電傳動系統綜合性能評價指標體系構建范文

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裝甲車輛電傳動系統作為一種涉及多領域、多學科的軍用車輛動力系統，是實現全電陸戰平臺的前提，其綜合性能評價至關重要。然而，當前仍沒有形成行之有效的綜合性能評價指標體系，且缺乏統一的指導規范，導致各單位在開展相關研究時各自為戰、自成體系。因此，開展裝甲車輛電傳動系統綜合性能評價指標體系研究，為裝甲車輛電傳動系統論證、研制和定型等工作提供有力支撐，具有重要的理論價值和現實意義。2004年北約主辦的全電戰斗車輛會議，從車輛生命周期成本（LifeCycleCost，LCC）的角度闡述了全電戰斗車輛預研階段的評估過程，但該指標體系只是在傳統車輛性能指標體系的基礎上增加了靜默行駛等指標，不能反映電傳動系統的綜合性能［1］。2012年我國某車輛研究所提出了一套電傳動裝甲車輛的試驗論證指標體系，該體系同樣也是按照傳統機械傳動車輛的試驗定型方法篩選了部分車輛性能指標，不能滿足電傳動系統綜合性能評價的要求。因此，筆者根據指標體系的構建原則，并結合電傳動系統的特殊性，研究并構建了裝甲車輛電傳動系統綜合性能評價指標體系。

1指標體系的構建過程

1．1指標體系構建過程分析對處于裝備預研階段的電傳動系統，不能只得出評價的最終結果，還要通過評價掌握系統組成模塊的具體性能，進而掌握哪些指標需要加強和改善，從而有針對性地提高系統的綜合性能。對于電傳動系統，不僅要實現總體性能評價，還要實現牽引電機系統、儲能裝置、發動機發電機組等分系統的性能評價，甚至要評價每個模塊的具體指標性能，從而掌握單個指標的綜合水平，指出下一步改進方向。所以電傳動系統評價目標可分為3個方面，如圖1所示。在明確了評價目標后，需要根據指標體系的構建原則和方法來確定電傳動系統綜合性能評價指標體系［24］。根據其評價目標，采用系統分析法和解釋結構模型法（InterpretativeStructuralModellingMethod，ISM），初步構建指標體系。在此基礎上，采用Delphi法對構建的指標體系進行優化和約簡，構建的基本過程如圖2所示。

1．2指標體系第一層指標的確定要確定樹形結構的電傳動系統指標體系，首先就要確定其第一層指標。采用系統分析法［2］對電傳動系統上級、下級和自身的性能進行分析，從3個方面來構建電傳動系統的性能評價指標體系，其第一層指標確定如圖3所示。

2第一層指標層次結構分解

根據第一層指標特點，分別運用解釋結構模型法、系統分析法和縱向分解法構建其指標體系結構，以達到對其各指標量化評價的目的。

2．1電傳動系統車輛總體性能指標體系構建系統分析法通常用于分系統指標及與系統指標相關性較強的指標體系的確定。對于電傳動系統車輛總體性能指標體系，需要從多個分系統中選擇少量與評價目標相關的指標，若仍采用系統分析法，就顯得無法入手。解釋結構模型法恰好可以滿足此類指標體系的構建要求，其步驟如下。1）初步確定電傳動系統車輛總體性能指標。表1為車輛的總體性能指標及編號。2）確定指標間相關性。構建指標相關性列表，車輛總體性能指標相關性如圖4所示。圖4中：Qi→Qj表示Qi與Qj相關，但Qj與Qi不相關；Qi←Qj表示Qj與Qi相關，但Qi與Qj不相關。

2．2電傳動系統總體性能指標體系構建由于電傳動系統總體性能的所有指標都與電傳動系統評價有關，因此可運用系統分析法來確定其指標體系。其分析步驟如下：1）分析系統基本性能，即對系統的功率密度、扭矩密度、傳動效率等指標進行分析；2）對系統可靠性和維修便捷性等方面進行評價；3）對高壓用電安全性能進行評價；4）由于電纜線的柔性連接，會影響車輛的結構性能和電磁兼容性能，因此還應對該方面內容進行評價。根據以上系統分析，按照以上幾個方面提出相應的具有代表性的指標，初步確定了電傳動系統總體性能的指標體系，如圖6所示。

2．3電傳動系統部件性能指標體系構建縱向分解法是系統分析法的特殊情況，主要是按照系統的直接構成進行分解和劃分，然后再分別確定各模塊的指標體系［2］。對電傳動系統部件性能的分析，主要是確定構成該系統的部件，然后尋找評價這些部件性能的指標，從而構成整個系統的指標體系。按照電傳動系統動力傳遞特性分析部件性能指標。首先，發動機發電機組的部件功能是提供穩定的電功率供整車使用，主要考慮功率、燃油消耗率、使用壽命、成本方面以及控制方面的性能；其次，功率變換裝置（如DCDC、整流器等電子器件）要根據電子器件的工作特性確定其評價的指標；然后，對于牽引電機、轉向電機等動力部件，主要考慮其動力性能，如扭矩、轉速、功率等指標；再次，對于儲能裝置（如蓄電池組），主要考慮其工作環境、功率、體積、質量、壽命等指標；另外，還要考慮機械傳動部件指標，如傳動效率、體積、質量、結構復雜程度等指標；最后，由于以上部件大都需要冷卻，因此還要分析冷卻系統的效率、功率、體積、能力等指標。根據以上分析，通過查閱相關部件性能的國軍標文件，運用綜合法和分析法，確定電傳動系統部件性能指標體系，如表2所示。通過對第一層指標的分解，初步構建了電傳動系統性能評價指標體系，但該指標體系比較粗糙，可能存在指標交叉、重復、與目標相關性差等缺點，需要進一步優化。

3電傳動系統指標體系優化

常用的指標體系完善方法主要分為指標體系的測驗和約簡。

3．1指標體系測驗指標體系模型的初步測驗主要是指對模型中指標的特性進行檢驗和完善，同時優化指標體系的結構層次［7］。指標體系的結構是否需要進一步優化，主要看其是否滿足以下要求：1）所要評價的目標系統的分解要完備，即要達到不需再分解就可以清楚描述評價目標；2）所分解的指標體系層次結構盡量不存在混亂、交叉和重復的問題；3）同層指標元素相互獨立，不存在冗余。通過分析發現：利用系統分析法構建的指標體系往往不存在結構層次的劃分問題；而利用解釋結構模型法構建的指標體系則存在不合理的指標結構。但認為車輛總體性能指標體系中的“燃油性能”和“采購成本”指標，分別與電傳動系統部件性能指標體系中發動機發電機組“燃油消耗率”及各部件“成本”指標重復，所以應該刪除“燃油性能”和“采購成本”2項指標。

3．2指標體系的優化通過對指標體系的測驗，可以實現結構的優化，并發現一些相對比較明顯的錯誤。但對于一套復雜的指標體系，僅僅進行簡單的測驗顯然無法達到優化指標體系的目的，還應進一步對指標進行優化，從而增加指標體系的可靠性和通用性，常用的優化指標體系的方法為Delphi法。優化結果表明：“平均速度”、“最大爬坡度”、“最大轉速”、“混合度”、“越壕溝寬度”、“過垂直墻高度”指標應刪除，該指標與電傳動系統的關聯性較差。至此，通過對初步構建的指標體系的優化，裝甲車輛電傳動系統綜合性能評價的指標體系已建立。

4結論

作為新生事物，裝甲車輛電傳動系統綜合性能評價目前還沒有較完整的評價指標體系。本文采用系統分析法構造了指標體系的層次結構，確立了車輛總體性能、電傳動系統總體性能和部件性能3個層次相結合的電傳動系統綜合性能評價指標體系的總體結構。分別運用解釋結構模型法、系統分析法和縱向分解法構建以上3個層次的具體指標體系，并對指標體系進行了測驗、約簡和優化，建立了完善的電傳動系統性能評價指標體系，為裝甲車輛電傳動系統的綜合性能評價奠定了基礎。

作者：龐賓賓 廖自力 錢萬友 閆之峰 單位：裝甲兵工程學院控制工程系 66410部隊