时间：2023-06-02 15:19:33
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之后，随着中国汽车保有量和年产量的迅猛发展，中国为了进一步保护环境推行可持续发展战略，先后又了国III、国IV法规(见表I)，以追赶欧美等发达国家的法规要求。和国际上排放法规的推行数度相比，可以看出，我国推行的力度很强，并且推行的步伐也更快。
近几十年来，汽车技术的发展和进步是以越来越多的电子技术应用紧密联系在一起的。电子技术在在汽车里的广泛应用提高了汽车的性能，有效降低了排放，有力地推进了汽车安全性和可靠性。而汽车电子的进步又总是和汽车半导体的进步密不可分。汽车电子的革新对半导体技术提出了新的挑战，而半导体技术的创新又为汽车电子的进步提供了必不可少的条件。动力系统作为汽车电子里最重要的核心系统之一，半导体技术更是起到了非常重要的作用。半导体器件作为动力系统的基本组成部分，直接影响到整个系统的规划，布局和系统控制战略。下面从微处理器，传感器和汽车功率器件等几个方面介绍半导体技术在汽车动力系统里的应用，创新以及对汽车半导体未来的展望。
随着汽车性能包括排放，可靠性和安全性的不断提高，一代又一代汽车的动力系统发生了非常大的变化。如果比较这一代又一代的汽车动力控制系统，我们会发现，传感器，执行器的数量明显的增加了，控制系统的复杂程度也大大提高了。
为了更有效控制的汽车动力系统，越来越多的传感器被应用到系统当中。传感器可以更准确的各种测量物理参数，以便于系统了解当前的状态，为准确有效的控制提供了可能。一代又一代微处理器的推出，为动力系统提供了越来越强的实时运算能力。半导体功率器件的不断更新和进步，使得执行器，如引擎点火，喷油嘴，结气门体等的控制更加准确和有效。
汽车微控制器的进步和革新
随着汽车应用中对于油耗，排放还有动力性能更高的要求，微处理器面临着巨大的挑战。为了适应以上提到的要求，微处理器在中央处理器运算能力，信号采集以及外设方面，以及对于执行器的控制能力方面都得到了很大的发展。
动力系统的革新和进步，往往和排放法规的推出联系在一起。作为动力系统革新的推动力，新的排放法规的出台总是推动着动力系统的更新换代。为了达到欧2的标准，8位微处理器就足以满足要求。英飞凌的8位微处理器C505今天依然被广泛的使用在这样的系统中。从90年代初开始，由于系统对于微处理器要求的提高，16位微处理器逐渐开始应用在动力系统当中。英飞凌16位微处理器C167以卓越的实时处理能力在市场上得到了广泛的认可。从而在汽车的嵌入式系统中得到了非常广泛的应用。
表：I型试验排放限值及法规执行日期。
图1：发动机及其管理系统的组成。
C167的内核以及设备都是为引擎应用量身定作的。比如用于产生控制信号的功能单元，用于优化点火以及喷油的模数/数模转换器等等都为引擎控制系统提供很多方便。正是由于这些独特的功能使得英飞凌16位单片机至今依然被广泛的应用于动力系统当中。
对于汽车里很多电子马达的控制，比如线控传动系统、启动马达系统或者电子增压涡轮控制，英飞凌8位C868或者是基于C166v2结构的XC164系列提供了最优的解决方案。随着要求的更进一步提高，32位微处理器越来越多的被应用于动力系统控制当中，英飞凌32位Tricore是这个领域的佼佼者。Tricore除了具有RISC结构以外，还集成一个数字信号处理模块。这样系统处理复杂信号的能力得到了大大的提高。
图2：微控制器性能对燃油消耗量的影响。
英飞凌推出的32位微处理器AUDO系列不仅仅具有32位的内核和DSP的处理芯片，同时还集成了一组精心设计的设备。这组外设是为动力系统专门优化的。外设有自己的外设管理模块。它可以独立的完成对于外设的控制。也就是说，外设比如时钟、模数/数模转换、CAN总线的管理都可以由外设管理器直接完成，不需要占用主处理的资源。主处理器程序不会被外设的中断打断。这样明显加强了微处理器的实时性能，系统的实时性能也就相应得提高。这对于动力系统来说是非常重要的。AUDO32位微处理器系列另一个很显著的特点是运行在中央处理器的应用软件和运行在外设管理器里的底层驱动可以分开独立运行。应用程序可以运行标准的操作系统比如OSEK上，而底层的驱动程序就是应用程序和外设之间的接口。AUDO系列微处理器还有一个独立工作的通用时钟阵列，具有完成复杂工作的能力。这种结构为汽车动力控制系统中的喷射控制，点火控制等提供了最优的解决方案。这一系列的外设取代原来要专用芯片才能完成的功能，从而起到简化系统结构，降低系统成本的作用。
汽车功率器件面临的挑战
控制系统最初主要是由分立元器件组成的。随着控制系统越来越复杂，尤其是对于系统诊断和保护功能的新的要求，以及系统把一些特定的功能分配到功率器件当中来完成，分立元件逐渐不能满足这样的要求。今天应用于汽车动力系统中的功率器件大都基于BCD技术(BipolarCMOSDMOS)。这种技术不仅有能够驱动大电流的DMOS结构，还可以集成复杂的逻辑和控制功能，比如过流、过温保护、诊断功能、准确的电流控制，等等。这些功能明显的加强了系统的可靠性，同时为OBD提供了很大的方便。越来越多的功能被集成在功率器件里，这也有效的优化了系统结构，进一步节省了系统的成本。虽然越来越多的智能芯片被运用于系统当中，分立元件以其特有的优势依然常常被应用于动力系统当中，尤其是对于功率损耗特别大的应用，比如柴油喷射系统中。
在动力系统当中，功率器件控制喷嘴，氧传感器加热器，点火装置，风扇以及各种各样的继电器等等。英飞凌提供一个非常全的产品系列，能够被运用于驱动这些负载。从2通道到18通道的低端多通道开关，驱动能力从50mA到10A，基于客户不同的需求，总是可以在这个标准产品系列中选取合适的产品。基于最新的技术和封装英飞凌仍然在不断完善这个驱动产品系列。在这个产品系列中，英飞凌非常重视模块性，可扩展性和灵活性。Lego和Flex产品系列很好的体现了这几个特性，产品系列中不同产品具有很好的兼容性。根据不同的需要，可以把一个或者几个产品结合起来使用。
由于小型汽车市场快速发展，对于汽车动力系统提出了新的挑战。这种挑战在动力系统结构，控制战略方面都产生了很深刻的影响。体现在汽车功率半导体上，系统需要高集成度的产品。由于小型汽车特殊性，为集成多种功率芯片功能于一个芯片当中提供了可能。这样做可以使系统结构紧凑，可靠性增强，相应的系统成本也会大幅的降低。当然这样的系统对于系统的散热处理，芯片的封装技术等方面提出了更加严格的要求。
BCD技术同时具有DMOS，CMOS，Bipolar结构，这使基于BCD的产品可以集成复杂的控制功能，这对动力系统的功能模块划分产生了影响。越来越多地功能在系统功能模块划分中被转移到功率器件当中。以前很多功能需要专用芯片来完成，或者需要占用很多微处理器资源，现在都被集成在功率器件当中。比如在汽油直喷系统中，系统需要一个PeakandHold的功能，这个功能就能够由基于BCD技术的功率半导体芯片非常有效的实现。智能功率半导体芯片还集成了保护和诊断功功能，可以自动诊断短路，过流，过温开路等错误。并且可以对这些错误状态做出相应的处理，比如说过温过流情况下的自动关断。这些诊断信息经过编码后，还可以通过串行通信接口和微处理器进行通信。
汽车传感器的广泛应用
最初传感器在汽车引擎控制里的应用是引擎点火器的控制，系统基于负载和转速来决定点火角度和点火时间。通过这种技术实现的点火控制很简单，已经远远不能适应今天越来越严格的油耗，排放以及动力性能的要求。在现代的系统中，除了负载，转速信号传感器以外，引擎温度，进气管温度，进气量，节气阀位置，氧传感器信号等等都必须被采集和处理。只有采集了这些信号，并对这些信号进行处理，引擎控制系统才能准确掌握引擎的状态，从而完成准确的控制。相比于被动传感器来说，半导体传感器拥有高准确度，高抗干扰性能和很好的耐久性能等优点。因而半导体传感器在汽车领域里逐渐取代被动传感器，得到了越来越广泛的应用。
半导体传感器不仅具有感知部件，还往往集成了很多别的功能，比如信号的预处理，诊断以及信号接口处理等等。英飞凌的集成压力和电磁传感器件，已经在汽车动力系统中，无数次的被应用于测量进气压力，大气压力，传动转速，爆震检测，节气门位置检测，油门位子检测等等。
图3：8缸发动机控制ECU基于英飞凌汽车电子器件。
总结和展望
在半导体芯片在动力总成系统中的应用方面，英飞凌做了许多系统上的工作。英飞凌应用32位单片机、智能功率器件以及部分传感器，成功研制一款8缸发动机的控制器ECU，可以控制所有实际的发动机管理系统负载，并且在这款ECU中不仅仅实现了发动机系统的管理，而且集成了自动变速箱的控制，因此这块ECU被称为动力总成系统电控单元。通过图3、图4可以看到该电控单元的框图，其中主要分为以下几个部分：
1.计算单元；
2.电源单元；
3.传感器以及传感器信号调理单元；
4.发动机管理系统负载驱动单元；
5.自动变速箱系统负载驱动单元；
6.总线传输单元；
7.调试接口单元；
8.发动机及变速箱模拟单元，包括爆震信号模拟等。
图4：8缸发动机控制ECU框图。
通过这一综合的电控单元，可以十分轻松的调试系统，为32位的高速的发动机管理系统以及变速箱管理体统的开发提供了有力的支持。这个系统的主要器件都是基于英飞凌的产品，体现了英飞凌完整的汽车电子产品线。
半导体产品：微处理器，功率芯片和传感器组成了整个动力电子控制系统。汽车电子动力系统对于高集成度的要求，以及控制系统的复杂性的提高必然会导致半导体技术的进一步革新，和一系列新的产品的出现。
在微处理器方面英飞凌将继续上面介绍的AUDO构架，进一步完善产品线。基于AUDO构架卓越的运算能力以及优秀的实时处理能力，英飞凌会推出低端32位微处理器，以适应不同市场的需求。AUDO微处理器的主频将进一步提高。外设功能也将得到进一步的加强。并且AUDO微处理器非常重视可扩展性和软件的兼容性，这为软件的重复使用创造了很好的条件。
在功率器件方面，将越来越注重灵活性，模块性和可扩展性。产品向高集成度方面发展。以一个4缸的引擎控制作为例子，在功率半导体方面，只要一个多通道低端开关，一个芯片完成电源供应，监视和通信。一个全桥芯片管理节气们体和4个IGBT来完成点火功能就可以组成一个完整的4缸引擎的控制。英飞凌正在推出一个快速的串行接口。这个接口已经被集成在英飞凌的很多产品当中。这个接口将一方面提高数据传输的带宽，另一方面将有效的降低系统对于微处理器I/O资源的要求。
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).
城市空间结构研究的两个层次，一是城市外部地域空间结构，把城市作为区域中的点，从城市体系的角度进行研究：二是城市内部地域空间结构，把城市作为一个面，从城市形态和功能分区的角度进行研究。本文立足于城市空间结构变化的原因，以及城市在城市体系和区域中承担职能的调整对城市空间结构进行研究，侧重于对空间结构演进的动力系统进行分析。
二、城市空间地域结构演变的动力系统
城市空间结构在自组织力作用下经历集聚―拥挤―分散―新的集聚的过程。在这一过程中，经济结构及产业内部结构的变化，交通及通讯技术的发展，重大投资项目的推动，自然生态因素等具有最为显著的影响。另一方面。城市建设中一直存在有意识的人为干预，即政府加以规划调控及政策引导。通过法律、经济、技术、规划决策及实施等方面的作用，使城市空间结构演化尽可能符合人类发展愿望和要求，这就是空间的被组织机制。城市空间结构的成型和演变正是通过城市空间内部组织过程和空间被组织过程相互交替逐步朝着理性的方向发展。这种组织与被组织机制发挥作用的过程，不仅受城市自身要素规模和组织结构的影响，而且受所处城市体系内部各城市之间相互作用机制和强度的影响，是经济、社会、公共政策和自然生态基础等内外力产生合力的大小和方向综合作用的结果，也是城市按照复杂巨系统运动规律发展在一定时期内呈现出的结构图形。
(一)自组织机制申的经济动力
1 自组织力是城市空间结构演变的源动力
城市空间结构演变中存在着自组织过程，其根本的原因就是空间中存在着类似于自然界的不同生态位势差。这种生态位势差在城市发展的早期可能是由于具体的地理环境、区位条件的差异而造成在城市发展的过程中，各种社会经济要素在不同场所以不同的方式集聚、扩散，这种聚集和扩散产生磁场和场强，导致生态位势的改变。城市空间结构增长的自组织机制实质是对系统平衡与恒定的否定，并能在一个新的层次上达到相对稳定有序的结构，以实现空间的发展进化，即“涨落有序”过程。
2 经济发展是城市空间结构演变的最主要动力
经济发展对城市空间结构演变的影响，主要是通过三种方式：一是城市经济发展所必然带来的经济规模的扩张、人口的集中和生产要素的聚集。由此城市经历土地利用规模的扩大、城市空间的外向扩张以及土地利用集约化，极大地改变了城市景观。二是城市经济发展过程中伴随的经济结构的调整。城市经济结构的调整，将引起生产要素流向新的战略支撑产业和先到产业，这些产业的聚集区就成为新的要素聚集地，要素聚集地的位移，特别是人口的集中地和资金的投向区位的改变。将对城市要素空间整体布局造成影响，进而导致城市空间结构的调整和变化。同时，城市要素空间布局的优化还能相应地提高城市空间的利用效率。三是城市经济发展中呈现出的周期性特征。城市经济和国民经济增长周期相似。都是一个不稳定的波动性过程，其经济增长速度在不同时期会起伏变化。一般说来，伴随着城市经济的周期性波动，城市空间结构表现出“分散―集中―再分散―再集中的螺旋式循环上升”和“高速―低速―再高速―再低速的外向型用地扩展”的运动特点。
3 技术进步是城市空间结构演变的基础条件
城市空间结构的发展演变是在技术进步的推动下进行的。技术创新对城市空间结构演变的影响，不仅影响城市内部空间结构的垂直扩展和水平扩展，改造了城市景观：而且使得城市体系中各城市之间的作用通道更加通畅，作用强度逐渐增强。其中，建筑技术创新推动了城市空间结构的垂直扩展，交通通信技术的发展和普及推动了城市空间结构的水平扩展。聚集效应较高的地区，土地的供给有限，只能依靠现代的建筑技术，拔高其立体空间，也就逐渐形成了目前CBD高楼林立的局面。交通通讯技术的扩展改变着城市扩展的方向，也改变着城市的空间形态。随着知识经济的到来，网上办公、网上购物将成为现实，人们面对面的接触将大大减少，有利于人们向郊区迁移，城市空间形态更加分散化。
4 大型项目建设是城市空间结构演变的偶然性动力
大型工程的建设不仅占据大量的空间，也产生巨大的经济效应和环境效应。大型项目建设的完成，引起处于同一产业链条的企业和生产要素的集聚，从而产生众多的经济地域综合体，使得城市空间结构根据专业化部门与综合发展部门的关系，以专业化部门的企业布局为中心，结合区域的资源分布、人口分布、城镇分布等情况，合力布局综合发展部门而形成的圈层空间结构模式，城市内部空间结构也相应地呈现出若干的人口和产业集聚核心区域。此外，大型项目建设所产生的经济效应和环境效应超过城市本身的承载力时，也会改变原有的城市空间结构或者城市的整体搬迁。
(二)行政因素所引致的催化效用
1 城市规划的引导和预测作用
第一，城市规划应体现城市的整体利益，是对城市社会经济发展的空间布局做出合理安排的一种法规调控手段或措施，也是城市发展战略在空间上的展开。其本质是基于当地自然和人文资源、对一定时期内人类追求财富和生活质量改善的过程进行空间部署的过程，城市规划对城市空间结构的扩展具有重要的导向功能。政府部门担负的公共职能，正是通过城市规划，对城市空间和土地的分配和使用进行引导、产业活动空间在不同区位的配置，引导着城市空间结构的发展方向。第二，城市规划也是一种科学的预测，是按照城市的性质、规模和条件，确定各个功能区的布局和城市各要素的布置，为城市建设的各个方面制定措施服务。从这种意义上讲，公共政策是城市规划的重要组成部分。作为预测，城市规划不仅和国民经济总体发展规划相衔接，而且要体现政府部门发展和管理城市的意图，这就是城市规划在导向过程中出现了偶然性和非连贯性。不同阶段不同政府部门发展的思路不同，使得城市空间结构的演变会在一定时期、一定程度上背离诸多因子作用下的城市发展规律，空间结构的演变偏离人们的预测，人口集中和要素集聚没有完全依据城市空间结构演变的趋势进行。其次，发展思路的不同，通过调整大项目布局和基础设施建设，对城市土地利用结构、经济结构、交通网络结构、社会空间结构、生活空间结构等产生影响，从而使得城市空间结构的调整出现不规则的断点和断面，呈现出明显的非连贯性特征。
2 城市新区功能定位的影响
经济是城市的命脉，产业是城市发展的基础，也是城市新区开发与建设的首要问题。城市新区是城市产业发展战略的重要载体，也是城市空间发展战略的体现者，其空间格局很大程度上决定了城市将来的产业布局，可以说，新区的产业一方面要实现城市整体的产业发展目标，另一方面要实现城市的空间发展目标，城市新区成为了二者的共同归结点。城市新区的产业功能定位要求城市
空间发展战略与之相呼应。产业的发展意味着产业布局的演变，它将导致土地利用方式的转换；由此影响城市的空间形态。
(三)社会因素长期稳定的侵蚀作用
1 居民居住综合体产生的聚集作用
在城市空间结构演变的过程中，居民居住综合体的出现极大地改变着城市景观，以往简单功能分区导致的树形城市结构，其根源在于对城市事实上应当存在的复杂结构难以处理和理解，从而不自觉地通过简单化加以逃避。亚历山大指出：半网络形结构城市比树形结构更合理之处在于更多地考虑了人作为社会人对城市空间结构的影响。因为人不同于机械，不可能总是按部就班，城市生活中无时无刻没有偶然性、随机性的存在。受现代城市功能分区规划思想的影响和我国长期计划经济体制所限，我国各大系统、单位对城市用地的条块分割、封闭管理所造成的城市空间的不连续、不流动，城市空间无法形成有机的整体。进入市场经济以后，对城市空间结构影响较大的则是如今如火如荼的小区建设。小区建设过程中，注重于微观的调整，以消除严格功能分区带来的弊病，形成“大尺度分区、小尺度综合”的居民居住综合体，从而改变着城市空间微观结构。
2 经济社会空间分异产生的社会影响
此外，近年来经济体制改革和社会主义市场经济制度运行对城市社会结构的影响日益加强，经济一社会系统“中间状态或阶层(相对)缩减削弱、而强弱富贫等性质对立的两极状态或阶层(相对)扩大增强”的结构演化趋势越来越明显。城市地理学所关注的是经济一社会极化在不同空间层面的映射一“空间极化”主要体现为经济社会资源在空间不平衡分配、流动组合所带来的不同区域之间差异强烈化、差距扩大化，在资源辐合汇流中心往往伴有经济一社会系统极核的形成或强化，这种变革的社会结构正在重建城市的空间结构。一方面，制造业向廉价的劳动力和土地区位转移，尤其是城市边缘地带；另一方面，大规模的服务业在中心集中导致内城区城市更新速度加快。
(四)自然基础通过城市生态系统产生的传导动力
1 自然基础的制约性影响
城市空间结构所依托的城市地质构造条件的差异，导致城市在开发时要充分考虑地质条件对大规模建设的承载能力。结合主体功能区划，适宜规划为重点开发的可以进行大规模开发，适宜优化开发的则需要控制人口和产业集聚规模，不合适开发的则需要避免人口和产业的进一步集中。地质构造不仅影响城市空间结构的布局，而且一旦地质构造剧烈变化，还将导致城市的衰退或毁灭，从而引起城市空间结构的重构或变迁。同时，由于城市大规模开发和建设超过城市地质构造的承载能力，或者过度使用地下水导致地下漏斗的出现以及矿产资源开采引起的地表塌陷，都会诱导地质构造被动地对城市空间结构影响作用。
2 生态城市建设目标的影响
[关键词]大学生 学习动力 系统构建
[作者简介]房三虎（1977- ），男，华南农业大学教务处，讲师，研究方向为高等教育管理。（广东 广州 510642）
[课题项目]本文系2013年度广东省高等教育教学改革项目“基于协同创新理念下的地方农业院校卓越农林人才培养模式探索与实践”（项目批准号：粤教高函[2013]113号）和2013年度华南农业大学教育教学改革项目“高等教育大众化视域下大学生学习动力系统分析与构建研究”（项目编号：JG13091）的阶段性研究成果。
[中图分类号]G647 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985（2014）33-0177-03
学习动力系统的提出源于“动力”内涵。动力，据汉语词典解释为“使机械作功的各种作业”。引入学习中，学习动力是指推动大学生（学习主体）学习活动不断强化与发展，激励学习行为持久并达到预定目标的学习作用力。学习动力系统是各种学习力量按照一定关系组成的一个系统，它不直接介入学习，而是转化为相应的动力，激发学习的积极性，挖掘学习潜能，调节学习活动的进行。大学生学习动力是一个包括外部因素和内部因素、客观因素和主观因素、需要和利益、目的和手段等各种要素在内的、动态的动力系统。
一、研究对象与方法
为深入了解影响大学生学习动力的因素，探讨提高大学生学习动力的途径与方法，笔者调查了华南地区某综合性高校大学生的学习动力状况。本次调查采用随机抽样调查的方法，共计发放问卷500份，回收有效问卷481份，有效率96.2%；调查对象中农村学生占58.8%，城镇学生占41.2%；男生占58.2%，女生占41.8%；大四学生占23.1%，大三学生占20.4%，大二级学生占25.6%，大一学生占31.0%；学科涵盖工科、理科、文科、农科。
二、结果与分析
1.学习目标。学习目标决定着学习的方向，学习目标的大小影响学习动力的强弱。学习目标明确则注意力和能量集中于同一个方向，个人的满足感和成就感明显，学习动力足；学习目标不明确则会分散注意力和精力，容易造成学习的迷茫和困惑，自我满足感和成就感低，削弱学习动力。学习目标远大能提供持久而强烈的学习动力源；若学习目标短浅，则一旦实现了自己的学习目标，其学习的动力强度便会降低。对于学习目标的调查显示，17.7%的学生“非常明确”、59.5%的学生“比较明确”、17.3%的学生“不太明确”、5.6%的学生“没有目标”。
可见，大部分学生的学习目标比较明确，极少一部分学生没有目标。然而，超过六成的学生缺乏“为中华崛起而读书”的宏大情怀，一半以上的学生缺乏“在大学里努力学习报效祖国”的远大理想。
2.学习态度。积极的学习态度能够为学习带来正向效应，消极的学习态度则产生负向效应。对于“大学学习60分万岁”，26.2%的学生选择“有点不符合”，38.9%的学生选择“完全不符合”。对于“大学生就应该勤奋学习”，39.5%的学生选择“完全符合”，34.1%的学生选择“比较符合”。对于“大学生应具备丰富的知识”，41.0%的学生选择“完全符合”，49.3%的学生选择“比较符合”。对于“我坚信学习可以改变命运”，26.0%的学生选择“完全符合”，34.1%的学生选择“比较符合”。
由此表明：对于大学学习，大部分学生持有正确的认识，不再只注重分数，而更注重自身能力与综合素质的提升。
3.专业满意度。社会上一度流行所谓“热门专业”和“冷门专业”的观念，并深受学生、家长和高校的广泛关注。在现行的高考志愿填报制度中，专业的选择在一定程度上决定考生能否被大学录取，影响着考生的未来职业路径和人生发展方向。由于高考录取分数线和专业录取分数线的双重因素，部分考生难以被录取到自己满意的专业，学习兴趣与所学专业不匹配，使得一部分学生进入大学后失去了学习动力。对于“满意的专业会激励我一直努力学习”这一问题，27.0%的学生选择“完全符合”，48.0%的学生选择“比较符合”，没有学生选择“完全不符合”。对于“如果能转到更满意的专业，我的学习动力比现在会更足”这一问题，24.7%的学生选择“完全符合”，38.5%的学生选择“比较符合”。由此可见，专业的满意度左右着大部分学生的学习动力。专业满意度高则学习动力强，反之则学习动力弱。
4.就业压力。在高等教育大众化的背景下，高校毕业生人数逐年扩大，大学生就业压力加大，谋求一份好工作已经成为毕业生们的共同心声。对于“想到面临的就业压力，我不得不努力学习”，29.5%的学生选择“完全符合”，49.3%的学生选择“比较符合”。对于“看到周边的师兄师姐找工作难，我暗自下决心多学些知识”，28.5%的学生选择“完全符合”，48.2%的学生选择“比较符合”。可见，外部的就业压力促使大部分学生刻苦学习、不断进取。
5.家庭教育。家庭教育是人生的第一课堂，父母是子女的第一人生导师，对子女的成长成才影响深远。国内的学生较多是在父母和老师的“管教”中成长，学习和生活的依赖度高，独立能力较低，读大学的初衷和动机往往是为了回报父母。对于“父母的期盼让我不得不努力学习”，18.1%的学生选择“完全符合”，62.4%的学生选择“比较符合”。对于“想到家人含辛茹苦把自己抚养大，我不忍心不好好学习”，24.3%的学生选择“完全符合”，53.2%的学生选择“比较符合”。对于“父母积极的表现为我学习树立了好的榜样”，18.3%的学生选择“完全符合”，50.3%的学生选择“比较符合”。可见，家庭责任、父母期盼以及父母的积极表现等，能为大学生的学习提供动力源泉。
6.教师教学行为。“师者，所以传道授业解惑也。”教师是学生的直接教育者，教师的一言一行对学生学习会产生潜移默化的影响。对于“老师的敬业精神对我的学习具有积极的感染力”调查显示，20.8%的学生选择“完全符合”，52.2%的学生选择“比较符合”。对于“老师课上得好会激发我对该课程的兴趣”调查显示，28.1%的学生选择“完全符合”，45.3%的学生选择“比较符合”。对于“老师的严格要求会激发我的学习动力”调查显示，18.3%的学生选择“完全符合”，48.2%的学生选择“比较符合”。
可见，教师的教学投入、敬业精神、教学水平以及对学生严格要求，能够激发学生的学习兴趣，增强学习动力。
三、结论与讨论
1.内在因素对大学生学习动力的影响：学习目标与学习态度。从大学生自身内在因素分析，学习目标和学习态度决定着学习的方向及学习的内在驱动力。学习态度端正、学习目标明确、学习目标远大能给大学生学习提供稳定而持久的动力源。此外，学习态度端正能抑制和排除不正确的学习价值观。不容忽视的现状是，由于专业不满意、就业压力大等外部因素影响，部分大学生将学习的动机过多关注自身发展，而忽略了对社会的责任感和使命感，学习的功利性强了，学习的社会责任感弱了，长远的学习理想与抱负少了。为此，在大学生日常教育中，要将学业教育与理想教育有机结合，短期学习与长远发展密切联系。
2.外在因素对大学生学习动力的影响：专业满意度与就业压力。专业满意度与大学生的学习动力密不可分。能够读自己理想专业的学生，他们对专业有着较强的认同感，专业满意度高，并且能激励他们自动自发地强化专业知识的学习与探索。专业满意度低的学生，对所学的专业排斥性强，难以建立稳定的学习目标，学习缺乏热情，学习动力不足。
随着高校毕业生人数的不断增加，外部就业压力像一张无形的手推动着大学生必须努力学习。然而，就业压力作为学习的外部驱动力，对提高大学生的学习动力也有一定的限度。一是同等的就业压力对不同心理特质学生的作用力具有一定的差异性。心理素质较好的学生，能将外部的就业压力化作学习的动力；心理承受能力弱的学生则会因就业压力大而失去了学习的信心与动力。二是当外部就业压力降低或消除时，就业压力对大学生学习动力的推动作用也将减弱。外部就业压力对大学生学习动力的影响具有不稳定性、短期性和局部性。
3.学习环境因素对大学生学习动力的影响：集体生活环境与教师教学行为。寝室是大学生学习生活的重要场所，是大学生活中重要的“微观环境”之一。寝室里良好的学习氛围与寝室成员的专业学习、技能训练、学习纪律和成才等有着密切关系。据研究，寝室学风与总体学业满意度、专业学习满意度、职业技能（指外语和计算机等通用技能）发展满意度存在极显著正相关，与兴趣特长发展满意度存在正相关。此外，比寝室稍大的班级集体与大学生的学习也密切相关。学风优秀的班集体具有较强的集体凝聚力和集体荣誉感，能够无形地激励着学生勤奋学习，形成你追我赶积极向上的学习氛围，为学生提供源源不断的学习动力源。而学风较差的班集体，学生的集体主义观念比较淡薄，班级凝聚力弱，同学之间的团结度低，学习热情不高，从而制约学生的学习动力，不利于大学生的学习与成长。
高校教师在大学生的学习中具有重要的主导地位，教学效果的好坏，直接关系到学生对课程的兴趣大小。优秀的教师能将刻板的知识讲得有板有眼、生动风趣、引人入胜，激发学生的学习兴趣和学习热情，提升学习动力；而教学较差的教师则无法调动学生的课堂气氛和学习兴趣，学生对课程的学习采取抵触或懈怠的态度，学习情绪低落，表现出学习动力不足。此外，教师对学生的严格要求能够增强学生对学习的重视度，提高学生的学习投入，进而提升学生的学习动力。
四、对策与建议
1.以生涯规划为引领，构建大学生学习目标。生涯规划是一个人尽其所能地规划未来生涯发展的历程，在考虑个人的性格特征、兴趣爱好、价值观，以及外部环境的前提下，科学规划，以期自己能适得其所。进入大学，高考指挥棒从此消失，大学里学什么、如何学、所学专业的未来发展前景如何、如何正确认识自我等职业生涯发展问题，是困扰大学生学习的现实问题。由于职业生涯发展路径不明，致使许多大学生对大学的学习和生活感到迷茫，学习目标模糊，学习动力不足。为此，在大学新生入学后，高校应积极开展大学生职业生涯规划教育，通过性格分析、兴趣探索、技能分析、价值观探索、专业认知以及工作环境认知等，让学生充分地了解自我、了解专业、认知职业，制定科学、清晰的大学四年及未来发展的路线图，建立短、中、长期发展目标，使学生更清楚、更自信、更努力地完善自我、发展自我、成就自我。
2.以学生自主发展为导向，改革高校人才培养机制。由于高考招生制度及高校学科专业基础的制约，每年高校招录的学生中总有一部分学生因高考分数和专业限制等原因，不得已而被录取到自己并不喜欢的专业。这部分学生由于对所学专业不满意，无法培养学习的兴趣、激发学习的动力。在高等教育大众化时代，高等教育已经不是远离社会的“象牙塔”，而是推动经济社会发展的“助力器”。经济社会发展既需要拔尖创新型人才，又需要各类复合应用型人才和专业技能型人才，人才需求呈现多样化的格局。高等教育的大众化使得学生来源的异质性增强，学生的个性发展和诉求亦呈现多元化趋势。基于此，高校应进一步改革人才培养机制，积极构建满足学生个性发展和学生自主发展的柔性的、分层次的培养方案，扩大学生专业选择自由度和跨专业、跨学院、跨校际选择课程的自由度；进一步扩大转专业、主辅修专业和攻读双学位的面；改革按照专业招生和专业培养的传统教学管理模式，实行大类招生、分段培养、强化通识教育、注重专业基础教育，满足学生自主发展的诉求，提高学生专业选择的适配度，增强学生专业学习的满意度和动力度。
3.以师资队伍建设为核心，提高教师教育教学质量。教育教学质量是高校生存与发展的生命线，教师是保障教育教学质量的核心要素。没有一流的师资，就难以培养一流的学生，二者相辅相成。高校应从教师选聘、发展培养、管理考核、奖惩措施、教学技能比赛等方面加强师资队伍建设。在制度设计上，适度扩大教学效果在职称评聘条件中的比重，引导教师重视教学。教师自身在工作中应注重再学习、再提高、再完善，不断提升自身素质和教学水平，改革创新教学方法和教学手段，开展探究型、启发式、互动式教学，改革传统的“填鸭式”“满堂灌”“单向型”的教学方式，注重激发学生的学习热情，启迪学生的自我思考，提高学生的学习动力。
4.以优化学习环境为目标，创新大学生教育管理模式。宿舍、班级、学生社区是与学生密切相关的日常学习和生活场所，其管理方式、学习氛围、社区文化等对大学生的学习具有潜移默化的作用。宿舍“小环境”对学生发展有“大影响”。宿舍管理中要对宿舍成员约法三章，建立宿舍管理的共同目标，营造良好的宿舍文化。同时，高校定期开展文明宿舍建设与评比活动，加强宿舍违规违纪的惩治力度，营造健康文明的宿舍文化氛围，为学生的学习创造优良的环境。
班级管理中，注重培养学生的自主性和自发性，由学生共同商议自行制定班纪班规和班级发展与管理目标。通过规章制度和目标统一班级思想、凝聚班级力量，使争创优秀班集体成为班级成员的共同行动指南，充分发挥学生在班级事务管理中的主体性，增强学生的责任感和集体感，形成向“优秀看齐、向优秀学习、你追我赶”的班级学习氛围，促进班级成员的学习动力。
高校办学规模的不断扩大，高校的布局日益呈现出“一校多区”的局面，给高校的安全稳定和学生的教育管理提出了新要求、新挑战。伴随高校后勤社会化改革和学分制改革，传统意义上的专业、年级、班级等分类概念逐步削弱，学生管理逐步走向社区化管理模式。以此要求高校的学生事务管理工作要重心下移，把学生社区建设与管理作为开展学生工作的主阵地和主战场，培养学生的社区主人翁意识，建立有利于学生的学习与成长的社区文化，充分发挥社区的育人功能。
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关键词：故障树 分析法 船舶动力
中图分类号：TK43 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-00-01
1 故障树分析法简介
从20世纪60年代以来，在一些复杂系统的故障分析中，形成和发展了一种新的故障树分析法。这是一种从系统到部件再到零件的下降形式分析方法。它是从系统开始，通过逻辑符号与具体单元、零部件相联系；与失效的的状态事件相联系；构成一幅树状分支图，称为故障树。故障树分析法首先将分析的系统故障事件作为第一阶（即第一行―顶事件），再将导致该事件发生的直接原因（包括硬件故障、环境因素、人为差错等）并列为第二阶段。用适当的事件符号表示，用逻辑门把他们与系统故障事件联结起来。其次将导致第二阶段延长事件发生的原因列出为第三阶段。两阶之间同样用事件符号和逻辑门联系。这样逐段展开，直到把最基本的原因都分析出来为止，这样的逻辑图便是故障树。利用故障树去分析系统发生故障的各种途径和可靠性特征量，这就是故障树分析法。
2 故障树分析法主要特点
（1）它是一种直观的图形演绎法。把系统的故障与引起故障的因素，用图形比较形象的表现出来。用它来分析系统失效事件发生的概率，也可用来分析零、部件或子系统的失效事件对系统失效的影响。从故障树图由上往下看可知：系统的故障与那些单元有关系？有怎样的关系？多大关系。从图由下往上看：知道单元故障对系统故障的影响，什么影响？影响途径怎样？程度有多大？（2）故障树分析可作定性分析还可作定量分析；不仅可分析单一机件引起系统失效的影响，而且可以分析多机件构成的子系统对系统影响；不仅可反映系统内部单元与系统故障的关系，也能反映系统外部因素（环境因素和人为因素）对系统的影响。（3）故障树分析不仅可用于指导设计，也可用于指导正确的维修管理。（4）故障树的建造工作量十分繁重和复杂，需要较高的技术。
3 故障树的组成
（1）顶事件的选取。它是系统分析的目标和对象，要选择一个具有明确意义，可用概率度量，能够向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障树的建造。这是故障树分析中的关键一步。要由多方技术人员通力合作，经过细致的综合分析，找出系统失效事件的逻辑关系。首先分析事故链确定主流程，然后确定边界条件，给出故障树的范围，最后利用事件符号和逻辑符号画出故障树。（3）故障树的图形符号。有两种图形符号，即：逻辑符号和事件符号。他们都有各自的具体图形符号和意义。（4）故障树的基本结构。
4 故障树的建造
4.1 确定顶事件和边界条件
顶事件是针对所研究对象的系统故障事件。是在各种可能的系统故障中筛选出来的最危险的事件，对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，分析的目标、任务不同，应选择不同的顶事件。在很多情况下，顶事件就选定故障模式和影响分析中识别出来的致命度高的事件。必要时还可把大型复杂系统分解为若干相关的子系统，以典型的中间事件当作若干子故障树的顶事件进行建树分析，最后再加以综合。这样可使任务简单化，并可同时组织多人分工合作参与建树工作。
根据选定的顶事件，合理地确定建树的边界条件，以确定故障树的建树范围，故障树的边界条件包括：（1）初始状态。当系统中的部件有数种工作状态时，应指明与顶事件发生有关的部件的工作状态。（2）不容许事件。指在建树的过程中认为不容许发生的事件。（3）必然事件。指系统工作时在一定条件下必然发生在一定条件下必然发生的事件和必然不发生的事件。
4.2 逐层展开建树
从顶事件开始，逐级向下演绎分解展开，一直追踪至底事件，建立所研究的系统故障和导致该系统故障诸因素之间的逻辑关系，并将这种关系用故障树的图形符号表示，构成以顶事件为根，若干中间事件和底事件为干枝和分枝的倒树图形。要明确系统和部件的工作状态，是正态和故障状态；如果是故障状态，就应弄清是什么故障状态，发生某个特定故障事件的条件是什么。建树时不允许门―门直接相连。门的输出必须用一个结果事件清楚定义，不许门的输出不经结果事件符号便直接和另一门连接。在确定边界条件时，一般允许把小概率事件当作不容许事件，在建树时可不考虑。但是，允许忽略小概率事件并不等于可以忽略小部件的故障或小部件事件，这是两个不同的概念。有些小部件故障或多发性的小故障事件的出现，所造成的危害可能远大于一些大部件或重要设备的故障后果，因此，这事件不能忽略。
关键词：电控系统 混合动力 控制流程 分析研究
中图分类号：U46 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（b）-0059-04
现代社会对汽车节能、环保的要求日益增高，研发节能、环保的新型汽车，成为汽车行业的一种发展趋势。但因当前电池技术和工艺瓶颈的限制，纯电动汽车暂时还无法完全取代燃油发动机的汽车[1]。拥有内燃机和电动机两种动力的混合动力汽车，很好地兼顾了电动汽车和传统汽车的优点，从而成为更加务实的选择。混合动力汽车除发动机、电动机、蓄电池、变速器等主要部件外，更重要的是实现能量在各部件间合理分配以提升整车效率的电控系统，所以研究混合动力汽车的电控系统对推动混合动力汽车的发展具有重要的现实意义。
1 混合动力汽车结构概述
混合动力汽车继承和沿用了大部分内燃机汽车的装置和系统，将内燃机、电动机、能量存储装置（蓄电池）有机地组合在一起，驱动系统一般有串联型、并联型和混联型三种布置形式[2]，分别如图1、2、3所示。串联型混合动力汽车的发动机可始终在最佳的工作区域内稳定运行，具有良好的经济性和排放性。特别是在汽车低速运行工况时可关闭发动机，只利用蓄电池向外输出功率，降低汽车的排放污染；并联型混合动力汽车的发动机运行工况受汽车行驶工况的影响比较大，适合于在中、高速稳定工况下行驶。而在其他工况下发动机不在最佳工作区域内运行，发动机的燃油经济性和排污指标不如串联型。混联型的布置形式综合了串联型和并联型的共同优点，在汽车低速行驶时，动系统主要以串联方式工作；当汽车在中、高速稳定行驶时，则以并联方式工作。
2 混合动力汽车电控系统类型及结构
随着电控系统的广泛应用，汽车的电控系统已由传统的集中控制系统向现场总线构成的智能化网络系统转化，特别是采用CAN总线网络控制系统的电控技术已成为当今汽车业界的先进技术。混合动力汽车同时拥有内燃机和电动机两种动力，电子控制装置复杂，检测及交换的数据量较大，只有应用高效的电控系统才能实现两种动力的最佳匹配，发挥混合动力的优势[3]。因此，CAN总线构成的电控系统是实现混合动力汽车两种动力合理有效匹配的可靠手段。
为解决能源的协调问题，一种基于CAN总线结构的电控系统在混合动力汽车上得到了广泛应用，其主要由中央控制器、发动机控制系统、电机控制系统及信号反馈和检测装置等几部分组成，具体为整车控制器、发动机电控单元、变速器控制单元、电机控制单元、电池管理系统、高压管理系统、ABS控制单元、仪表及显示系统、监控/标定系统等[4]。整车控制器与各电控子单元、驾驶员及整车共同构成一个闭环控制系统，该系统通过CAN总线从各类传感器上获取驾驶员的操作指令和车辆的运行状态，再通过CAN总线实现各控制单元间信息的共享、交换和传输，最终完成整车动力系统的能量分配。整个控制系统的结构示意图如图4所示，其中驾驶员的各项操作指令位于顶层，整车控制器在中间层，底层为各子控制单元[5]。
3 电控系统各单元控制功能
3.1 整车控制器（VSC）
整车控制器（VSC，Vehicle System Controller），是整个电控系统的核心，具有管理和控制整个车辆的重要功能。主要完成车辆信息采集和驾驶员意图的判别，对采集到的点火、踏板及档位信号、车速、发动机和电动机扭矩和转速、电池电荷状态（SOC）、故障码等主要信息进行迅速处理，并通过内部相应的控制策略，分析计算出发动机、电动机等当前的状态参数，得出满足最佳需求的功率或扭力矩分配、最佳的充电功率、自动变速器的最佳档位控制等，控制车辆的实际运行[6]。当电控系统出现故障时，它会及时对故障进行处理，保证系统的安全运行。
3.2 发动机电控单元（ECU）
汽车发动机电子控制单元（ECU）是发动机控制系统的核心，它根据从各种传感器接受到的信息来控制各种工况下的燃油喷射时刻、喷射量和点火时刻（汽油机），向发动机提供最佳空燃比的混合气，使发动机始终处在最佳工作状态，提高发动机的动力性、经济性和排放性。它通过CAN总线接收整车控制器发出的对发动机的命令，经判断处理后对发动机进行控制，同时也可以通过通讯接口与车内其他电子控制单元进行数据通讯。
3.3 电机控制单元（MCU）
电机控制单元由微处理器、程序和数据存储器、驱动和接口电路及电机调速控制等几部分组成。它不仅能够通过CAN总线接收整车控制器发出的对电动机的控制指令并及时执行，以控制电机的发电与电动状态的切换、电机转速的快慢及输出力矩的正负，还可以向CAN总线发送电机的运转状态，比如实际扭矩、转速、充放电电流、故障码等。同时该控制单元的故障自诊断功能还可保证当电机出现故障时能够自行处理，以保障车辆的行驶安全。
3.4 电池管理系统（BMS）
电池管理系统（BMS）实时监测电池的电压、容量、充放电电流、电池的SOC值，并将这些信息通过CAN总线发送到整车控制器进行处理，以提升电池性能和寿命[7]。同时，BMS还要对电池系统内单体电池的电荷均衡进行监测和控制，以保证电池组正常工作，也会将电池组的SOC值传送到显示系统进行显示。
3.5 高压管理系统
高压管理系统主要负责高压用电设备的上、下电管理，监测高压设备的工作状态，并通过CAN总线向整车控制器报告。遇到故障或紧急情况时采取保护措施，减小电流冲击，防止设备损坏[8]。
3.6 仪表及显示系统
混合动力汽车的仪表及显示系统除动态显示车速、发动机转速、里程、水温、油量等传统信息外，还能接收CAN总线上的讯号，额外显示工作模式、电池SOC值、充放电电流、电机转速等必要信息。驾驶员能够通过仪表及车载显示系统实时了解车辆的运行状态，因而该系统是整个电控系统的眼睛。
3.7 监控与标定系统
该系统最初用来完成整车控制系统开发、调试与检验。在实现其基本功能后，监控与标定系统一方面可以准确及时地检测发动机转速、车速、节气门负荷、真空度、冷却水温、档位、空调状态等车辆参数，并通过CAN总线送往整车控制器进行决策，送往显示系统进行显示；另一方面又可以通过标定系统的接口来优化各个参数，使车辆运行达到最佳效果。
3.8 电动助力转向（ESP）及防抱死制动系统（ABS）
电动助力转向系统（ESP）通过传感器监测驾驶员施加在方向盘上的力矩和车速，然后根据控制单元内置的算法来控制转向助力电机的运行，向驾驶员提供合适的转向助力力矩；防抱死制动系统（ABS）在车辆制动时，监测车轮的滑移率来自动控制制动器制动力的大小，防止车轮抱死，以保证车轮与地面间的最大附着力。当ABS作用时会通过CAN总线网络向其他控制单元告知其状态，从而触发VSC相应的管理模块，终止制动能量回馈功能，以保证车辆安全。
4 电控系统的控制流程与特点
整车控制器（VSC）根据汽车当前的实际运行状态及驾驶员的操作意图确立合理的运行模式（即发动机驱动与电机驱动模式的选择），以保证车辆的驾驶性能。在选定的运行模式下，VSC可通过CAN总线与各子控制单元或系统进行通讯。整个工作过程中，各子控制单元或系统分别采集各自控制对象的信号和动态参数，通过现场总线发给VSC，VSC利用这些信息，通过控制策略的运算来进行信号流和能量流的处理和分配工作，并通过现场总线向各子控制单元或系统发出执行指令。各子控制单元或系统接受执行指令，并根据控制对象的当前动态参数，再发出对控制对象的控制命令。例如，VSC根据采集到的参数和运算策略计算出目标挡位后，会向变速器控制单元（TCU）发送换挡命令，TCU根据指令将控制变速器的执行部件完成挡位变换。
电控系统由主控制单元和子控制单元组成，整体是一个高度集成的控制网络。整车控制器（VSC）作为主控单元，负责管理各个子控制单元的能量分配和子部件系统执行元件的工作，显现了很强的集成性能[9]。而子控制单元将控制任务模块化，每个模块都有一个控制单元来接管，降低了系统的故障率，提高了系统的运行可靠性。不仅如此，这种面向对象设计的分布式系统还提高了系统的可扩展性，便于建设、运行和维护。
5 结语
混合动力汽车有效减轻了能源与环保问题，发展前景十分广阔。电控系统肩负着在不同运行工况和驾驶习惯下提升混合动力汽车动力性、燃油经济性和排放性的责任，同时还要兼顾电池寿命、整车部件的安全可靠性及成本，可谓任道而重远。混合动力汽车的电控系统还需在当前的框架之下不断完善其控制过程，来推动汽车工业的发展，这是我们要为之努力奋斗的方向。
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Abstract： Based on the perspective of the PPP project failure， this paper expounds the theory of PPP project failure and PPP project failure risk factors， and summarizes main risk factors leading to the failure of PPP project from 6 aspects. By means of system dynamics method to analyze the relationships between the factors， according to government departments， the private sector and third parties， this paper builds and analyzes three subsystems， identifies feedback loops to further clarify the relationship between factors. Analysis shows that the allocation of risk is a key risk factor of PPP project failures， in the most central position. On this basis， it analyzes risk characteristics of dynamic feedback system， clears the dynamic relationship between the risk factors of PPP project failure in each system， to provide theoretical support for reducing PPP project failure rates and developing effective risk control strategy.
关键词：PPP项目失败；风险因素；动态反馈
Key words： PPP project failure；risk factors；dynamic feedback
中图分类号：N941.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）32-0098-04
0 引言
PPP模式即政府和社会资本合作模式，起源于20世纪八十年代的英国水务行业。此种模式是公共服务供给机制的重大创新。在“十三五”规划加快供给侧结构性改革背景下，PPP（政府和社会资本合作）改革作为一项重要的供给侧结构性改革措施，对于加快政府职能转变、化解地方政府债务起着积极的牵引作用。近年来国家陆续出台系列政策文件，大力推广政府与社会资本合作（PPP）模式。PPP模式有利于缓解财政支出压力、为城市基础设施建设形成可持续的资金投入机制，调动市场积极性，充分挖掘市场潜力，大大提高公共产品或服务的质量和供给有效性，发展空间广阔。
据统计，目前我国实施的PPP项目已经多达8000多个，领域涉及水厂、电厂等能源类，桥梁、隧道、道路等交通类，医院、污水垃圾处理、住房民生类，体育馆等娱乐类。2015年5月国家发改委，向社会公开推介了1043个项目，总投资达1.97万亿元。每年有这么多的资金投入到公共项目中，并且有大量的PPP项目在开工、建设、运营、收益。因此，如何控制PPP项目失败的风险成为一个重要的研究课题。为保证PPP项目的顺利实施，采取一些措施提高项目绩效，从而减少失败，这是一个正反馈回路。另一方面，PPP项目失败的一系列风险因素会在一定程度上限制目标达成，从而形成一个抑制性的负反馈回路。项目投资系统的复杂性及其交互的动态特征十分符合系统动力学结构关系、时间信息等对系统行为的影响[1]。因此，利用系统动力学方法深入研究PPP项目失败的关键风险因素，对于找出失败关键风险因素，规避风险提出合理的建议具有适切性。
1 理论分析
1.1 PPP项目失败理论
PPP（public-private-partnerships）即政府和社会资本合作，指政府通过财政补贴、特许经营权、合理定价等合同规则，引入社会资本参与基础设施建设为社会公众提供公共产品或服务的合作模式[2]。
x村洋太郎教授将失败定义为：“失败是指人们参与一个行为后，出现了不希望见到的结果，或者没有达到预期的结果”[3]。PPP项目涉及的利益相关者之间的整体利益虽然一致，然而由于主体之间存在着差异性，各个体所站的角度不一样，对于PPP项目失败的理解也不一样。根据失败的定义以及PPP项目本身属性，我们认为PPP项目的失败指在PPP项目开展的过程中，在人的作用下，出现了不希望出现的结果或没有达到项目预期的目标，这些结果或者目标的未达成是人为而非自然因素，导致了PPP项目的合作破裂。PPP项目的预期目标是公私双方的权利和义务明确及配置合理，使PPP项目产品按照预定的设想得以实现，公私双方都能在合作中实现各自利益以及共同利益最大化的统一，满足大众对PPP项目的需求，并且在预期中，没有出现人们不希望出现的安全事故和环境损害、合作破裂等事件[4]。
1.2 系统动力学基本原理
系统动力学是基于系统论，综合控制论、信息论和协同论，研究信息反馈系统的一门学科。系统动力学以系统结构为研究基础，把系统看成一个具有多重信息因果反馈机制[5]。因此系统动力学先是经过剖析系统，建立因果关系反馈图分析系统各要素之间逻辑关系，之后再转变为系统流图，用于描述系统要素的性质和整体框架。通过对整体系统各个影响因素之间信息的传递与反馈过程的分析，建立系统动态反馈系统，其反馈系统包括正反馈和负反馈两种[6]。
系统动力学分析及解决问题的方法是定性与定量的统一，以定性分析为先导、定量分析为支持，两者相辅相承。它从系统内部结构与其动态行为的关系入手，剖析系统，进行建模，借助计算机模拟技术来分析研究系统内部结构与其动态行为的关系，并寻求解决的途径。系统动力学认为，系统的行为主要是由内因决定的，外部因素不能起到决定性的作用[7]。
2 PPP项目失败风险因素分析
本文在总结PPP项目失败的潜在因素过程中，对其进行汇总，通过文献研究+专家访谈，识别出PPP项目失败风险因素。文献研究法识别PPP项目失败因素主要借助中国知网搜集与PPP项目失败风险相关的中外文献资料，然后对文献分类，提取、整理文献中涉及到的失败风险因素。最后按照研究需要，将提取、整理出的失败因素有逻辑有条理地陈述出来。通过文献综述识别出的因素，虽有一定的说服力，但对象比较笼统，缺乏针对性。因此，考虑中国的国情和PPP项目的特点，又通过访谈、讨论，对失败风险因素进行了修正、调整和补充。最终确定了6大方面共23个导致PPP项目失败的风险因素，见表1。
3 PPP项目失败风险因素的动力学分析
在以上导致PPP项目失败的风险因素中，依照与PPP项目本身的相关性可以分为内部和外部环境两个方面。作为外部环境，尽管与PPP项目相关联度相对较弱，概率相对较小，但是它所发挥出的能量却是巨大的，它所导致的失败影响也是不容小觑的。外部环境的可控性不大，甚至容易失控，它不由系统的结构所决定和改变，如果把重点放在外部环境上，那么不但花费的时间长而且效果也不理想，会因为因素较多而产生混乱。所以运用系统动力学分析时，重要的还是从内部出发，研究内部因素之间的相互关系和作用，所有内部因素相互运动和作用的结果决定了PPP项目的整体行为的发展方向。
PPP项目失败不是一簇而就的，它是一系列因素的共同作用，各个因素之间存在着一定的相关性，他们相互作用[8]。下面将用系统动力学对23个因素进行进一步的分析。系统动力学的子系统之间的关系也是相互作用的，为了研究因素之间的关联性和其相互关联关系，就要对6大类因素放在一个系统中进行动力分析。政府方面、建设方面、法律及合约方面、金融方面、组织方面、运营方面都从不同的角度进行了归类，这6个方面涉及到的子系统有3个，分别是政府、私营部门和第三方。PPP项目的失败一般都是从政府部门、私营部门和第三方开始的。所以研究他们的动力机制就要从这三个方面着手进行综合分析。
3.1 失败风险因素反馈总系统
政府部门和私营部门在信息不对称下，会加剧PPP项目的失败，但是二者又是相互作用和依赖的。政府借助私营部门的资金、管理和技术等优势促进PPP项目的顺利开展，私营部门借助政府手中的政策资源为PPP项目保驾护航，发挥出双方的最大效用。公私合作中，在共赢中实现效益的最大化，风险分配的最优化，当达到最优平衡点时，私营部门就会积极的应对风险，从而避免风险的转移，提高运营效率[9]。作为第三方，主要是社会公众、社会的监督机构、民间组织的力量，由于PPP项目一般都是作为公共基础设施而出现的，其运营的好坏直接关系着社会大众的切身利益、关乎社会的发展和稳定，因此第三方在与政府和私营部门的交流与合作中，更多的扮演了监督者和舆论者的身份，PPP项目基础设施建设的好坏很大程度上也是受第三方所影响的[10]。在这三个利益相关者之间，他们又是直接和PPP项目的失败相关关联，发生着交互的作用，如图1所示。
通过以上分析可知，构成这6大类的因素分别是政治方面、建设方面、法律及合约方面、金融方面、组织方面、运营方面。因果关系图以反馈回路为其组成要素，反馈回路为一系列原因和结果的闭合路径。反馈回路的多少是系统复杂程度的标志。下面通过系统动力学对这23个因素之间的关系加以动力分析，从而找出反馈路径，如图2所示。
在这个动力模型中，各个因素之间是相互作用的，有些因素没有直接的联系，但是通过反馈环，是可以联系在一起的，他们构成了作用与反作用的关系。在这个系统动力模型中，系统的演化决定了系统行为模式的变化，无论是哪一条反馈路径，都可以找到导致PPP项目失败的回路。从PPP项目失败的演化过程入手，揭示系统的行为模式，进而揭示系统的结构。在这个反馈系统中，用箭线来表示各导致PPP项目失败的各风险要素之间关系的图。这其中有正因果关系和负因果关系，“+”号表示促进作用，是正作用，“-”号表示抑制，是负作用。当两个因素过程正因果关系时，他们的变化方向一致，都是会导致PPP项目失败的因素。正反馈环有自我加强的功能，负反馈环有自我减弱的功能。在这个系统总图中，风险分配处于最核心的位置，它也是个系统功能图交汇的一个重要节点。
3.2 失败风险因素反馈子系统
PPP项目失败反馈子系统包括三个，分别是政府部门子反馈系统、私营部门子反馈系统和第三方反馈子系统。
政府角度子反馈系统有3条回路，如图3所示。
反馈回路一：政府信用政治、政策匮乏合约合理性建设变更审批和许可政府信用。
反馈回路二：政府信用政治、政策匮乏法律体系完善性建设变更审批和许可政府信用。
反馈回路三：政府信用政治、政策匮乏风险分配建设不可抗力建设变更审批和许可政府信用。
私营部门方面，有3条反馈回路，如图4所示。
反馈回路一：运营管理组织协调回购建设不可抗力建设变更风险分配私人投资者变更运营管理；
反馈回路二：运营管理组织协调回购资源管理技术能力风险分配私人投资者变更运营管理；
反馈回路三：运营管理组织协调回购资源管理环境保护建设变更风险分配私人投资者变更运营管理。
第三方子系统共有4条反馈回路，如图5所示。
反馈回路一：公共需求风险分配私人投资者变更融资能力审批和许可政府信用政治和政策匮乏政治不可抗力影响宏观经济事件公共需求；
反馈回路二：公共需求风险分析私人投资者变更融资能力审批和许可政府信用政治和政策匮乏合约合理性运营管理环境保护公共需求；
反馈回路三：公共需求风险分配建设不可抗力审批和许可政府信用政治和政策匮乏政治不可抗力影响宏观经济事件公共需求；
反馈回路四：公共需求风险分配建设不可抗力审批和许可政府信用政治和政策匮乏合约合理性运营管理环境保护公共需求。
从以上分析可知，影响PPP项目失败的这个因素，有相互很强的促进和抑制的互动反馈关系的。系统动力学从动力学的角度分析了各因素之间的相互关系，为结构方程进一步研究因素之间的关系打下了一定的基础。反馈回路的产生也为结构方程的应用提供了一定的思路。
3.3 PPP项目失败动态反馈系统特征
基于PPP项目失败动力系统的动态反馈分析，PPP项目失败有如下特征：
风险分配在PPP项目失败的项目中占用重要的地位，处于失败因素的核心位置，这对于研究PPP项目的失败有着很强的指导作用。政府部门子系统、私营部门子系统、第三方子系统这三个子系统都有各自的反馈回路，他们的反馈回路的起点分别是政府信用、运营管理和公共需求。从反馈图中可以看出，每一个反馈路径都是一个完整的闭合回路，在总系统中，政府信用和运营管理、公共需求又通过因素之间的传导，最终回归到风险分配。
合理的风险分担和合理的公共产品定价机制对于避免PPP项目失败至关重要[11]。风险分担越合理，对私营部门的激励作用越大，再谈判就会相应的越少。PPP项目中的私营部门，在项目的运营过程中，如何把风险降低在可控的范围内，尽可能的降低和较少风险是他们比较关心的问题。风险的分配是否合理，风险的分配是否有效，对于私营部门来说都有着很强的吸引力。在很多的PPP项目中，政府政策的不稳定性对于私营部门的积极性是有着负相关作用的，阻碍了民间资本参与PPP建设的进程，削弱了私营部门的信心[12]。为了使双方达到利益最大化，政府部门就应当制定出一系列的政策，将繁琐的审批简单化，兑现对于私营部门的承诺，主动承担起私营部门无法承担而政府却可以承担的风险，将风险的分配更加的合理。
4 结语
本文运用系统动力学原理构建PPP项目失败动态反馈系统动力模型，全面系统分析了引起PPP项目失败的各种风险之间的相互关系和相互作用。通过系统流程图，可以明确PPP失败风险动态反馈系统是一个负反馈系统。系统中每一个风险因素的变化都将引起其他风险因素的变化，PPP项目失败的各风险因素之间有着直接和间接的联系，任何一种风险经过传递和影响都有可能导致项目的失败，因此对于PPP项目失败风险应需要从多维度和多角度进行有效合理控制，才能保证项目成功运行。
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