轮式装甲车辆自动变速操纵技术

孔祥伟

摘要：在轮式装甲车辆发展过程中，可以利用一体化控制技术，有效改造升级轮式装甲车辆传动系统，优化自动变速能力，在运用轮式装甲车中引入定轴机械式自动变速操纵系统，根据轮式装甲车辆传动系统特征，实现自动化操纵技术，提高轮式装甲车机动性能，降低驾驶员的工作压力，使其持续作业能力不断提高。

关键词：轮式装甲车;自动变速;操纵技术;机械一体化

利用微电子手段自动变速改造轮式装甲车辆，不改变原手动变速箱结构，设置自动变速操纵系统，优化轮式装甲车的自动变速功能，发挥自动变速器的作用。对比机械式自动变速器和其它的自动变速器，机械式自动变速器具有较高的传动效率，此外具有简单的结构，同时还具有低成本和易制造等优势，在各类车辆中广泛应用，近些年也开始在轮式装甲车中应用，可以优化轮式装甲车辆自动变速操纵技术。

1 概述轮式装甲车辆自动变速改造

虽然机械式自动变速器并不是一项新技术，但是在轮式装甲车中利用仍旧爱存在较多的难点，因为轮式装甲车辆是重型特种设备，因此轮式装甲车辆的发动機性质和普通汽车之间具有较大的差异性，同时具有复杂的传动装置结构，因此轮式装甲车辆自动变速操纵系统的结构和技术也具有较大的差异性。此外轮式装甲车辆对于高低温和振动冲击等方面提出严格的要求。轮式装甲车辆行驶道路具有复杂性特征，因此对于轮式装甲车辆自动变速操纵系统提出更高的要求。[1]

在轮式装甲车辆自动变速操纵改造过程中，需要利用机、电、液、气一体化自动变速改造，在设计过程中无需改变原车的动力传动总成结构的布置，但是需要布置安装系统新增部件，提高调试操作的方便性，同时为维修保养工作提供便利。轮式装甲车辆自动变速操纵系统需要满足各种地形和道路的需求，同时也要适应高低温和振动冲击以及电磁干扰等环境，保障整体驾驶性，提高操纵工作的轻便型和灵活性，进一步完善自动化工作，在最大程度上优化驾驶员操作，使乘坐的舒适性因此提高，保障动力性指标要高于原车。此外在方案设计和结构设计以及元器件选型过程中，需要保障设计工作的可靠性。

2 实施设计方案

2.1系统原理和系统设计

轮式装甲车辆自动变速操纵系统的核心是电子控制器ECU，可以综合判断驾驶员的操纵和车辆运行状态以及各个执行机构的反馈信号，同时根据控制规律发出针对性的控制指令，利用油缸和气缸对应的执行机构，联合操纵车辆动力传动系统。油缸和气缸可以驱动执行机构的具体动作。在系统油路气路设计过程中，气源利用原车初期系统实现制动和差速锁止，该系统专门设计了油源，主要为各个油缸提供压力油，可以根据压力继电器人为设定压力范围。[2]

在油门操纵机构控制过程中，通过脉宽调制PID控制算法实现电磁阀，利用电磁阀自适应控制方法实现离合器操纵机构，结合电磁阀脉冲宽度调制和脉冲宽度调频，实现换挡操纵机构的动作。

因为原车变速器具有复杂的结构，主要包括定轴式主变速箱和行星式副变速箱以及H变速机构等。针对原车副变速箱，利用气动换挡缸转换高低档，主要是利用启动换向阀驱动相关动作。转变变速操纵杆L位置为H位置，通过气缸转变副变速箱到高档区。经过合理改造之后，利用ECU控制的高低档转换气动阀驱动启动换挡缸动作。改造换挡机构，可以减少换挡用的时间，可以提高提高换挡工作效率。[3]

2.2设计硬件电路

本系统硬件电路主要是利用高性能单片机主控芯片，结合时钟电路和电源电路等形成一个系统，同时结合各种信号处理电路，因此形成完整的硬件电路。不同的收入信号具有不同的处理电路。通讯电路主要是发挥发送和接受的功能，向上位机传递各个信号数值，利用程序存储器和存储系统有效控制各种参数，并且可以实现在线和离线调整效果。

2.3设计系统软件

为了保障轮式装甲车辆适应各种复杂的道路，有效交替多种驾驶模式，领主控程序及时响应驾驶员的各种意图。在开发软件的过程中，需要不断测试和修改各个程序模块，结合实践经验，设计主控程序逻辑。在中断定时处理程序中放置转速和位移植检测模块，可以并行处理主控循环程序。在停车阶段，可以调试诊断系统各部件。[4]

程序设计阶段，需要根据模块化设计思想，主控程序的每个程序模块都具有不同的功能。设计完成机构和硬件，需要创新个程序模块设计，从而进一步改善系统性能，创新控制策略。逻辑判断模块需要创新钝化换挡策略。油门踏板位置和车速等关系到换挡规律。如果地形比较复杂，因为对牛动力需求提出不同的要求，也会剧烈改变油门踏板，从而发生循环换挡情况。强制钝化油门踏板的变化，减缓整体变化，适当的延迟换挡时刻，避免发生频繁换挡的情况。因为整体程序控制逻辑具有显著的驾驶性，可以有效适应轮式装甲车辆的各种行驶环境。

3 轮式装甲车辆自动变速操纵技术试验

构建轮式装甲车辆自动变速操纵系统，落实3000km试验，在实验中进行铺面路和沙滩路以及起伏路等路面考核，有效测试轮式装甲车辆的动力性和加速性以及爬坡能力等。在试验过程中，利用数据采集系统记录系统试车情况，利用采集软件界面显示不同传感器数值变化，此外可以利用界面数据展现出各个电磁阀的工作情况和手柄档位以及离合器滑磨情况，此外还可以利用采集软件自动统计出某个时间段换挡次数。[5]

在试验过程中，轮式装甲车辆出现两次障碍，电控系统没有出现任何故障，具有显著的可靠性。使用自动变速各种功能，可以简化驾驶操作，全面满足驾驶员需求。在发展初级阶段，根据转速信号利用自适应控制技术，根据离合器结合速度，协调车速和油门开度，适应性调整它们的变化，在各种路面条件下，可以实现车辆平稳的运行。在起步过程中，可以保障车速变化的平稳性。制定科学的软件控制策略，避免在复杂路面频繁换挡，促使系统适应复杂路面，保障路面性能优于原车，有效实现轮式装甲车辆指标。

总之在轮式装甲车辆自动变速操纵系统中利用机、电、液、气一体化技术，实现自动变速操作需求，并不是利用高低档气动阀，利用创新性设计理念，避免因为人工操作主副变速器增加了挂挡难度。利用钝化换挡控制策略，可以促使自动换挡模式适应各种路况，合理控制换挡工作，在各种路面条件下，满足轮式装甲车辆动力性能和驾驶需求。在轮式装甲车辆起步阶段，根据转速信号，利用自适应控制技术，可以保障轮式装甲车辆起步的平稳性和可靠性，满足离合器各种工作状态，同时可以适应不同路面，实现轮式装甲车辆驾驶需求。

结束语：

本文主要分析了轮式装甲车辆自动变速操纵技术，在试验过程中利用数据采集分析系统，系统具有可靠性的硬件，软件也具有丰富的性能，可以辅助轮式装甲车辆自动变速操系统全面采集数据，优化轮式装甲车辆自动变速技术，促进轮式装甲车辆可持续发展。

参考文献：

[1]胡凌俊，刘彬，宦荣华，朱位秋，刘岩.装甲车辆座椅非线性随机振动的最优半主动控制[J].振动与冲击，2020，39（23）：220-224.

[2]郑一帆，魏宁，刘毅，王嘉伟，郝兴斌.基于机器学习的装甲车辆故障诊断系统研究[J].内燃机与配件，2020（21）：166-167.

[3]魏领军，刘海鸥，陈慧岩，石锋.某履带装甲车辆传动齿轮系疲劳载荷研究[J].汽车工程学报，2020，10（05）：319-325.

[4]宋成俊，李艳飞，任建荣.装甲车辆主动防护系统发展现状及趋势[J].内燃机与配件，2020（14）：65-67.

[5]陈欣，邓才智.装甲车辆底部防爆结构及材料技术发展研究[J].装备制造技术，2020（05）：224-228.

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