航天器總裝過程特種車輛運輸問題的研究

劉廣通，張 滿，趙 璐，張立偉

（北京衛星環境工程研究所，北京 100094）

0 引言

航天器總裝在整個航天器研制流程中占有重要地位，據俄羅斯航天部門統計，總裝的工作量占到航天器制造工作量的35%，其周期占到裝配周期的30%[1]。而各種特種車輛在總裝階段以及測試、試驗各環節中都發揮著不可替代的重要作用。在航天器運至發射場的同時，還需要把總裝流程中使用的特種車輛運輸至發射場，發射完成后還要將這些車輛原路返回。隨著型號任務的增加，發射場任務加重，特種車輛的運輸壓力也越來越大，因此迫切需要一種新的運輸方式來緩解這種壓力。

1 現狀分析及發展趨勢

1.1 現狀分析

在現有航天器研制模式下，航天器總裝所使用的特種車輛需要經過公路、鐵路的運輸才能達到目的地，在把特種車輛裝上汽車和火車的過程中需要繁雜的固定和拆卸，裝、卸等中間環節的工作量占到整個運輸過程的60%，具體的運輸過程如圖1所示。

圖1 特種車輛現有運輸模式Fig. 1 The modes of transport of special vehicles

可以看出：在航天器總裝過程中，特種車輛的轉運在目前的運輸模式存在以下問題。

1）勞動強度大。首先車輛的運輸主要是放在鐵路的槽車和平板車上，為了車輛的防塵防雨，需要花費大量時間裝篷布。其次，車輛整個運輸過程包括汽車裝運到火車站、火車裝卸、再次裝汽車、清潔、就位等環節，每一步的工作量和強度都非常大。

2）存在安全隱患。目前在鐵路運輸中由鐵路人員用鐵絲固定，路上有鐵絲斷裂的隱患，需要隨時進行路上檢查；而防塵防雨的篷布在火車運行過程中容易損壞，在可靠性和安全性方面存在隱患。

3）浪費人力物力。在特種車輛的運輸過程中，每一步都需要至少數名總裝工人現場工作，相對于現在緊張的型號任務和緊缺的人力資源，無疑是十分巨大的浪費；此外，篷布在火車運行過程中的損壞也造成很大的浪費。

1.2 發展趨勢

1.2.1 集裝箱運輸的優點

集裝箱運輸從20世紀60年代起步，突破原來用袋、箱、盒、籮、桶、捆或用托盤包裝等方式，將貨物成組后運輸，以其出色的優越性迅速地發展起來，成為現代工業社會的主要運輸方式之一[2]。

1）集裝箱運輸是一種“門—門”（door to door）的運輸方式，在運輸過程中，產品一旦裝箱，則可以承受長距離、復雜的運輸，其便捷性凸顯；

2）集裝箱運輸是一種多式聯運的運輸方式，使用兩種或兩種以上的運輸方式更顯其優越性[3]；

血常規檢驗是可以對早期病變進行發現的一種有效的檢測方式,對骨髓造血、血循環等等問題可以盡早的發現 [3]。現在臨床中血液檢測的技術日趨成熟,檢測的工作變得完善,檢測的精度也有了很大的提升。但是,我國使用的三級分類是以白細胞大小作為基準,對嗜酸、幼稚細胞及粒性細胞進行鑒別,而對中性粒細胞、變異性淋巴細胞的鑒別效果不是十分理想。部分儀器會將小型粒細胞判斷為中間細胞,把大淋巴細胞當成粒細胞,因此而引發了檢驗的結果偏差。因此臨床中對于血常規檢測的重視度必須足夠高,尤其是血涂片分析,能夠對血細胞指標進行觀察,獲得的結論能夠給臨床治療提供依據,為患者進行復查。

3）集裝箱運輸是一種高效的運輸方式，在時間和經濟上能夠兼顧，實現高效率工作；

4）集裝箱運輸是一種不受所運貨物外形差異限制的運輸方式，克服了一般運輸方式對貨物外形要求很高的難題[4]。

1.2.2 特種車輛使用集裝箱運輸的優越性

使用集裝箱方式運輸特種車輛往返，可達到以下效果：

1）總裝勞動強度減輕。將特種車輛裝入集裝箱，以后每一步除吊運之外幾乎不需要總裝人員工作。集裝箱方便裝入火車，通過標準固定方式，可以省去包覆、清潔、裝卸汽車、裝卸火車等工作；

2）工作環境改善。特種車輛的運輸作業環境為室內作業或集裝箱內作業，相比室外作業和運輸途中露天作業有明顯改善，能徹底解決防塵防雨問題；

3）對特種車輛保護加強。大部分特種車輛都是進口購置，價格昂貴，使用集裝箱改善了特種車輛在運輸途中的存放環境，對于特種車輛的保護大大加強；

4）安全效益提升明顯。標準集裝箱運輸途中，汽車和火車都有與之配合的標準接口，可靠性和安全性提高帶來的潛在效益顯而易見。

2 航天器總裝用特種車輛類型分析

目前我們在航天器總裝過程所涉及的特種車輛分別為：升降車（JLG3369、STAR10、HA15I），叉車（E30S、E20、E15）和牽引車（P250、P60）。將這8種特種車輛裝進集裝箱，需要根據車輛的尺寸、外形、自重等進行詳細的分類與分析。

圖 2 長度對比Fig. 2 Comparison of lengthes among special vehicles

圖 3 寬度對比Fig. 3 Comparison of width among special vehicles

圖 4 高度對比Fig. 4 Comparison of heights among special vehicles

圖5 輪間距對比Fig. 5 Comparison of spaces between wheels among special vehicles

圖6 自重對比Fig. 6 Comparison of weights

由圖2～圖6可知，所需用特種車輛其寬度小于2 300 mm，長度小于6 000 mm，自重小于7 000 kg，滿足使用標準20 ft集裝箱（外部尺寸6 058 mm× 2 438 mm×2 591 mm，內部尺寸5 899 mm×2 352 mm× 2 390 mm）長和寬兩個方向的條件，但是E30S叉車高度超標，因此最終確認使用超高的20 ft集裝箱（外部尺寸6 058 mm×2 438 mm×2 761 mm，內部尺寸5 899 mm×2 352 mm×2 560 mm）。在鐵路運輸時，集裝箱與火車的固定標準一致，固定便捷。

3 特種車輛裝載分析

根據航天器各個平臺不同的總裝過程和總裝場所，從不同航天器平臺對特種車輛的需求和特種車輛在集裝箱內的裝載規則兩個方面進行分析。

3.1 航天器各平臺使用特種車輛情況分析

在航天器現有研制狀況下，共有4類航天器平臺在總裝過程中需要用到特種車輛，分別為遙感衛星平臺、通信衛星平臺、導航衛星平臺和載人航天器平臺等，所需特種車數量如表1所示。

表1 總裝過程中各平臺使用特種車數量Table 1 The number of special vehicles used in different platforms

3.2 特種車輛裝載規則

考慮到有些特種車輛的尺寸比較小，單獨占用一個集裝箱比較浪費，因此可以采用一個集裝箱裝兩個尺寸合適的車輛。裝載的基本原則：在集裝箱內部尺寸為5 899 mm×2 352 mm×2 560 mm的情況下，所有車輛裝入集裝箱后，車輛距集裝箱前門和后門的距離均不能小于150 mm。

能夠組合的特種車輛分兩類（如圖7所示），一類是兩個相同的STAR10組合，另一類是STAR10、TJG3369、E30S、E20、E15、P250與P60的組合。

圖7 特種車輛裝載兼容性分析Fig. 7 Analysis of the compatibility of transportation

3.3 航天器各平臺集裝箱使用情況

根據航天器各平臺使用特種車輛情況分析和特種車輛轉載兼容性分析，航天器各個平臺所使用集裝箱的數量如圖8所示。

圖8 航天器各平臺集裝箱使用數量Fig. 8 The number of containers in each platform of spacecraft

4 特種車輛運輸專用集裝箱集成設計

根據特種車輛類型和鐵路運輸集裝箱標準確定使用超高20 ft長鐵路集裝箱，尺寸為6 058 mm× 2 438 mm×2 761 mm。集裝箱內部采用擋塊限位和緊繩器方式固定特種車輛，同時外部需要一定角度的登箱橋，使特種車輛可以方便、可靠地進出。

4.1 特種車輛限位設計

特種車輛在集裝箱內使用擋塊限位車輪，而且擋塊可以方便地拆裝，具體結構如圖9～圖10所示。擋塊分為固定塊、移動部分和橫向部分，固定塊與集裝箱地面通過螺釘固定，在固定塊底面的豎向和橫向上都有一字槽，方便檔塊在橫向和豎向調整位置。在使用時，固定塊位置選定后，只需把移動部分掛在固定塊上即可。同理，橫向部分通過螺栓固定在移動塊上，防止特種車輛橫向滑動。

圖9 檔塊結構示意圖Fig. 9 The configuration of the block

圖10 集裝箱內檔塊使用示意圖Fig. 10 Schematic diagram of the block in the container

4.2 特種車輛固定設計

集裝箱內部兩面側壁的底邊和頂邊都焊接有相應數量的吊環。緊繩器一端與特種車輛上的固定點連接，另一端與集裝箱上的吊環連接，實現車輛的固定。

5 結束語

本文針對航天器總裝過程中特種車輛的運輸方式進行研究，通過分析特種車輛類型和各個航天器平臺使用特種車輛情況，確定特種車輛的裝載規則和集裝箱集成設計方案。集裝箱運輸方式現已在航天器研制過程中成功應用，特別是特種車輛的卸載、運輸工作人次減少56%，特種車輛清潔時間減少95%，在這兩個方面效果突出。

航天器總裝過程中涉及到大量的型號工裝，由于工裝的不規則性，其運輸也成為航天器總裝過程中的難題。集裝箱化運輸的理念也可以應用到航天器工裝運輸過程，即結合航天器各個型號工裝類型，探討適合航天器總裝過程的工裝運輸集裝箱，這將在后續工作中考慮實施。

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[1] 徐福祥. 衛星工程概論[M]. 北京: 中國宇航出版社, 2002

[2] 吳煒. 探討鐵路集裝箱運輸的信息化管理[C]//北京:中國鐵道學會提高鐵路客貨運輸質量的途徑與措施研討會論文集, 2000-09-23

[3] 梁一如. 中國國際集裝箱運輸發展概況[C]//北京: 海峽兩岸海上溢油應急計劃暨集裝箱運輸學術研討會論文集, 2002-04-01

[4] 鳳翔鳴. 我國集裝箱運輸發展思路與對策[C]//北京:適應入世后的形勢促進汽車運輸發展學術研討會論文集, 2002-11-01