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附錄A 外文翻譯
在寒冷下雪地區(qū)的道路除雪成本管理方法的發(fā)展
摘 要
在日本，政府減少除雪的支出是一個緊迫的需要。而減少除雪支出需要國家政府從不同角度分析：1)成本結構的分析，2)地區(qū)之間開發(fā)方法的成本比較，3)開成本降低標準的發(fā)展。我們研究的方法客觀地確定除雪的成本效益是通過跨區(qū)域比較，這樣做相對比較困難。為此，我們開發(fā)了一個模型：使用一個線性回歸的“除雪的單位成本”(UCSR)，這是基于除雪成本和累積降雪之間的關系。本研究建立模型并討論了如何使用實際適用性除雪記錄。我們還檢查其適用性。
關 鍵 詞: 除雪；減少支出;預算；UCSR；降低成本的標準
B.1 介紹
在日本的許多下雪大城市的地區(qū)里,除雪扮演重要的角色，確保在冬季道路交通圖B1在日本和海外主要城市的降雪量
的順利(圖B1)。道路除雪的研究已經深入各個方面。作為關于日本道路除雪的經濟效益的第一個研究，Igarashi等人評估了它的效益。他們進一步建議部署的方法是除雪總成本最小化。酒井法子等人通過劃分由除雪所減少的經濟損失
來評估其效益。
最近通過關注受益者對除雪的服務水平的意識的研究，來尋求降低成本的解決方案。從這個角度看，問題包括：對除雪的需求,居民的支付意愿和居民對除雪的滿意度水平的討論。
大多數的這些研究解決經濟利益的方法是使用問卷調查、公共參與或客戶滿意度調查。很少有人深入研究解決日本政府除雪方法的成本結構。
對于降低成本的基礎設施管理，包括美國和其他國家提出的衡量績效服務，水平使用預算和資源分配。Lindsey和R.K.等人專注于工作條件的研究，包括地理和氣候，實現高效資源分配來除雪。除了除雪本身以外，也需要努力創(chuàng)建合理的管理系統(tǒng)來降低除雪成本。在國家層面上需要以下幾個方面：1)分析除雪架構的成本，2)開發(fā)一種在地區(qū)間比較除雪成本的方法，3)降低成本的標準。隨著發(fā)展的程度和對雪的控制要求的增加，包括道路使用者的除雪習慣，地區(qū)間的比較除雪成本被認為是非常復雜的，因為成本隨降雪、氣溫、雪紋理和其他自然現象的發(fā)展而變化。本文通過找到除雪成本和累計降雪之間的關系來客觀評價除雪方法和估計除雪成本，這兩個相對容易獲得，跨區(qū)域除雪成本的比較是有可能的。
2005 -2006年的冬天日本下了一次43年間罕見的大雪。日本氣象廳稱它為“2006年強降雪”?？h、市除雪預算都遠遠透支，土地、基礎設施和運輸對地方政府請求提高除雪補貼。當時，除雪成本使用的數據如降雪和道路長度被指定為除雪客觀估計。然而，這種估算方法還沒有建立。自2005年財政年度預算以來，MLIT采用了該方法，除雪的(UCSR)線模型的單位成本在這個研究中進行了介紹 (以下簡稱:UCSR-line模型)，用以研究對公共除雪分配。
B.2 日本除雪的預算系統(tǒng)
日本的道路總長度1200萬公里(744英里)，市政道路占約84%。國家道路的長度在國家政府的直接控制之下僅占總數的1.9%。道路在寒冷、下雪的地區(qū)約占日本60%的土地面積。國家政府對國家高速公路除雪進行完全財政支出。包括高速公路，部分補貼的國家高速公路除雪控制縣和縣級公路地區(qū)等，指定特別法律措施確保大雪和寒冷
圖B2 日本的道路和道路預算
地區(qū)道路交通(SCA)(圖B2)。全國國民政府包括：管理國家高速公路的除雪成本，管理國家政府補貼的除雪成本，指定SCA為控制國家高速公路和全州公路地區(qū)大雪和寒冷的法律。法律規(guī)定，國家政府為三分之二的縣進行除雪成本補貼，蓋率排第三。
目前，國家政府在寒冷有雪的道路區(qū)域的補貼相當于約700億日圓。國家對于這個補貼是從包括國家天然氣稅，汽車噸位稅和汽車收購的稅收收入中支出，僅限于道路關聯系統(tǒng)項目，金額約5.6萬億日圓。每個縣的除雪成本從全州一般賬戶和全州特別帳戶中支出。全州專門賬戶的收入來源包括輕油批發(fā)稅收的支出等。
B.3 累積降雪和除雪成本之間的關系導出的UCSR-LINE模型
這里介紹UCSR-line模型是怎么被開發(fā)出來的。
一般來說，道路除雪成本(以下簡稱:除雪成本)包括：1)道路除雪成本，2)人行道除雪，3)防凍劑應用程序，4)雪的運輸和其他方面。不同的變量可以被認為是對這些成本的解釋。這些變量包括道路長度、道路寬度、降雪路面條件、除雪頻率。然而，獲得所有這些數據很困難，因此，明確所有變量和除雪成本之間的關系是不切實際的。
因此，我們試圖利用一些相對容易獲得的數據，比如累積降雪和指定長度的道路除雪數據來計算除雪成本。兩種類型的數據表示降雪的數量：每一天降雪和年度降雪，除雪部署啟動應對每一天的降雪。當我們檢查除雪成本，適當使用累積的降雪。除雪成本的結構是復雜的，如上所示。成本變化與降雪累積，如下列方程所示：
p = f(x)(1)
其中：p是除雪成本，x是累積的降雪。
這個函數的圖形為向上傾斜的線，因為除雪成本隨著累積降雪的增加而增加。然而，除雪總成本包括獨立的降雪成本，防凍的成本，代理應用程序和固定運營成本。方程表示變化關系不會隨著累計降雪的變化而變化。
如果我們假設一個線性回歸模型來描述除雪成本和累計降雪之間的關系：
除雪成本可以表達的方程2。
p = f(x)= ax + b(2)
圖B3累積降雪的除雪成本和運輸成本
其中，p為除雪成本，x是累積的降雪，a是一個表達了每厘米積雪量的除雪成本的系數和b是一個成本并不取決于區(qū)域的累積降雪的系數。上面的方程表達的除雪成本隨著累積降雪的增加，運輸量和成本也增加增加(圖B3(2))。
雖然直線表示除雪成本和累積降雪之間的關系并不是一個簡單的線條，但除雪成本在逐步變化。然而，當運輸成本并不占主導地位，除雪總成本被認為是一個線性的近似描述。除雪成本和累計降雪之間的關系(圖B3(3))。
接下來，我們檢查UCSR和累積降雪量之間的關系。累積降雪UCSR除以年度除雪成本，方程表示如下：
y = p / L / x(3)
指定路線的除雪成本由國家和地方政府在SCA的法律上確定。路的長度可視為一個常數,因為它并沒有改變累積降雪(x)的變化。
從方程(2)和(3),我們得到：
y = f(x)/ L / x= (ax + b)/ L / x =(a + b / x)/ L (4)
= b/L*x+a/L (4i)
此處，b/L =α，a/L=γ
方程(4)可以改寫為：
α/x+γ (4ii)
一般來說,一個冪函數表示為
y =αxβ+γ (5)
當β等于-1時，方程(4)可以重寫為方程(5)，UCSR可以表示為冪函數的累積降雪。在方程(5)中，γ并不依賴累積降雪(x)，而當β為負時，UCSR (y)隨著x的增加逐漸接近γ。
工作時間和成本要求去除5厘米的降雪和去除6厘米的降雪的差別不是很大。去除10厘米的降雪所需要時間不超過去除5厘米的降雪時間的兩倍。從這個例子中，可以認為UCSR隨著累計降雪的增加而減少。換句話說，除雪成本包括不依賴于累積降雪的成本，這意味著UCSR不能低于某個值，UCSR與累積降雪負相關。
根據這一點，UCSR所繪的向下滑動的回歸線表示變量之間的負相關，x軸表示累計降雪量，y軸表示UCSR。為了近似的描述UCSR，適當的使用冪函數來表示累積降雪。冪函數形式的方程(5)。
B.4 UCSR和累積降雪之間的關系
通過使用先前的除雪數據決定UCSR與累積降雪之間的關系是檢查管理國家高速公路和全州公路在SCA法律上得出的。通過使用一個完成的UCSR模型為每個縣之前的除雪成本和累計降雪近似出一種關系，以確定相關系數回歸分析的細節(jié)數據收集和使用。
其中包括：1) 1995-2004年十年財政年度的年度累計降雪，2) 1995-2004年年度除雪成本，3)除雪道路的長度。
年度累計降雪是日常在一個縣幾個測量網站一次測量所得的累積平均降雪。道路除雪指定的長度隨著當年度預算的制定而確定。
B.4.1 縣與縣之間確定系數的比較
在這里我們介紹如何使區(qū)域除雪成本的比較，以Hokuriku地區(qū)和東北地區(qū)為例。在
圖4中,，CSR與累積降雪相關聯。富山,石川縣的道路管轄區(qū)域發(fā)展土地、基礎設施和運輸(MLIT)的確定系數是0.88(圖B4)。
圖B4 Hokuriku地區(qū)(新瀉,富山,石川)的UCSR線
一個近似線的關系得到了五六東北地區(qū)的縣，不包括青森縣，這五個縣確定系數很低，為0.096(圖B5(1))。我們假設UCSR根據不同氣候和其他地區(qū)的特點，我們獲得一個日本海一側的東北地區(qū)，另一個在太平洋地區(qū)。在這樣的一個區(qū)域，相關性較高，日本海一側的東北地區(qū)系數為0.39，太平洋地區(qū)確定系數為0.57。這次實驗確認當地條件有相似的趨勢UCSR和累積降雪之間的關系，可以為這個實驗多設定一些組(B5(2))。
圖B5 東北地區(qū)UCSR線
B.4.2 區(qū)域系數的確定
UCSR與累積降雪的散點圖由管理全國國家高速公路七個區(qū)域的發(fā)展機構列在圖6中的三個組圖。第一個是由相對于其他組更高級別的關東地區(qū)發(fā)展局(集團一)的道路周圍的數據點集圖。第二個是Chugoku區(qū)域發(fā)展局的道路數據點，第三是北海道地區(qū)發(fā)展局和其他地區(qū)的機構的道路，不包括關東和Chugoku區(qū)域發(fā)展機構。圖7B(1)和(2)顯示一行關聯UCSR和累積降雪。前者的確定系數為0.25，而后者較高，為0.77。根據這一點,我們假設有三個UCSR線。C組可以通過使用一個UCSR線來解釋。A組的UCSR線很高。
表1表示了由國家政府和縣政府所管理的國家高速公路的確定系數
圖B6 每個地區(qū)UCSR線
圖B7（1）所有國家高速公路管理的UCSR線圖 7（2）C組USCR線
人們發(fā)現在中部地區(qū)的縣的國家高速公的確定系數是比較低的，巖手縣、群馬縣，岡山的特別低。這里相關系數往往高于的日本海一側的東北地區(qū)，這里的累計降雪量比較大。像在Hokuriku一樣的地區(qū)，累積降雪很小。Chugoku等區(qū)域相對于關東和東北地區(qū)太平洋海岸的雖然很冷，但是累計降雪非常小，確定系數相對較低(表1)。這些結果驗證了UCSR線模型的應用，它假設了累計降雪量和除雪成本的關系,前者較大后者較小。
表1： UCSR與累積降雪：由國家政府和那些縣的詳細分析所確定的國家高速公路系數，對于理解這些低相關的原因是十分必要的。一個可能的原因是，在巖手縣、群馬縣等地區(qū)有較低的溫度和較小的降雪的地區(qū)占總體的比例較低，從而導致高成本的防凍劑的應用。在日本岡山縣，降雪很小，相關系數較低的一個可能原因是，固定成本占了很大一部分。
B.5 使用UCSR模型的成本比較
B.5.1 每個縣除雪效率成本
UCSR線是一個從除雪記錄獲得的經驗公式。通過使用這個線，可以估計UCSR對應于一個特定的累積降雪量。一個縣通過比較估計的除雪成本和實際的除雪成本，使用UCSR線評估每一年的除雪成本效率。
B.5.2 從多年來除雪數據中獲得的UCSR模型的適用性
2005 - 2006年冬季，一場極大的雪席卷了包括Hokuriku地區(qū)在內的幾乎所有日本地
圖B8 UCSR線的比較,其中一個從1994 - 2007年數據獲得
區(qū)。氣象機構指定的在43年來首次的“沉重的2006年降雪”。與此同時， Hokuriku地區(qū)2006 - 2007年冬季年降雪很輕。我們將接受Hokuriku區(qū)域驗證UCSR模型的適用性，檢查UCSR線在多年不尋常天氣的除雪數據是否是有用的。圖8顯示了Hokuriku地區(qū)的兩個UCSR線：通過使用從1995年至2004年和從1994年至2007年的除雪數據，包括極大雪的2005年和較少雪的2006年來繪制。
如圖B8所示，從1994 - 2007年包括一個極大雪和一個少雪年的除雪數據獲得的UCSR線的確定系數相對較高，為0.78，而另一條線在1995-2004年的除雪數據基礎上繪制，這些除雪數據中不包括那些有的極端天氣的冬天。圖9中的散點圖表明所有的縣的除雪成本在2005年較高。造成2005年的較高的除雪成本可能原因是高成本的運輸， 以及由于低雪融化造成的長時間較低的溫度。
接下來，我們通過比較除雪UCSR線和實際成本和估計成本消耗，檢查新瀉縣不同年份的除雪成本的成本效率。2005年的UCSR線和2390年(表2)幾乎是一樣的。實際的UCSR估計的UCSR線如圖9所示，2007年的UCSR比2005年具有更有效的成本評估，因為實際的差距， 2006年的實際UCSR的每股收益為2760日元(表2)，高于2005年財政年度的每股收益。然而到2007年，低于UCSR線(圖9)。成本估計在2006年除雪工作中應該是最有效的方式。圖9也表明，富山縣每年除雪量相對于其他縣最低。
圖B9 Hokuriku地區(qū)不同縣的實際UCSR線和估計UCSR線的比較
如上所述，用UCSR線提供的標準來評估不同地區(qū)的除雪的效率成本。標準對于評估適當性除雪預算，以及識別除雪工作等，最終實現除雪成本降低是有用的。在新瀉縣， 2006年的除雪工作狀態(tài)應該研究尋求最有效的除雪成本，因為盡管2006年的縣的實際UCSR是最高的，但它低于估計的UCSR線 (圖B9)。
B.8 總結
B.8.1 本研究的重點
a.提出了一種除雪成本和累計降雪量之間的關系的UCSR模型。
b. 比較除雪成本提出了使用UCSR線。
c. 通過比較除雪成本估計UCSR-line模型與實際除雪成本消耗，驗證了模型的適用性。
d.是通過使用從除雪中獲得的包括不尋常的天氣的數據來檢驗UCSR線多年的適用性。
e.使用UCSR線成功解決預算分配問題，使得該方法適用于由國家政府所做的預算。
B.8.2 項目改善
下面列出了應檢查的項目改善的準確性
a.除雪成本估算，通過地方和國家政府之間的比較數據進一步減少除雪成本。
b.分析UCSR和累積降雪低相關性的原因，將更好的與附近的縣進行對比。
c.考慮累積降雪和UCSR之間的相關性，使得除雪小于標準部署。
d.考慮霜凍日數和冷凍劑應用之間的相關性。
e.派生的除雪預算分配的修正項，考慮到近似公式和每個數據集的分散度，所以需要進行改善。
f.檢查UCSR除雪單位勞動力成本的影響。
g.檢查使用“近似區(qū)”，考慮數據分散。
引用
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附錄B 英文原文
一、選題依據
1．論文（設計）題目：
手推式鏟雪車結構設計及運動分析
2．研究領域：
工程應用、工程實際
3．論文（設計）工作的理論意義和應用價值：
我國北方大概有 3~5 個月的降雪期，道路積雪給交通運輸和人民的生活帶來了許多的不便，尤其是凍結在道路上的積冰造成了很多的交通事故，而這些積冰用傳統(tǒng)的機械很不容易清除，為此不得耗費大量的人力物力。因此設計制造一種新型機械顯得尤為重要。
國內一些研究所和道路養(yǎng)護部門在這方面也做過一些工作 ,如吉林交通科學研究所曾成功研制 SY -20 型撒鹽機，使用效果良好。但使用融解法除雪，除所需費用較高外,還容易對環(huán)境造成污染，因此，這種方法的使用范圍受到一定的限制。
機械法是通過機械對冰雪的直接作用而解除冰雪危害的一種方法,這是人類傳統(tǒng)的除雪方法 ,也是迄今為止應用最為廣泛的。研制性能優(yōu)越的除雪機械成為世界上冬季降雪國家的一個重要課題。
4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢
現在不論是國外還是國內，除雪機械的發(fā)展已經有較高水平了，除雪的形式也有多種，主要有溶解法和機械法，溶解法主要是利用化學物質如氯化鈣等，機械法主要是利用除雪機來進行，除雪機械的形式主要有犁式除雪機和旋切式除雪機。
4.1 國內除雪機械發(fā)展現狀及發(fā)展趨勢
我國除雪機械的研制起步較晚,真正的研制與開發(fā)是從 80 年代以后，隨著改革開放的不斷深入，道路的不斷升級與新建，各種機動車輛猛增而開始的，這些研究單位主要集中在中國的東北西北地區(qū)，先后有十幾種型號的樣機被生產出來，在除雪作業(yè)中發(fā)揮了一定的作用。隨著這幾年我國的一系列經濟政策，我國在除雪機的發(fā)展上已經卓有成效?，F在主要制造的企業(yè)主要有中聯重科，吉林公路機械，恒潤高科，沈陽山河，常林股份等。其代表的機器主要有中聯重科的 ZLJ5250TCXZE3/ZLJ5251
TCXZE4 多功能除雪車（如圖 1）、沈陽山河 PX2000 旋轉拋雪式除雪機、常林股份 956
【15】
除雪機（如圖 2）、恒潤高科 HHR5160TCX3EQ 除雪撒布車 。
圖 1 圖 2
中聯重科 ZLJ5250TCXZE3/ZLJ5251 TCXZE4 多功能除雪車是一款集推雪、高速掃雪、固體撒布、預濕撒布、刮冰等多種功能于一體的綜合除雪車。 該車功率大、效率高，在2011 年初湖南和貴州等地山區(qū)公路抗擊冰雪災害的工作中發(fā)揮了巨大作用。
10
沈陽山河 PX2000 旋轉拋雪式除雪機是為擁有各種裝載機的用戶研制的，主要用于清除自然積雪、路邊堆積雪以及積雪的裝車作業(yè)，該機采用獨立動力系統(tǒng)，采用電氣控制，安裝簡單、操縱方便，可以安裝在裝載機、拖拉機、拖車等車輛的底盤上。
常林股份 956 除雪機的鏟刃板采用高炭耐磨合金鋼，經過中頻淬火處理， 具有超強的耐磨特性；推雪板工作裝置可左右偏轉±35° ，可越過最小 50mm 高的障礙物
（自動越障），輕松實現堆雪作業(yè)，具有操作簡單、機構可靠的特點。
恒潤高科 HHR5160TCX3EQ 除雪撒布車是專門針對交通、高速公路、市政、環(huán)衛(wèi)等部門相關作業(yè)的需求而研發(fā)設計的，主要用于清除路面冰雪，保障車輛、 飛機和行人安全，能夠迅速有效地清除道路上的積雪和冰，可以布置在各類載貨底盤和自卸車底盤上，規(guī)格齊全、融雪撒布方便、可靠精確，操作簡單、 靈活、高效；裝拆便捷， 無需清雪作業(yè)時可以便捷地拆掉專用裝置而從事運輸作業(yè)；清除作業(yè)范圍廣、效率高、效果好。
但是與國外發(fā)達國家相比，除雪機械仍存在著一些不足
○ 1 作業(yè)速度低
【13】
：
目前國外犁式除雪機最大除雪速度可 50 km /h,旋切式除雪機最大速度達 70 km
/h。吉林省交通科學研究所研制的 CBX-1600 型除雪機，是國內技術水平較高的除雪機械，但其最大除雪速度僅為 2.15km/h,與國外同級別的除雪機械相比，作業(yè)速度較低。
○ 2 整機利用率低，成本高
盡管中國的北方地區(qū)冬季降雪期可達 3～ 5 個月 ,但據統(tǒng)計冬季降雪次數并不太多 ,最多也只是十幾次而已 ,如果除雪機功能單一 ,只能用來除雪 ,那么機器一年里大部分時間處于閑置狀態(tài) ,這就大大提高了除雪作業(yè)的成本 ,增加了公路養(yǎng)護部門的負擔。
○ 3 避讓功能不理想
在除雪過程中 ,常常因遇路障而使主機或者除雪裝置損壞 ,國內已有的犁式除雪機械 ,大部分回避路障的能力較差。吉林省交通科學研究所與磐石縣公路管理段聯合開發(fā)的 CL-2.4 型公路除雪器 ,安裝了避讓裝置和防止過度避讓鎖鏈 ,可以保證在除雪作業(yè)過程中避讓路障 ,防止主機或除雪器的損壞 ,還可同時防止過度避讓鎖
鏈 ,因過度避讓使避讓回位彈簧損壞。
○ 4 對路面保護能力差。
當路面凹凸不平時，除雪機作業(yè)時會對路面造成破壞，雖然除雪機對路面的損壞程度目前還沒有一個衡量標準，但國內的除雪機械在路面仿形能力、對路面保護等方面，與國外相比還存在一定差距。
現在我國除雪機械總的發(fā)展方向是
【16】
：
○ 1 加強雪的力學性質研究，建立道路氣象系統(tǒng)
為設計出更好的除雪機，需要對雪的力學性質做一個全面的分析，同時也應該建立道路氣象信息系統(tǒng)，對道路氣象系統(tǒng)做出更好的預測和判斷，以便靈活的、高效的使用除雪機械。
○ 2 向小型化、高速度的方向發(fā)展
在除雪作業(yè)中，除雪機機身的大小及除雪速度是影響交通的兩個重要因素，機身過大，除雪機占道影響交通；速度過低，影響車流通暢，同時狹窄路面的除雪也要求機身體積不宜過大。為了不妨礙交通，今后中國的除雪機械要向小型化、高速度的方向發(fā)展。
○ 3 向多功能、機 - 電 -液一體化的方向發(fā)展
為了提高機器的使用率 ,除雪機械應向一機多用的方向發(fā)展。中國的除雪機械應該向兼用型的方向發(fā)展 ,可在冬季降雪時進行除雪作業(yè) ,其余時間可進行灑水、清掃等多種路面養(yǎng)護作業(yè)及其它作業(yè)。除雪機械應盡量采用機 - 電 -液新技術 ,實現自動控制 ,提高除雪機械的科技含量。
○ 4 要注意提高安全性、舒適性
部分除雪設備的駕駛室內沒有增溫系統(tǒng)，駕駛員在工作狀態(tài)時處于寒冷的狀態(tài)， 而且有些除雪設備在使用過程中需要不斷的調試，可靠性不高。因此，提高除雪機械的自動化功能，加強除雪設備的安全性是今后發(fā)展的趨勢。
○ 5 打破專利封鎖，加強技術合作
集中人力、物力優(yōu)勢 ,聯合開發(fā)除雪機械 ,盡早研制出高速度、高性能的除雪設備 ,減少人力除雪 ,實現除雪自動化。這樣既可以大大降低勞動強度 ,把人們從惡劣勞動環(huán)境中解脫出來 ,又可以提高國內城市建設機械化水平。
4.2 國外除雪機械發(fā)展現狀及發(fā)展趨勢
俄羅斯、日本是目前生產旋切式除雪機的主要國家，技術較成熟，其產品性能居于全球領先水平。日本產高速行走旋切式除雪機，作業(yè)速度為 70KM/h，該除雪機采用四輪驅動方式，利用盤式制動，全長為 7 790 mm,機寬 2 490 mm,最大除雪寬度 2 490mm, 發(fā)動機功率 220 kW ,最大除雪速度 70 km /h,最大除雪量 3000t/h，其性能均優(yōu)于同
【8】
型機械。而俄羅斯現在的 3Д403 型清雪車 （如圖 3）居于世界領先地位，其功能
多樣化，具有除雪、清除垃圾、沙石等多種功能，能夠廣應用。
3Д403 型清雪車具有以下特點：
1)機動性強, 適應范圍大。該清雪車可對機場、高速公路、城市公路及人行道進行清雪及拋撒物料。行駛速度一般為 50～60 km/ h,作業(yè)速度為 25～30 km/h,拋撒寬度為 4.0～10.6 m。
2)工作效率高, 特別適用于平坦的高速公路、寬廣的機場新雪的清除,更顯出其高效的優(yōu)越性。
3)結構簡單, 制造方便, 成本低
此外，還有德國施密特（SCHMIDT）、瑞士波雄（BOSCHUNG）、美國豪士卡
（OSHKOSH）和雪挪拉（Snoway）以及丹麥依波克（Epoke）等廠商制作的多功能除雪車均處于世界領先地位。上述廠商都擁有完整的產品體系，因發(fā)展過程、市場及研發(fā)重點的不同，各廠商的除雪機械產品又各有優(yōu)勢和特色。
1. 犁裝置 2. 底盤 3. 電氣裝置 4. 液壓系統(tǒng) 5. 刷子裝置 6. 撒砂裝置
3Д403 型清雪車構造
現在，國外發(fā)展趨勢主要有以下幾方面
○ 1 綜合的除排雪系統(tǒng)
【19】
：
要將除雪與排雪結合起來,除下的積雪堆在路側會占道并影響視野。所以一方面要在道路結構上充分確保堆雪帶的空間;另一方面要有效地利用(排)雪溝。此外建立道路立體交叉特殊部的除排雪系統(tǒng)也是很必要的。
○ 2 安全性
在對于人行道除雪這樣的作業(yè)時,行人的安全至關重要,因此除雪機械的安全性非常重要。
○ 3 信息化
只有根據氣象及路面狀況,才能靈活高效地使用除雪機械,確保 24 小時除雪體制。因此,有必要建立一個能將氣象信息、道路管理者、除雪車有機結合的信息網絡化的冬季道路管理保障體系。為了便于行車,該網絡還能為一般道路使用者提供除雪狀況和氣象信息。
二、論文（設計）研究的內容
1.重點解決的問題
1.1 鏟雪車的整體結構設計
該部分主要包含原動件，傳動裝置，車架，行走結構，破冰裝置，升降裝置，集雪裝置及排雪裝置。
傳動裝置主要包含帶傳動或鏈傳動（需根據實際設計選定），蝸輪蝸桿傳動等。破冰裝置與升降裝置為一體設計，可采用凸輪結構和四桿機構。
1.2 前鏟雪曲面和鏟體設計
前鏟雪曲面主要是雙螺旋曲面，在鏟體上分為左右兩部分，左邊左旋，右邊右旋。
1.3 除雪裝置升降機構結構設計
升降機構專用于破冰裝置，其結構主要采用四桿機構（為增加穩(wěn)定性和動力輸出的平穩(wěn)性，實際采用六桿機構，但機構自由度保持不變，可以確保機構的可行性），利用四桿機構可以靈活平穩(wěn)的將破冰裝置進行升降。通過以前的機械原理和機械設計的學習，可以很好的完成這一部分的設計。
2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）
2.1 查閱相關文獻
2.2 設計方案的確定
現初步構想三個方案，方案一為利用吹風方式，將雪吹到一邊；方案二為利用一個至于車體前方的鏟子，隨著車體不斷前進，將雪逐漸排到一邊；方案三為利用機械裝置將雪攪碎、壓碎，將其拋棄一邊。具體方案設計須在后期設計時進一步構思選擇。
2.3 原理設計和原型設計
升降機構及破冰裝置均采用四桿機構，傳動裝置采用鏈傳動、蝸輪蝸桿等，動力輸入采用發(fā)動機，集雪裝置采用雙曲面螺旋結構設計的鏟體。
2.4 結構設計及計算校核
主要校核軸，鏈傳動，蝸輪蝸桿，雙曲面螺旋葉的強度和剛度等參數。
2.5 運動分析
利用 solidworks 進行運動仿真，路徑規(guī)劃等
2.6 圖紙繪制
圖紙主要包含機構中的零件圖（如軸，蝸輪蝸桿等）、裝配圖等。
2.7 總結
3.本論文（設計）預期取得的成果
3.1 設計原理說明書
3.2 圖紙一套
3.3 數據電子版光盤
三、論文（設計）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數）；
1.1 方案設計：⑴機構功能分析 ⑵可能的解決方案 ⑶決策及選定方案
1.2 技術設計：⑴零件設計 ⑵部件設計 ⑶總體設計
1.3 設計要求：運動學設計，零件的工作能力設計，部件裝配草圖和總裝配圖的設計， 主要零件的校核
1.4 技術文件編制：⑴設計計算說明書 ⑵使用說明書 ⑶標準件明細表
2.論文（設計）進度計劃
第 1 周 研究相關課題內容第 2 周 查找中文文獻
第 3 周 查找英文文獻
第 4 周 開題報告撰寫及準備開題答辯第 5 周 小車結構分析
第 6 周 鏟雪前爪機構結構分析第 7 周 鏟雪前爪機構結構分析第 8 周 除雪輥機構結構分析 第 9 周 除雪輥機構結構分析 第 10 周 中期檢查及文檔準備 第 11 周 鏟雪前爪機構運動分析第 12 周 除雪輥機構運動分析 第 13 周 圖紙繪制與檢查
第 14 周 整體機構調試第 15 周 整體機構調試
第 16 周 修改論文及準備答辯
四、需要閱讀的參考文獻
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附：文獻綜述或報告
文獻綜述
一、 引言
我國北方大概有 3~5 個月的降雪期，道路積雪給交通運輸和人民的生活帶來了許多的不便，尤其是凍結在道路上的積冰造成了很多的交通事故，而這些積冰用傳統(tǒng)的機械很不容易清除，為此不得耗費大量的人力物力。因此設計制造一種新型機械顯得尤為重要。
二、 除雪方式及特點
路面上的積雪主要有冰雪層、壓實積雪和新降浮雪三種形式，早期多采用人力除雪。隨著科學技術的發(fā)展，為提高除雪效率、 降低人們的勞動強度，根據不同的雪層厚度和不同的積雪類型，先后出現了多種除雪方法，如機械、 化學、 熱能、 風能、 波能等方式除雪，除雪效果比較好，目前應用比較廣泛的除雪方式主要有人工除雪、機械除雪、 融雪除雪和綜合式除雪，現介紹如下：
1、人工除雪
人工除雪是通過人力運用掃雪工具清除積雪，主要適用于中小雪的小型區(qū)域場所。 由于除雪機械的誕生，人工除雪主要清除一些除雪機械無法清除或清除不徹底的區(qū)域，另外對于校園、社區(qū)等一些場所，由于沒有合適的除雪機械，目前也采用人工除雪。人工除雪費用較高，效率低且勞動強度大，占有路面時間長，不宜進行大面積除雪工作。
2、機械除雪
機械除雪是通過機械裝備對冰雪的直接作用從而達到除雪的目的。 目前世界上除雪機械的分類方式很多，如底盤的不同、 使用區(qū)域、 工作原理的差異等。面對雪情除雪作業(yè)時要因地制宜，針對不同路況、 不同雪情選擇適合的除雪機械，按照除雪機械的工作原理和使用范圍可歸納為：旋切式除雪機、犁式除雪機、刷掃式除雪機、推移式除雪機、 鏟刮式除雪機等。
1）旋切式除雪機。
旋切式除雪機是在驅動車輛的前端安裝有旋轉的鉸籠，通過鉸籠的旋轉，將地面的積雪隨鉸籠葉片銑削輸送至拋送口，經過風機或拋雪裝置將積雪拋送到車輛一側， 旋切式除雪適用于平整路面具有一定厚度的新降雪、 壓實積雪和冰雪混合積雪，與其他除雪機械相比，對于較厚降雪的清理效果最好。 按鉸籠的結構不同可分為兩種： 單級式鉸籠和多級式鉸籠，其中單級式鉸籠分為風扇型和銑刀型兩種；多級式分為單軸螺旋風扇型和多軸螺旋風扇型兩種。采用旋切式除雪機進行除雪作業(yè)除雪效果好、效率高，缺點是鉸籠內的機械鏟刃容易磨損，并且對凸起的路面會有一定的破壞作用。
2）刷掃式除雪機。
刷掃式除雪機是利用在車輛前端、中端或尾端安裝滾筒或立式圓盤，滾筒或立式圓盤上安裝有毛刷，毛刷材料多為含有防凍添加劑的尼龍、 聚丙烯等，也有采用金屬絲材料的，驅動滾筒或立式毛刷旋轉，轉向為圓周線速度與前行方向相反，從而清除積雪。 該設備的作業(yè)幅寬為 1.0～3.0 m，功率范圍多為 30～150 kW，作業(yè)時速一般為 3～30 km/h，適用于雪層中厚度以下積雪的掃除，除雪效率高且不破壞地面。
3）推移式除雪機。
推移式除雪機是利用動力驅動車輛前端安裝的推板或雪鏟，推板與車輛行走方向有一定傾角，推板通常采用優(yōu)化的弧形設計，車輛前進即可把前方的積雪沿推板內表
17
面上升，從一側拋出，達到除雪目的。推移式除雪機適用于清除平整路面上具一定厚度且未被壓實的新降雪，按推板的機構不同又可分為刮雪板式、 V 型犁式、 單向犁式、 側翼板式和犁板式綜合除雪車，推移式除雪機費用低廉、 效率高、 使用范圍廣，缺點是對于凹凸不平的路面，除雪效果不好且容易對地面造成破壞。
3 融雪除雪
融雪除雪是依靠熱能或融雪劑潑灑車將融雪劑均勻地撒在路面上，從而達到降低結凍溫度或融化雪。熱能主要有地熱、 電熱和海水熱等，融雪劑主要成份為氯化物及尿素等，融雪除雪主要適用于開春時期或者入冬不久的新降雪，此時室外氣溫較高， 除雪作業(yè)效果較為明顯，效率高，適用范圍廣，但對道路和環(huán)境有一定程度上的污染， 尤其是鈉鹽融雪劑，對路面表層進行侵蝕破壞，就未來發(fā)展趨勢看，研究融雪劑的環(huán)保和低溫性能將是融雪除雪技術的關鍵。
4 綜合式除雪
綜合式除雪是將融雪除雪和機械除雪兩種方式配合使用，一般是在除雪機具的前端裝有推移式等除雪裝置、旋切式除雪機或碾壓式除雪機，在機具的后端裝有潑撒融雪劑的裝置，根據路面積雪狀況的不同，可以選擇單一的融雪除雪或者機械除雪，也可一起使用兩種方式。
三、 國內外除雪機發(fā)展現狀及趨勢
1、國外發(fā)展現狀及趨勢
處于嚴寒地區(qū)的發(fā)達國家現在的除雪機械的技術已經非常成熟了，針對不同路面條件與氣候條件可選擇不同類型的設備，使用起來高效、可靠、安全，可實現先進的
“即時除雪”。
多功能除雪機械的國際著名廠商包括德國施密特（ SCHMIDT ）、瑞士波雄
（BOSCHUNG）、美國豪士卡（OSHKOSH）和雪挪拉（Snoway）、丹麥依波克（Epoke）以及日本除雪機制作所等。上述廠商都擁有完整的產品體系，但因發(fā)展過程、市場及研發(fā)重點的不同，各廠商的除雪機械產品又各有優(yōu)勢和特色。
德國施密特：主要有三種類型，一種是 Super Ⅱ緊湊型掃雪車，見圖 1，另一種是 TJS 系列拖掛式掃雪車，見圖 2；4001/5001 自行式切雪拋雪機，見圖 3。
瑞士波雄：主要有三種類型，一種是多片式推雪鏟，見圖 4，另一種是 Snowbooster，見圖 5；波雄捷特朗姆，見圖 6。
2、國內發(fā)展現狀
上述高性能的國外除雪機械雖然已在我國得到部分應用，但因結構復雜、售價高、使用維修成本大等一系列問題，推廣和普及應用困難。為此，開發(fā)適合我國國情的除雪機械顯得十分必要。
隨著這幾年我國的一系列經濟政策，我國在除雪機的發(fā)展上已經卓有成效。現在我國開始快速發(fā)展，但大部分產品實際應用中無論是機械本身質量還是除雪效果， 與國外先進設備相比，尚有一定差距。現在主要制造的企業(yè)主要有中聯重科，吉林公路機械，恒潤高科，沈陽山河，常林股份等，其主要生產的產品現介紹如下：
中聯重科 ZLJ5250TCXZE3/ZLJ5251 TCXZE4 多功能除雪車（見圖七）是一款集推雪、高速掃雪、固體撒布、預濕撒布、刮冰等多種功能于一體的綜合除雪車。 該車功率大、效率高， 在 2011 年初湖南和貴州等地山區(qū)公路抗擊冰雪災害的工作中發(fā)揮了巨大作用。
沈陽山河 PX2000 旋轉拋雪式除雪機是為擁有各種裝載機的用戶研制的， 主要用于清除自然積雪、路邊堆積雪以及積雪的裝車作業(yè)， 該機采用獨立動力系統(tǒng)，采用電氣控制，安裝簡單、操縱方便，可以安裝在裝載機、拖拉機、拖車等車輛的底盤上。
常林股份 956 除雪機的鏟刃板采用高炭耐磨合金鋼，經過中頻淬火處理， 具有超強的耐磨特性；推雪板工作裝置可左右偏轉±35° ，可越過最小 50mm 高的障礙物
（自動越障），輕松實現堆雪作業(yè)，具有操作簡單、機構可靠的特點。
恒潤高科 HHR5160TCX3EQ 除雪撒布車是專門針對交通、高速公路、市政、環(huán)衛(wèi)等部門相關作業(yè)的需求而研發(fā)設計的，主要用于清除路面冰雪，保障車輛、 飛機和行人安全，能夠迅速有效地清除道路上的積雪和冰，可以布置在各類載貨底盤和自卸車底盤上，規(guī)格齊全、融雪撒布方便、可靠精確，操作簡單、 靈活、高效；裝拆便捷， 無需清雪作業(yè)時可以便捷地拆掉專用裝置而從事運輸作業(yè)；清除作業(yè)范圍廣、效率高、效果好。
3、國內發(fā)展趨勢
（1） 多功能化。
除雪設備的專業(yè)性很強，但如果一車專用無疑是一種浪費。今后除雪機械應該向多功能方向發(fā)展，實現一機多用，提高設備利用率。
（2） 小型化。
為了不妨礙交通，除雪機械要向小型化方向發(fā)展，若機身過大，除雪機械會占道影響交通，同時不適合狹窄路面的除雪。小型化除雪機械還要保證較高的除雪效率和較好的除雪效果，以保障道路暢通和安全。
（3） 高性能、高效率
設計高精度調平系統(tǒng)及自動監(jiān)測報警系統(tǒng)，保護路面。利用加熱裝置在除冰雪之前給凍結的冰雪加熱，降低冰雪層的強度，提高除冰雪速度。開發(fā)多功能附屬裝置， 增加設備功能、提高設備利用率。提高除雪機械的信息化、自動化程度，實現機群作業(yè)時的智能控制，協(xié)調調度。
（4） 節(jié)能環(huán)保
滿足各項排放法規(guī)要求，減振降噪。節(jié)能減排，綠色環(huán)保也是未來除雪機械的一個重要發(fā)展方向。
四、 總結
在我國當前國情之下，除雪技術還需要不斷發(fā)展。國內專家應加強對積雪物理特性的研究并對積雪的形式進行細化分類，建立積雪道路氣象觀測系統(tǒng)，根據不同路況、不同的積雪形式和不同的除雪環(huán)境，選擇合適的除雪機械，改進當前的除雪機械，根據積雪的物理特性，研制出更全面、更可靠的除雪設備，這樣才能高效、靈活地應用除雪機械并加快除雪技術的快速發(fā)展。
指導教師評閱意見（對選題情況、研究內容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱）
審
核
簽字： 年 月 日
意
見
教研室主任意見
簽字： 年 月 日
學院教學指導委員會意見
簽字： 年 月 日公章：