輪式裝甲車輛自動變速操縱技術(shù)

孔祥偉

摘要：在輪式裝甲車輛發(fā)展過程中，可以利用一體化控制技術(shù)，有效改造升級輪式裝甲車輛傳動系統(tǒng)，優(yōu)化自動變速能力，在運用輪式裝甲車中引入定軸機械式自動變速操縱系統(tǒng)，根據(jù)輪式裝甲車輛傳動系統(tǒng)特征，實現(xiàn)自動化操縱技術(shù)，提高輪式裝甲車機動性能，降低駕駛員的工作壓力，使其持續(xù)作業(yè)能力不斷提高。

關(guān)鍵詞：輪式裝甲車;自動變速;操縱技術(shù);機械一體化

利用微電子手段自動變速改造輪式裝甲車輛，不改變原手動變速箱結(jié)構(gòu)，設(shè)置自動變速操縱系統(tǒng)，優(yōu)化輪式裝甲車的自動變速功能，發(fā)揮自動變速器的作用。對比機械式自動變速器和其它的自動變速器，機械式自動變速器具有較高的傳動效率，此外具有簡單的結(jié)構(gòu)，同時還具有低成本和易制造等優(yōu)勢，在各類車輛中廣泛應(yīng)用，近些年也開始在輪式裝甲車中應(yīng)用，可以優(yōu)化輪式裝甲車輛自動變速操縱技術(shù)。

1 概述輪式裝甲車輛自動變速改造

雖然機械式自動變速器并不是一項新技術(shù)，但是在輪式裝甲車中利用仍舊愛存在較多的難點，因為輪式裝甲車輛是重型特種設(shè)備，因此輪式裝甲車輛的發(fā)動機性質(zhì)和普通汽車之間具有較大的差異性，同時具有復(fù)雜的傳動裝置結(jié)構(gòu)，因此輪式裝甲車輛自動變速操縱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)也具有較大的差異性。此外輪式裝甲車輛對于高低溫和振動沖擊等方面提出嚴格的要求。輪式裝甲車輛行駛道路具有復(fù)雜性特征，因此對于輪式裝甲車輛自動變速操縱系統(tǒng)提出更高的要求。[1]

在輪式裝甲車輛自動變速操縱改造過程中，需要利用機、電、液、氣一體化自動變速改造，在設(shè)計過程中無需改變原車的動力傳動總成結(jié)構(gòu)的布置，但是需要布置安裝系統(tǒng)新增部件，提高調(diào)試操作的方便性，同時為維修保養(yǎng)工作提供便利。輪式裝甲車輛自動變速操縱系統(tǒng)需要滿足各種地形和道路的需求，同時也要適應(yīng)高低溫和振動沖擊以及電磁干擾等環(huán)境，保障整體駕駛性，提高操縱工作的輕便型和靈活性，進一步完善自動化工作，在最大程度上優(yōu)化駕駛員操作，使乘坐的舒適性因此提高，保障動力性指標要高于原車。此外在方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計以及元器件選型過程中，需要保障設(shè)計工作的可靠性。

2 實施設(shè)計方案

2.1系統(tǒng)原理和系統(tǒng)設(shè)計

輪式裝甲車輛自動變速操縱系統(tǒng)的核心是電子控制器ECU，可以綜合判斷駕駛員的操縱和車輛運行狀態(tài)以及各個執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號，同時根據(jù)控制規(guī)律發(fā)出針對性的控制指令，利用油缸和氣缸對應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，聯(lián)合操縱車輛動力傳動系統(tǒng)。油缸和氣缸可以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的具體動作。在系統(tǒng)油路氣路設(shè)計過程中，氣源利用原車初期系統(tǒng)實現(xiàn)制動和差速鎖止，該系統(tǒng)專門設(shè)計了油源，主要為各個油缸提供壓力油，可以根據(jù)壓力繼電器人為設(shè)定壓力范圍。[2]

在油門操縱機構(gòu)控制過程中，通過脈寬調(diào)制PID控制算法實現(xiàn)電磁閥，利用電磁閥自適應(yīng)控制方法實現(xiàn)離合器操縱機構(gòu)，結(jié)合電磁閥脈沖寬度調(diào)制和脈沖寬度調(diào)頻，實現(xiàn)換擋操縱機構(gòu)的動作。

因為原車變速器具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，主要包括定軸式主變速箱和行星式副變速箱以及H變速機構(gòu)等。針對原車副變速箱，利用氣動換擋缸轉(zhuǎn)換高低檔，主要是利用啟動換向閥驅(qū)動相關(guān)動作。轉(zhuǎn)變變速操縱桿L位置為H位置，通過氣缸轉(zhuǎn)變副變速箱到高檔區(qū)。經(jīng)過合理改造之后，利用ECU控制的高低檔轉(zhuǎn)換氣動閥驅(qū)動啟動換擋缸動作。改造換擋機構(gòu)，可以減少換擋用的時間，可以提高提高換擋工作效率。[3]

2.2設(shè)計硬件電路

本系統(tǒng)硬件電路主要是利用高性能單片機主控芯片，結(jié)合時鐘電路和電源電路等形成一個系統(tǒng)，同時結(jié)合各種信號處理電路，因此形成完整的硬件電路。不同的收入信號具有不同的處理電路。通訊電路主要是發(fā)揮發(fā)送和接受的功能，向上位機傳遞各個信號數(shù)值，利用程序存儲器和存儲系統(tǒng)有效控制各種參數(shù)，并且可以實現(xiàn)在線和離線調(diào)整效果。

2.3設(shè)計系統(tǒng)軟件

為了保障輪式裝甲車輛適應(yīng)各種復(fù)雜的道路，有效交替多種駕駛模式，領(lǐng)主控程序及時響應(yīng)駕駛員的各種意圖。在開發(fā)軟件的過程中，需要不斷測試和修改各個程序模塊，結(jié)合實踐經(jīng)驗，設(shè)計主控程序邏輯。在中斷定時處理程序中放置轉(zhuǎn)速和位移植檢測模塊，可以并行處理主控循環(huán)程序。在停車階段，可以調(diào)試診斷系統(tǒng)各部件。[4]

程序設(shè)計階段，需要根據(jù)模塊化設(shè)計思想，主控程序的每個程序模塊都具有不同的功能。設(shè)計完成機構(gòu)和硬件，需要創(chuàng)新個程序模塊設(shè)計，從而進一步改善系統(tǒng)性能，創(chuàng)新控制策略。邏輯判斷模塊需要創(chuàng)新鈍化換擋策略。油門踏板位置和車速等關(guān)系到換擋規(guī)律。如果地形比較復(fù)雜，因為對牛動力需求提出不同的要求，也會劇烈改變油門踏板，從而發(fā)生循環(huán)換擋情況。強制鈍化油門踏板的變化，減緩整體變化，適當(dāng)?shù)难舆t換擋時刻，避免發(fā)生頻繁換擋的情況。因為整體程序控制邏輯具有顯著的駕駛性，可以有效適應(yīng)輪式裝甲車輛的各種行駛環(huán)境。

3 輪式裝甲車輛自動變速操縱技術(shù)試驗

構(gòu)建輪式裝甲車輛自動變速操縱系統(tǒng)，落實3000km試驗，在實驗中進行鋪面路和沙灘路以及起伏路等路面考核，有效測試輪式裝甲車輛的動力性和加速性以及爬坡能力等。在試驗過程中，利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄系統(tǒng)試車情況，利用采集軟件界面顯示不同傳感器數(shù)值變化，此外可以利用界面數(shù)據(jù)展現(xiàn)出各個電磁閥的工作情況和手柄檔位以及離合器滑磨情況，此外還可以利用采集軟件自動統(tǒng)計出某個時間段換擋次數(shù)。[5]

在試驗過程中，輪式裝甲車輛出現(xiàn)兩次障礙，電控系統(tǒng)沒有出現(xiàn)任何故障，具有顯著的可靠性。使用自動變速各種功能，可以簡化駕駛操作，全面滿足駕駛員需求。在發(fā)展初級階段，根據(jù)轉(zhuǎn)速信號利用自適應(yīng)控制技術(shù)，根據(jù)離合器結(jié)合速度，協(xié)調(diào)車速和油門開度，適應(yīng)性調(diào)整它們的變化，在各種路面條件下，可以實現(xiàn)車輛平穩(wěn)的運行。在起步過程中，可以保障車速變化的平穩(wěn)性。制定科學(xué)的軟件控制策略，避免在復(fù)雜路面頻繁換擋，促使系統(tǒng)適應(yīng)復(fù)雜路面，保障路面性能優(yōu)于原車，有效實現(xiàn)輪式裝甲車輛指標。

總之在輪式裝甲車輛自動變速操縱系統(tǒng)中利用機、電、液、氣一體化技術(shù)，實現(xiàn)自動變速操作需求，并不是利用高低檔氣動閥，利用創(chuàng)新性設(shè)計理念，避免因為人工操作主副變速器增加了掛擋難度。利用鈍化換擋控制策略，可以促使自動換擋模式適應(yīng)各種路況，合理控制換擋工作，在各種路面條件下，滿足輪式裝甲車輛動力性能和駕駛需求。在輪式裝甲車輛起步階段，根據(jù)轉(zhuǎn)速信號，利用自適應(yīng)控制技術(shù)，可以保障輪式裝甲車輛起步的平穩(wěn)性和可靠性，滿足離合器各種工作狀態(tài)，同時可以適應(yīng)不同路面，實現(xiàn)輪式裝甲車輛駕駛需求。

結(jié)束語：

本文主要分析了輪式裝甲車輛自動變速操縱技術(shù)，在試驗過程中利用數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，系統(tǒng)具有可靠性的硬件，軟件也具有豐富的性能，可以輔助輪式裝甲車輛自動變速操系統(tǒng)全面采集數(shù)據(jù)，優(yōu)化輪式裝甲車輛自動變速技術(shù)，促進輪式裝甲車輛可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]胡凌俊，劉彬，宦榮華，朱位秋，劉巖.裝甲車輛座椅非線性隨機振動的最優(yōu)半主動控制[J].振動與沖擊，2020，39（23）：220-224.

[2]鄭一帆，魏寧，劉毅，王嘉偉，郝興斌.基于機器學(xué)習(xí)的裝甲車輛故障診斷系統(tǒng)研究[J].內(nèi)燃機與配件，2020（21）：166-167.

[3]魏領(lǐng)軍，劉海鷗，陳慧巖，石鋒.某履帶裝甲車輛傳動齒輪系疲勞載荷研究[J].汽車工程學(xué)報，2020，10（05）：319-325.

[4]宋成俊，李艷飛，任建榮.裝甲車輛主動防護系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].內(nèi)燃機與配件，2020（14）：65-67.

[5]陳欣，鄧才智.裝甲車輛底部防爆結(jié)構(gòu)及材料技術(shù)發(fā)展研究[J].裝備制造技術(shù)，2020（05）：224-228.

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