航天器总装过程特种车辆运输问题的研究

刘广通，张 满，赵 璐，张立伟

（北京卫星环境工程研究所，北京 100094）

0 引言

航天器总装在整个航天器研制流程中占有重要地位，据俄罗斯航天部门统计，总装的工作量占到航天器制造工作量的35%，其周期占到装配周期的30%[1]。而各种特种车辆在总装阶段以及测试、试验各环节中都发挥着不可替代的重要作用。在航天器运至发射场的同时，还需要把总装流程中使用的特种车辆运输至发射场，发射完成后还要将这些车辆原路返回。随着型号任务的增加，发射场任务加重，特种车辆的运输压力也越来越大，因此迫切需要一种新的运输方式来缓解这种压力。

1 现状分析及发展趋势

1.1 现状分析

在现有航天器研制模式下，航天器总装所使用的特种车辆需要经过公路、铁路的运输才能达到目的地，在把特种车辆装上汽车和火车的过程中需要繁杂的固定和拆卸，装、卸等中间环节的工作量占到整个运输过程的60%，具体的运输过程如图1所示。

图1 特种车辆现有运输模式Fig. 1 The modes of transport of special vehicles

可以看出：在航天器总装过程中，特种车辆的转运在目前的运输模式存在以下问题。

1）劳动强度大。首先车辆的运输主要是放在铁路的槽车和平板车上，为了车辆的防尘防雨，需要花费大量时间装篷布。其次，车辆整个运输过程包括汽车装运到火车站、火车装卸、再次装汽车、清洁、就位等环节，每一步的工作量和强度都非常大。

2）存在安全隐患。目前在铁路运输中由铁路人员用铁丝固定，路上有铁丝断裂的隐患，需要随时进行路上检查；而防尘防雨的篷布在火车运行过程中容易损坏，在可靠性和安全性方面存在隐患。

3）浪费人力物力。在特种车辆的运输过程中，每一步都需要至少数名总装工人现场工作，相对于现在紧张的型号任务和紧缺的人力资源，无疑是十分巨大的浪费；此外，篷布在火车运行过程中的损坏也造成很大的浪费。

1.2 发展趋势

1.2.1 集装箱运输的优点

集装箱运输从20世纪60年代起步，突破原来用袋、箱、盒、箩、桶、捆或用托盘包装等方式，将货物成组后运输，以其出色的优越性迅速地发展起来，成为现代工业社会的主要运输方式之一[2]。

1）集装箱运输是一种“门—门”（door to door）的运输方式，在运输过程中，产品一旦装箱，则可以承受长距离、复杂的运输，其便捷性凸显；

2）集装箱运输是一种多式联运的运输方式，使用两种或两种以上的运输方式更显其优越性[3]；

血常规检验是可以对早期病变进行发现的一种有效的检测方式,对骨髓造血、血循环等等问题可以尽早的发现 [3]。现在临床中血液检测的技术日趋成熟,检测的工作变得完善,检测的精度也有了很大的提升。但是,我国使用的三级分类是以白细胞大小作为基准,对嗜酸、幼稚细胞及粒性细胞进行鉴别,而对中性粒细胞、变异性淋巴细胞的鉴别效果不是十分理想。部分仪器会将小型粒细胞判断为中间细胞,把大淋巴细胞当成粒细胞,因此而引发了检验的结果偏差。因此临床中对于血常规检测的重视度必须足够高,尤其是血涂片分析,能够对血细胞指标进行观察,获得的结论能够给临床治疗提供依据,为患者进行复查。

3）集装箱运输是一种高效的运输方式，在时间和经济上能够兼顾，实现高效率工作；

4）集装箱运输是一种不受所运货物外形差异限制的运输方式，克服了一般运输方式对货物外形要求很高的难题[4]。

1.2.2 特种车辆使用集装箱运输的优越性

使用集装箱方式运输特种车辆往返，可达到以下效果：

1）总装劳动强度减轻。将特种车辆装入集装箱，以后每一步除吊运之外几乎不需要总装人员工作。集装箱方便装入火车，通过标准固定方式，可以省去包覆、清洁、装卸汽车、装卸火车等工作；

2）工作环境改善。特种车辆的运输作业环境为室内作业或集装箱内作业，相比室外作业和运输途中露天作业有明显改善，能彻底解决防尘防雨问题；

3）对特种车辆保护加强。大部分特种车辆都是进口购置，价格昂贵，使用集装箱改善了特种车辆在运输途中的存放环境，对于特种车辆的保护大大加强；

4）安全效益提升明显。标准集装箱运输途中，汽车和火车都有与之配合的标准接口，可靠性和安全性提高带来的潜在效益显而易见。

2 航天器总装用特种车辆类型分析

目前我们在航天器总装过程所涉及的特种车辆分别为：升降车（JLG3369、STAR10、HA15I），叉车（E30S、E20、E15）和牵引车（P250、P60）。将这8种特种车辆装进集装箱，需要根据车辆的尺寸、外形、自重等进行详细的分类与分析。

图 2 长度对比Fig. 2 Comparison of lengthes among special vehicles

图 3 宽度对比Fig. 3 Comparison of width among special vehicles

图 4 高度对比Fig. 4 Comparison of heights among special vehicles

图5 轮间距对比Fig. 5 Comparison of spaces between wheels among special vehicles

图6 自重对比Fig. 6 Comparison of weights

由图2～图6可知，所需用特种车辆其宽度小于2 300 mm，长度小于6 000 mm，自重小于7 000 kg，满足使用标准20 ft集装箱（外部尺寸6 058 mm× 2 438 mm×2 591 mm，内部尺寸5 899 mm×2 352 mm× 2 390 mm）长和宽两个方向的条件，但是E30S叉车高度超标，因此最终确认使用超高的20 ft集装箱（外部尺寸6 058 mm×2 438 mm×2 761 mm，内部尺寸5 899 mm×2 352 mm×2 560 mm）。在铁路运输时，集装箱与火车的固定标准一致，固定便捷。

3 特种车辆装载分析

根据航天器各个平台不同的总装过程和总装场所，从不同航天器平台对特种车辆的需求和特种车辆在集装箱内的装载规则两个方面进行分析。

3.1 航天器各平台使用特种车辆情况分析

在航天器现有研制状况下，共有4类航天器平台在总装过程中需要用到特种车辆，分别为遥感卫星平台、通信卫星平台、导航卫星平台和载人航天器平台等，所需特种车数量如表1所示。

表1 总装过程中各平台使用特种车数量Table 1 The number of special vehicles used in different platforms

3.2 特种车辆装载规则

考虑到有些特种车辆的尺寸比较小，单独占用一个集装箱比较浪费，因此可以采用一个集装箱装两个尺寸合适的车辆。装载的基本原则：在集装箱内部尺寸为5 899 mm×2 352 mm×2 560 mm的情况下，所有车辆装入集装箱后，车辆距集装箱前门和后门的距离均不能小于150 mm。

能够组合的特种车辆分两类（如图7所示），一类是两个相同的STAR10组合，另一类是STAR10、TJG3369、E30S、E20、E15、P250与P60的组合。

图7 特种车辆装载兼容性分析Fig. 7 Analysis of the compatibility of transportation

3.3 航天器各平台集装箱使用情况

根据航天器各平台使用特种车辆情况分析和特种车辆转载兼容性分析，航天器各个平台所使用集装箱的数量如图8所示。

图8 航天器各平台集装箱使用数量Fig. 8 The number of containers in each platform of spacecraft

4 特种车辆运输专用集装箱集成设计

根据特种车辆类型和铁路运输集装箱标准确定使用超高20 ft长铁路集装箱，尺寸为6 058 mm× 2 438 mm×2 761 mm。集装箱内部采用挡块限位和紧绳器方式固定特种车辆，同时外部需要一定角度的登箱桥，使特种车辆可以方便、可靠地进出。

4.1 特种车辆限位设计

特种车辆在集装箱内使用挡块限位车轮，而且挡块可以方便地拆装，具体结构如图9～图10所示。挡块分为固定块、移动部分和横向部分，固定块与集装箱地面通过螺钉固定，在固定块底面的竖向和横向上都有一字槽，方便档块在横向和竖向调整位置。在使用时，固定块位置选定后，只需把移动部分挂在固定块上即可。同理，横向部分通过螺栓固定在移动块上，防止特种车辆横向滑动。

图9 档块结构示意图Fig. 9 The configuration of the block

图10 集装箱内档块使用示意图Fig. 10 Schematic diagram of the block in the container

4.2 特种车辆固定设计

集装箱内部两面侧壁的底边和顶边都焊接有相应数量的吊环。紧绳器一端与特种车辆上的固定点连接，另一端与集装箱上的吊环连接，实现车辆的固定。

5 结束语

本文针对航天器总装过程中特种车辆的运输方式进行研究，通过分析特种车辆类型和各个航天器平台使用特种车辆情况，确定特种车辆的装载规则和集装箱集成设计方案。集装箱运输方式现已在航天器研制过程中成功应用，特别是特种车辆的卸载、运输工作人次减少56%，特种车辆清洁时间减少95%，在这两个方面效果突出。

航天器总装过程中涉及到大量的型号工装，由于工装的不规则性，其运输也成为航天器总装过程中的难题。集装箱化运输的理念也可以应用到航天器工装运输过程，即结合航天器各个型号工装类型，探讨适合航天器总装过程的工装运输集装箱，这将在后续工作中考虑实施。

（

）

[1] 徐福祥. 卫星工程概论[M]. 北京: 中国宇航出版社, 2002

[2] 吴炜. 探讨铁路集装箱运输的信息化管理[C]//北京:中国铁道学会提高铁路客货运输质量的途径与措施研讨会论文集, 2000-09-23

[3] 梁一如. 中国国际集装箱运输发展概况[C]//北京: 海峡两岸海上溢油应急计划暨集装箱运输学术研讨会论文集, 2002-04-01

[4] 凤翔鸣. 我国集装箱运输发展思路与对策[C]//北京:适应入世后的形势促进汽车运输发展学术研讨会论文集, 2002-11-01