電動(dòng)應(yīng)急救援裝甲車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)備布置研究*

徐 潺，安 璐，范 艷，張成玉，劉 成(.貴州省機(jī)電研究設(shè)計(jì)院，貴州 貴陽 550003；.天津銳微科技有限公司，天津 300384)

0 引言

應(yīng)急救援車輛作為對(duì)生產(chǎn)安全事故、自然災(zāi)害等突發(fā)狀況進(jìn)行緊急救援的專用車輛，擔(dān)任著搶險(xiǎn)救援、運(yùn)輸物資的重要任務(wù)，主要應(yīng)用于地震、洪澇、火災(zāi)、?；贰⒑溯椛湟约败娛戮仍染仍I(lǐng)域[1-2]。

由于應(yīng)急救援車輛通常在特殊的惡劣環(huán)境中工作，車輛應(yīng)具備良好的機(jī)動(dòng)性能和防護(hù)能力，我國(guó)現(xiàn)有的應(yīng)急救援車輛多數(shù)存在機(jī)動(dòng)性能不足，越野能力欠缺，行駛平順性得不到保障等問題[3-5]。當(dāng)前我國(guó)退役裝備不斷增加，退役裝甲車仍具備較好的越野行駛能力和防護(hù)能力，將其再制造成全電驅(qū)動(dòng)應(yīng)急救援車輛，是實(shí)現(xiàn)裝備資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)的重要手段[6-7]。

退役的第一代履帶裝甲車63式具備較好的水陸兩棲能力及防護(hù)能力，為了適用于特殊環(huán)境的搶險(xiǎn)救援，需要提升原車的動(dòng)力性能，拆除車身的不必要結(jié)構(gòu)，再制造成一款全電驅(qū)動(dòng)的多功能應(yīng)急救援車輛。本文在僅保留裝甲車身、履帶行走系統(tǒng)和機(jī)械式傳動(dòng)系的退役63式履帶裝甲車基礎(chǔ)上，對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部調(diào)整，充分利用車頂空間，合理設(shè)計(jì)并布置新增設(shè)備，再制造成一款駕駛視野開闊、室內(nèi)溫度可控以及實(shí)時(shí)監(jiān)控并儲(chǔ)存行駛環(huán)境的純電動(dòng)應(yīng)急救援車輛。

1 車輛系統(tǒng)組成及工作原理

1.1 系統(tǒng)組成

在退役63式履帶裝甲車基礎(chǔ)上，由柴油動(dòng)力改造成全電傳動(dòng)，拆除武器系統(tǒng)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及排氣系統(tǒng)等裝置，僅保留裝甲車身、履帶行走系統(tǒng)和機(jī)械式傳動(dòng)系，通過增設(shè)綜合控制系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、艙內(nèi)環(huán)境保障系統(tǒng)以及綜合冷卻系統(tǒng)等五大系統(tǒng)，以提升車輛動(dòng)力性能和增強(qiáng)通過性，提高駕駛可操作性和乘車舒適性。

綜合控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)整車信號(hào)采集、信息顯示、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備綜合管理調(diào)度等，含整車控制器(VCU)、駕駛信息及控制系統(tǒng)、輔助駕駛設(shè)備等。

能源系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)整車的電源監(jiān)測(cè)控制及能量存儲(chǔ)，含動(dòng)力電池組及其控制系統(tǒng)、DC-DC電源變換裝置、負(fù)載管理器以及氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)等。

電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將電能轉(zhuǎn)換車成行走驅(qū)動(dòng)力，含電機(jī)、電機(jī)控制器、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪，其中機(jī)械傳動(dòng)裝置包括萬向節(jié)、聯(lián)軸器、主離合器、變速箱、轉(zhuǎn)向離合器、制動(dòng)器以及減速器。

艙內(nèi)環(huán)境保障系統(tǒng)負(fù)責(zé)車內(nèi)空氣進(jìn)行制冷、制熱，實(shí)現(xiàn)防毒、防化功能，綜合冷卻系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)電機(jī)及電機(jī)控制器進(jìn)行散熱。

1.2 工作原理

圖1 工作原理框圖

綜合冷卻系統(tǒng)是整車控制系統(tǒng)的核心，由該系統(tǒng)的整車控制器(VCU)發(fā)出控制命令，通過CAN總線將指令傳送給電機(jī)控制器，電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，電機(jī)傳動(dòng)軸一端與機(jī)械傳動(dòng)裝置的聯(lián)軸器相連，實(shí)現(xiàn)車輛行駛。車輛行駛信息及電機(jī)工作信息、攝像頭獲得的路況信息分別通過駕駛信息及控制系統(tǒng)的駕駛信息顯示器、輔助駕駛信息顯示器進(jìn)行顯示，方便駕駛?cè)藛T及時(shí)了解車輛行駛情況。能源系統(tǒng)的氫燃料電池和動(dòng)力鋰電池為電機(jī)提供電源，動(dòng)力鋰電池作為主要電源。工作原理如圖1所示。

1.3 退役63式履帶裝甲車基本參數(shù)

退役63式履帶裝甲車的主要參數(shù)如表1所示，退役63式履帶裝甲車如圖2所示。

圖2 退役63式履帶裝甲車

表1 退役63式履帶裝甲車主要參數(shù)

2 車身結(jié)構(gòu)及設(shè)備布置與設(shè)計(jì)

車身結(jié)構(gòu)圍繞功能多樣性、 布置合理性以及乘車舒適性等目標(biāo)，遵循原有幾何結(jié)構(gòu)尺寸，去掉不必要的裝置，適當(dāng)調(diào)整局部結(jié)構(gòu)，合理利用車頂空間，設(shè)計(jì)并布置新增設(shè)備。

2.1 拆除部分

2.1.1 武裝系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)

武裝系統(tǒng)置于車頂后部，拆除整個(gè)系統(tǒng)，含高射機(jī)槍及槍架、機(jī)槍窗及機(jī)槍座圈等結(jié)構(gòu)，做封堵處理，以適用于現(xiàn)場(chǎng)救援。

排氣系統(tǒng)置于車頂中部，拆除其排氣扇及排氣罩，換裝成軍用車載空調(diào)，空間得到合理利用。

2.1.2 其他

拆除置于車頂中部的發(fā)動(dòng)機(jī)頂窗及蓋板，換裝成可拆卸的頂窗蓋板，便于通過頂窗蓋板對(duì)車內(nèi)進(jìn)行檢查和維修。

2.2 增設(shè)部分

2.2.1 車窗

在車身前部左側(cè)駕駛室、后部左右兩側(cè)載員室以及尾部后門，增設(shè)不影響防護(hù)等級(jí)的防彈玻璃車窗1、3、3、1塊，共8塊，以擴(kuò)大車內(nèi)駕駛員和載員的視野，便于駕駛員駕駛。

2.2.2 車載空調(diào)系統(tǒng)

該系統(tǒng)置于原排氣系統(tǒng)處，主要是對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行制冷和加熱，采用變頻模式，圍繞行車和環(huán)境要求，對(duì)各技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。加裝該系統(tǒng)后，使車內(nèi)溫度可控，將有效提高乘車舒適度，降低駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行車安全。車載空調(diào)系統(tǒng)型號(hào)為KSZJ100D-70A，主要技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

表2 車載空調(diào)系統(tǒng)主要技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.3 綜合冷卻系統(tǒng)

該系統(tǒng)置于車頂中部左側(cè)，含水冷系統(tǒng)和水箱，主要是對(duì)車內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器進(jìn)行散熱，使設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，以保證行車安全。水冷系統(tǒng)按照反復(fù)利用、智能控制以及散熱及時(shí)等要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)含兩路獨(dú)立封閉循環(huán)水路、水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)以及管帶式全鋁結(jié)構(gòu)的散熱器等，其中，兩水路單獨(dú)配置散熱器，一路對(duì)應(yīng)電機(jī)，一路對(duì)應(yīng)電機(jī)控制器，分別進(jìn)行獨(dú)立循環(huán)冷卻。水冷系統(tǒng)冷卻介質(zhì)為50%乙二醇和50%水。綜合冷卻系統(tǒng)主要技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)如表3所示。

表3 綜合冷卻系統(tǒng)主要技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.4 輔助駕駛系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要有車載云臺(tái)、高清攝像頭和倒車?yán)走_(dá)。其中，高清攝像頭和倒車?yán)走_(dá)置于車身前后，車載云臺(tái)置于車頂前部。加裝該系統(tǒng)后，使駕駛便捷性大幅度提升。車載云臺(tái)是對(duì)行駛環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及存儲(chǔ)，可通過云臺(tái)操控盒對(duì)監(jiān)控畫面進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)、變焦、拍照等。車載云臺(tái)主要技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)如表4所示。

表4 車載云臺(tái)主要技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2.5 其他

在車輪上增設(shè)掛膠履帶，減少在行駛的過程中對(duì)道路造成損害，可用于城市救援。

車頂中部的頂窗蓋板焊接加強(qiáng)筋，提高頂窗蓋板的抗沖擊能力，頂窗蓋板上增設(shè)吊耳，便于打開頂窗蓋板，方便檢查和維修。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

電動(dòng)應(yīng)急救援裝甲車現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分別在水泥路面、泥土草地以及具有一定坡度的路面進(jìn)行，單人操作行駛，試驗(yàn)時(shí)間為1小時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)如圖3所示。試驗(yàn)表明電動(dòng)應(yīng)急救援裝甲車在水泥路面的平均速度為40 km/h，泥土草地的平均速度為35 km/h，最大爬坡度可達(dá)60%，車輛行駛平穩(wěn)，電機(jī)及其控制器、整車控制器、車載空調(diào)以及冷卻裝置等各設(shè)備運(yùn)行正常。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

4 結(jié)論

本文介紹了電動(dòng)應(yīng)急救援裝甲車車身的基本參數(shù)、結(jié)構(gòu)調(diào)整以及添置設(shè)備的設(shè)計(jì)與布置方案。該車輛保留原退役車輛的裝甲車身、履帶行走系統(tǒng)及機(jī)械式傳動(dòng)系，通過拆除武裝系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，有效提高了車頂?shù)目臻g利用率；增設(shè)車窗、軍用車載空調(diào)系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)以及綜合冷卻系統(tǒng)，有效擴(kuò)大了駕駛視野，提高了乘車舒適性、駕駛便捷性以及行車穩(wěn)定性；加裝掛膠履帶，使車輛適用于城市救援。