会将外商的投资逐渐引向西部，加之西部地区资源丰富，劳动力成本低，市场前景会被外商所看好。因此，西部地区应借鉴东部经验，抢抓机遇，大力引进外资，切实改变投资环境，使外商在西部享有比其他地区更大的政策优惠；对于是否允许外商进入某些重要产业领域，政府应对东西部采取区别对待的政策，以加快西部开发的速度和缩小东西部之间的差距；除了直接吸引外商到西部地区投资外，有条件的企业要大胆走向国际资本市场，通过直接上市或发行债券等手段筹集国外资金，为开发奠定资金基础。

4.增强自身资金积累能力。西部地区是我国能源、原材料生产的重要基地，但由于价格偏低，致使大量价值流失，直接影响到本地企业利润和职工收入的增加，导致资金积累速度比较缓慢。因此，西部地区应以市场为导向，深化价格改革，理顺比价关系，减少能源、原材料的价值流失量。只有这样，才有利于提高资金积累能力，扩大资金投入，缓解西部开发与资金短缺的矛盾。三、科技动力：西部开发的关键

科技进步是实现区域可持续发展的重要保证。西部地区的可持续发展，没有科学技术的支撑和推进是不可想象的。因而在欠发达地区尤其是贫困地区，一般都是通过科技创新，解决生产力中的一些关键问题，实现经济社会的可持续发展。当前，我国西部地区的经济竞争力不强，关键是科技研究与开发的能力比较低。所以，西部开发必须高度重视科技创新，形成推动科技进步的有效机制。

1.全面提高人口综合素质。科技进步在人才，人才培育靠教育。西部开发必须振兴教育事业。通过灵活多样的办学形式，尽快培养和造就一批懂技术、善经营、会管理的复合型人才，提高人口的综合素质，为西部开发提供智力支持和技术支持，使西部地区发展建立在依靠科技进步和高素质劳动者的基础之上。

2.多渠道增加科技投入。根据我国国力和西部实际，推动西部科技进步，既要争取中央和地方投资，也要激活其他方面投资的积极性。在当前情况下，政府通过发行国债筹集一部分资金作为企业技术改造贴息，带动银行贷款，推动企业技术改造和技术创新，无疑是一项重大措施。但从长远看，必须形成技术进步的市场化投资机制。对企业来讲，应通过发行股票、债券等手段筹集技术进步的资金。[3]这将会使科技投入多元化，筹集更多的发展资金，为西部地区的科技进步提供资金保障。

3.加大技术改造的力度。据有关部门对我国15个工业行业的调查，关键技术的掌握和应用以及大中型企业普遍的技术水平，比国际先进水平落后5-10年，有的行业甚至落后20-30年。西部地区的企业在此方面更为落后，传统产业技术改造的任务十分繁重。由于企业技术设备更新改造迟缓，导致劳动生产率低、产品质量差、经济效益不高，亏损和破产的企业愈来愈多。因此，西部地区应积极引进先进的科技成果，及时对传统的、落后的企业进行技术改造。通过技术改造，提升企业市场竞争力，促进区域经济的更快发展。

4.着力培育高新技术产业。从工业结构看，西部地区采掘工业和原材料工业比重高，高附加值制造业特别是高新技术产业比重低，带有明显的资源型结构。按工业总产值计算，采掘工业和原材料工业占36.5%，比全国平均值高7.6个百分点，比东部地区高10.8个百分点。但客观地分析，西部地区发展高新技术产业仍具有不少有利条件：现有44个大中型城市，9个国家级高新技术产业开发区。其中，西安是我国仅次于北京和上海的第三大科技教育中心，拥有高等院校47所，各类科研及技术创新机构4000多个，专业技术人员40万人。重庆、成都、兰州等大城市的科技实力也较为雄厚。西部地区应充分利用这些城市的科技基础，以高新技术产业开发区为依托，积极培育具有西部特色的高新技术产业，以此带动产业结构升级和区域经济腾飞。

5.优化科技创新的制度环境。国家和地方政府要制定一系列鼓励和支持西部进行科技创新的法律和法规，加大宣传教育的力度；同时政府要通过财政和税收政策支持和鼓励企业提高科技创新能力，如利用税收优惠支持企业进行研究与开发的投入；通过设立政府投资基金，扶持企业的技术创新活动；通过财政补贴和贴息贷款，降低企业技术创新的投入成本和创新的“门槛”等。

四、改革动力：西部开发的路径

伴随着西部大开发的进行，西部的各项实践证明，在全国市场化改革进程中，一个区域的市场化程度越高，其竞争力也就越强，同时与其他区域进行经济交往的体制和政策障碍也就越少。因此，加快区域经济市场化改革，不仅有利于本区域经济的发展，也有利于区域之间经济发展的协调。当前，西部地区的市场化改革，不能仅仅局限于对企业的改革，还必须对地方政府本身的经济职能、行政职能乃至机构设置进行全面彻底的改革。

1.深化国有企业管理体制改革。西部地区国有企业较多，但真正具有规模和市场竞争力的企业却较少。为此，西部地区应发展一批具有国际竞争力的大公司和企业集团，促进企业通过体制和机制创新增强生机与活力，同时为企业发展创造符合现代市场经济要求的外部环境；进一步推进现代企业制度建设，规范股份制改革，使产权重组更加有效，法人治理结构更加合理，企业管理更加科学规范；加强企业文化建设，改变西部国有企业长期以来过分依赖国家支持和保护的心态，形成勇于开拓进取的经济活动主体；根据WTO规则，强化企业内部管理，降低生产成本和费用，使企业在市场竞争中处于有利境地；明确企业的市场定位，生产自己独特的产品，开发独特的技术，逐步建立一批技术和市场领先的现代企业，从而全面提升企业的核心竞争力。

2.调整和优化所有制结构。西部地区经济运行的一个明显特点，就是国有经济所占比重很高。这种所有制格局，既占用和浪费了大量国有资本，又限制了各种非国有资本的进入。西部大开发要取得实质性的成效，必须对已经调整的所有制结构进一步加大调整的力度。一是国家最新出台的调整政策，如债转股、兼并破产、多元化公司制改组、股票上市、技改财政贴息、国有资产有偿转让等，应切实向西部地区倾斜。二是应把国有独资企业减少到最低限度，积极引导各类企业到西部投资建厂或参与国有企业改革，尤其要大力扶持和加快发展非国有制经济，形成各种经济成分充分竞争的格局。

3.实现政府职能的转变。我国加入WTO，首当其冲的是政府部门的管理行为和方式不适应。西部开发中存在的一个突出问题是，政府在职能转变上未能真正取得突破性进展，过多的管理环节、审批手续和对经济活动的非正常干预，在一定程度上对开发形成了行政管理。为此，西部地区的政府管理体制要朝着办事高效、运转协调和行为规范的方向改革。一要按照市场经济的要求，把政府职能切实转变到宏观调控、社会管理和公共服务方面，把生产经营的自真正交给企业。二要按照精简统一、提高效能的原则，调整组织结构，减少专业经济管理部门。同时抓紧建立健全行业中介组织，充分发挥其作用，降低管理成本。三要统一税费政策，对国内外各类企业采取一视同仁的“国民待遇”和非歧视政策，为企业创造公平的发展环境。四要彻底清理计划经济特征鲜明的行政审批制度，调整政府部门的职责权限，明确划分部门之间的职能分工，克服多头管理、政出多门的弊端。随着政府职能的转变及办事效率的提高，将会使西部开发迅速启动，取得实质性的成效。

【参考文献】

[1]郑晓幸，傅泽平.论西部地区迈向21世纪的经济大开放[J].理论与改革，1999,(6).

篇2

[关键词]物流系统；系统动力学；分析

[中图分类号]F250 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432(2008)45-0024-02

系统动力学(Systematic Dynamics)是一门分析研究信息反馈系统，认识系统问题和解决系统问题的学科。它适用于分析研究信息反馈系统，它通过研究系统的结构模型，分析系统内部各因素之间的因果关系，借助计算机仿真技术，定量地分析信息反馈系统结构、功能和行为之间的动态关系。

由于系统动力学可用于各种动态系统研究，而物流系统是由不同的动态系统组成的复杂社会系统，系统动力学完全在物流系统中得到广泛的应用，如库存系统、供应链系统、区域物流系统，系统动力学成为定量研究物流系统的方法之一。

1物流系统分析

对于物流国内外目前尚未有系统的描述和界定，按照中国物流标准术语一般定义，认为物流是物品从供应地向接收地的实体流动过程。根据实际需要，将运输、储存、搬运、包装、流通加工、配送、信息等基本功能实施有机结 合。

1．1物流系统及其复杂性

1.1.1物流系统概念

按一般对物流系统的定义和理解，认为物流系统是指在特定的社会经济大环境由所需位移的物资和载运工具、包装设备、搬运装卸设备、仓储设备、人员和通信联系等若干相互制约的动态要素构成，由运输、仓储、包装、装卸搬运、配送、流通加工、物流信息等各个环节所组成，具有特定功能的有机整体。

1.1.2物流系统复杂性

物流系统由物流节点及物流线路组成，由于物流对象、范围、工具等不同，使物流系统成为一个复杂系统。同时物流系统也是一个可分系统，按照物流活动覆盖的范围，可以将物流分为国际物流子系统、国家物流子系统、区域物流子系统、企业物流子系统；按物流运输方式分为水路物流子系统、管道物流子系统、陆路物流子系统、航空物流子系统；按物流产品对象又可分为多种。

1．2物流系统的界定

对物流系统的研究可以分两个层面，一是从宏观物流层面，不仅要研究物流系统的运作形态，也是物流系统运输及分拨网络的优化等问题；二是站在企业微观角度，来研究物流系统的结构、运作模式及其系统优化等问题。

1．3系统动力学在物流系统中应用的可行性

1.3.1系统动力学可用定性和定量方法研究物流系统问题

物流系统存在于物资生产和流通全过程中，由储存、运输、加工、包装、装卸及信息子系统组成。物流子系统大量存在随时间序列而变化的状态，如物资产量、运输量、库存量、搬运量、生产速度、进货速率等。因此，物流系统由不同子系统组成的动态系统，可以应用系统动力学进行研究。

1.3.2物流系统的动态特征包含了时间序列的动态和空间序列的动态

系统动力学研究的是动态系统，而物流系统的动态包括时间序列的动态，还包括空间序列的动态，即位置的变化。因而系统动力学提供了研究物流系统的基础，在此基础上结合规划方法、灰色系统等方法将会使物流系统研究更加深入。

2应用系统动力学分析物流系统的主要步骤

2．1物流系统分析

物流系统分析是用系统动力学解决问题的第一步，其主要任务在于分析问题，剖析要因。调查收集有关物流系统的情况与统计数据；了解用户提出的要求、目的与明确所要解决的问题；分析物流系统的基本问题与主要问题，基本矛盾与主要矛盾，变量与主要变量。

2．2物流系统的结构分析

分析物流系统总体的与局部的反馈机制；划分物流系统的层次与子块；分析物流系统的变量、变量间关系，定义变量(包括常数)，确定变量的种类及主要变量；确定回路及回路间的反馈耦合关系；初步确定系统的主回路及它们的性质；分析主回路随时间转移的可能性。

2．3建立数学的规范模型

建立L，R，A，C诸方程；确定与估计参数；给所有N方程、C方程与表函数赋值。

2．4物流系统模型模拟与政策分析

以系统动力学的理论为指导进行模型模拟与政策分析，更深入地剖析系统；寻找解决问题的决策，并尽可能付诸实施，取得实践结果，获取更丰富的信息，发现新的矛盾与问题修改模型，包括结构与参数的修改。

3系统动力学物流库存子系统应用实例分析

3．1系统动力学在物流库存子系统应用分析

传统进行库存子系统管理的方法有ABC管理法、经济订购批量（EOQ）、定期订货法、定量订货法等方法。然而传统管理方法存在着若干问题。管理库存责任通常是分配给各个部门，采购部门可负责原材料和外购物品的采购，生产部门负责在制品，营销部门负责成品。这种分工导致不同组织从各自利益出发而产生利益冲突。由此可见，库存系统的问题不能孤立处理，它和分销问题、仓库问题、生产问题、运输问题、采购问题、营销问题、财务问题等都有紧密联系，它应服务于整个系统的总目标。传统的方法过分重视库存本身，而没有重视与其相关的其他过程。而系统动力学在解决整体化问题时具有很强的能力。

3．2实例分析――配送中心库存控制模型的建立及其分析

如何确定城市物流中心、配送中心的库存量，也可以通过系统动力学模型来解决。结合实际情况和相关的研究，下图是按步骤建立的模型。

模型中各参数的说明：

OR1为区域物流中心订货率；SR2为区域物流中心发货率；RINV为区域物流中心实际库存；DINV1为城市物流中心期望库存；OT1为城市物流中心订货时间；OR2为城市物流中心订货率；SR2为城市物流中心发货率；CINV为城市物流中心实际库存；DNV2为配送中心期望库存；OT2为配送物流中心订货时间；TINV为配送物流中心实际库存；OR3为顾客订单；SR3为发货速率；AOR3为平均顾客订单；Kl，K2，K3，K4为常数；IPD1，IPD2为延迟时间。

上述模型是针对单一商品的，若要得出各物流中心的总商品库存量，可以将各种商品的有关参数分别代入模型进行运算，最后求和即可。可见，用这种方法进行物流中心合理容量的估计是可行的，也是比较简洁的，相对于其他各种预测方法而言，这一模型更多地考虑了供应链中各种社会经济因素的相互影响关系，较为符合实际情况;另外，该模型基本上不依赖于历史数据，这可以更好地符合物流中心缺乏历史统计数据的状况。

4结束语

随着我国经济与世界接轨，物流的作用将越来越突出。将系统动力学引入物流系统分析的过程，就是用系统的观点和思路来分析、思考物流领域中各环节的行为方式及其结果，从全局、整体的角度考察物流系统的运行机制，这对解决物流系统中存在的问题，提高整体运作效率，提升物流产业的整体水平具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]贾仁安,丁荣华.系统动力学――反馈动态性复杂分析[M].北京:高等教育出版社,2002:35-38.

[2]初良勇,谢新连.基于系统动力学的水上石油物流系统建模与仿真[J].大连海事大学学报,2006(5):55-56.

篇3

关键词：城市交通系统；系统动力学；供需关系；模拟仿真；交通需求管理

中图分类号：F294

文献标志码：A文章编号：16716248（2017）03003107

Supplydemand analysis model of urban traffic system

based on system dynamics

MA Shuhong1， SUN Chaoxu2

（1. School of Highway， Changan University， Xian 710064， Shaanxi， China；

2. Zhejiang Jinquli Gas co.， LTD， Hangzhou 310016， Zhejiang， China）

Abstract： Urban transportation system is a multivariable， multifeedback， and nonlinear complex system. There are mutual restrictions between its elements， and it is necessary to scientifically describe the dynamic mechanism of this system. This paper set the boundary of urban traffic system by use of the method of system dynamics， analyzed the causal feedback effect relations between various elements of the internal system， and presented a flow chart of urban transportation system. Based on that， a system dynamics model of urban traffic system was established， and the relationship between supply and demand of urban traffic system was studied to present the main equations of the model. Taking Xian as an example， this paper simulated the model and estimated the development trend of supply and demand. The analysis results show that there are serious imbalances in the proportion of longterm supply and demand. Some proper traffic demand management policies can be adopted to ease the contradiction between demand and supply， such as taking Transit Priority Policy， developing urban public traffic system.

Key words： urban transportation system； system dynamics； relationship between supply and demand； simulation； traffic demand management[GK-2！-2]

城市化和C动化的快速发展给城市交通系统带来了巨大的压力，导致其供需矛盾日益突出，道路拥堵、交通事故、环境污染等问题日益严重。交通系统的供需关系不仅关系到城市的经济活动效率，也会影响到城市居民的日常生活，需要重点关注。目前，对城市交通系统供需关系的研究，主要集中于内涵、评价方法和专门技术等方面，并以平衡分析为主，主要有平衡理论和弹性理论两种方法[1]。平衡理论认为道路交通的供需平衡不仅体现在总量上的平衡，还体现在结构上的耦合；弹性理论针对有附加条件的交通成本与需求量、交通成本与供给量之间的关系进行分析。事实上，对交通系统供给和需求的分析，不仅要单独分析供给与需求两个方面，还要系统考虑两者之间的关系，可以用系统动力学来进行分析。已有成果主要应用系统动力学方法从可持续发展、宏观政策、城市发展、区域经济与交通相互关系、交通运输方式与结构等角度对相关问题进行研究[23]，而在城市交通系统方面，则主要着眼于城市经济与交通的互动协调以及城市综合交通系统内部各种因果关系的研究[4]。基于此，本文拟采用系统动力学的原理与方法，对城市交通系统进行研究，在重点分析供给与需求相互作用关系的基础上，研究产生交通系统外部特性的内在作用机制，从宏观上给出交通问题的产生原因及应对策略，从而更好地实现城市及其交通系统的协调和可持续发展。

一、系统动力学概述

系统动力学（System Dynamics）是一门分析研究信息反馈系统的学科，其认为系统的行为模式与

特性主要取决于其内部的动态结构与反馈机制[5]。相比于传统的系统学科，系统动力学更注重系统的内部机制与结构，强调单元之间的关系与信息反馈，可处理高阶数、多回路和非线性的时变复杂系统与巨系统问题[6]，其解决问题的过程与步骤如图1所示。

城市交通系统是一个复杂的，涉及诸多方面且随时间不断变化的大系统，系统内部各因素之间相互影响和制约，其行为表现出明显的非线性特征。从图1可以看出，基于系统分析―结构分析―建立模型―模拟评估―政策制定的系统动力学分析过程与一般情况下分析和解决交通问题的过程一致，故可以采用系统动力学模型按照图1的基本思路来确定交通系统内部各个要素间的因果反馈关系，从城市交通系统需求与供给两方面入手，分析与它们存在联系的各个要素，建立城市交通系统动力学模型，模拟交通系统供给与需求在系统中的转化过程及相互作用机理，在此基础上对交通系统的发展趋势进行预测和分析。

二、系统动力学模型与交通供需分析

以分析城市交通系统供需关系为建模目的，根据系统动力学解决问题的一般步骤，确定建立的模型包括人口、经济、交通需求和交通供给等要素，通过研究系统各个部分的反馈关系和设定各种变量（方程）来建立模型。

（一）系统的界限

系统的界限（或边界）规定哪些应该划入模型，哪些不应归入模型，它是一个想象的轮廓，把建模目的所考虑的内容圈入，并c其他部分（环境）隔开。对城市交通系统来说，供需矛盾是当前导致城市交通问题的主要原因，而交通需求和交通供应的影响因素众多，其中城市人口、经济发展水平、机动车数量、现状路网情况等对供应和需求的影响明显[7]。以此为基础进行分析后，应用系统动力学方法重点研究城市交通系统的供需关系，并确定模型包含的主要要素有：

（1）GDP。GDP是一个重要的经济指标，它与交通基础设施建设的投资以及机动车出行比例的增长都有直接的关系，而且交通系统的运行情况在某种程度上会影响GDP的增长。

（2）人口。人口的增长会直接导致出行量的增长，使机动车出行量不断增加。

（3）交通需求。造成一系列城市交通问题的主要原因是小汽车出行，因此可用小汽车的出行量来表示交通需求。在需求方面，存在着一定的延迟，即从出行者有意图选择小汽车这种出行方式到最终将其实现之间存在一个时间间隔。所以将需求分为潜在需求和需求两个部分，潜在需求表示出行者选择小汽车出行的意愿，它经过一定的时间就会转化为实际的交通需求。

（4）交通供给。采用道路网长度与平均单车道容量（VKT）的乘积来表示。同样存在着延迟的问题，这是因为道路在建设阶段是无法形成供给能力的，投资的道路建设项目往往需要经过一定时间的建设后才能形成实际的供给能力，因此供给也可分为计划供给和供给两个部分。同时，考虑到城市用地的限制，道路网不可能永无止境的扩张，存在着一个最大值，将其定义为最大供给能力，当供给能力达到这个水平后将不再进行道路的建设。

（二）因果反馈关系分析

从供给与需求两个方面来重点研究城市交通系统内部各个要素的主要反馈关系，分析得到系统内部包含的主要反馈回路如下，其中箭头表示因果关系，正负号表示正效应或负效应。

（1）从需求出发的负反馈回路。GDP+人均GDP+机动车出行比例+潜在需求+需求-供需比例-GDP影响因子-GDP。

这是一个负反馈回路，表示经济的增长会刺激小汽车出行需求的增长，但在需求增长的同时会造成供给方面的不足，使得交通运行的效率降低，反过来会影响经济的持续快速发展。使用“GDP影响因子”来表示交通系统供需求关系对社会经济的这种影响。

（2）从需求出发的正反馈回路。需求+投资比例+交通投资+计划供给+供给+供需比例+转化率+需求。

这是一个正反馈回路，表示交通需求的增长会刺激道路建设投资的增长，人们试图通过交通基础设施建设来满足不断增长的需求，但是随着供给能力的不断提升，反而会加快潜在需求的转化，产生更多的交通需求。使用“投资比例”来表示交通需求增长对投资增长的这种作用。

（3）从供给出发的正反馈回路。经济+交通投资+建设率+计划供给+供给+供需比例+经济。这是一个正反馈回路，表示随着经济的增长，交通基础设施投资也会相应增多，道路网建设速度加快，形成了更加充足的供给能力，最终保证了经济的持续快速发展[8]。

（4）从供给出发的负反馈回路。供给-差值+建设率+计划供给+建成率+供给。这是一个负反馈回路，表示交通的供给能力并不是随着需求的增长而不断增长的，在实际中道路网会受到土地利用等因素的限制，不可能无休止地进行建设。

四、模型应用

以西安市交通系统为例，采用系统动力学软件Vensim PLE来模拟运行建立的城市交通系统动力学模型，基础数据来自西安市统计年鉴和居民出行调查报告。

（一）模型的参数估计

根据西安市历史和现状的相关统计数据和调查数据，通过参数拟合和回归分析，获取和标定GDP增长率、出生率、人均出行次数、平均出行距离等各个参数。迁入率和人均机动车出行比例的函数通过回归分析计算确定，如式（18）（19）所示，其他模型参数见表1。

（二）模型的检验

为了验证模型是否较好地反映系统的特征，选取城市人口和GDP这两个指标，以2000年为起始年，2010年为终止年，运行模型输出预测结果与实际统计数据相比较，并计算两者的相对误差，结果如表2所示。

从表2中相对误差的计算结果可以看出，模型预测得到的人口和GDP数据与实际的统计数据之间的相对误差均在5%以内，认为建立的系统动力学模型是具有高可信度的，可用来模拟预测与相关政策分析。

（三）系统发展趋势预测

根据前文分析，这里重点对西安市城市交通系统的供需关系进行研究。模型设定运行以2000年为起始年，2020年为终止年，仿真步长为1年，模拟运行模型并输出每年的需求、供给与供需比例的仿真结果及其随时间变化趋势的曲线，如表3和图4所示（需求与供给量的单位均为pcu）。

从图4中可以看出，供给会随着需求的增长而增长，但是道路网建设受到各种用地因素限制，其增长率会逐渐减小，在2015年城市道路网建设接近饱和。交通需求量因为人口和经济的增长而继续增长，且它的增长率慢慢变小，这是因为当需求大于供给即供需比例小于1时，就会出现道路拥堵等交通问题，影响人们对小汽车出行方式的选择，导致潜在需求转化率的降低。在不采取任何外部政策干预的情况下，不断增长的需求致使供需比例持续降低，最终导致交通系统的瘫痪，其表现是实际需求无法继续增长，供需比例严重失调。从2009年开始，城市交通供需比例就会随着需求的增长而下降，由于供给能力在2014年接近极值，供需比例会持续下降，到2018年时供需比例已经严重失衡，需求量远远超出路网的供给能力，交通系统将无法正常运行。因此有必要采取一定的政策和措施来抑制需求的增长，以维持交通系统的正常运行。

五、政策分析

从供需关系的预测结果可以看出，西安市城市交通系统将会随着需求量的不断增长而最终瘫痪，因此有必要采取一些外部措施来改善系统的行为，抑制机动车出行需求的增长，使供需关系趋于合理化。根据国内外的经验，单纯地限制机动车出行和保有的办法无法从根本上解决交通问题，应该采取一系列相配套的政策措施，才能到达令人满意的效果[12]。发展公共交通被国内外一致认为是解决城市交通问题的出路，因此在限制机动车出行需求量增长的同时，要加快城市公共交通系统的建设。具体措施有：

（1）限制机动车出行需求的转化。采取如小汽车限购、提高小汽车出行费用、拥堵收费等政策，延长潜在需求的转化时间，降低其向实际需求的转化率，来降低交通需求量。设定限制机动车出行需求转化的政策干预有两种模式：一般限制（模式1）和严格限制（模式2），相应的潜在需求转化时间分别为1.5DT和2DT。

（2）发展城市公共交通系统，吸引出行者使用公共交通方式出行，如采取提高公共交通服务水平、开辟公交专用车道、建设公交枢纽、城市轨道交通系统等措施，同时限制机动车出行，使城市交通系统出行方式的结构合理化，把机动车出行比例控制在一定的范围内。根据西安市居民出行调查结果，考虑到未来一个时期机动车出行需求的增长，设定政策干预模式为控制机动车出行比例的增长上限为30%（模式3）。

在以上两类政策的影响下，通过软件的模拟运行，得到不同政策模式作用后的交通需求预测结果，如图5、图6所示。

从图5可以看出，在外部政策的作用下，交通需求的增长出现了减慢的态势，特别是在不同政策的共同作用下，需求的增长明显放缓，很好地抑制了过快的增长势头，绝大部分的交通需求得到了满足，供需关系基本上保持平衡。但是值得注意的是机动车的出行需求量仍然略大于道路网的供给能力，其主要原因是交通流在时空分布上是不均匀的，高峰时段的需求量所占的比重较大，所以在早晚高峰时段机动车的出行效率会相对低一些。因此，建议进一步发展和完善具有大容量的城市轨道交通系统，以满足高峰时段的出行需求。

六、结语

鉴于城市交通系统的动态性和非线性特征，采用系统动力学的原理与方法，在对城市交通系统供需关系及其影响因素进行研究的基础上，建立了城市交通系统动力学模型；以西安市为实例验证了模型的应用，并探讨了在相关政策作用下交通系统行为的变化趋势。通过建立城市交通系统动力学模型，模拟交通需求与供给如何产生并相互作用，反映交通系统的运行情况，有助于加深对交通系统供需关系的理解。应用模型对城市交通系统进行预测并分析不同政策Τ鞘薪煌ㄏ低彻┬韫叵档挠跋欤可在了解交通系统供需发展情况的基础上，考量各种政策作用及其对系统的影响程度，为决策和

采取相应的管理措施提供参考。

参考文献：

[1][WB]王殿海.交通系统分析[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]宋世涛，魏一鸣，范英.中国可持续发展问题的系统动力学研究进展[J]. 中国人口・资源与环境，2004（2）：4228.

[3]来逢波.综合运输体系与区域经济互动发展的理论与实践研究综述[J].山东交通学院学报，2012（3）：1319.

[4]王丰柏.论对构建城市和谐交通问题的思考[J].江西化工，2010（1）：4647.

[5]王其藩.系统动力学[M].北京：清华大学出版社，1998.

[6]吕康娟，王娟，陆晶.上海城乡运行的系统动力学分析及仿真[J].中国人口・资源与环境，2009，19（专刊）：505510.

[7]朱明皓.城市交通拥堵的社会经济影响分析[D].北京：北京交通大学，2013.

[8]HoltzEakin D， Schwartz A E. Infrastructure in a structural model of economic growth[J].Regional Science and Urban Economics，1995，25（2）：131151.

[9]王其藩.管理与决策科学新前沿――系统动力学理论与应用[M].上海：复旦大学出版社，1994.

[10]王继峰，陆化普，彭唬.城市交通系统的SD模型及其应用[J].交通运输系统工程与信息，2005，8（3）：8359.

篇4

关键词：电气；自动化技术；电力系统

前言

目前，随着我国电力自动化市场的快速发展，电力自动化技术在人们的日常生活中显得越来越重要。电力自动化技术是应用电气系统中关键的技术环节，由于传统电力自动化的效率较低，已经不能满足现代电力系统快速发展需求。电力自动化技术是一种新型的自动化控制技术，科学合理地运用计算机等多种高科技，能大大提高电力自动化控制的效率。目前，我国的电气系统中的电力自动化技术得到较快的发展，并且具有非常广阔的应用前景。

1 电力自动化技术在电力系统中运用的理论基础

电力自动化技术在运用过程中的理论基础包含了很多学科，主要有控制学、语言学和信息学等，电力自动化的综合性相对较强。为了确保电力自动化技术在运用过程中具有较强的实际操作性，一般是结合计算机技术对其进行可操作性的实验。对电力自动化技术的研究是电气系统中的主要内容。电力自动化已经发展成为现代计算机技术中的高端技术，同时，电力自动化技术正逐渐被应用到电气系统的自动化控制的过程中。当然，电力自动化技术在电气系统的应用过程中已经取得了很多成果。自动化技术在电气系统中的应用，不仅可以提高电力自动化控制过程中的工作效率，还能在一定程度上降低工程的成本，从而减轻控制人员的工作压力，更利于实现对人力资源的合理利用。因此，认识到电力自动化技术在电力系统中运用的理论基础对于提高我国电力自动化技术的应用水平显得非常重要。

2 电力自动化技术的特点

2.1 技术涵盖面广泛

目前，电力自动化技术在我国电力系统中的应用越来越广泛。导致电力自动化技术在电力系统中的应用也变得更加复杂。由于电力自动化技术在电力系统中的应用涵盖的技术面比较广泛，因而需要完全掌握电力自动化技术的应用技能。同时，现代化的电力自动化技术主要是建立在电子信息技术和网络技术等基础上的，电力自动化技术的技术含量比较高，因而在整个电力自动化系统设计的过程中不仅要加强对电力自动化系统硬件的设计，还需要加强对电力自动化系统软件的设计，当然，电力自动化系统的设计应该根据使用范围的不同而设计不同的设计方案。因此，电力自动化技术具有非常广泛的知识面和技术涵盖面。

2.2 对电子技术依赖性强

目前，电力自动化技术对现代化的电子技术具有很强的依赖性，尤其是对一个完整的电力自动化系统，无论是信号采集系统还是电力自动化系统中的传感器，都需要采用现代电子计算机技术实现对信号的控制。因此，现代化的电力自动化技术是建立在电子技术的基础上的，电力自动化技术对电子技术和网络技术等都具有很强的依赖性。

3 电力自动化技术在电力系统中的具体应用

3.1 自动化控制

随着我国电子科学技术的不断发展，自动化技术在电力自动化技术中的应用也越来越广泛，将自动化控制技术和电力自动化技术结合，应用于电力系统中，就能较好地实现对电力系统的自动化控制。电力自动化技术还能给电力自动化控制过程创造一个良好的发展空间。电力自动化技术在电力系统中的广泛应用也在一定程度上说明了自动化技术较好的优越性。电力自动化技术在电力系统中的应用就是一个很好的说明。

3.2 优化设计

在电气系统设计的过程中，电力系统中会涉及到不同电气设备的设计，并且电力系统的电气设备的设计过程又非常复杂，这一过程不仅要求设计人员掌握磁力、电气和电路等学科有关的知识，还要能将这些知识合理地运用到实际的设计工作中去，并且它还要求设计者拥有较多的工作经验。然而，传统的设计方式主要是通过实验与经验的结合来进行，这种设计方案的效率很低，出现问题后修改的难度也比较大。而现在的设计技术可以利用计算机辅助软件来完成，这样不仅减少了设计时间，最重要的是设计出来的方案具有较高的质量和性能保障。

3.3 故障诊断

在电气系统运行的过程中，电力系统的电气设备出现故障是不可避免的，然而，在故障发生前，一定会有与故障有关的症状产生，在电力系统中应用电力自动化技术时，就能很好地对其进行全面且准确的诊断。变压器是电气设备中非常重要的设备之一，监测电力系统中电气设备的工作人员对它的工作状况都比较重视，这就需要检测人员及时地对其进行检测和维修，即使这样做也不能完全保证电气设备不出现故障，因此，为了能及时地将电气设备的故障诊断出来，将电气设备的故障所带来损失降到最低，电力自动化技术的应用无疑就是最好的选择。运用电力自动化技术对变压器的故障进行诊断时，一般采用的诊断方法就是对变压器中渗漏油的分解气体进行检测和分析，从而快速找到变压器发生故障的原因，然后再进一步把故障出现的原因缩小，进而能找出发生故障的具置和原因，并对其进行检修。因此，电力自动化技术在电力系统中的使用还具有加快故障的诊断和检修速度的作用。

3.4 智能电网技术的应用

因为智能电网的自动化程度相对较高，这就需要在智能电网运行的过程之中时刻保持正常的工作状态，只有在这样的工作状态下，才能保证智能电网提供的电力的高质量和稳定性。针对这样的情况，需要利用电力自动化技术有效地排除谐波对电力系统的破坏，防止智能电网的正常运行受到干扰，截至目前为止，智能电网在运行的过程之中已广泛地使用超导无功补偿设置，来满足智能电网内部无功补偿的需要。

3.5 电力自动化技术在智能电网智能发电过程中的应用

近几年来，随着智能电网建设的逐步开展，电力自动化技术在电力系统中的应用也逐步完善起来，通过对相应的电力电子器件使用，有效完成了电力系统内部的电能之间的转化和控制。通过将电力自动化技术在电力系统中的应用，能够有效地降低电力系统中机电设备的损耗费用，有效提升电力系统的运行效率。因此，电力自动化技术在智能电网发电过程中的应用也显得非常重要。

4 结束语

总而言之，电力自动化技术在电力系统中的应用不仅加强了电气设备进行自动化控制的能力，而且它还为电气工程的快速和安全运行打下了坚实的基础。目前，电力自动化技术在电力系统中的应用越来越广，与人们实际生活的关系也越来越大。但是，电力系统在利用电力自动化技术时也遇到了一些问题，从而导致电力自动化技术在电力系统不能被广泛应用。

参考文献

[1]易婵鸣.简析电力自动化技术在电力系统的应用策略[J].信息技术，2014（25）：104.

[2]李茜.电力自动化技术在电力系统中的应用[J].科技论坛，2013（18）：43-44.

[3]陈建明.电力自动化技术的发展现状及方向[J].信息科技，2014（5）：143-144.

篇5

关键词：轨道车辆；可靠性指标；可靠性分配

中图分类号：U262.73 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0058-02

RAMS起源于20世纪70年代，首先应用于民航、核电、军工等领域，从20世纪80年代起，轨道交通行业引入RAMS。目前，发达国家轨道交通行业的RAMS工程已经发展到了一个比较先进的水平，建立了系统的RAMS行业标准，形成了完整高效的工作体系。我国轨道车辆还没有形成完整的产业链和合理的产业结构，在项目各阶段，如何更好的应用RAMS还不够完善。文章以内燃动车组动力系统为例，在项目方案设计阶段，采用评分分配方法，展开可靠性分配，得到可靠性指标，从而为相关轨道车辆关键系统可靠性分配提供决策性参考。

1 轨道车辆可靠性及可靠性分配

可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。表征产品故障的频繁程度和危害程度，是产品的一种固有属性，主要有设计决定。可靠性分配是将可靠性指标（用户提出的或在设计任务中规定）自上而下，从大到小，从系统到子系统、零部件，即将上一级产品可靠性定量要求合理的分配到下一级产品的过程，并将其写入相应的设计任务书或合同中，是一个演绎的分解过程。

2 可靠性分配方法

常用的基本可靠性分配方法有：等分配法、比例组合法、评分分配法、Delphi法等。文章采用评分分配法，通过有经验的设计人员或专家对影响可靠性的几种因素评分，对评分进行综合分析而获得各单元产品之间的可靠性相对比值，再根据相对比值给每个分系统或设备分配可靠性指标。应用这种方法时，时间应以系统工作时间为基准。一般假设产品服从指数分布。

[分配模型]设系统的故障率，则分配给第i个单元的故障率为：

（式1）

其中

（式2）

（式3）

（式4）

式中i=1，2，…，n――单元数

――第i个单元的评分系数

――第i个单元的评分数

――第i个单元第j个因素的评分数（这里假定m个因素）

――系统的评分数

评分因素

评分分配法通常考虑的因素有：复杂程度、技术发展水平、工作时间、环境条件。可以根据产品的特点增加或减少评分因素。

分配步骤

按以下步骤进行分配：

（1）确定待分配系统的基本可靠性指标，研究待分配系统的特点，确定评分因素。

（2）确定该系统中的“特殊件”产品及其可靠性指标。

（3）聘请评分专家，专家人数不宜太少（至少5人）。

（4）产品设计人员向评分专家介绍产品及其组成部分的构成、工作原理、功能流程、任务时间、工作环境条件、研制生产水平等情况。

（5）各专家评分，经处理给出专家综合评分值（对偏差较大的奇异值应分析其理由）。

评分原则

以列车产品的MTBF为分配参数说明评分原则：

a.复杂程度――它是根据列车产品的组成单元的元器件、部件数量以及它们组装的难易程度来评定。最复杂的评10分，最简单的评1分。

b.重要度――它是根据列车产品的组成单元发生故障对产品可靠性的影响程度大小来评定的。最重要的评1分，最不重要的评10分。

c.技术水平――根据列车产品的组成单元目前的技术水平和成熟程度来评定。水平最低的评10分，水平最高的评1分；

按公式1～4分配各单元的基本可靠性指标。

在可靠性分配的过程中，往往有一些系统的子系统已经有可靠性指标，此时该子系统就不需要参加分配，可以将子系统的可靠性指标从总体指标中剔除，剔除后的可靠性指标作为新的待分配指标，进行分配。具体的剔除模型：

式中：

MTBF‘――剔除子系y后的可靠性待分配指标；

λ――原系统的故障率；

λi――已知可靠性的子系统的故障率；

k――已知可靠性的子系统的个数。

3 给定的系统可靠性指标

动力系统的可靠性待分配指标，见表1所示。

4 可靠性模型

动力系统是整个动车组的动力来源，动车组的牵引、控制、冷却、风扇、照明等所有用电全部取自动力总成。其可靠性模型如图1所示。

5 产品评分表

通过5名专家评分，得出产品评分分配总表如表2。

6 分配结果

可靠性分配详细结果如表3所示。

通过以上分析，得知在动力系统的设计过程中需要注意以下几点：

（1）根据故障导向安全的原则，合理设计系统控制逻辑。

（2）采取硬线冗余的方式保证控制装置的可靠性。

（3）合理设计管路排布。

（4）充分考虑管路连接处的受力情况及其在车辆运行过程中的可靠性，管路连接处采用抗震动的结构。

（5）通过计算校核，合理设计动力模块与车体安装处的接口结构，做好受力分析，设计合理的扭矩。

参考文献

[1]British Standards Institution.EN 50125：1999 Railway applications―The specification and demonstration of Reliability，Availability，Maintainability and Safety（RAMS）[s].

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【关键词】自动化；综合报警系统；电力系统

随着国民经济的迅速发展，电网规模在不断的扩大，出现了越来越多的无人值班变电站，这样就对自动化系统提出了很高的要求。如果还是采用原来人工定期巡视的方法，自然无法满足需求，因为采用原先的方法会有着特别大的工作量，并且工作效率也不高，甚至电网运行的安全性也不能得到保证。在这种情况下，自动化综合报警系统就能够很好的满足需求，它的数据接口标准和报警输出接口都是统一的，这样就可以有效的整合原来分散的电子值班功能模块，从而实现统一管理，也让管理更加的规范，电网的自动化程度和运行管理的效率也得到了很大的提高。

1 系统设计

随着时代的发展，地调自动化专业的系统已经呈现多样化，不仅有电量采集TMR系统，还有调度自动化SCADA系统等等。依据电监会的相关要求，要按照安全分区和横向隔离的原则来部署各个应用系统，各个分区也不能直接进行网络连接，在这样的技术背景之下，十分重要的一个问题就是自动化综合报警系统的分区定位和组网方式。通常情况下，可以将组网方式分为两种：

一种是在生产控制大区部署自动化综合报警系统，这样自动化综合报警系统就会通过TCP/IP协议来直接接收生产控制大区各应用系统的报警信息，管理信息大区的各个应用系统要想将信息传送给自动化综合报警系统，就需要首先通过反向隔离装置，然后利用专用的传输软件来进行。如果采用这种组网方式，就需要向生产控制大区传输管理信息大区的数据，然后依据安全防护方案，来进行反向物理隔离装置的安装，同时，还需要对专用数据传输软件进行编制，这样就会增加自动化综合报警系统部署的难度。

另一种是在管理信息大区内部署自动化综合报警系统，这样自动化综合报警系统就可以通过TCP/IP来直接接收管理信息大区各个应用系统的报警信息；因为生产控制大区的各个应用系统都将WEB系统部署在了安全三区，并且利用现有软件就可以传输生产控制大区的信息，这样就不必重新进行软件的开发。

通过上文的叙述，我们最终确定了第二种组网方式。

2 系统功能

自动化综合报警系统主要是集中管理自动化各个应用系统的报警平台，对机房环境监控系统、网管系统、以及自动化专业各大应用系统的电子值班功能模块产生的报警信息进行收集，报警信息主要是通过统一的报警输出出口来的，具体来讲，主要包括这些基本功能：

一是接口形式是统一的，这样就可以有效的收集和分类整理所有其他应用系统的报警信息，并且接口十分的简洁，安全性和可靠性较高，还可以有效的进行扩展。

二是可以统一管理人员电话薄，并且具备信息类别管理功能，这样在给制定的人员发送报警信息的时候，可以分类来进行。

三是可以存储报警信息，并且还可以分类查询历史数据。

四是可以离线诊断各个应用系统，并且还可以及时的预警，这样就可以有效的避免出现系统离线而无法有效的分布报警信息等问题。

五是还可以进行自我故障诊断，并且将故障信息及时的进行，同时，如果报警信息发送失败了，还会继续重发，这样就可以让报警信息的传送变得更加可靠。

3 系统接口

一般来讲，可以由两种方式来获取自动化综合报警系统的报警信息，分别是主动获取和被动获取，主动获取指的是自动化综合报警系统发出查询制定，对各个应用系统进行周期巡检，这样就可以将各个应用系统的报警信息和电子值班信息及时的获取；被动获取指的是自动化综合报警系统主动接收各个应用系统所产生的报警信息和电子值班信息，自动化综合报警系统并不主动巡检，只是被动的接收。为了使其他应用系统的在线情况能够被自动化综合报警系统实时的监测到，从而对异常情况及时的发现，并且进行报警，那么我们建议，自动化综合报警系统在对应用系统的报警信息和电子值班信息进行获取的时候，采用主动查询的方式，可以采用这样的方案：

在管理信息大区的系统方面，可以在服务器的某一特定目录下保存报警信息和电子值班信息；在生产控制大区的系统方面，各个系统要向WEB服务器上传输报警信息和电子值班信息，只需要利用已有正向物理隔离传输软件即可，然后在WEB服务器的某一特定目录下保存这些信息。

具体来讲，自动化综合报警系统要想对其他应用系统的报警信息进行主动查询，一般可以采用两种方式，一种是WEB WERVICES方式，在管理信息大区内，由各个应用系统提供相应的WEB SERVICES接口，这些服务可以被自动化综合报警系统直接调用，那么报警信息或者电子值班信息就可以被及时的获取。另一种是文件夹共享方式，指的是各个应用系统按照共享的原则来设置保存报警信息的目录，这样利用文件目录的操作方式，其中的报警信息就可以被自动化综合报警系统所及时的获取。

通过分析研究，第一种方式有着更加规范化的接口，有着更加强大的功能，如果以后要对功能进行扩展，也十分的方便；第二种方式也有着很大的优点，比如十分的简单，不需要利用目前的各个应用系统来对WEB SERVICES接口进行开发，这样就可以有效的降低成本。通常情况下，我们都会选择第一种方式，这是从接口的标准化以及内部逻辑的封装等方面考虑的；如果要将实现成本作为考虑的重点，那么第二种方式也是不错的选择。

自动化综合报警系统需要对各个系统进行周期性的自动扫描，这样报警信息和电子值班信息就可以及时的被获取，扫描周期是可以被设置的，通常情况下，会被设置为5秒到10秒之间，如果连续进行了3次失败的扫描，那么系统就会认为系统处于离线的状态；在这种情况下，自动化综合报警系统就会自动产生报警信息，将系统离线及时的通知给相关的人员。

4 结语

通过实践研究表明，在电力系统中应用自动化综合报警系统，可以有效的提高工作效率，实现了自动化值班，如果出现了事故，处理速度也可以得到大大的提高。因此，自动化综合报警系统就值得在电力系统中推广和应用。

参考文献：

[1]刘冬梅.调度自动化设备状态在线报警系统的设计与应用[J].城市建设理论研究，2012（35）.

[2]秦勇.论自动化技术在电力系统中的应用[J].城市建设理论研究，2011（13）.

篇7

关键词：自动化 控制与操作

1 控制可靠性

变电站的设计首要考虑的便是控制与操作的高可靠性，采用自动化系统的变电站更要将计算机监控系统缜密设计。通常用于高压电力系统的变电站自动化产品都具有以下功能，以保证控制操作的高可靠性。

1.1 多级多地点控制功能 自动化系统的控制操作方式有远方遥控、站控、就地(后备操作)3种方式。

远方遥控：由调度人员在调度端发出下行控制命令。站控操作：运行人员在变电站层监控主机发出操作命令，通过交互式对话过程，选择操作对象、操作性质，完成对某一操作过程的全部要求。就地操作：作为后备控制方式，当监控系统故障或网络故障时，可在间隔层的测控单元的小开关手动控制或通过就地监控单元装置上的薄膜键盘进行就地控制。

上述3种操作方式通过软件或使能开关可相互切换，当切换到后备手动控制时，站控及遥控命令不被执行；当切换到站控操作时，后备手动控制不产生任何作用，计算机对一台设备同一时刻只能执行一条控制命令，当同时收到一条以上命令或预操作命令不一致时，应拒绝执行，并给出错信息。每个被控对象只允许以一种方式进行控制。

1.2 操作过程中软件的多次返校

1.2.1 操作员权限设密，以杜绝误操作及非法操作。目前成熟的监控系统的软、硬件设备都具有良好的容错能力，即便运行人员在操作过程中发生一般性错误，均不引起系统的任何功能丧失或影响系统的正常运行，对意外情况引起的故障，系统都具有恢复功能。

1.2.2 操作员工作站发出的操作指令，都必须经过选择—校核—执行等操作步骤，返校通过后再送至该点执行下一步骤。当某一环节出错，操作指令中断，并告警提示。每次操作结束后，系统自动记录操作过程并存盘。

1.2.3 监控系统的双机配置 220 kV及以上电压等级变电站自动化系统多作双机双网配置，作为人机接口的监控主站冗余配置，热备用工作方式，可保证任意设备故障时对控制功能无影响。时下的做法，监控主站用以太网相联并以HUB作为该以太网的管理。该网上任一装置异常，可将热备机切换为主机工作。

监控系统硬件的冗余配置，系统分层分布式结构，为变电站的控制与操作的可靠性提供了保证。

2 操作实现方式

为保证变电站控制与操作系统的可靠性、准确性，变电站的防误操作的设计也是重要环节之一。因为是计算机监控，变电站不再采用繁琐的电气联锁，可方便地实现多级联锁。对于分层分布式自动化系统，其操作闭锁方式也为分层分级式闭锁而与该系统结构相适应。每个间隔的测控装置，已引入该间隔的交流电流、电压、断路器位置及刀闸辅助接点作为遥测、遥信之用，这也为实现本间隔内的断路器及刀闸操作的防误操作提供了必要条件。智能型装置可很方便地利用上述信息进行编程，实现该间隔的操作闭锁功能。

对于全站的涉及多个电气间隔和多个电压等级间的操作闭锁，目前有3种不同的实现方式。其一，用软件实现，即将全站的防误操作闭锁用软件编程置于监控主机之内。监控主机可从通信网上获得全站所有开关、刀闸的状态信息及每个间隔控制终端的操作信息，引入设备操作规则，进行软件编程即可实现全站的操作闭锁功能。该方式应该说是最简单经济可靠的方案之一。其二，硬件闭锁，即西门子公司的8TK模式。西门子公司的LSA-678变电站自动化系统的一个主要特点便是8TK操作闭锁装置的相对独立性，8TK纯粹作为控制及操作闭锁之用，每个间隔的刀闸信息进8TK1实现该间隔的操作闭锁，各间隔的刀闸信息经重动后都进入8TK2装置，母联刀闸及母线地刀等直接引入8TK2装置，8TK2装置实现间隔之间的操作闭锁功能。其三，软硬相结合的闭锁方式，间隔之间的闭锁采用8TK及类似装置实现闭锁功能，监控主机内做一套全站的软件操作闭锁。该模式即为浙江金华双龙500 kV变采用的操作闭锁方式。

软硬两级闭锁，其可靠性高，监控系统或网络故障不影响全站的安全可靠操作，但该模式接线复杂，且价格昂贵，金华500 kV变的该套8TK闭锁装置约花费人民币300万元。

以软件实现全站的操作闭锁，对于一套成熟的变电站自动化系统来说，也应该是高可靠性的；既然整个变电站的监控功能都由监控主机实现，那么操作闭锁软件功能做在监控主机内也应是安全可靠的。对于双机系统冗余配置，闭锁软件也为双套设置。笔者认为对于220 kV及以下自动化系统实现的无人值班站采用这种模式可靠、安全、经济适用。

对于一个半开关接线的500 kV变电站，笔者认为500 kV系统每个断路器及两侧刀闸的操作闭锁由相应测控装置实现以外，每串内的断路器及刀闸之间的闭锁采用专门一套硬件闭锁装置以提高其可靠性。至于220 kV系统为简化接线，节约资金，可不必配置用于间隔之间操作闭锁的专用硬件装置。

上述三种模式都可高效可靠地实现变电站所有断路器及刀闸的控制。而且都具有顺控功能，例如：操作某条线路送/停电、旁母代/倒线路、母线切换等各种常规顺序操作，只需在监控主机的键盘上敲入相应指令，便可自动完成。常规站可能要花费几个小时的操作，在这里几分钟便可完成。

可见变电站自动化系统的防误操作分层分级考虑，其可靠程度明显优于常规站的防误设计。

3 自动化控制技术分析

分层分布式自动化系统从软硬件上分层分级考虑了变电站的控制与防误操作，提高了变电站的可控性及控制与操作的可靠性。综合自动化站可采用远方、当地、就地3级控制，而常规站只能通过控制屏KK把手控制；常规站电气联锁设计联系复杂，在实际使用中，设备提供的接点有限且各电压等级间的联系很不方便，使得闭锁回路的设计出现多余闭锁及闭锁不到的情况。综合自动化站可方便地实现多级操作闭锁，可靠性高。

常规站，人是整个监控系统的核心，人的感官对信息的接受不可避免地存在误差，其结果就会导致错误的判断和处理。人接受信息的速度有一定限制，对于变化快的信息，有时来不及反应，可能导致不正确的处理。而且个人的文化水平、工作经验、责任心等因素都会影响信息的处理，可以说常规站人处理信息的准确性和可靠性是不高的。运行的实践证明，值班人员的误判断、误处理常有发生。综合自动化站的核心为系统监控主机，用成熟可靠的计算机系统实现整个变电站的控制与操作、数据采集与处理、运行监视、事件记录等功能，可靠性高且功能齐全。

变电站自动化系统简化了变电站的运行操作，可方便地实现各种类型步骤复杂的顺控操作，且操作安全快速，对于全控的变电站，线路的倒闸操作几分钟便可完成；而常规站实现同样的操作往往需要几个小时，且仍存在误操作的隐患。

常规变电站控制一般采用强电一对一的控制方式，信息及控制命令都是通过控制电缆传输。计算机监控系统控制命令的传输由模拟式变成数字指令，提高了信息传输的准确性和可靠性。特别是分层分布式自动化系统，各保护小间与主控室之间采用光缆传输，提高了信息传输回路的抗电磁干扰能力。分散式布置，控制电缆长度大为缩减，在相同控制电缆截面时，断路器控制回路的电压降减少，有利于断路器的准确动作。规划院最近将全国5个500 kV站作为综合自动化的试点，也从侧面反应电力系统业内人士对自动化监控系统可靠性的认同。

篇8

关键词：自动化立体仓库系统；AS/RS；智能化；系统架构；功能模块

中图分类号：TP273.5

自动化立体仓库系统（AS/RS，Automated Storage and Retrieval System）主要由高层立体货架、巷道式堆垛机、地面搬运机械设备等硬件设备，以及计算机管理与监控系统组成。由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。

智能化AS/RS是在传统AS/RS基础上增加了智能模块，可以在任务调度、货位分配、队列优化过程中，根据任务调度原则、货位分配策略、队列优化目标以及相应的约束条件，并建立相应的数学模型采用智能算法求解，获得最优解，提高自动化立体仓库系统的运行效率。

1 AS/RS系统构成

自动化立体仓库主要由物料储存系统、AS/RS出入库系统、AS/RS管理和监控系统三大系统组成[1-3]。

（1）物料储存系统：由立体货架的货格、物料承载装置（物料包装、托盘、周转箱等）组成。物料安排摆放规则整齐的保存在物料承载装置里，将物料承载装置保存于货格中，形成了完成的储存系统。

（2）AS/RS出入库系统：该系统承担货物存取、出入仓库的功能，通常由巷道堆垛机、出入库输送机、装卸机械等组成。巷道堆垛机是在高层货架的窄巷道内作业的起重机，可实现沿轨道行进、垂直起降和货叉伸缩三种运动，用于从两侧货架的任何货位上自动存入或取出货物。出入库输送机可根据货物的特点采用传送带输送机、轧辊输送机、链传动输送机等，主要将货物送到堆垛机上下料位置和货物出入库口。装卸机械承担货物出入库装车或卸车的工作，一般由行车、吊车、叉车等机械组成。

（3）AS/RS管理和监控系统：由客户机、中央控制计算机和电控系统组成。AS/RS管理和监控系统不仅要管理和分析立体仓库的物料信息、储存状况、仓库运行日志，还要可以监控立体库实时运行状态，及时调度立体仓库的可配置资源。

2 智能化AS/RS系统结构及流程

2.1 系统架构

自动化立体仓库是集物流学科，控制学科和计算机学科相结合的综合性系统、自动化立体仓库管理与监控系统应用的方式可分为集中式、分离式和分布式，目前国际上的大多数项目都是采用分布式的系统。

如图1所示，自动化立体仓库管理与控制系统（WMOS，Warehouse Management and Operation System）架构通常分为应用层、服务层、控制层、设备层四个部分组成。从功能层次上看，可以将自动化立体仓库系统分为3个层次：管理层、监控层、执行层[4]。

管理层是计算机管理系统，具有系统设置、系统信息维护、产品信息维护、出入库业务、存查询统计等功能。管理层主要是负责立体仓库的作业调度、物资分布、队列优化、故障处理等工作。监控层是自动化立体仓库系统的重要组成部分。它根据来自管理层的指令来控制物流设备，完成管理层传输的任务；另一方面监控层以动画的形式，实时监控堆垛机的状态，将堆垛机当前的信息反馈给管理层，为工程师进行任务调度提供参考。执行层由嵌入PLC的堆垛机构成。堆垛机中的PLC接收监控层的指令，根据指令执行各种操作。

图1 自动化立体仓库管理和监控系统和功能层次图

由上述的系统架构可以看出管理层是智能化AS/RS的核心，如图2所示，其智能化的实现主要由四个重要模块组成：作业任务智能分配模块、物料分布智能处理模块、作业队列/路径智能优化模块、故障处理模块。各个模块在不同类型的作业流程中所起的作业也各不相同。

（1）作业任务智能分配模块：根据待出入库的物料在各存储单元储存状况，合理分配出入库作业任务，以平衡各存储单元的工作负荷，减少作业任务等待执行时间。

（2）物料分布智能处理模块：根据物料的出入库频率、物理特性、在库分布现状等，合理分配出入库库位，以提高存储单元的出入库效率。

（3）作业队列/路径智能优化模块：根据出入库系统性能参数，优化队列序列或者堆垛机的作业路径，以减少堆垛机的作业时间，提高仓储效率。

（4）故障处理模块：此模块主要是处理逻辑调度故障，而非机械故障和通信故障。对逻辑故障及时处理，并追溯故障发生的根源。

图2 智能化AS/RS关键模块

图3 智能化AS/RS体系结构

如图3所示，智能化AS/RS的体系结构由AS/RS智能调度的方法和AS/RS库存控制方法组成。自动化立体仓库的智能调度方法首先是依据具体仓库的规模、结构、出入库系统规格、任务分配策略、物资分布处理策略等信息，利用层次分析法原理确定适用的智能调度方案。其次，按照智能调度方案，第一步从仓库全局层面分配作业任务，将出入库任务分配到具体的存储单元。第二步针对具体储存单元，进行出入库货位分配。第三步，按上一步中货位分配的结果对每个存储单元批作业队列进行优化。智能调度方法是一个分布式调度方法，从全局的任务分配到具体储存单元的货位分配和队列优化。

2.2 智能化AS/RS系统的主要流程

（1）出入库作业流程。如图4所示，在出入库作业流程中，根据组盘表中记录的待入库物料详情以及出库单中待出库物料详情，分析立体库中相应物料在各个存储单元的储存情况，分配任务到各个储存单元。

各个存储单元获得相应的出入库作业任务后，根据本存储单元的物资分布情况，物资分布智能处理模块给每个作业任务分配合理的货位。

作业队列/路径智能优化模块给存储单元中等待执行的批作业任务赋予初始的优先等级，队列优化模块可以根据优化目标对批任务队列进行优化，提高仓储效率。

图4 出入库作业流程

（2）盘点作业流程。所谓盘点是指为确定仓库内现存物料或商品的实际数量、品质状况、存储状态的清点，是物料管理工作的控制反馈过程。

盘点作业模式有全局盘点、随机盘点两种模式。全局盘点具有盘点规模大，盘点周期长，单次盘点消耗资源多，影响生产等特点。随机盘点具有盘点规模小，盘点周期短，单次盘点消耗资源少，影响小等特点。鉴于随机盘点的特点，随机盘点根据盘点规模大小，可以多次盘点提高仓库的有效利用率，提高仓储数据一致的水平。在年终统计在库物资详细报表时需要对仓库进行全局盘点。

图5 盘点作业流程

盘点作业流程如图5所示，盘点作业涉及物资供应部门、生产部门、仓库管理部门、销售部门等众多部门，所以提高盘点作业效率，节省盘点作业时间，降低对生产的影响。

（3）倒库作业流程。如图6所示，倒库作业的重点是需要倒库的库位筛选。物资分布智能处理模块根据物料相对集中的要求将同种物料集中存放，挑选出需要移动的库位。确定好倒库库位后，通过作业路径优化模块明确倒库库位的作业序列，形成一条完整的倒库链，减少堆垛机空载时间，提高作业效率。

图6 倒库作业流程

3 小结

自动化立体仓库是一个离散的、动态的、多因素、多目标的复杂系统，对AS/RS的智能化管理是复杂的系统优化问题。传统的方法求解过程不仅时间较长、成本较高，而且很难求得最优解。将现代智能优化理论与AS/RS应用相结合，可以提高空间利用率及仓储管理水平，降低劳动强度，提高物料调节水平，加快储备资金周转，为企业的生产指挥和决策提供有效的依据[5]。

本文给出了智能化AS/RS系统的架构、关键处理模块包括作业任务智能分配模块、物资分布智能处理模块、作业队列/路径智能优化模块、故障处理模块和智能化AS/RS的几种常见的作业流程，并对其进行了深入的分析，以期对智能化AS/RS系统的相关研究起到一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]张欢欢.自动化立体仓库的若干关键技术与仿真[D].浙江：浙江大学，2008.

[2]刘昌祺，董良.自动化立体仓库设计[M].机械工业出版社，2004，05.

[3]徐正林，刘昌祺.自动化立体仓库实用设计手册[M].中国物资出版社，2009，03.

[4]陈传军.自动化立体仓库智能调度系统研究[D].北京：北京机械工业自动化研究所，2006.

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关键词：配电自动化；管理系统；发展

文章编号：1674-3954（2013）09-0256-02

配电自动化技术在现代电网的建设工作中具有重要作用，实现配电自动化可以使其更好的为电网的建设工作做出贡献。如今，配电网的管理发展正在向着数字化、规范化、集成化的方向发展。

1 配电自动化与管理系统概述

与传统电网管理模式相比，电网自动化的实现对电力客户、资产及运营的持续监视，提高管理水平、工作效率、电网可靠性和服务水平。智能电网是一个完整的企业级信息架构和基础设施体系，实现对电力客户、资产、运营的持续监视，利用“随需应变”的信息，来提高电力公司的服务水平、可靠性和效率。随着经济的不断发展和科学技术的不断进步，配电自动化系统的发展取得了较大的成效，为电网的建设工作提供了较大的帮助。由配电自动化系统的发展进程可知，90年代是配电综合自动化系统的大发展阶段，配电自动化系统的发展受到了各方的广泛关注，研究配电自动化系统的单位和公司不断的建立和发展，促进了相关产业的繁荣。在当前的城市配电网规划中，配电系统的建设相对比较落后，缺乏合理的规划和有效的整顿，城市配电网的自动化水平和发展状况也十分落后。落后的配电系统对于国家基础设施建设的完善有着不利的影响，要想完善国家的基础设施建设，保证人民的生活水平和社会发展的稳定，政府就必须对城市配电网规划引起足够的重视，完善城市配电系统，从而促进国民经济的快速发展。

2 配电自动化与管理中出现的问题

2.1缺乏健全的管理规程

电力行业是我国的基础行业，是关系到国计民生的大问题，我国目前的配电网所属部门因为职能的划分不清和分工的不合理，使工作变得非常复杂，缺少一个专门的配电管理部门，这样，一旦配电网出现问题就很难确定责任，自然也就不能通过奖惩机制来提高管理效能。而在配电网的作业模式方面，由于没有完全摆脱传统观念的影响，各部门之间很难进行跨专业、异地的协同工作，直接导致了配电效率低下，系统运行困难。因此，在配电网管理方面需要有一个完善、严谨的配电网管理规程。

2.2电网运行可靠性低

在配电网规划过程中，由于配电网的网架结构比较薄弱，配电技术相对落后，网络的自动化水平也达不到当前的经济发展水平，所以配电系统的可靠性很低，这会导致配电网自身处在不确定状态。配电网的不合理规划，使供电企业难以建立起可靠性高、自动化水平高的配电系统，这也就会导致在供电过程中可能会出现漏电事故，对人们的生命财产安全造成威胁，对国家经济的发展也起不到良好的促进作用。

2.3电网运行技术水平较低

在当前的经济发展中，技术化在各个领域的应用都十分的广泛，提高技术水平，可以提高供电企业竞争力，节省供电企业在人力物力上的支出。由于缺乏先进的科学技术辅助，在对收集到的信息数据进行整理和计算时，就很容易出现计算误差和数据遗漏，这样计算出来的数据必然不能代表配电系统的真实反映情况，也必然导致配电系统中心站难以及时、综合的处理配电网中任何一个配电结点的问题，甚至引起配电网的中断，导致断电事故的发生，这对于减少电网运行出错率、提高供电效率和可靠性具有阻碍作用。

2.4科技应用不到位

由于受各方面发展的限制，计算机信息技术在配电网管理中的应用还不是十分的广泛，由于缺乏先进的科学技术辅助，在对收集到的信息数据进行整理和计算时，就很容易出现计算误差和数据遗漏，这样计算出来的数据必然不能代表配电系统的真实反映情况，也必然导致配电系统中心站难以及时、综合的处理配电网中任何一个配电结点的问题，甚至引起配电网的中断，导致断电事故的发生。

3 配电自动化系统的发展方向

3.1集成化

现代化的计算机技术和集成电路迅猛发展，各种不同种类的大集成电路在继电保护和整体测试、控制的系统装置上发挥了更大的作用，这些新型的元素是配电自动化系统发展的必然产物，将这些新型的元素加入到配电自动化系统的应用中，将会对保护和测控装置的集成化起到很大的作用，同时，高集成化还可以使数据存储、装置通信及数据处理能力变得更强，这样就可以在很大程度上实现配电运行成本的降低，同时将故障的发生率降到最低，实现系统运行的畅通性，这对于电网系统的运行也是很好的方式。

3.2数字化

所谓的数字化就是指配电自动化系统整体的数字化、信息化及其与电力整体的操作协调。智能开关设备、各种智能电子装置、电流互感器等，这些装置都属于配电自动化系统数字化方向发展的产物，随着配电设备的智能化，这些装置在配电自动化系统中的应用和发展，必然会促进配电的自动化进入数字化阶段，从而实现对现有系统的保护和控制功能的改善和优化，以促进配电自动化系统的良好运行。

3.3标准统一化

随着科学技术的不断发展，市场经济发展的不断规范，对于本行业的各种行为规范也不断的实现标准化的制约，由此，配电自动化系统也在朝着产品的标准化方向发展。市场的完善会逐渐的淘汰那些不符合标准设计的商家，在很大程度上实现对行业企业的标准化规范，以实现行业发展的标准统一化和规范化，从而达到使配电自动化系统的发展趋于良好发展方向的目的，同时也实现行业本身发展的整体水平的提高。

3.4综合自动化技术的应用

随着经济和科学技术的不断发展，综合自动化技术在配电自动化系统中的应用越发广泛，尤其是面向现场的配电综合自动化技术的应用，真正的实现了无人值班的情况。保护的工况可以通过监视控制和数据采集系统来控制，对于保护的投切等情况的选择，则可以通过调度员在调度中心实现对其的控制和管理。对于保护定值的修改、故障测距数据、故障录波的信息收集，则通过保护人员在计算机通信中的管理信息系统上来操作以符合其需要。实行面向现场的配电综合自动化，使相应的工程设计与其相配合，同时取消大控制室，可以实现系统运行的通畅性和可靠性，从而有效的促进配电自动化系统的良好运行。

3.5遥视系统

遥视系统在配电自动化系统领域内已经有所应用，它主要是通过将配电内拍摄的视频图像传输到调度中心或者指主控制站，使主控制站的运行人员和管理人员可以根据所收集的信息对配电设备运行的环境进行监测和控制，从而保证实现无人值班后配电运行的安全性和可靠性。遥视系统的视频图像监视在本质上属于图像获取系统，对于图像获取和处理还有一定的欠缺，将计算机视觉技术运用到图像信息的分析过程中，则可以极大的实现配电系统图像信息的智能处理，由此可实现主控制站信息收集的可靠性和及时性，以及保证对所获取信息处理的合理性和科学性，实现配电系统的良好运行。

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关键词：移动塔台系统；结构说明；抗风能力分析；有限元计算

前言

移动塔台多采用多塔节套装式结构，采用专用车辆运输，并设有举升及锁定机构，在设备到达预定阵地后，可以迅速展开工作；该结构具有高机动自行式、可快速架设及良好的环境适应性，在民航、气象、通信、军事等领域得到了广泛应用。移动塔台系统采用5节塔节套装式结构，底部设置支撑平台，可将监控设备架高至25m作业高度，并可在任意位置固定，可满足监控设备架设不同工作高度需要，同时进行设备电力供给，进行可快速展开和撤收，长期工作性能可靠。在系统展开作业时，风载荷是影响其性能稳定的最重要因素，在相应的指标中也提出具体要求，文章对移动塔台系统的结构情况进行说明，同时进行有限元分析计算。

1 总体结构说明

移动塔台系统主要由运载底盘、升降塔、液压控制单元、配电单元、支撑调平单元及附件等组成。运载底盘采用北奔1928A二类底盘运输，其最高车速可达84km/h，上装上装可利用长度为6090mm，最大越野载重可达7000kg可以满足装载需求；在底盘上加装车架总成、俯仰支架、运输支撑架、抗风支撑腿等刚性结构，形成运输及工作展开承载平台。考虑快速展开架设及工作高度要求，将塔体设计成五节伸缩式结构，采用支撑轴与运输平台上的俯仰支架安装，通过两只俯仰油缸实现运输时的水平状态与工作时的垂直状态转换；塔体采用多节联动起升方式，通过液压系统提供动力，采用举升油缸与起重链条进行举升；塔体的工作垂直状态采用液压缸推动机械锁定方式，并通过行程开关与俯仰、举升动作互锁。设置专用液压站和电气控制箱，对液压元件和电气元件进行集成安装，通过电气控制箱的控制面板进行系统操作，液压站和电气控制箱均安装在运输平台适当位置。考虑系统的抗风要求，在塔顶部设置四条揽风绳，揽风绳采用自动跟绳器进行收放，展开时安装在辅助支撑臂上，与塔节起降进行随动同步收放。如图1。

2 系统抗风能力分析

2.1 指标要求

抗风能力是塔台运行工作的重要指标，其具体要求为：风速≤13.8m/s时，塔顶部水平最大摆动幅度≤±80mm，允许拉揽风绳；风速≤13.8m/s塔台能够正常架设和工作；风速≤20.7m/s能够安全撤收；风速达到32.6m/s展开状态下不破坏。

2.2 采取方案

主要采用如下方案：保证塔节刚度，各塔节采用钢管焊接而成的桁架结构；考虑设置滑道及减小风载荷，将立柱设计成圆管；考虑定位准确将横梁设计矩形管，斜撑采用圆管；考虑表面质量及良好的焊接性能均采用冷拔20#钢材料，采用与已成型的塔架进行类比的设计方法，确定各截面尺寸；控制各塔节间隙：塔节采用专用工装进行保证对角误差控制在4mm之内；塔节之间的导向定位采用滚轮滑道形式，滚轮支座采用可调整方式，将滚轮与滑道间隙控制在2mm之内；设置揽风装置：在第五节顶部设置4条揽风绳，揽风绳采用不锈钢防卷钢丝绳，顶部通过卸扣安装，底部通过随动跟线盘安装在支撑腿端部，钢丝绳抗拉强度为3.12T，完全能够满足架设要求；底盘调平及设置辅助支撑：设置底盘手动调平系统，并设置6只辅助支撑千斤顶，通过支撑臂使形成更大的稳定的展开支撑工作面，保证系统展开工作的稳定性。

2.3 分析校核

2.3.1 计算工况

根据系统要求，设定以下四种工况进行有限元计算；工况1：重力场载荷+风速13.8m/s风压载荷，揽风绳拉紧状态，正常工作，顶部水平摆动

2.3.2 有限元分析建模

本次分析的任务是计算出塔架在各种工况下的应力分布和变形情况，属于固体结构的分析范畴，所以决定此次分析的前处理采用Hypermesh软件，求解计算采用Nastran软件，塔架有限元模型均以以上软件为基础进行构建。

由于塔架结构较复杂，为了更好地分析各部分受力及位移情况，需要在建立有限元模型时在不影响计算结果的情况下对塔体进行一些合理的简化：把塔架各节和框架之间的焊接处简化成节点连接，且假设各节点间的连接为刚性的；顶部设备简化为等效集中质量作用在塔体顶部；顶部设备可能受到的最大的风载荷分解为等效的力和力矩作用在相应的位置和质心处；由于塔架结构是由一系列界面形状和尺寸相对固定的刚梁组成的，而且考虑到计算分析的经济性，所以决定采用梁单元赋予对应的梁截面属性来模拟塔架结构，梁单元决定选取cbar单元形式。建立一、二节塔架的梁单元之间采用首尾相接的节点耦合方式进行连接，第二节以上的每节连接采用弹簧单元模拟，这样可以输出揽风绳的拉力值。

2.3.3载荷、边界条件及材料

重力场载荷定义：考虑到实际的工作环境和使用情况，塔架是在重力场的作用下工作的，所以决定在分析中施加重力场载荷。这里统一按照重力加速度g=9.8[m/s2]计算。

风压载荷定义：我们知道，风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力，根据伯努利方程得出的标准风压公式：Wp=0.5・r・v2/g，其中：Wp为风压[kN/m2]，r为空气密度取r=0.01225[kN/m3]（在标准状态下气压为101.3kPa，温度为15°C），v为风速[m/s]（由于距地面高度不同时风速应进行修正，修正系数按GJB74A第3.13.13.4条表8选取，各节间风高系数按中间位置，采用差值法计算），重力加速度g=9.8[m/s2]（纬度为45°）处，我们得到： Wp=v2/1600。F风=Wp・S，其中：Wp为风压[kN/m2]，S为节点迎风面积[m2]（各个钢梁均以各自最大的截面计算所受压力，迎风面积按正投影的2倍计算）。根据公式计算出塔架结构各个钢梁所受到的风载荷，为了安全考虑所有的风载荷都以集中力的形式平均分布在各节塔架的所有节点上，节点数根据有限元网格划分确认，从第一节至第五节依次为：71

5/652/636/576/500，塔顶节点数为1。

边界条件定义：约束支撑腿与地面的固定点的x，y，z三个方向的平动自由度，放开绕三个方向的转动自由度。约束底座车架的x，y，z三个方向的平动自由度，放开绕三个方向的转动自由度。

材料定义：塔架结构采用钢材料，弹性模量E=2.1×105MPa，泊松比u=0.3，密度p=7.85g/mm3。

2.3.4 有限元计算结果及分析

系统按照X轴、Y轴、45°三个方向加载，计算结果如下：工况1：塔顶最大变形69.86mm，最大应力32.5MPa，揽风绳最大拉力886N，节间提升钢丝绳拉力值6868N；工况2：塔顶最大变形73.74mm，最大应力18.5MPa，节间提升钢丝绳拉力值7206N；工况3：塔顶最大变形132.7mm，最大应力35.6MPa，节间提升钢丝绳拉力值13039N；工况4：塔顶最大变形88.2mm，最大应力58.9MPa，揽风绳最大拉力6314N，节间提升钢丝绳拉力值12875N。缆风绳增加2000N预紧力后，工况1塔顶最大变形3mm，工况4塔顶最大变形9mm，揽风绳最大拉力为11890N。

根据机械手册查得，直径8mm钢丝绳最小破断力3.12T；根据数据类比可得提升钢丝绳安全系数为：正常工作4.54；正常架设4.3；正常撤收2.38；不破坏2.4；缆风绳安全系数为：固定工作状态35.2，不破坏状态5.8，施加预紧力后2.6；以上说明：选择直径8mm揽风绳可以满足系统要求。

顶部变形量分析：工况1塔顶最大偏移量70mm

在各个工况下的应力指标远远小于材料许用值，增加2000N预紧力，就会使塔顶部变形大大降低，计算结果都是满足要求的。

3 结束语

移动塔台系统总体结构经过系统的有限元分析计算，其抗风载能力能够满足性能指标要求，考虑车辆的承载能力及系统的整体协调性，经计算的相关结构未作出大的调整，该系统研制完成后经过实际模拟风载荷加载试验，产品性能可靠。该系统多节套装式塔架式结构，可在相类似领域得到应用。

参考文献

[1]王肇民.塔桅结构[M].上海：同济大学出版社，1989.

[2]于开平.Hypermesh从入门到精通[M].北京：科学出版社，2005.

[3]王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出社，1998.