电传动系统综合性能评价指标体系构建范文

装甲车辆电传动系统作为一种涉及多领域、多学科的军用车辆动力系统，是实现全电陆战平台的前提，其综合性能评价至关重要。然而，当前仍没有形成行之有效的综合性能评价指标体系，且缺乏统一的指导规范，导致各单位在开展相关研究时各自为战、自成体系。因此，开展装甲车辆电传动系统综合性能评价指标体系研究，为装甲车辆电传动系统论证、研制和定型等工作提供有力支撑，具有重要的理论价值和现实意义。2004年北约主办的全电战斗车辆会议，从车辆生命周期成本（LifeCycleCost，LCC）的角度阐述了全电战斗车辆预研阶段的评估过程，但该指标体系只是在传统车辆性能指标体系的基础上增加了静默行驶等指标，不能反映电传动系统的综合性能［1］。2012年我国某车辆研究所提出了一套电传动装甲车辆的试验论证指标体系，该体系同样也是按照传统机械传动车辆的试验定型方法筛选了部分车辆性能指标，不能满足电传动系统综合性能评价的要求。因此，笔者根据指标体系的构建原则，并结合电传动系统的特殊性，研究并构建了装甲车辆电传动系统综合性能评价指标体系。

1指标体系的构建过程

1．1指标体系构建过程分析对处于装备预研阶段的电传动系统，不能只得出评价的最终结果，还要通过评价掌握系统组成模块的具体性能，进而掌握哪些指标需要加强和改善，从而有针对性地提高系统的综合性能。对于电传动系统，不仅要实现总体性能评价，还要实现牵引电机系统、储能装置、发动机发电机组等分系统的性能评价，甚至要评价每个模块的具体指标性能，从而掌握单个指标的综合水平，指出下一步改进方向。所以电传动系统评价目标可分为3个方面，如图1所示。在明确了评价目标后，需要根据指标体系的构建原则和方法来确定电传动系统综合性能评价指标体系［24］。根据其评价目标，采用系统分析法和解释结构模型法（InterpretativeStructuralModellingMethod，ISM），初步构建指标体系。在此基础上，采用Delphi法对构建的指标体系进行优化和约简，构建的基本过程如图2所示。

1．2指标体系第一层指标的确定要确定树形结构的电传动系统指标体系，首先就要确定其第一层指标。采用系统分析法［2］对电传动系统上级、下级和自身的性能进行分析，从3个方面来构建电传动系统的性能评价指标体系，其第一层指标确定如图3所示。

2第一层指标层次结构分解

根据第一层指标特点，分别运用解释结构模型法、系统分析法和纵向分解法构建其指标体系结构，以达到对其各指标量化评价的目的。

2．1电传动系统车辆总体性能指标体系构建系统分析法通常用于分系统指标及与系统指标相关性较强的指标体系的确定。对于电传动系统车辆总体性能指标体系，需要从多个分系统中选择少量与评价目标相关的指标，若仍采用系统分析法，就显得无法入手。解释结构模型法恰好可以满足此类指标体系的构建要求，其步骤如下。1）初步确定电传动系统车辆总体性能指标。表1为车辆的总体性能指标及编号。2）确定指标间相关性。构建指标相关性列表，车辆总体性能指标相关性如图4所示。图4中：Qi→Qj表示Qi与Qj相关，但Qj与Qi不相关；Qi←Qj表示Qj与Qi相关，但Qi与Qj不相关。

2．2电传动系统总体性能指标体系构建由于电传动系统总体性能的所有指标都与电传动系统评价有关，因此可运用系统分析法来确定其指标体系。其分析步骤如下：1）分析系统基本性能，即对系统的功率密度、扭矩密度、传动效率等指标进行分析；2）对系统可靠性和维修便捷性等方面进行评价；3）对高压用电安全性能进行评价；4）由于电缆线的柔性连接，会影响车辆的结构性能和电磁兼容性能，因此还应对该方面内容进行评价。根据以上系统分析，按照以上几个方面提出相应的具有代表性的指标，初步确定了电传动系统总体性能的指标体系，如图6所示。

2．3电传动系统部件性能指标体系构建纵向分解法是系统分析法的特殊情况，主要是按照系统的直接构成进行分解和划分，然后再分别确定各模块的指标体系［2］。对电传动系统部件性能的分析，主要是确定构成该系统的部件，然后寻找评价这些部件性能的指标，从而构成整个系统的指标体系。按照电传动系统动力传递特性分析部件性能指标。首先，发动机发电机组的部件功能是提供稳定的电功率供整车使用，主要考虑功率、燃油消耗率、使用寿命、成本方面以及控制方面的性能；其次，功率变换装置（如DCDC、整流器等电子器件）要根据电子器件的工作特性确定其评价的指标；然后，对于牵引电机、转向电机等动力部件，主要考虑其动力性能，如扭矩、转速、功率等指标；再次，对于储能装置（如蓄电池组），主要考虑其工作环境、功率、体积、质量、寿命等指标；另外，还要考虑机械传动部件指标，如传动效率、体积、质量、结构复杂程度等指标；最后，由于以上部件大都需要冷却，因此还要分析冷却系统的效率、功率、体积、能力等指标。根据以上分析，通过查阅相关部件性能的国军标文件，运用综合法和分析法，确定电传动系统部件性能指标体系，如表2所示。通过对第一层指标的分解，初步构建了电传动系统性能评价指标体系，但该指标体系比较粗糙，可能存在指标交叉、重复、与目标相关性差等缺点，需要进一步优化。

3电传动系统指标体系优化

常用的指标体系完善方法主要分为指标体系的测验和约简。

3．1指标体系测验指标体系模型的初步测验主要是指对模型中指标的特性进行检验和完善，同时优化指标体系的结构层次［7］。指标体系的结构是否需要进一步优化，主要看其是否满足以下要求：1）所要评价的目标系统的分解要完备，即要达到不需再分解就可以清楚描述评价目标；2）所分解的指标体系层次结构尽量不存在混乱、交叉和重复的问题；3）同层指标元素相互独立，不存在冗余。通过分析发现：利用系统分析法构建的指标体系往往不存在结构层次的划分问题；而利用解释结构模型法构建的指标体系则存在不合理的指标结构。但认为车辆总体性能指标体系中的“燃油性能”和“采购成本”指标，分别与电传动系统部件性能指标体系中发动机发电机组“燃油消耗率”及各部件“成本”指标重复，所以应该删除“燃油性能”和“采购成本”2项指标。

3．2指标体系的优化通过对指标体系的测验，可以实现结构的优化，并发现一些相对比较明显的错误。但对于一套复杂的指标体系，仅仅进行简单的测验显然无法达到优化指标体系的目的，还应进一步对指标进行优化，从而增加指标体系的可靠性和通用性，常用的优化指标体系的方法为Delphi法。优化结果表明：“平均速度”、“最大爬坡度”、“最大转速”、“混合度”、“越壕沟宽度”、“过垂直墙高度”指标应删除，该指标与电传动系统的关联性较差。至此，通过对初步构建的指标体系的优化，装甲车辆电传动系统综合性能评价的指标体系已建立。

4结论

作为新生事物，装甲车辆电传动系统综合性能评价目前还没有较完整的评价指标体系。本文采用系统分析法构造了指标体系的层次结构，确立了车辆总体性能、电传动系统总体性能和部件性能3个层次相结合的电传动系统综合性能评价指标体系的总体结构。分别运用解释结构模型法、系统分析法和纵向分解法构建以上3个层次的具体指标体系，并对指标体系进行了测验、约简和优化，建立了完善的电传动系统性能评价指标体系，为装甲车辆电传动系统的综合性能评价奠定了基础。

作者：庞宾宾 廖自力 钱万友 闫之峰 单位：装甲兵工程学院控制工程系 66410部队