某導(dǎo)彈底盤艙內(nèi)環(huán)境對駕駛可靠性的影響

丁 雷，高 翔，鄭海文

(1.65663部隊，遼寧 錦州 121000;2.防空兵學(xué)院，鄭州 450052)

某型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是我軍陸軍防空部隊的主要裝備，在未來軍事斗爭中起著舉足輕重的地位。該武器系統(tǒng)采用的是裝甲底盤，具備火力、機(jī)動、防護(hù)等基本特征。

武器系統(tǒng)底盤艙內(nèi)環(huán)境作為一種特殊的人工環(huán)境，是專業(yè)技術(shù)人員為滿足導(dǎo)彈武器系統(tǒng)使命而精心設(shè)計制造出來的。這種環(huán)境是裝備、成員賴以生活、工作和戰(zhàn)斗的場所，因此其優(yōu)劣程度也就直接影響到裝備戰(zhàn)斗力的發(fā)揮，而通過對艙內(nèi)環(huán)境的有效測試，根據(jù)測試結(jié)果改進(jìn)其安全性、舒適性設(shè)計，對于我軍陸軍防空裝備戰(zhàn)斗力的提高具有一定的意義。

裝甲車輛駕駛員作業(yè)可靠性是裝備機(jī)動性能充分發(fā)揮的基本條件之一，而科學(xué)的評價方法是人的作業(yè)可靠性研究的基礎(chǔ)［1-2］。由于人的可靠性概念的首次提出就局限于工程觀點，雖然從狹義可靠性工程的基本思路入手進(jìn)行部分假設(shè)和特定簡化后其評價結(jié)果有一定的啟發(fā)性，但模型中對于人過于硬件化的描述經(jīng)常導(dǎo)致計算結(jié)果偏差較大甚至得出與實際相悖的結(jié)論，因此越來越多的學(xué)者從更廣義的起點來探討人的可靠性分析問題［3-4］。

人是一個相對高度完美的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)，具有非線性、時變性、離散性、延續(xù)性、相關(guān)性、隨機(jī)性、模糊性、滯后性等特征。人與機(jī)械系統(tǒng)有著某種相似性，但由于人本身具有個體差異性、自我調(diào)節(jié)能力和分析判斷能力等特點，使得人的可靠性與硬件可靠性有著本質(zhì)的不同。因此，在研究人的可靠性時，必須考慮人自身的特點，不能完全照搬機(jī)械系統(tǒng)的研究模式。

1 駕駛員作業(yè)可靠性影響因素

1.1 艙內(nèi)噪聲環(huán)境的影響

某型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)為了實現(xiàn)較好的伴隨防空能力，其具有較高的機(jī)動性能，所以對發(fā)動機(jī)提出了更高的要求，而大功率發(fā)動機(jī)在帶來較高動力特性的同時也帶來了較高的工作噪聲，同時，傳動裝置與乘員艙距離較近，因此這些傳動裝置也會給乘員艙帶來一定的噪音，車內(nèi)噪聲遠(yuǎn)超過GJB—50軍事作業(yè)噪聲的允許限值的規(guī)定。而噪音是乘員工效的一項重要影響因素，人在較高的噪聲環(huán)境里不容易接收到有效的聲音信息，從而影響正常的操作，而且在這種環(huán)境中持續(xù)的工作會加劇乘員的疲勞程度，甚至還有可能給乘員帶來暫時性或永久性的聽力損傷。

1.2 艙內(nèi)振動環(huán)境的影響

振動主要來自發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)部件之間的摩擦、履帶與路面的碰撞、車體的顛簸、射擊時的空氣擾動等。振動的危害是顯而易見的，低頻振動容易與人體的各種器官發(fā)生共振，使人出現(xiàn)暈車等癥狀，戰(zhàn)斗力下降，而高頻振動則會使乘員操縱動作準(zhǔn)確性下降，從而影響裝備戰(zhàn)斗力的正常發(fā)揮。

1.3 艙內(nèi)有害氣體環(huán)境的影響

裝甲車輛駕駛室設(shè)備較多，空間狹小，閉窗作業(yè)時車內(nèi)、外氣體交換不暢，駕駛室與發(fā)動機(jī)之間密閉不良，加之持續(xù)行駛車內(nèi)高溫，特別是柴油發(fā)動機(jī)溫度急劇上升造成燃油蒸發(fā)使廢氣大量倒灌，CO、NO2、SO2、NH3和 TSP等大量蓄積，火炮射擊瞬時有害氣體濃度急劇增加，加之有害氣體排放不暢更易產(chǎn)生累積效應(yīng)。

主要有害氣體有隨行駛時間延長而濃度增加，隨連續(xù)發(fā)射數(shù)增多而濃度累加的特點。機(jī)械通風(fēng)雖在一定程度上能降低有害氣體濃度，但某些作業(yè)條件下有害氣體仍可維持在一定水平。空氣環(huán)境惡化，嚴(yán)重時會導(dǎo)致乘員植物神經(jīng)失調(diào)，判斷與控制機(jī)能遲鈍，不僅會使乘員失去戰(zhàn)斗能力，甚至?xí)霈F(xiàn)眩暈、頭昏等不舒適現(xiàn)象。

1.4 艙內(nèi)溫度環(huán)境的分析

艙內(nèi)溫度的影響主要是夏季高溫的影響，冬季發(fā)動機(jī)啟動升溫后艙內(nèi)溫度一般不會過低。夏季高溫地區(qū)，裝甲車輛行駛過程中往往誘發(fā)出較高的平臺溫度，嚴(yán)重影響人員、車載設(shè)備的工效。

2 車內(nèi)環(huán)境對駕駛員操作可靠性的影響測試

裝甲車輛的機(jī)動性是其戰(zhàn)技性能中的一項重要內(nèi)容，它的發(fā)揮取決于3方面的因素，首先是裝甲車輛本身固有的設(shè)計性能，比如最高越野速度、爬坡度、加速特性等;其次是駕駛操縱界面的人機(jī)適應(yīng)性，比如各操縱機(jī)件和儀器儀表的布局是否在人肢體的可達(dá)范圍、所需操縱力是否在人的出力范圍等;最后是駕駛員的駕駛可靠度。

本文重點分析車內(nèi)環(huán)境對駕駛員的駕駛操作可靠性的影響。隨著車內(nèi)環(huán)境惡劣程度的不斷加強，駕駛員的疲勞程度、記憶能力、反應(yīng)能力、視力、聽力可能都會受到一定程度的影響，從而影響駕駛員的駕駛可靠度。本文分別針對艙內(nèi)噪聲，振動，有害氣體濃度，溫度因素，對駕駛員指針式儀表的記憶能力、反應(yīng)速度和駕駛操作準(zhǔn)確性進(jìn)行了測試。參加測試人員為10人，均為某型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)駕駛員。在某型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)駕駛訓(xùn)練時，有針對性的進(jìn)行了各種工況下的影響因素測量。

在訓(xùn)練場內(nèi)持續(xù)行進(jìn)的120 min測試時間里，每分鐘測試一次艙內(nèi)噪聲和振動，每10 min測量一次艙內(nèi)有害氣體和溫度以及駕駛員指針式儀表記憶能力、反應(yīng)速度和駕駛操作的準(zhǔn)確性。噪聲測試采用MK224型噪聲傳感器測試，振動采用YD51型加速度傳感器進(jìn)行測試，溫度采用PT100型溫度傳感器進(jìn)行測試，有害氣體采用XK-MC4型有害氣體測試儀進(jìn)行測試。

用一組包含里程表、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表、缸溫表、油溫表、油壓表等在內(nèi)的儀表板隨機(jī)的顯示一組數(shù)據(jù)展示給每一位被測試者，要求被測試者讀出儀表的數(shù)據(jù)，記錄時間為3s。每人測試10組數(shù)據(jù)，取其均值并給出記憶成功率，并把此成功率定義為記憶可靠度。計算公式如下

N為第i次測試中記憶正確的表的個數(shù)。

反應(yīng)速度測試時，設(shè)置為在行進(jìn)過程中，車輛前方突然出現(xiàn)障礙物的方式，測試駕駛員踩下踏板車輛出現(xiàn)制動狀態(tài)的時間。為保證測試的準(zhǔn)確所有測試人員使用同一輛裝備，測試十次取平均值。

駕駛操作的準(zhǔn)確性測試采用實裝駕駛操作，駕駛課目為直線樁間限制路，下坡樁間限制路，雙直角限制路，車轍橋，上坡定點停車起步。利用評分系統(tǒng)進(jìn)行打分，對每一名被測人員的每次測試均為4人打分取平均值。

分別選擇十名駕駛員進(jìn)行了測試，測得數(shù)據(jù)如表1所示，曲線圖如圖1所示。

表1 測得數(shù)據(jù)

圖1 120 min內(nèi)噪聲、振動、溫度和有害的氣體曲線

表1中噪聲音量和振動分別為每10 min內(nèi)10次測量的平均噪聲音量和平均振動值。表1中記憶可靠度，反應(yīng)速度和操作準(zhǔn)確性分別為十名駕駛員的平均記憶可靠度，平均反應(yīng)速度和平均操作準(zhǔn)確性。

圖2 反應(yīng)速度、記憶可靠性和操作準(zhǔn)確性曲線

3 結(jié)論

從以上數(shù)據(jù)和曲線圖可以看出:

1)在噪聲和振動較大的情況下，隨著駕駛員在艙內(nèi)時間的延長，駕駛員的記憶可靠性、反應(yīng)速度和操作可靠性都有所降低。

2)隨著工作時間的延長駕駛艙內(nèi)的有害氣體濃度有所提高和駕駛員的記憶可靠性、反應(yīng)速度、駕駛操作準(zhǔn)確性的變化趨勢相符。

3)溫度在前30 min明顯提高，30 min后變化不大，而相對應(yīng)的駕駛員的記憶可靠性、反應(yīng)速度和駕駛操作準(zhǔn)確性沒有和溫度發(fā)生同樣的變化，說明溫度對于駕駛員的影響不是主要因素。

4)駕駛員持續(xù)駕駛的時間長短對于駕駛可靠性有一定的影響。

測試和分析存在的問題，一是受到測試條件等因素的影響，沒有開展單純單一影響因素對駕駛員操作可靠性的測試，所以測試結(jié)果沒有考慮影響因素之間相互作用的問題。二是對駕駛員操作可靠性的測試采用的是人員打分的方法，該方法對于幾個課目的操作打分方式有待進(jìn)一步考證，操作課目相對較少，使測試數(shù)據(jù)具有一定的局限性。

［1］劉維平.裝甲車輛駕駛員駕駛可靠性研究［C］//人的可靠性和人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)可靠性專題研討會論文集.出版地不詳:［出版社不詳］，2000:327-330.

［2］王和平.裝甲車內(nèi)環(huán)境對乘載員戰(zhàn)斗力影響評價［J］.火力與指揮控制，2010(6):77-81.

［3］曹偉國.基于影響因素分析的裝甲車輛駕駛員作業(yè)可靠性評價模型［J］.裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報，2011(10):23-27.

［4］瞿蓉.裝甲車輛人-機(jī)-環(huán)境測試中的溫度數(shù)據(jù)采集［C］//中國航空學(xué)會信號與信息處理專業(yè)第六屆學(xué)術(shù)會議論文集.出版地不詳:［出版社不詳］，2002:425-429.