輪式裝甲車輛自動變速操縱技術

孔祥偉

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

關鍵詞：輪式裝甲車;自動變速;操縱技術;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構，設置自動變速操縱系統，優化輪式裝甲車的自動變速功能，發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，此外具有簡單的結構，同時還具有低成本和易制造等優勢，在各類車輛中廣泛應用，近些年也開始在輪式裝甲車中應用，可以優化輪式裝甲車輛自動變速操縱技術。

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，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備，因此輪式裝甲車輛的發動機性質和普通汽車之間具有較大的差異性，同時具有復雜的傳動裝置結構，因此輪式裝甲車輛自動變速操縱系統的結構和技術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雜性特征，因此對于輪式裝甲車輛自動變速操縱系統提出更高的要求。[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，在設計過程中無需改變原車的動力傳動總成結構的布置，但是需要布置安裝系統新增部件，提高調試操作的方便性，同時為維修保養工作提供便利。輪式裝甲車輛自動變速操縱系統需要滿足各種地形和道路的需求，同時也要適應高低溫和振動沖擊以及電磁干擾等環境，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。此外在方案設計和結構設計以及元器件選型過程中，需要保障設計工作的可靠性。

2 實施設計方案

2.1系統原理和系統設計

輪式裝甲車輛自動變速操縱系統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以及各個執行機構的反饋信號，同時根據控制規律發出針對性的控制指令，利用油缸和氣缸對應的執行機構，聯合操縱車輛動力傳動系統。油缸和氣缸可以驅動執行機構的具體動作。在系統油路氣路設計過程中，氣源利用原車初期系統實現制動和差速鎖止，該系統專門設計了油源，主要為各個油缸提供壓力油，可以根據壓力繼電器人為設定壓力范圍。[2]

在油門操縱機構控制過程中，通過脈寬調制PID控制算法實現電磁閥，利用電磁閥自適應控制方法實現離合器操縱機構，結合電磁閥脈沖寬度調制和脈沖寬度調頻，實現換擋操縱機構的動作。

因為原車變速器具有復雜的結構，主要包括定軸式主變速箱和行星式副變速箱以及H變速機構等。針對原車副變速箱，利用氣動換擋缸轉換高低檔，主要是利用啟動換向閥驅動相關動作。轉變變速操縱桿L位置為H位置，通過氣缸轉變副變速箱到高檔區。經過合理改造之后，利用ECU控制的高低檔轉換氣動閥驅動啟動換擋缸動作。改造換擋機構，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設計硬件電路

本系統硬件電路主要是利用高性能單片機主控芯片，結合時鐘電路和電源電路等形成一個系統，同時結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。通訊電路主要是發揮發送和接受的功能，向上位機傳遞各個信號數值，利用程序存儲器和存儲系統有效控制各種參數，并且可以實現在線和離線調整效果。

2.3設計系統軟件

為了保障輪式裝甲車輛適應各種復雜的道路，有效交替多種駕駛模式，領主控程序及時響應駕駛員的各種意圖。在開發軟件的過程中，需要不斷測試和修改各個程序模塊，結合實踐經驗，設計主控程序邏輯。在中斷定時處理程序中放置轉速和位移植檢測模塊，可以并行處理主控循環程序。在停車階段，可以調試診斷系統各部件。[4]

程序設計階段，需要根據模塊化設計思想，主控程序的每個程序模塊都具有不同的功能。設計完成機構和硬件，需要創新個程序模塊設計，從而進一步改善系統性能，創新控制策略。邏輯判斷模塊需要創新鈍化換擋策略。油門踏板位置和車速等關系到換擋規律。如果地形比較復雜，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，從而發生循環換擋情況。強制鈍化油門踏板的變化，減緩整體變化，適當的延遲換擋時刻，避免發生頻繁換擋的情況。因為整體程序控制邏輯具有顯著的駕駛性，可以有效適應輪式裝甲車輛的各種行駛環境。

3 輪式裝甲車輛自動變速操縱技術試驗

構建輪式裝甲車輛自動變速操縱系統，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，利用數據采集系統記錄系統試車情況，利用采集軟件界面顯示不同傳感器數值變化，此外可以利用界面數據展現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計出某個時間段換擋次數。[5]

在試驗過程中，輪式裝甲車輛出現兩次障礙，電控系統沒有出現任何故障，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。在發展初級階段，根據轉速信號利用自適應控制技術，根據離合器結合速度，協調車速和油門開度，適應性調整它們的變化，在各種路面條件下，可以實現車輛平穩的運行。在起步過程中，可以保障車速變化的平穩性。制定科學的軟件控制策略，避免在復雜路面頻繁換擋，促使系統適應復雜路面，保障路面性能優于原車，有效實現輪式裝甲車輛指標。

總之在輪式裝甲車輛自動變速操縱系統中利用機、電、液、氣一體化技術，實現自動變速操作需求，并不是利用高低檔氣動閥，利用創新性設計理念，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，根據轉速信號，利用自適應控制技術，可以保障輪式裝甲車輛起步的平穩性和可靠性，滿足離合器各種工作狀態，同時可以適應不同路面，實現輪式裝甲車輛駕駛需求。

結束語：

本文主要分析了輪式裝甲車輛自動變速操縱技術，在試驗過程中利用數據采集分析系統，系統具有可靠性的硬件，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全面采集數據，優化輪式裝甲車輛自動變速技術，促進輪式裝甲車輛可持續發展。

參考文獻：

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[3]魏領軍，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發展現狀及趨勢[J].內燃機與配件，2020（14）：65-67.

[5]陳欣，鄧才智.裝甲車輛底部防爆結構及材料技術發展研究[J].裝備制造技術，2020（05）：224-228.

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