电力通信指挥车的行驶安全性及温控核算

倪 军

电力通信指挥车的行驶安全性及温控核算

倪 军

（四创电子股份有限公司，安徽 合肥 230041）

研究电力通信指挥车的行驶安全性及温控核算是为了在保障改装后指挥车辆行驶机动能力的同时兼顾内部工作空间的舒适性。文章从工程实例出发，以理论计算为前提，以整车性能测试实验为佐证，阐述了一种电力通信指挥车的行驶安全性及温控核算的设计全过程。通过产品车辆的整备性能实验，验证了前期方案设计的合理性，为该类中型通信指挥车的整车稳定性设计工作提供了一种设计参考思路，同时也为特种车辆改装的性能设计工作提供了参考思路。电力通信指挥车是先进的应急通信设备，其产品设计阶段的车辆行驶安全性及温控核算是保障指挥车基础功能实现的必要前提，具有重要的研究意义。

配重计算；行驶安全性；温控计算；通信指挥车；电力通信

电力通信指挥车可在不依赖电信基站传输信号的前提下，依靠自身的功能体系，实现短波通信、微波通信、卫星通信等多种通信方式。将应急现场的音视频信息传送到后方指挥大厅及系统作战指挥平台，短时间内同地面指挥所、机动指挥平台间迅速搭建起一套互联互通的应急指挥系统，实现视频会议及语音通信等功能，在处理突发事件过程中，显示出特殊用途。应急通信指挥车目前在电力应急、人民防空、公共安全等领域得到了广泛应用[1-2]。

行驶安全性核算及车内温控核算，是通信指挥车机动可靠性和工作稳定性的重要保障，是特种车改装设计的重要工作内容。通信指挥车行驶安全性及车内温控核算研究的难点在于如何在有限的载车平台中，依据车辆自身的结构特点，合理地规划设备的安装位置，保证整个车载系统的功能可靠性。本文以工程项目为基础，对某型号的电力通信指挥车进行配重计算、行驶稳定性计算来验证改装车辆的行驶安全性，对车载空调的制冷、制热能力核算来验证车内工作温度设计的合理性，为该类特种车辆的改装设计工作提供借鉴依据。

1 行驶安全性核算

1.1 车辆的改装要求

1.安全性要求

电力通信指挥车的改装设计工作应符合《机动车运行安全技术条件》（GB 7258—2017）国家标准的行业规范。车辆改装过程中，不改动底盘车的驾驶操纵性、车辆传动系统、车辆承载性等主要基础性能，不影响整车行驶的安全性。改装后指挥车的车速、转弯半径、爬坡度、越壕宽度、接近角、离去角、涉水深度等技术指标应与原底盘车指标趋同。改装后车辆进行相关试验及测试，以验证整车的安全性与规范性。

2.合理性

车辆改装设计过程中，应依据整车加载设备情况及人员工作空间要求，明确功能区域，合理进行配重设计。既要做到车辆前后轴配重合理，车轴不超重，又要充分考虑车辆左右配重，保证车辆左右载重匀衡性。改装后，整车重量不超原底盘车最大载重，轴载荷质量不应超过原底盘车最大轴载荷质量的3%[3]。

1.2 配重计算

以原底盘车前桥中心点在水平面上的投影点为坐标原点，车长方向为轴，车宽方向为轴，车高方向为轴，建立一个如图1所示的三维空间坐标系，将指挥车中的主要设备和人员的质心坐标对应到该坐标系中。

图1 车辆质心分布坐标系

原车载底盘质心在坐标系中的对应值为a= 2 380 mm，a=0 mm，a=1 100 mm。依据改装车辆三维模型图，测得车载主要设备及人员的质心坐标，并计算出设备及人员在各坐标轴的力矩。设备质量、设备质心等效坐标及设备在各坐标轴上的对应力矩如表1所示[3-4]。

表1 设备质量、质心坐标及各轴对应力矩

部件名称Gi/kgXi/mmZi/mmYi/mmGi×Xi/（N·m）Gi×Zi/（N·m）Gi×Yi/（N·m） 底盘质量3 8002 3801 10009 040 2004 180 0000 车顶平台802 8002 8500224 000228 0000 长排警灯23-2332 5580-5 35958 8340

表1 （续）

反射平台351 4303 121−48150 050109 235−16 835 设备机柜3506201 657265217 000579 95092 750 指挥桌椅303 8611 1950115 83035 8500 显示墙604 7911 5770287 46094 6200 换气扇102 3123 067023 12030 6700 打印设备142 4511 422−72634 31419 908−10 164 后舱设备605 4331 450401325 98087 00024 060 前摄像机81253 10001 00024 8000 后摄像机85 4663 100043 72824 8000 卫星天线1004 5703 2100457 000321 0000 附加油箱404 690917-726187 60036 680-29 040 线缆盘305 6901 608-372170 70048 240-11 160 会议沙发503 8611 2450193 05062 2500 驾驶员80-5001 292650-40 000103 36052 000 操作员801 5551 278-470124 400102 240-37 600 指挥人员4803 8611 28001 853 280614 4000

注：G为各部件质量；X、Y、Z为各部件等效质心在对应坐标轴的值；G×X、G×Y、G×Z为各部件在对应坐标轴的等效力矩。

由表1可知，改装车总质量：

式中，为底盘最大质量，取6 000 kg。

指挥车等效质心在各坐标轴上至原点距离为

1.3 稳定性核算

根据GJB 2225.6—1994的要求，通信指挥车改装后，首先要满足载荷分布均衡性，其次符合车辆行驶稳定性。

1.载荷分布均衡性

（1）前后轴载荷分布。指挥车静载时的等效受力模型如图2所示，由理论力学中力与力矩的关系可知

2=–1=2 012.16 kg <前（6）

式中，a为车辆轴距，取4 000 mm；前为前桥轴荷，取2 340 kg；后为后桥轴荷，取3 570 kg；1为指挥车后桥等效承重；2为指挥车前桥等效承重。

图2 车辆静载等效受力模型

（2）整车载荷余量为

由以上计算可知，底盘车改装后，前后桥载荷不超重，整车质量不超重，整车载荷余量为11.03%。

（3）左右轮胎载荷分布。由表1计算可知，改装后整车重心向左偏11.93 mm，故要验证车辆重心偏移对左右轮胎载荷分布的影响。

（4）指挥车左右载荷计算：

4=-3=2 631.54 kg （8）

式中，为综合轮距，取1 700 mm；3为指挥车右侧等效承重；4为指挥车左侧等效承重。

计算结果表明，通信指挥车左右轮胎载荷分布满足改装车左右平衡性行业要求[3]。

2.车辆行驶稳定性

（1）纵向行驶稳定性。指挥车质心到前轴距离为=2 492.20 mm，质心到后轴距离=a-= 1 507.80 mm。可见指挥车质心偏向后轴，故车辆纵向行驶稳定性只计算爬坡阶段即可。指挥车爬坡模型分析如图3所示。整车爬坡行驶时，其纵向稳定性应满足

式中，L为指挥车质心距后桥中心距离；H为指挥车质心距离地面高度。

计算结果表明，改装后，指挥车纵向行驶稳定性满足行业要求。

（2）横向行驶稳定性。车辆横向稳定性是指车辆抵抗侧滑和侧翻的能力。指挥车侧坡行驶模型分析如图4所示。整车侧坡行驶时，其横向行驶稳定性应满足

式中，为改装车质心距离地面高度；为综合轮距。

计算结果表明，指挥车辆横向稳定性满足行业要求。

1.4 车辆行驶安全性结论

经过配重计算、载荷分布计算、行驶稳定性计算可知，改装车辆重心位置合理，车辆前后轴均不超重，整车总重量较原底盘车最大质量尚有11.03%余量，车辆左右载荷分布均匀，纵向及横向稳定性满足行业设计规范。故经理论分析与计算知，改装后的通信指挥车整车行驶安全性符合行业要求和国标设计规范[3]。

图4 车辆侧坡行驶示意图

2 温控核算

通信指挥车内部工作环境温度的舒适性，既是对作战指挥人员的保障，也是对车内工作设备的保障。车内温控环境的核算，主要从车载系统的制冷能力、制热能力两个方面展开。指挥车内部工作空间分区设计如图5所示。

图5 车内工作空间设计图

2.1 制冷能力计算

指挥车配备了一台制冷量为14 000 kcal/h的车载空调，经过换算知车载空调功率车=16.28 kW。

在高温环境下，整车的热负荷包括太阳对车体的辐射热、外界环境对车体的传热、车内电子设备的散热和工作人员的散热。

以外界环境温度为46 ℃，预保持车内环境温度为20 ℃，进行初步的热负荷计算。

太阳对车体的辐射热为

式中，为车体壁的传热系数，取1.5 W/（m2·℃）；△1为太阳直射车顶的照射面积，m2；为太阳辐射强度。太阳正午直射时最高值，取1 120 W/ m2；A为车体对太阳的吸收率，取0.75。

环境对车体的传热为

式中，为车体壁的传热系数，取1.5 W/（m2·℃）；△2为车体传热几何面积，m2；△2为车体内外最大温差，℃。

表2 车内各系统热功率

名称显示系统会议系统网络系统通信系统辅助系统合计 功率P/W4359803401 2005003 455

由表2可知，车内各系统的发热功率总和为 3 455 W；设3为车内所有电子设备同时工作时的发热功率，取3=3 500 W；Q为每位车内工作人员人均的热耗功率，取4=100 W[5]；车内正常工作6人，最多时9人。所有的热量总和为总，则

总=1+2+3+94=8 157 W<车（14）

因此，车辆的制冷系统满足设计需求。

2.2 制热能力计算

指挥车配置了三个独立式暖风机，每台暖风机的标称制热功率为1=3.2 kW，整车三个暖风机同时打开的功率为总=31=9.6 kW。

以外界环境温度为−25 ℃，预保持车内环境温度为20 ℃，进行初步的热负荷计算。此时，车体对外的传热为主要热负荷，不考虑太阳辐射、电子设备的发热和车内工作人员的发热量。

则热交换量

式中，为车体壁的传热系数，取1.5 W/（m2·℃）；△2为车体传热几何面积，m2；△3为车体内外最大温差，℃。

显然，总，因此，整车的制热能力系统设计满足要求，保证了在极端低温环境下，车内亦能够为工作人员提供一个舒适的工作环境[6]。

2.3 温控计算结论

指挥车配置的制冷空调和独立式暖风机，能够在高温和低温工况下为整车提供一个舒适的工况条件，满足车载设备及工作人员的环境需求。

3 对标试验与验证

按照《机动车运行安全技术条件》（GB 7258—2017）的标准规范，对改装车辆进行称重实验、前后轴荷分布检验、跑车实验、环境性能实验等验证实验，结果显示，实验与理论计算偏差在3%（行业标准）以内，说明原设计合理。

4 总结

改装车辆的行驶安全性及温控核算十分重要，它是电力通信机动指挥车能够及时响应突发事件，并提供现场机动指挥空间的重要前提。车辆行驶安全性及内部空间温控核算的过程，既验证了车辆改装设计的合理性，保证车辆与人员的安全，又为工作人员创建一个舒适的工作环境提供了理论依据。以上的论证过程，为电力通信指挥车的可靠性设计提供了一种可行的验证思路。

[1] 黄建祥,薛天茂,陈刚,等.智能监控电力应急车的设计[J].机电技术,2021(5):82-85.

[2] 李淑君.小型“动中通”应急通信指挥车的改造方案[J].数码世界,2020(12):21-22.

[3] 梅宇.稳定性分析在车辆改装设计中的应用[J].重型汽车,2019(3):28-30.

[4] 肖攀,康海霞.卫星通信车辆的行驶安全性评估分析[J].信息通信,2016(10):234-235.

[5] 陈孜虎.高温作业环境下人体热平衡与热应激反应及应对措施研究[J].制冷与空调(四川),2020,34(5): 527-531.

[6] 魏国,雷晗,赵益,等.基于温控器热仿真的特种车辆方舱设计[J].移动电源与车辆,2020(4):11-15.

Driving Safety and Temperature Control Calculation of an Electric Power Communication Command Vehicle

NI Jun

( Sun Create Electronics Company Limited, Hefei 230041, China )

To study the driving safety and temperature control accounting of the electric communi- cation command vehicle is to ensure the driving ability of the modified command vehicle while taking into account the comfort of the inner working space. In this paper, the whole design process of running safety and temperature control accounting of an electric communication command vehicle is described based on the theoretical calculation and the whole vehicle performance test. The reasona- bleness of the preliminary design is verified by the test of the vehicle's reassembly performance, which provides a design reference for the whole vehicle stability design of this kind of medium communication command vehicle, and also provides a reference for the performance design of special vehicle refitting. Electric communication command vehicle is an advanced emergency communication equipment. The vehicle running safety and temperature control accounting in the product design stage are the necessary prerequisites to ensure the realization of basic functions of the command vehicle, which has important research significance.

Counterweight calculation;Driving safety;Temperature control calculation;Commu- nication command vehicle;Electric power communication

U462.3

A

1671-7988(2022)21-81-05

TH12；TN91

A

1671-7988(2022)21-81-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.021.015

倪军（1988—），男，硕士，工程师，研究方向为机电一体化技术，E-mail:593376353@qq.com。