消防車動力性能仿真研究

摘 要：動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性是評價(jià)汽車的重要指標(biāo)。本文利用優(yōu)化理論以某型水罐消防車動力傳動系統(tǒng)匹配為基礎(chǔ)，建立整車動力系統(tǒng)的物理模型、數(shù)學(xué)模型，完善汽車整車綜合性能評價(jià)方法，并進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證消防車循環(huán)工況。

關(guān)鍵詞：消防車；動力性能；仿真研究

0 引言

近年來，我國公安消防部隊(duì)滅火和搶險(xiǎn)救援任務(wù)進(jìn)一步加重，對作戰(zhàn)車輛裝備也有了更高的要求，對消防車的動力性能進(jìn)行深入研究，對我國消防事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 車輛整車性能評價(jià)方法

1.1 車輛整車性能的層次結(jié)構(gòu)模型

利用統(tǒng)計(jì)值法對汽車整車性能進(jìn)行綜合評價(jià)，主要有六個方面，即動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動性能、操縱穩(wěn)定性、平順性、能量利用率，這六個為一級因素。

1.2 整車性能各層因素權(quán)重分析

作為評價(jià)的基礎(chǔ)，對某一層上有關(guān)系的因素有如下關(guān)系：

1.3 整車性能評價(jià)方程的建立

利用動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動性能、穩(wěn)定性、平順性、能量利用率六大一級因素加權(quán)評估值Dm的計(jì)算公式：

其中：Dm為評分估值，Dm≤100分；αd+αj+αz+αc+αp+αn=1，為六大因素的權(quán)重系數(shù)；βd、βj、βz、βc、βp、βn為動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動性能、操縱穩(wěn)定性、平順性、能量利用率六因素。

1.4 整車性能評價(jià)

綜合考慮六大性能指標(biāo)，按照本文的方法加入相應(yīng)的指標(biāo)，得出整車性能評估值Dm，整車性能評估值越大，則表示整車綜合性能越好。

2 消防車整車模型的建立

2.1 消防車整車參數(shù)確定

本次選擇由國內(nèi)某廠家所生產(chǎn)的某型水罐消防車為研究對象，結(jié)合發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)，初選發(fā)動機(jī)功率為250kW，如下表所示：

2.2 消防車整車動力匹配Cruise仿真模型

根據(jù)確定的水罐消防車整車參數(shù)以及動力傳動路線建立整車物理模型，如圖2所示。

模型分別建立發(fā)動機(jī)模型、變速器模型，以及輪胎模型，并對其相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行輸入。

3 消防車整車性能模擬計(jì)算

3.1 消防車行駛工況的建立

循環(huán)行駛工況的載荷譜仿真研究。

經(jīng)仿真計(jì)算，得到整車在空載和滿載時的載荷譜如圖3和圖4所示。

3.2 水罐消防車整車動力性能仿真分析

利用AVL-Cruise軟件和所建立的計(jì)算模型，對水罐消防車整車動力性能仿真分析，得到如圖5所示的滿載時消防車在各檔下的最大爬坡度，可知消防車具有很好的爬坡性能。

滿載時各檔最大加速度仿真計(jì)算結(jié)果如圖6，實(shí)際試驗(yàn)中各檔最大加速度值不容易測出，這里計(jì)算只做與后面優(yōu)化對比之用，即試驗(yàn)中用原地起步連續(xù)換檔加速時間和超車加速時間來表示車輛的加速性能（圖7）。

從40km/h開始，使用直接檔加速至90km/h時，從圖8可知，整車加速度是先快速增大而后平穩(wěn)降低。

4 結(jié)論

本文在分析、借鑒現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，對汽車性能評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行論述，提出消防車整車綜合性能評價(jià)方法，使用Cruise軟件建立的整車動力傳動系統(tǒng)仿真模型，模擬某車型的動力性能，并對消防車整車動力性進(jìn)行了仿真模擬分析。

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作者簡介：

韓冰，1977年生，碩士學(xué)位，現(xiàn)任遼寧省公安消防總隊(duì)裝備處，工程師，從事消防部隊(duì)裝備管理，多次參與消防裝備建設(shè)規(guī)劃制定、消防裝備建設(shè)評估論證、大型消防裝備建設(shè)項(xiàng)目的評審和驗(yàn)收，發(fā)表論文11篇。