自2004年《農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》實(shí)施以來(lái)，農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)發(fā)展迅速，基本解決了產(chǎn)量不足的問(wèn)題，也帶來(lái)了質(zhì)量水平不高，有效供給不足的矛 盾。作為動(dòng)力機(jī)械，拖拉機(jī)企業(yè)較多，同質(zhì)化嚴(yán)重，且技術(shù)水平依然處于發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)末的水平，發(fā)展步伐緩慢。為此，有必要開(kāi)展國(guó)內(nèi)外拖拉機(jī)先 進(jìn)技術(shù)及我國(guó)拖拉機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀的研究，準(zhǔn)確把握國(guó)外先進(jìn)拖拉機(jī)的技術(shù)、了 解我國(guó)拖拉機(jī)的發(fā)展水平、意識(shí)到存在的差距，為我國(guó)拖拉機(jī)技術(shù)的研究提 供參考，明確發(fā)展發(fā)現(xiàn)及技術(shù)路線，不斷提高我國(guó)拖拉機(jī)的技術(shù)水平，同時(shí) 也為其他農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展提供參考。
一、先進(jìn)技術(shù)介紹
拖拉機(jī)屬于動(dòng)力機(jī)械，作業(yè)高質(zhì)高效是其根本發(fā)展方向。智能化、信息化、多功能是先進(jìn)拖拉機(jī)體的主要特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)、傳感器、控制策略、制造工藝等方面的應(yīng)用。
1.1液壓技術(shù)
拖拉機(jī)上的液壓系統(tǒng)主要有液壓懸掛系統(tǒng)、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系系統(tǒng)、液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)及部 分液壓控制的操控系統(tǒng)等，具體應(yīng)用有液壓提升、液壓輸出、液壓制動(dòng)、液壓操控差速鎖、液壓離合器（PTO、變速箱）、液壓減震駕駛室等，主要應(yīng)用如表1 所示。隨著機(jī)電液一體化技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)的應(yīng)用水平直接決定了拖拉機(jī)的智能化水平，比如說(shuō)電控液壓懸掛技術(shù)、電控液壓轉(zhuǎn)向或線控液壓轉(zhuǎn)向技術(shù)、液壓懸浮減震技術(shù)等，這些技術(shù)在國(guó)外已 經(jīng)是較為成熟的技術(shù)。
1.2 電動(dòng)拖拉機(jī)
電動(dòng)拖拉機(jī)已有百余年的發(fā)展歷史，近些年隨著電池的性能得到提高，電動(dòng)拖拉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)逐漸明顯。與傳統(tǒng)的燃油拖拉機(jī)相比，其扭矩較大，且可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，具有高效、底噪、低污染等優(yōu)點(diǎn)。但針對(duì)電動(dòng)拖拉機(jī)的能源管理技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等與拖拉機(jī)的滿(mǎn)足惡劣環(huán)境工作、續(xù)航時(shí)長(zhǎng)高、安全性好等要求還有差距，其應(yīng)用范圍仍然較窄。
2017年，在法國(guó)SIMA展上，約翰迪爾發(fā)布了其開(kāi)發(fā)的純電動(dòng)拖拉機(jī)：ＳＥＳＡＭ（ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＳｕｐｐｌｙｆｏｒＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＭａｃｈｉｎｅｓ），該電動(dòng)拖拉機(jī)已經(jīng)完成田間作業(yè)試驗(yàn)，功率為260 kW，可持續(xù)工作4 h或滿(mǎn)足55 km的運(yùn)輸作業(yè)。以中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為主的高校就電動(dòng)拖拉機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、CAN總線傳輸、控制策略、試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了理論分析、仿真試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)，取得了一定的研究成果，部分學(xué)者研究并試制了果園用小功率的電動(dòng)拖拉機(jī)樣機(jī)，基本滿(mǎn)足果園旋耕、中耕、施肥等作業(yè)要求，但是中大功率的電動(dòng)拖拉機(jī)仍無(wú)成熟樣機(jī)。2012年，中國(guó)拖拉機(jī)公司與美國(guó)公司合作開(kāi)展電動(dòng)拖拉機(jī)相關(guān)技術(shù)的研究，但至今未見(jiàn)關(guān)于推出樣機(jī)的相關(guān)信息。2018年由國(guó)家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心研發(fā)的以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電控系統(tǒng)為核心，集成應(yīng)用北斗導(dǎo)航、毫米波雷達(dá)、視覺(jué)等無(wú)人駕駛系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)第一臺(tái)純電動(dòng)無(wú)人駕駛拖拉機(jī)進(jìn)入人們視線，并已開(kāi)始田間試驗(yàn)階段。
1. 3 電控液壓懸掛
懸掛是拖拉機(jī)的關(guān)鍵組成部分，是實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)耕地、播種、施肥等作業(yè)功能的基本配置。早期，作業(yè)機(jī)具多以繩索或鏈條連接，直至19世紀(jì)30年代出現(xiàn)了液壓三點(diǎn)懸掛裝置，到現(xiàn)在拖拉機(jī)上已基本標(biāo)配液壓懸掛系統(tǒng)。傳統(tǒng)的液壓懸掛采用機(jī)械液壓方式實(shí)現(xiàn)反饋控制，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，反饋信號(hào)可以通過(guò)相應(yīng)的傳感器來(lái)獲取，加上電子控制技術(shù)的應(yīng)用，電控液壓懸掛技術(shù)逐漸成熟。電控液壓懸掛是指，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)力、位置、轉(zhuǎn)速等傳感器獲取拖拉機(jī)耕作時(shí)的耕作阻力、耕作深度、拖拉機(jī)滑轉(zhuǎn)率，并提高處理器輸出指令進(jìn)而控制液壓油缸的伸縮實(shí)現(xiàn)控制懸掛的提升與下降，保證懸掛最佳的工作狀態(tài)或調(diào)整到預(yù)設(shè)的耕作位置，實(shí)現(xiàn)耕作深度的自動(dòng)控制，現(xiàn)常用的液壓懸掛控制方式有力、位綜合控制或者力、位、滑轉(zhuǎn)率綜合控制。
電控液壓懸掛控制系統(tǒng)（EHR）技術(shù)較為成熟，在國(guó)外先進(jìn)企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)耕作深度自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)故障診斷、主動(dòng)減震、擴(kuò)展控制、前提升器高度控制、接地壓力控制等功能。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)控制誤差較小，精度較高。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇大學(xué)等高校就自動(dòng)耕深控制技術(shù)的智能控制算法、CAN總線傳輸技術(shù)、多參數(shù)調(diào)節(jié)技術(shù)等進(jìn)行了深入的研究，取得了豐富的理論成果，制作了樣機(jī)，取得了一定的研究成果。部分公司也推出了較為成熟的產(chǎn)品，其中悅達(dá)智能農(nóng)業(yè)裝備有限公司在綜合市場(chǎng)與成本的前提下，研制了新型的適合中國(guó)國(guó)情的力位綜合控制的電控液壓懸掛系統(tǒng)。
1.4導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)
拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛具有直線行駛偏差小、滿(mǎn)足夜間作業(yè)、降低駕駛員疲勞強(qiáng)度、減少人力資源、提高作業(yè)效率等優(yōu)點(diǎn)，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)導(dǎo)航的方法有多種，包括衛(wèi)星導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航、電磁導(dǎo)航等，現(xiàn)在拖拉機(jī)上應(yīng)用較多的就是衛(wèi)星導(dǎo)航方法，自動(dòng)導(dǎo)航駕駛技術(shù)的關(guān)鍵在于環(huán)境感知技術(shù)、地圖構(gòu)建技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、轉(zhuǎn)向控制技術(shù)等。根據(jù)駕駛的自動(dòng)程度，拖拉機(jī)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)又可以分為輔助駕駛系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、無(wú)人駕駛系統(tǒng)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體分類(lèi)如表２所示。國(guó)外先進(jìn)拖拉機(jī)企業(yè)現(xiàn)已有成熟的導(dǎo)航產(chǎn)品，且已實(shí)現(xiàn)模塊化，移植性較好，通過(guò)參數(shù)的調(diào)整設(shè)置，可以靈活的應(yīng)用到不同的拖拉機(jī)上。
上世紀(jì)70年代美國(guó)發(fā)明GPS以來(lái)，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用范圍、方式得到不斷拓展。如今北斗導(dǎo)航系統(tǒng)工作衛(wèi)星已達(dá)33顆，服務(wù)性能不斷提高，民用范圍逐漸擴(kuò)大，基于北斗導(dǎo)航的自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)也在研發(fā)試用當(dāng)中。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、重慶理工大學(xué)等高校就自動(dòng)導(dǎo)航轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、控制決策方法、障礙物識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究試驗(yàn)，取得了豐富的理論成果。部分企業(yè)也推出了自動(dòng)導(dǎo)航拖拉機(jī)，雷沃重工股份有限公司、中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司均推出了自主研發(fā)的自動(dòng)導(dǎo)航拖拉機(jī)，以雷沃重工為例，其自動(dòng)導(dǎo)航拖拉機(jī)可實(shí)現(xiàn)定位、導(dǎo)航、機(jī)具自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能，控制精度高，可滿(mǎn)足多種田間作業(yè)。
1.5駕駛室技術(shù)
傳統(tǒng)的拖拉機(jī)駕駛室較為簡(jiǎn)易，以遮風(fēng)擋雨為基本功能，如今拖拉機(jī)駕駛室在保證視野的基礎(chǔ)上更加注重安全性、舒適性、可靠性，更加智能化、信息化，可完成拖拉機(jī)的大部分信息顯示記錄、駕駛操控、機(jī)具控制、遠(yuǎn)程通訊等功能。綜合來(lái)看，其先進(jìn)性主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。
安全性是拖拉機(jī)駕駛室的基本要求，同樣也是先進(jìn)性的體現(xiàn)。作為防護(hù)裝置，拖拉機(jī)駕駛室須滿(mǎn)足壓垮、側(cè)翻等強(qiáng)度要求，須有滿(mǎn)足逃生的緊急出口；視野需要滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，后視鏡位置須合理，保證視野良好，滿(mǎn)足安全駕駛，可選裝攝像頭及輔助顯示系統(tǒng)；須安裝工作燈滿(mǎn)足夜間安全作業(yè)及照明需求；駕駛座須安裝安全帶；前擋風(fēng)玻璃應(yīng)為安全玻璃；內(nèi)飾材料的阻燃性能需滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。
駕駛舒適性上，先進(jìn)的技術(shù)主要有：在駕駛室與車(chē)架的連接處加裝減振懸架、減震彈簧或阻尼裝置，降低整機(jī)的振動(dòng)水平；方向盤(pán)及操縱桿件避振安裝，減少整機(jī)振動(dòng)對(duì)手臂的沖擊，提高駕駛方向的準(zhǔn)確性；安裝冷暖空調(diào)，可實(shí)現(xiàn)溫度、風(fēng)速的控制；密封駕駛室，可滿(mǎn)足降低噪聲，隔斷沙塵、農(nóng)藥的要求；減震駕駛座椅，可自主調(diào)整座椅的阻尼程度，降低整機(jī)振動(dòng)對(duì)駕駛員身體直接沖擊。
操控人機(jī)工程上，先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：操縱按鈕、桿件、界面分類(lèi)集中合理布置，方便駕駛員操縱使用；信息顯示儀表、警示燈布置簡(jiǎn)潔明了，操作簡(jiǎn)單、信息簡(jiǎn)明；階梯扶手滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)充分考慮到駕駛員活動(dòng)自如、操作方便的要求；設(shè)置有副駕駛座、杯托、文件柜、音響系統(tǒng)、點(diǎn)煙器、遮陽(yáng)簾等，滿(mǎn)足駕駛員多元需求。
智能化方面，先進(jìn)性主要表現(xiàn)在駕駛室內(nèi)實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的大部分智能控制?？刂瓢粹o、界面、桿件，顯示界面等已經(jīng)是駕駛室的重要組成部分，且多數(shù)先進(jìn)駕駛室將部分信息顯示界面設(shè)置于右前立柱，基本已經(jīng)融為一體。部分拖拉機(jī)將大部分操作按鍵設(shè)置于與駕駛座為一體的扶手上，與座椅同步轉(zhuǎn)動(dòng)，其基本上可以實(shí)現(xiàn)大部分的拖拉機(jī)功能的操作，十分智能、簡(jiǎn)便。
以 ＣＡＳＥ Ｍａｇｎｕｍ 系列拖拉機(jī)駕駛室為例，其配置減震懸架，可以隔離底盤(pán)振動(dòng)，保證駕駛平穩(wěn)；空氣懸浮系統(tǒng)的轉(zhuǎn)椅，可以４０°右轉(zhuǎn)，實(shí) 現(xiàn)１８０°的全方位視野，駕駛室的控件也位于右上方，一切都在視野之內(nèi)。
裝有 ＭｕｌｔｉＣｏｎｔｒｏｌ扶手控制臺(tái)與ＩＣＰ直觀控制面板，可選 ＡＦＳＰｒｏ７００ＴＭ 觸屏監(jiān)視器，可隨駕駛座同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所有重要操作都集成在一個(gè)簡(jiǎn)單的控制器上，可以實(shí)現(xiàn)速度選擇、換向、油門(mén)、地頭管理控制、電子遙控閥、后端掛接控制、ＰＴＯ、操縱桿等功能。配備智能空調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制；方向盤(pán)可以?xún)A斜并調(diào)節(jié)高度；右前立柱設(shè)有顯示與監(jiān)控面板，顯示清晰、簡(jiǎn)潔、易讀，綜合性能監(jiān)視器可提供額外的反饋，包括拖拉機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)、滑轉(zhuǎn)率、已耕作面積和維護(hù)提醒等，如果存在任何警告信息，顯示器會(huì)向駕駛員報(bào)警，并在必要時(shí)自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以保護(hù)機(jī)器。
1.6動(dòng)力換擋
動(dòng)力換擋是拖拉機(jī)上先進(jìn)的動(dòng)力傳動(dòng)方案，其是機(jī)電液一體化技術(shù)在拖拉機(jī)的典型應(yīng)用，其主要是利用電控液壓離合器、制動(dòng)器，在不斷開(kāi)動(dòng)力傳動(dòng)的前提下實(shí)現(xiàn)快速換擋。動(dòng)力換擋技術(shù)克服了傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)停頓換擋、動(dòng)力中斷的缺點(diǎn)，更加方便快捷，提高了工作效率。動(dòng)力換擋技術(shù)已有６０余年的歷史，上世紀(jì)５０年代末，動(dòng)力換擋變速箱首次應(yīng)用于卡特彼勒履帶拖拉機(jī)上，２０世紀(jì)９０年代，該技術(shù)在普遍應(yīng)用在大功率或重型拖拉機(jī)上。動(dòng)力換擋變速箱主要由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成。技術(shù)難點(diǎn)主要在液壓技術(shù)及電子控制策略上。如今國(guó)外 先 進(jìn) 農(nóng) 機(jī) 企 業(yè) 該 技 術(shù) 已 經(jīng) 成 熟，如 Ｃａｓｅ、ＪｏｈｎＤｅｅｒｅ、Ｃｌａａｓ、Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｒ、Ｆｅｎｄｔ、ＭａｓｓｅｙＦｅｒｇｕｓｏｎ、Ｄｅｕｔｚ－Ｆａｈｒ等，我國(guó)拖拉機(jī)企業(yè)在收購(gòu)國(guó)外公司的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了自主的動(dòng)力換擋技術(shù)，部分企業(yè)在積極的研發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的動(dòng)力換擋技術(shù)，即將開(kāi)展型式試驗(yàn)。
1.7無(wú)極變速
無(wú)極變速是指速比可連續(xù)變換。拖拉機(jī)作業(yè)環(huán)境惡劣，如果要達(dá)到較高的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性，便需要根據(jù)作業(yè)負(fù)荷或速度實(shí)時(shí)調(diào)整傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在傳動(dòng)效率較高區(qū)間，經(jīng)濟(jì)性較好，是拖拉機(jī)傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的重要方向。
無(wú)級(jí)變速按傳動(dòng)方式可以分為機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、液壓機(jī)械雙流傳動(dòng)等。功率分流式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系已普遍使用，根據(jù)德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)試驗(yàn)研究，該方式較動(dòng)力換擋變速箱作業(yè)燃油消耗率更低。
無(wú)級(jí)變速種類(lèi)主要分為四類(lèi)，具體情況如表３所示。
在日本、韓國(guó)等國(guó)家，其作業(yè)田塊面積不大，拖拉機(jī)以中小功率為主，其對(duì)大功率、大扭矩要求不高，主要采用靜液壓變速的無(wú)級(jí)變速。
如今，ＡＣＧＯ、ＣＮＨ、ＪｏｈｎＤｅｅｒ、Ｃｌａａｓ、ＳａｍｅＤｅｕｔｚ－Ｆａｈｒ等公司均推出了無(wú)級(jí)變速技術(shù)，技術(shù)路線略有區(qū)別。中國(guó)僅有一拖東方紅ＬＷ４００４無(wú)級(jí)變速重型拖拉機(jī)以及常州東風(fēng)農(nóng)機(jī)集團(tuán)有限公司的鏈條傳動(dòng)的無(wú)級(jí)變速拖拉機(jī)，且東方紅 ＬＷ４００４并沒(méi)有批量生產(chǎn)銷(xiāo)售，東風(fēng)仍處于型式試驗(yàn)階段。
1.8 電功率
隨著拖拉機(jī)智能化、大型化及作業(yè)機(jī)械復(fù)式化的發(fā)展，傳統(tǒng)的動(dòng)力輸出軸和液壓輸出已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足動(dòng)力供應(yīng)的需求。在２００７年，ＪｏｈｎＤｅｅｒｅ公司發(fā)布了提供電功率的拖拉機(jī)，２００９年，Ｂｅｌａｒｕｓ公司也向市場(chǎng)推出了一臺(tái)配置電功率輸出的拖拉機(jī)。近幾年，ＺＦ（ＺＦＦｒｉｅｄｒｉｃｈｓｈａｆｅｎＡＧ）公司研制出成熟的集成發(fā)電機(jī)解決方案：ＴＥＲＲＡ＋，該系統(tǒng)最大可以提供７０ｋＷ的電功率，更加節(jié)能高效。
1.9 拖拉機(jī)ABS
制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ＡＢＳ：ＡｎｔｉｌｏｃｋＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）是一種車(chē)輛剎車(chē)制動(dòng)力控制系統(tǒng)，可防止制動(dòng)時(shí)車(chē)輪抱死，保證車(chē)輛整機(jī)可轉(zhuǎn)向性。如今，拖拉機(jī)最大行駛速度較高（在中國(guó)拖拉機(jī)最高速度限制在４０ｋｍ／ｈ，但一些國(guó)家高于此速度），尤其是掛車(chē)運(yùn)輸或道路轉(zhuǎn)運(yùn)行駛時(shí)，傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)便不能保證高速制動(dòng)的安全，因此ＡＢＳ制動(dòng)系統(tǒng)有必要應(yīng)用到高速拖拉機(jī)或?qū)I(yè)拖拉機(jī)上，滿(mǎn)足高速行駛時(shí)的制定安全性。國(guó)外先進(jìn)企業(yè)如 Ｎｅｗ Ｈｏｌｌａｎｄ、ＪｏｈｎＤｅｅｒｅ、Ｄｅｕｔｚ－Ｆａｈｒ等企業(yè)均已具備拖拉機(jī)ＡＢＳ制動(dòng)技術(shù)，且已可以應(yīng)用到拖拉機(jī)上，我國(guó)在拖拉機(jī)ＡＢＳ技術(shù)上基本沒(méi)有開(kāi)展研究。
如圖１為John Deere的拖拉機(jī)ABS系統(tǒng)示意圖。其主要由輪速傳感器、制動(dòng)單元、液壓系統(tǒng)（圖中未畫(huà)出）、控制單元（圖中未畫(huà)出）等組成，其可以根據(jù)各輪轉(zhuǎn)速、各制動(dòng)單元液壓壓力控制控制閥的開(kāi)閉，進(jìn)而控制各輪的制動(dòng)力，在防止車(chē)輪抱死的情況下實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的最大減速度。
1.10 先進(jìn)耕作系統(tǒng)
先進(jìn)耕作系統(tǒng)是指在電子控制、液壓控制、傳感器、數(shù)據(jù)傳輸?shù)然A(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上，集成物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星導(dǎo)航駕駛、能源管理、電控液壓懸掛等拖拉機(jī)技術(shù)，聯(lián)接人、拖拉機(jī)、土地、控制中心（包括基于手機(jī)的app軟件和基于電腦的控制中心），實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)各項(xiàng)功能的全面、精確、智能控制，其是基于拖拉機(jī)的精確農(nóng)業(yè)，是拖拉機(jī)技術(shù)的高級(jí)階段。世界先進(jìn)拖拉機(jī)企業(yè)在先進(jìn)耕作系統(tǒng)的研究起步較早，已有十余年的歷史，由于其基礎(chǔ)技術(shù)與各項(xiàng)集成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，現(xiàn)階段先進(jìn)耕作系統(tǒng)已經(jīng)成功走向市場(chǎng)，代表了前沿的拖拉機(jī)技術(shù)。CaseIH耕作系統(tǒng)（AFSTM）為僅為典型的先進(jìn)耕作系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由個(gè)模塊組成，分別是車(chē)輛控制、車(chē)輛導(dǎo)航、AFSTM農(nóng)場(chǎng)管理軟件、AFSCNO-NECTTM遠(yuǎn)程信息處理，各模塊分工明確，功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)的控制、自動(dòng)導(dǎo)航駕駛、信息顯示存儲(chǔ)等基礎(chǔ)功能，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田信息、作業(yè)情況、產(chǎn)量信息等的記錄，并在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，幫助農(nóng)場(chǎng)主或機(jī)手進(jìn)行田間管理作業(yè)的正確決策，是物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用，是精確農(nóng)業(yè)的載體。
二、對(duì)比分析
通過(guò)以上分析并進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)，在掌握國(guó)內(nèi)外主流拖拉機(jī)產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分別就發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、駕駛室與車(chē)身、工作裝置等部分分別就國(guó)內(nèi)外拖拉機(jī)先進(jìn)水平的拖拉機(jī)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行的總結(jié)概括，列出國(guó)內(nèi)外主流拖拉機(jī)產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)對(duì)比情況，如表４所示。
三、總結(jié)分析
經(jīng)過(guò)上述先進(jìn)技術(shù)分析以及國(guó)內(nèi)外拖拉機(jī)主流技術(shù)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)拖拉機(jī)技術(shù)水平較國(guó)外先進(jìn)企業(yè)差距較大，主要在智能化與信息化上面，具體表現(xiàn)在智能控制策略、機(jī)電液一體化技術(shù)、制造工藝、人機(jī)工程等四個(gè)方面。
1）智能控制策略。智能控制策略是智能化、信息化拖拉機(jī)的核心，如自動(dòng)導(dǎo)航駕駛、電控液壓懸掛、動(dòng)力換擋、無(wú)級(jí)變速等技術(shù)，其關(guān)鍵也在于智能控制策略。國(guó)外先進(jìn)企業(yè)在上述先進(jìn)技術(shù)上均具有成熟的智能控制策略，如ACGO的無(wú)級(jí)變速器、CaseIH先進(jìn)耕作系統(tǒng)（AFSTM）。我國(guó)部分高校及科研院所針對(duì)動(dòng)力換擋、自動(dòng)導(dǎo)航等技術(shù)進(jìn)行了豐富的控制策略理論研究及臺(tái)架試驗(yàn)，如基于模糊控制算法的耕深控制技術(shù)、基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的直線行走控制策略、無(wú)級(jí)變速拖拉機(jī)智能變速規(guī)律等，但是多處于研究階段，應(yīng)用水平較低。
2）機(jī)電液一體化技術(shù)。我國(guó)拖拉機(jī)機(jī)電液一體化技術(shù)水平較差，從全液壓轉(zhuǎn)向液壓懸掛、動(dòng)力換擋、無(wú)級(jí)變速、ABS到自動(dòng)導(dǎo)航等技術(shù)均需要機(jī)械、電控、液壓等技術(shù)的有效結(jié)合，我國(guó)液壓技術(shù)相對(duì)落后，尤其是液壓閥可靠性有待提高。國(guó)外先進(jìn)拖拉機(jī)，電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)、控制策略運(yùn)用成熟，引領(lǐng)拖拉機(jī)技術(shù)的發(fā)展，整體來(lái)看，我國(guó)拖拉機(jī)機(jī)電液一體化技術(shù)與國(guó)外仍存在較大差距。
3）制造工藝。我國(guó)拖拉機(jī)企業(yè)眾多，且多數(shù)為中小企業(yè)，部分還是以組裝為主的家庭作坊式工廠，且我國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)基礎(chǔ)較差，生產(chǎn)過(guò)程控制水平較低，對(duì)質(zhì)量體系要求不高，工藝要求低，導(dǎo)致拖拉機(jī)整體裝備質(zhì)量不高，直接結(jié)果就是振動(dòng)、噪聲水平高，壽命下降，可靠性有待提高，維護(hù)成本高。
4）人機(jī)工程。我國(guó)拖拉機(jī)人機(jī)工程仍處于起步階段，國(guó)外先進(jìn)拖拉機(jī)企業(yè)比較注重人機(jī)工程，尤其在駕駛室上面，可以協(xié)調(diào)操作顯示與安全性、舒適性于一體，振動(dòng)、噪聲水平較小，駕駛員可以方面操作，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了舒適性。
我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械相關(guān)高校、科研院所或者拖拉機(jī)企業(yè)應(yīng)該以《農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展行動(dòng)方案（2016—2025）》的落實(shí)為契機(jī)，以《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見(jiàn)》為指導(dǎo)，充分把握國(guó)家對(duì)新型高效農(nóng)業(yè)機(jī)械，尤其是拖拉機(jī)提出的具體發(fā)展要求，以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)人才、提高科研投入、提升制造工藝、攻克關(guān)鍵技術(shù)為發(fā)展路線，加強(qiáng)關(guān)鍵零部件的研發(fā)力度，如傳感器、液壓閥、控制器等，集中精力攻克關(guān)鍵技術(shù)如無(wú)級(jí)變速技術(shù)、智能控制策略，進(jìn)一步關(guān)注拖拉機(jī)人機(jī)工程，改善拖拉機(jī)的可靠性與舒適性，提高智能化、信息化水平，不斷提升我國(guó)拖拉機(jī)技術(shù)水平。
（來(lái)源：中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)援引拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)雜志）
一、先進(jìn)技術(shù)介紹
拖拉機(jī)屬于動(dòng)力機(jī)械，作業(yè)高質(zhì)高效是其根本發(fā)展方向。智能化、信息化、多功能是先進(jìn)拖拉機(jī)體的主要特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)、傳感器、控制策略、制造工藝等方面的應(yīng)用。
1.1液壓技術(shù)
拖拉機(jī)上的液壓系統(tǒng)主要有液壓懸掛系統(tǒng)、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系系統(tǒng)、液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)及部 分液壓控制的操控系統(tǒng)等，具體應(yīng)用有液壓提升、液壓輸出、液壓制動(dòng)、液壓操控差速鎖、液壓離合器（PTO、變速箱）、液壓減震駕駛室等，主要應(yīng)用如表1 所示。隨著機(jī)電液一體化技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)的應(yīng)用水平直接決定了拖拉機(jī)的智能化水平，比如說(shuō)電控液壓懸掛技術(shù)、電控液壓轉(zhuǎn)向或線控液壓轉(zhuǎn)向技術(shù)、液壓懸浮減震技術(shù)等，這些技術(shù)在國(guó)外已 經(jīng)是較為成熟的技術(shù)。
表1 液壓技術(shù)在拖拉機(jī)上的應(yīng)用
1.2 電動(dòng)拖拉機(jī)
電動(dòng)拖拉機(jī)已有百余年的發(fā)展歷史，近些年隨著電池的性能得到提高，電動(dòng)拖拉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)逐漸明顯。與傳統(tǒng)的燃油拖拉機(jī)相比，其扭矩較大，且可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，具有高效、底噪、低污染等優(yōu)點(diǎn)。但針對(duì)電動(dòng)拖拉機(jī)的能源管理技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等與拖拉機(jī)的滿(mǎn)足惡劣環(huán)境工作、續(xù)航時(shí)長(zhǎng)高、安全性好等要求還有差距，其應(yīng)用范圍仍然較窄。
2017年，在法國(guó)SIMA展上，約翰迪爾發(fā)布了其開(kāi)發(fā)的純電動(dòng)拖拉機(jī)：ＳＥＳＡＭ（ＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＥｎｅｒｇｙＳｕｐｐｌｙｆｏｒＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＭａｃｈｉｎｅｓ），該電動(dòng)拖拉機(jī)已經(jīng)完成田間作業(yè)試驗(yàn)，功率為260 kW，可持續(xù)工作4 h或滿(mǎn)足55 km的運(yùn)輸作業(yè)。以中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為主的高校就電動(dòng)拖拉機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、CAN總線傳輸、控制策略、試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了理論分析、仿真試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)，取得了一定的研究成果，部分學(xué)者研究并試制了果園用小功率的電動(dòng)拖拉機(jī)樣機(jī)，基本滿(mǎn)足果園旋耕、中耕、施肥等作業(yè)要求，但是中大功率的電動(dòng)拖拉機(jī)仍無(wú)成熟樣機(jī)。2012年，中國(guó)拖拉機(jī)公司與美國(guó)公司合作開(kāi)展電動(dòng)拖拉機(jī)相關(guān)技術(shù)的研究，但至今未見(jiàn)關(guān)于推出樣機(jī)的相關(guān)信息。2018年由國(guó)家農(nóng)機(jī)裝備創(chuàng)新中心研發(fā)的以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電控系統(tǒng)為核心，集成應(yīng)用北斗導(dǎo)航、毫米波雷達(dá)、視覺(jué)等無(wú)人駕駛系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)第一臺(tái)純電動(dòng)無(wú)人駕駛拖拉機(jī)進(jìn)入人們視線，并已開(kāi)始田間試驗(yàn)階段。
1. 3 電控液壓懸掛
懸掛是拖拉機(jī)的關(guān)鍵組成部分，是實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)耕地、播種、施肥等作業(yè)功能的基本配置。早期，作業(yè)機(jī)具多以繩索或鏈條連接，直至19世紀(jì)30年代出現(xiàn)了液壓三點(diǎn)懸掛裝置，到現(xiàn)在拖拉機(jī)上已基本標(biāo)配液壓懸掛系統(tǒng)。傳統(tǒng)的液壓懸掛采用機(jī)械液壓方式實(shí)現(xiàn)反饋控制，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，反饋信號(hào)可以通過(guò)相應(yīng)的傳感器來(lái)獲取，加上電子控制技術(shù)的應(yīng)用，電控液壓懸掛技術(shù)逐漸成熟。電控液壓懸掛是指，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)力、位置、轉(zhuǎn)速等傳感器獲取拖拉機(jī)耕作時(shí)的耕作阻力、耕作深度、拖拉機(jī)滑轉(zhuǎn)率，并提高處理器輸出指令進(jìn)而控制液壓油缸的伸縮實(shí)現(xiàn)控制懸掛的提升與下降，保證懸掛最佳的工作狀態(tài)或調(diào)整到預(yù)設(shè)的耕作位置，實(shí)現(xiàn)耕作深度的自動(dòng)控制，現(xiàn)常用的液壓懸掛控制方式有力、位綜合控制或者力、位、滑轉(zhuǎn)率綜合控制。
電控液壓懸掛控制系統(tǒng)（EHR）技術(shù)較為成熟，在國(guó)外先進(jìn)企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)耕作深度自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)故障診斷、主動(dòng)減震、擴(kuò)展控制、前提升器高度控制、接地壓力控制等功能。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)控制誤差較小，精度較高。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇大學(xué)等高校就自動(dòng)耕深控制技術(shù)的智能控制算法、CAN總線傳輸技術(shù)、多參數(shù)調(diào)節(jié)技術(shù)等進(jìn)行了深入的研究，取得了豐富的理論成果，制作了樣機(jī)，取得了一定的研究成果。部分公司也推出了較為成熟的產(chǎn)品，其中悅達(dá)智能農(nóng)業(yè)裝備有限公司在綜合市場(chǎng)與成本的前提下，研制了新型的適合中國(guó)國(guó)情的力位綜合控制的電控液壓懸掛系統(tǒng)。
1.4導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)
拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛具有直線行駛偏差小、滿(mǎn)足夜間作業(yè)、降低駕駛員疲勞強(qiáng)度、減少人力資源、提高作業(yè)效率等優(yōu)點(diǎn)，是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)導(dǎo)航的方法有多種，包括衛(wèi)星導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航、電磁導(dǎo)航等，現(xiàn)在拖拉機(jī)上應(yīng)用較多的就是衛(wèi)星導(dǎo)航方法，自動(dòng)導(dǎo)航駕駛技術(shù)的關(guān)鍵在于環(huán)境感知技術(shù)、地圖構(gòu)建技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、轉(zhuǎn)向控制技術(shù)等。根據(jù)駕駛的自動(dòng)程度，拖拉機(jī)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)又可以分為輔助駕駛系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、無(wú)人駕駛系統(tǒng)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體分類(lèi)如表２所示。國(guó)外先進(jìn)拖拉機(jī)企業(yè)現(xiàn)已有成熟的導(dǎo)航產(chǎn)品，且已實(shí)現(xiàn)模塊化，移植性較好，通過(guò)參數(shù)的調(diào)整設(shè)置，可以靈活的應(yīng)用到不同的拖拉機(jī)上。
表2基于衛(wèi)星的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)分類(lèi)
上世紀(jì)70年代美國(guó)發(fā)明GPS以來(lái)，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用范圍、方式得到不斷拓展。如今北斗導(dǎo)航系統(tǒng)工作衛(wèi)星已達(dá)33顆，服務(wù)性能不斷提高，民用范圍逐漸擴(kuò)大，基于北斗導(dǎo)航的自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)也在研發(fā)試用當(dāng)中。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、重慶理工大學(xué)等高校就自動(dòng)導(dǎo)航轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、控制決策方法、障礙物識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究試驗(yàn)，取得了豐富的理論成果。部分企業(yè)也推出了自動(dòng)導(dǎo)航拖拉機(jī)，雷沃重工股份有限公司、中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司均推出了自主研發(fā)的自動(dòng)導(dǎo)航拖拉機(jī)，以雷沃重工為例，其自動(dòng)導(dǎo)航拖拉機(jī)可實(shí)現(xiàn)定位、導(dǎo)航、機(jī)具自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能，控制精度高，可滿(mǎn)足多種田間作業(yè)。
1.5駕駛室技術(shù)
傳統(tǒng)的拖拉機(jī)駕駛室較為簡(jiǎn)易，以遮風(fēng)擋雨為基本功能，如今拖拉機(jī)駕駛室在保證視野的基礎(chǔ)上更加注重安全性、舒適性、可靠性，更加智能化、信息化，可完成拖拉機(jī)的大部分信息顯示記錄、駕駛操控、機(jī)具控制、遠(yuǎn)程通訊等功能。綜合來(lái)看，其先進(jìn)性主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。
安全性是拖拉機(jī)駕駛室的基本要求，同樣也是先進(jìn)性的體現(xiàn)。作為防護(hù)裝置，拖拉機(jī)駕駛室須滿(mǎn)足壓垮、側(cè)翻等強(qiáng)度要求，須有滿(mǎn)足逃生的緊急出口；視野需要滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，后視鏡位置須合理，保證視野良好，滿(mǎn)足安全駕駛，可選裝攝像頭及輔助顯示系統(tǒng)；須安裝工作燈滿(mǎn)足夜間安全作業(yè)及照明需求；駕駛座須安裝安全帶；前擋風(fēng)玻璃應(yīng)為安全玻璃；內(nèi)飾材料的阻燃性能需滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。
駕駛舒適性上，先進(jìn)的技術(shù)主要有：在駕駛室與車(chē)架的連接處加裝減振懸架、減震彈簧或阻尼裝置，降低整機(jī)的振動(dòng)水平；方向盤(pán)及操縱桿件避振安裝，減少整機(jī)振動(dòng)對(duì)手臂的沖擊，提高駕駛方向的準(zhǔn)確性；安裝冷暖空調(diào)，可實(shí)現(xiàn)溫度、風(fēng)速的控制；密封駕駛室，可滿(mǎn)足降低噪聲，隔斷沙塵、農(nóng)藥的要求；減震駕駛座椅，可自主調(diào)整座椅的阻尼程度，降低整機(jī)振動(dòng)對(duì)駕駛員身體直接沖擊。
操控人機(jī)工程上，先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：操縱按鈕、桿件、界面分類(lèi)集中合理布置，方便駕駛員操縱使用；信息顯示儀表、警示燈布置簡(jiǎn)潔明了，操作簡(jiǎn)單、信息簡(jiǎn)明；階梯扶手滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)充分考慮到駕駛員活動(dòng)自如、操作方便的要求；設(shè)置有副駕駛座、杯托、文件柜、音響系統(tǒng)、點(diǎn)煙器、遮陽(yáng)簾等，滿(mǎn)足駕駛員多元需求。
智能化方面，先進(jìn)性主要表現(xiàn)在駕駛室內(nèi)實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)的大部分智能控制?？刂瓢粹o、界面、桿件，顯示界面等已經(jīng)是駕駛室的重要組成部分，且多數(shù)先進(jìn)駕駛室將部分信息顯示界面設(shè)置于右前立柱，基本已經(jīng)融為一體。部分拖拉機(jī)將大部分操作按鍵設(shè)置于與駕駛座為一體的扶手上，與座椅同步轉(zhuǎn)動(dòng)，其基本上可以實(shí)現(xiàn)大部分的拖拉機(jī)功能的操作，十分智能、簡(jiǎn)便。
以 ＣＡＳＥ Ｍａｇｎｕｍ 系列拖拉機(jī)駕駛室為例，其配置減震懸架，可以隔離底盤(pán)振動(dòng)，保證駕駛平穩(wěn)；空氣懸浮系統(tǒng)的轉(zhuǎn)椅，可以４０°右轉(zhuǎn)，實(shí) 現(xiàn)１８０°的全方位視野，駕駛室的控件也位于右上方，一切都在視野之內(nèi)。
裝有 ＭｕｌｔｉＣｏｎｔｒｏｌ扶手控制臺(tái)與ＩＣＰ直觀控制面板，可選 ＡＦＳＰｒｏ７００ＴＭ 觸屏監(jiān)視器，可隨駕駛座同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所有重要操作都集成在一個(gè)簡(jiǎn)單的控制器上，可以實(shí)現(xiàn)速度選擇、換向、油門(mén)、地頭管理控制、電子遙控閥、后端掛接控制、ＰＴＯ、操縱桿等功能。配備智能空調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制；方向盤(pán)可以?xún)A斜并調(diào)節(jié)高度；右前立柱設(shè)有顯示與監(jiān)控面板，顯示清晰、簡(jiǎn)潔、易讀，綜合性能監(jiān)視器可提供額外的反饋，包括拖拉機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)、滑轉(zhuǎn)率、已耕作面積和維護(hù)提醒等，如果存在任何警告信息，顯示器會(huì)向駕駛員報(bào)警，并在必要時(shí)自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以保護(hù)機(jī)器。
1.6動(dòng)力換擋
動(dòng)力換擋是拖拉機(jī)上先進(jìn)的動(dòng)力傳動(dòng)方案，其是機(jī)電液一體化技術(shù)在拖拉機(jī)的典型應(yīng)用，其主要是利用電控液壓離合器、制動(dòng)器，在不斷開(kāi)動(dòng)力傳動(dòng)的前提下實(shí)現(xiàn)快速換擋。動(dòng)力換擋技術(shù)克服了傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)停頓換擋、動(dòng)力中斷的缺點(diǎn)，更加方便快捷，提高了工作效率。動(dòng)力換擋技術(shù)已有６０余年的歷史，上世紀(jì)５０年代末，動(dòng)力換擋變速箱首次應(yīng)用于卡特彼勒履帶拖拉機(jī)上，２０世紀(jì)９０年代，該技術(shù)在普遍應(yīng)用在大功率或重型拖拉機(jī)上。動(dòng)力換擋變速箱主要由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成。技術(shù)難點(diǎn)主要在液壓技術(shù)及電子控制策略上。如今國(guó)外 先 進(jìn) 農(nóng) 機(jī) 企 業(yè) 該 技 術(shù) 已 經(jīng) 成 熟，如 Ｃａｓｅ、ＪｏｈｎＤｅｅｒｅ、Ｃｌａａｓ、Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｒ、Ｆｅｎｄｔ、ＭａｓｓｅｙＦｅｒｇｕｓｏｎ、Ｄｅｕｔｚ－Ｆａｈｒ等，我國(guó)拖拉機(jī)企業(yè)在收購(gòu)國(guó)外公司的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了自主的動(dòng)力換擋技術(shù)，部分企業(yè)在積極的研發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的動(dòng)力換擋技術(shù)，即將開(kāi)展型式試驗(yàn)。
1.7無(wú)極變速
無(wú)極變速是指速比可連續(xù)變換。拖拉機(jī)作業(yè)環(huán)境惡劣，如果要達(dá)到較高的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性，便需要根據(jù)作業(yè)負(fù)荷或速度實(shí)時(shí)調(diào)整傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在傳動(dòng)效率較高區(qū)間，經(jīng)濟(jì)性較好，是拖拉機(jī)傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展的重要方向。
無(wú)級(jí)變速按傳動(dòng)方式可以分為機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、液壓機(jī)械雙流傳動(dòng)等。功率分流式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系已普遍使用，根據(jù)德國(guó)農(nóng)業(yè)協(xié)會(huì)試驗(yàn)研究，該方式較動(dòng)力換擋變速箱作業(yè)燃油消耗率更低。
無(wú)級(jí)變速種類(lèi)主要分為四類(lèi)，具體情況如表３所示。
表３ 拖拉機(jī)無(wú)極變速器型式對(duì)比
在日本、韓國(guó)等國(guó)家，其作業(yè)田塊面積不大，拖拉機(jī)以中小功率為主，其對(duì)大功率、大扭矩要求不高，主要采用靜液壓變速的無(wú)級(jí)變速。
如今，ＡＣＧＯ、ＣＮＨ、ＪｏｈｎＤｅｅｒ、Ｃｌａａｓ、ＳａｍｅＤｅｕｔｚ－Ｆａｈｒ等公司均推出了無(wú)級(jí)變速技術(shù)，技術(shù)路線略有區(qū)別。中國(guó)僅有一拖東方紅ＬＷ４００４無(wú)級(jí)變速重型拖拉機(jī)以及常州東風(fēng)農(nóng)機(jī)集團(tuán)有限公司的鏈條傳動(dòng)的無(wú)級(jí)變速拖拉機(jī)，且東方紅 ＬＷ４００４并沒(méi)有批量生產(chǎn)銷(xiāo)售，東風(fēng)仍處于型式試驗(yàn)階段。
1.8 電功率
隨著拖拉機(jī)智能化、大型化及作業(yè)機(jī)械復(fù)式化的發(fā)展，傳統(tǒng)的動(dòng)力輸出軸和液壓輸出已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足動(dòng)力供應(yīng)的需求。在２００７年，ＪｏｈｎＤｅｅｒｅ公司發(fā)布了提供電功率的拖拉機(jī)，２００９年，Ｂｅｌａｒｕｓ公司也向市場(chǎng)推出了一臺(tái)配置電功率輸出的拖拉機(jī)。近幾年，ＺＦ（ＺＦＦｒｉｅｄｒｉｃｈｓｈａｆｅｎＡＧ）公司研制出成熟的集成發(fā)電機(jī)解決方案：ＴＥＲＲＡ＋，該系統(tǒng)最大可以提供７０ｋＷ的電功率，更加節(jié)能高效。
1.9 拖拉機(jī)ABS
制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ＡＢＳ：ＡｎｔｉｌｏｃｋＢｒａｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）是一種車(chē)輛剎車(chē)制動(dòng)力控制系統(tǒng)，可防止制動(dòng)時(shí)車(chē)輪抱死，保證車(chē)輛整機(jī)可轉(zhuǎn)向性。如今，拖拉機(jī)最大行駛速度較高（在中國(guó)拖拉機(jī)最高速度限制在４０ｋｍ／ｈ，但一些國(guó)家高于此速度），尤其是掛車(chē)運(yùn)輸或道路轉(zhuǎn)運(yùn)行駛時(shí)，傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)便不能保證高速制動(dòng)的安全，因此ＡＢＳ制動(dòng)系統(tǒng)有必要應(yīng)用到高速拖拉機(jī)或?qū)I(yè)拖拉機(jī)上，滿(mǎn)足高速行駛時(shí)的制定安全性。國(guó)外先進(jìn)企業(yè)如 Ｎｅｗ Ｈｏｌｌａｎｄ、ＪｏｈｎＤｅｅｒｅ、Ｄｅｕｔｚ－Ｆａｈｒ等企業(yè)均已具備拖拉機(jī)ＡＢＳ制動(dòng)技術(shù)，且已可以應(yīng)用到拖拉機(jī)上，我國(guó)在拖拉機(jī)ＡＢＳ技術(shù)上基本沒(méi)有開(kāi)展研究。
如圖１為John Deere的拖拉機(jī)ABS系統(tǒng)示意圖。其主要由輪速傳感器、制動(dòng)單元、液壓系統(tǒng)（圖中未畫(huà)出）、控制單元（圖中未畫(huà)出）等組成，其可以根據(jù)各輪轉(zhuǎn)速、各制動(dòng)單元液壓壓力控制控制閥的開(kāi)閉，進(jìn)而控制各輪的制動(dòng)力，在防止車(chē)輪抱死的情況下實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的最大減速度。
1.10 先進(jìn)耕作系統(tǒng)
先進(jìn)耕作系統(tǒng)是指在電子控制、液壓控制、傳感器、數(shù)據(jù)傳輸?shù)然A(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上，集成物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星導(dǎo)航駕駛、能源管理、電控液壓懸掛等拖拉機(jī)技術(shù)，聯(lián)接人、拖拉機(jī)、土地、控制中心（包括基于手機(jī)的app軟件和基于電腦的控制中心），實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)各項(xiàng)功能的全面、精確、智能控制，其是基于拖拉機(jī)的精確農(nóng)業(yè)，是拖拉機(jī)技術(shù)的高級(jí)階段。世界先進(jìn)拖拉機(jī)企業(yè)在先進(jìn)耕作系統(tǒng)的研究起步較早，已有十余年的歷史，由于其基礎(chǔ)技術(shù)與各項(xiàng)集成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，現(xiàn)階段先進(jìn)耕作系統(tǒng)已經(jīng)成功走向市場(chǎng)，代表了前沿的拖拉機(jī)技術(shù)。CaseIH耕作系統(tǒng)（AFSTM）為僅為典型的先進(jìn)耕作系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由個(gè)模塊組成，分別是車(chē)輛控制、車(chē)輛導(dǎo)航、AFSTM農(nóng)場(chǎng)管理軟件、AFSCNO-NECTTM遠(yuǎn)程信息處理，各模塊分工明確，功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)的控制、自動(dòng)導(dǎo)航駕駛、信息顯示存儲(chǔ)等基礎(chǔ)功能，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田信息、作業(yè)情況、產(chǎn)量信息等的記錄，并在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，幫助農(nóng)場(chǎng)主或機(jī)手進(jìn)行田間管理作業(yè)的正確決策，是物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用，是精確農(nóng)業(yè)的載體。
二、對(duì)比分析
通過(guò)以上分析并進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)，在掌握國(guó)內(nèi)外主流拖拉機(jī)產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分別就發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、駕駛室與車(chē)身、工作裝置等部分分別就國(guó)內(nèi)外拖拉機(jī)先進(jìn)水平的拖拉機(jī)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行的總結(jié)概括，列出國(guó)內(nèi)外主流拖拉機(jī)產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)對(duì)比情況，如表４所示。
表４國(guó)內(nèi)外主流拖拉機(jī)產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)對(duì)比
三、總結(jié)分析
經(jīng)過(guò)上述先進(jìn)技術(shù)分析以及國(guó)內(nèi)外拖拉機(jī)主流技術(shù)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)拖拉機(jī)技術(shù)水平較國(guó)外先進(jìn)企業(yè)差距較大，主要在智能化與信息化上面，具體表現(xiàn)在智能控制策略、機(jī)電液一體化技術(shù)、制造工藝、人機(jī)工程等四個(gè)方面。
1）智能控制策略。智能控制策略是智能化、信息化拖拉機(jī)的核心，如自動(dòng)導(dǎo)航駕駛、電控液壓懸掛、動(dòng)力換擋、無(wú)級(jí)變速等技術(shù)，其關(guān)鍵也在于智能控制策略。國(guó)外先進(jìn)企業(yè)在上述先進(jìn)技術(shù)上均具有成熟的智能控制策略，如ACGO的無(wú)級(jí)變速器、CaseIH先進(jìn)耕作系統(tǒng)（AFSTM）。我國(guó)部分高校及科研院所針對(duì)動(dòng)力換擋、自動(dòng)導(dǎo)航等技術(shù)進(jìn)行了豐富的控制策略理論研究及臺(tái)架試驗(yàn)，如基于模糊控制算法的耕深控制技術(shù)、基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的直線行走控制策略、無(wú)級(jí)變速拖拉機(jī)智能變速規(guī)律等，但是多處于研究階段，應(yīng)用水平較低。
2）機(jī)電液一體化技術(shù)。我國(guó)拖拉機(jī)機(jī)電液一體化技術(shù)水平較差，從全液壓轉(zhuǎn)向液壓懸掛、動(dòng)力換擋、無(wú)級(jí)變速、ABS到自動(dòng)導(dǎo)航等技術(shù)均需要機(jī)械、電控、液壓等技術(shù)的有效結(jié)合，我國(guó)液壓技術(shù)相對(duì)落后，尤其是液壓閥可靠性有待提高。國(guó)外先進(jìn)拖拉機(jī)，電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)、控制策略運(yùn)用成熟，引領(lǐng)拖拉機(jī)技術(shù)的發(fā)展，整體來(lái)看，我國(guó)拖拉機(jī)機(jī)電液一體化技術(shù)與國(guó)外仍存在較大差距。
3）制造工藝。我國(guó)拖拉機(jī)企業(yè)眾多，且多數(shù)為中小企業(yè)，部分還是以組裝為主的家庭作坊式工廠，且我國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)基礎(chǔ)較差，生產(chǎn)過(guò)程控制水平較低，對(duì)質(zhì)量體系要求不高，工藝要求低，導(dǎo)致拖拉機(jī)整體裝備質(zhì)量不高，直接結(jié)果就是振動(dòng)、噪聲水平高，壽命下降，可靠性有待提高，維護(hù)成本高。
4）人機(jī)工程。我國(guó)拖拉機(jī)人機(jī)工程仍處于起步階段，國(guó)外先進(jìn)拖拉機(jī)企業(yè)比較注重人機(jī)工程，尤其在駕駛室上面，可以協(xié)調(diào)操作顯示與安全性、舒適性于一體，振動(dòng)、噪聲水平較小，駕駛員可以方面操作，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了舒適性。
我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械相關(guān)高校、科研院所或者拖拉機(jī)企業(yè)應(yīng)該以《農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展行動(dòng)方案（2016—2025）》的落實(shí)為契機(jī)，以《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的指導(dǎo)意見(jiàn)》為指導(dǎo)，充分把握國(guó)家對(duì)新型高效農(nóng)業(yè)機(jī)械，尤其是拖拉機(jī)提出的具體發(fā)展要求，以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)人才、提高科研投入、提升制造工藝、攻克關(guān)鍵技術(shù)為發(fā)展路線，加強(qiáng)關(guān)鍵零部件的研發(fā)力度，如傳感器、液壓閥、控制器等，集中精力攻克關(guān)鍵技術(shù)如無(wú)級(jí)變速技術(shù)、智能控制策略，進(jìn)一步關(guān)注拖拉機(jī)人機(jī)工程，改善拖拉機(jī)的可靠性與舒適性，提高智能化、信息化水平，不斷提升我國(guó)拖拉機(jī)技術(shù)水平。
（來(lái)源：中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)援引拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)雜志）
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