高原工程机械的发展与展望

1高原环境的特点

青藏高原是继地球上南北极之后被称为地球上的第三极。它以其严酷的自然环境、多变的气候、脆弱的生态、人迹罕至的原始面貌而著称于世。青藏高原是我国乃至世界上最具代表性的高原，平均海拔高度为2000-4500m。它的独特的气候特点是：随海拔升高1000m，，大气压力下降9%，，空气密度下降梯度为10%～6%，含氧量下降10%；平均气温较同纬度的平原低，海拔每升高1000m，平均气温下降5～7℃。年平均气温-4℃以下，冷期为大于5个月。昼夜温差大，最高气温25℃，极端最低气温－40℃；长年冻土地带面积大，平均每升高100m，地温下降1℃，冻土厚度大致增加20m，海拔4500-4900m范围内，冻土层最大厚度为128m；气候干燥，降水量低，蒸发量一般大于降水量的5倍以上；日照辐射强、风速大、风压小、风沙尘大，是低海拔地区多尘空气含尘密度的5倍以上等。

２我国高原工程机械的发展状况

70年代初期，由于建设青藏铁路的需要，急需适应高原低温环境的工程机械。当时我国工程机械还刚刚起步，没有这种特殊装备，即使在国际上能适应海拔4000m以上的高原工程机械也没有。为此，1974年，原一机部给天津工程机械研究所下达关于高原环境对工程机械的要求、产品研制开发、高原试验等综合性科研任务，由天津工程机械研究所牵头，与正在筹建中的西宁高原工程机械研究所合作，组织了青藏铁路机电产品考察队，对青藏铁路沿线的自然环境及对机械的特殊要求作了实地考察，为高原低温试验研究工作制订了方案。从1974年到1979年，先后组织工程机械行业的六个主要厂家的5种机型、10台产品进行了高原性能试验。

第一次：1975年8月～1975年10月，在风火山（海拔4923m）进行施工机械高原性能试验，试样的样机是贵阳矿山机器厂W4-60GD轮式液压挖掘机及黄河工程机械厂的黄河180履带推土机。柳州工程机械厂的ZL50GD轮式装载机在关角隧道（海拔3500m）进行试验。

第二次：1976年7月在风火山进行施工机械高原性能试验，参试的样机是贵阳矿山机器厂的W4-60GD轮式液压挖掘机及黄河工程机械厂的黄河180履带推土机。

第三次：1977年8月～11月，在祁连山支脉的热水煤矿（海拔3810m）进行柴油机高原台架试验。参加试验的增压柴油机有：上海柴油机厂的6135Q-1型柴油机、杭州汽车发动机厂的6130Q-3型柴油机、无锡柴油机厂的4120F型柴油机。

第四次：1978年3月～1978年4月，在齐齐哈尔铁路局科研所低温试验室对柳州工程厂的ZL50GD轮式装载机、上海建筑机械厂的WY100GD履带式液压挖掘机以及橡胶密封件、低温油进行了低温性能试验。

第五次：1978年9月～1979年1月进行高原低温现场考核试验。参加试验的样机有：柳州工程机械厂ZL50GD轮式装载机（2台）、郑州工程机械厂CL7GD自行式铲运机（2台）、天津工程机械厂PYG160平地机（1台）、上海建筑机械厂WY100GD履带式液压挖掘机（2台）、贵阳矿山机器厂W4-60GD轮式液压挖掘机（2台）。

试验分两个阶段进行：第一阶段为300ｈ工业性考核，在海拔2700m的格尔木结合施工进行。第二阶段为高原低温性能试验，在海拔4100m的昆仑山脉西大滩地区进行。通过多次试验的考核，取得了许多原始数据，经过分析、论证，对高原环境对工程机械的特殊要求有了进一步的认识，先后整理完成了《发动机高原增压技术》、《发动机低温启动装置》、《高原工程机械用柴油机恢复功率的研究》、《工程机械高原动力恢复及整机匹配性能研究》、《涡轮增压器高原性能研究》、《空滤器高原性能研究》等研究报告，为青藏公路和青藏铁路的第一期工程的建成、通车做出了积极的贡献。

改革开放以后，天津工程机械研究所和西宁高原所继续不断地为我国高原工程机械的发展努力工作，与大专院校及行业厂家密切合作，通过“六五”、“七五”、“八五”的不断规划和发展，在高原工程机械领域进行了机械装备环境适应性这一共性技术的深入的研讨，并将研究成果应用到产品中去，先后开发出ZLG30高原型轮式装载机、TLG180高原型轮式推土机、ZLG50高原型轮式装载机、PCY50高原型混凝土液压平仓振捣机等10多种高原型工程机械，产品的性能指标完全达到原机低海拔地区的指标，投放市场后效果良好。特别是TLG180高原型军用轮式推土机和TLG30高原型军用轮式装载机极大地改善了西部边防的装备条件和保障能力。另外，在开展高原工程机械试验研究的同时，西宁高原所还制订了《高原轮式装载机》、《高原履带式推土机》、《高原轮式推土机》等相关标准，为推动行业的技术进步做出了突出的成绩。“九五”期间原机械部和科技部加大了对高原工程机械的投入，以加强这一领域的研究力度。虽然我国在高原工程机械的发展方面做出了一定的成绩，但是与国外相比，无论在高原工程机械的技术性能和产品质量，还是在高原环境适应性技术的研究方面均有较大的差距，主要表现在以下几个方面：

（1）对高原环境适应性技术的基础性研究尚显不足，试验条件落后；

（2）通用性工程机械主机的质量及可靠性尚有差距；

（3）高原工程机械用材料和零部件在低温条件下可靠性差，故障率高；

（4）产品的技术标准落后，不能满足产品发展的需要，需要逐步进行修订。

3高原工程机械的市场分析

（1）铁路建设：

目前青藏铁路的二期工程已经开工，滇藏铁路、川藏铁路、青新铁路已完成预可行性研究，2010年前将相继启动.

青藏铁路（格拉段）：，全程1100km，80%的路段地处海拔4500m以上，最高达到5100m,预计投资150亿。

滇藏铁路：从云南大理到拉萨，全程2000km,70%的路段地处海拔3000m以上，最高达到4300m,预计投资560亿。

青新铁路：从格尔木到新疆库尔勒，全程1200km，70%的路段地处海拔3000m以上。预计投资140亿。

（2）水电资源开发：

青藏高原的南水北调工程是我国经济持续发展战略中的重要规划之一。该工程2010年前启动，预计投资580亿。

黄河上游计划兴建8座电站，总机容量为1100万kw,年发电量达到360亿度。这些电站的地理位置均在海拔3000m以上。

（3）石油天燃气资源的开发和西气东输工程：

“西气东输”工程从塔里木到上海，跨越8个省、市，全程4200km，正在施工当中。塔里木、柴达木、陕甘宁和川渝4个国家级天然气田储量在1万亿m3以上。一期工程投资1200亿，实现年输气量120亿m3。

（4）矿产资源的开发：

西昌的白马特大型露天铁矿，年产2000万吨以上，西藏的鲁布山铬矿、青海的锡铁山矿均年产500万吨以上。青海察尔汗盐湖氯化钾储量4.4亿吨，占全国总储量的97%以上。

（5）公路建设：

青藏、青新高原地区，公路密度小、等级低，公路的建设与改造任务非常大。初步调查，青、藏、云、贵、甘、新六省市每年公路维修费用达50亿元以上。6年内新建公路将投资300亿以上。

从以上可见，无论从资源开发还是交通建设而言，工程施工任务相当繁重，投资额也十分可观，迫切需要大量的施工设备，高原工程机械大有用武之地。

4.高原工程机械的发展与展望

党中央的“西部大开发战略”实施以来，越来越多的工程机械企业关注西部开发和高原工程机械市场，高原工程机械热再次“火”了起来。从1999年开始，内燃机及工程机械行业积极响应高原特殊大气环境适应性试验，在上海柴油机厂的率先参与与带动下，国内八家名牌柴油机厂先后提供8个机型、12个品种进行了4000m高原环境适应性试验、匹配和优化，取得了较好的效果：多种机型在保持正常排温、燃油消耗率和增压器转速的情况下，功率在海拔4000m实地总下降值控制在3%以内。重庆康明斯NT855系列柴油机经过半年的试验优化，其动力性、经济性、热平衡性、排放性和低温起动性能指标均达到原机水平，满足海拔4000m地区工程机械的配套要求。2001年又有8个品种、16种功率的机型投入4000m优化匹配试验，为高原工程机械配套创造了有利条件。另外，从2000年上半年以来，天津鼎盛、柳工、黄工、成工等10多家生产工程机械主机的企业积极开发高原工程机械产品，先后到西宁高原工程机械研究所进行高原性能测试，有的产品到4000m以上的地区进行实地试验，取得的数据表明产品具有较强的高原适应性。天津鼎盛集团公司的QT165GT高原型履带推土机及ZLG50E高原型轮式装载机均在海拔4100m的条件下进行实地试验，效果很好。

国内工程机械行业投身西部大开发和高原工程建设，无疑将加快我国高原工程机械的发展步伐，从根本上改变我国工程机械行业的产品结构，改变多年来我国西部基础设施建设投资大、周期长的落后面貌。鉴于近两年来工程机械行业的主机及配套厂家在工程机械的高原环境适应性方面开展了卓有成效的工作，我们深信，国内工程机械行业完全有能力开发、完善我国的高原工程机械产品体系。下面对高原工程机械的发展与展望谈点个人意见仅供业内人士讨论。

（1）立足国内，在利用现有高原适应性技术的基础上，根据市场的需求开发性能优良，可靠性高的高原工程机械系列产品，填补西部开发中高原施工机械的空白，满足高原地区乃至中西部地区经济持续发展的需要。

重点开发的新产品项目：

高原型轮式装载机（5t级）

高原型履带推土机（160马力以上）

高原型液压挖掘机（20t级）

高原型液压挖沟机（160kw）

高原型全液压稳定土摊铺机（摊铺宽度9m）

高原型全液压稳定土拌和机（400马力）

高原型振动压路机（18t级）

高原型路面铣刨机（铣刨宽度2m）

高原型公路综合养护车

高原型自卸式运输车（20t以上）