崔 澂，吳建明，李光輝，李新偉，賀 森，王軍杰，于樹濱*

（1.陸軍軍醫(yī)大學士官學校，石家莊 050081；2.陸軍工程大學石家莊校區(qū)，石家莊 050000；3.陸軍裝甲兵學院，北京 100072）

0 引言

裝甲救護車屬于我軍野戰(zhàn)衛(wèi)生救護核心車輛，是機械化部隊一線伴隨衛(wèi)勤保障的機動平臺。目前，基于裝甲救護車的一線救治訓練條件不足，部隊開展訓練、場地及裝備保障均存在一定困難；同時，實裝開展大批量訓練具有組織保障難度大、訓練消耗高、裝備磨損消耗大易損壞、教學時效較低等局限，完全使用實戰(zhàn)裝備訓練既不必要也不實際[1-2]。模擬仿真訓練這種低耗高效的新型訓練方式恰恰可彌補上述局限。實體模擬訓練是解決大型裝備訓練的有效方法手段，既節(jié)約訓練成本，又縮短實際操作培訓周期。但是各承訓機構及部隊尚無相關配套的模擬訓練裝備，無法滿足全員、全系列、全流程演訓。裝甲救護車實體模擬訓練器的研發(fā)可為一線戰(zhàn)傷救護訓練的快速展開提供急需的裝備保障。

1 總體目標

以裝甲救護車車體外形與結構、技戰(zhàn)性能、車內裝備及元器件組成、展收及技能操作、維護保養(yǎng)等為設計研發(fā)依據(jù)，通過實體動靜態(tài)模擬訓練平臺搭建，實現(xiàn)野戰(zhàn)路況顛簸體感模擬、車體及艙室環(huán)境模擬、駕駛及場景模擬、車載裝備器材實裝模擬以及急救儀器設備功能運行，為部隊快速形成戰(zhàn)時裝甲救護機動伴隨保障能力提供訓練平臺支撐。

2 實現(xiàn)技術路徑

采集裝甲救護車外殼外形、車體主結構組成、車載儀器設備、附屬元器件、功能狀況等信息，通過實地勘測及數(shù)據(jù)擬合，獲取路況、車況、功能實現(xiàn)以及車體內光線、溫度、顛簸、噪聲等裝甲救護車戰(zhàn)時裝備環(huán)境狀態(tài)參數(shù)及承載員體感。

2.1 野戰(zhàn)路況顛簸體感模擬

采用動力學模型、路況實時感知、地圖生成、軌跡規(guī)劃進行裝甲救護車在不同野戰(zhàn)路況最高行駛速度所產(chǎn)生的顛簸及體感參數(shù)實地勘測，分析推斷不同顛簸狀態(tài)下所致承載員體感對救治效果的影響程度。按照仿真控制系統(tǒng)、多自由度平臺、模擬艙、運動控制系統(tǒng)等組成設計，搭建野戰(zhàn)路況顛簸體感模擬平臺系統(tǒng)硬件平臺，開發(fā)運動顛簸體感模擬平臺軟件系統(tǒng)（如圖1所示），經(jīng)系統(tǒng)組裝調試、測試運行，通過仿真控制系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)軟件模擬不同野戰(zhàn)路況下的輕度、中度、劇烈、極劇烈等4個承載員體感顛簸程度，實現(xiàn)對救治展開及救治技術實施產(chǎn)生不同程度影響的車內救治環(huán)境模擬。

圖1 運動顛簸體感模擬平臺軟件系統(tǒng)設計

運動顛簸平臺由不同數(shù)量的運動缸作為支撐，通過控制單缸獨立或多缸組合的伸縮變化，實現(xiàn)平臺不同空間姿態(tài)的變化；通過調控缸的驅動速度，實現(xiàn)平臺的加、減速運動。根據(jù)缸的驅動源不同，可分為機電運動缸（電動機驅動）和液壓缸（高壓油、活塞驅動）[3-4]。按照目標模擬需求，考慮到受訓練場地空間不宜過大，以及電力容量、冷卻水源、低噪聲和清潔要求較難達標等因素制約，同時存在專業(yè)維護能力、運行保障力量較難實現(xiàn)等問題，基本不具備使用液壓運動平臺的條件。近10 a來，機電運動平臺伺服電動機功率不斷增大、滾珠絲杠性能不斷優(yōu)化、系統(tǒng)可靠性有效提升、價格大幅下降，故驅動源選擇采用機電驅動方式。作為凈載荷低于15 t的常規(guī)運動平臺，可滿足功耗小、機械效率高、結構簡單、整體造價低、維修方便、占用空間小、環(huán)境溫度要求低、控制算法簡潔、調試易操控等研發(fā)性能指標需求。目前，地面裝備模擬訓練常用運動平臺包括單自由度平臺、兩自由度平臺、三自由度平臺和六自由度平臺[5-7]。根據(jù)仿真效果、成本投入、控制難易程度、有效運動參數(shù)等，從訓練實效、建設成本、維護保障各方面綜合考量，采用相對性價比最高的三自由度機電運動平臺較為適宜（如圖2所示）。

圖2 三自由度機電運動顛簸平臺結構

2.2 車體及艙室內裝模擬

圖3 輪式裝甲救護車實體模擬訓練器樣機

通過車體及艙室內結構的數(shù)據(jù)采集、3D車體結構建模，按照部隊列裝的裝甲救護車及其實際功能，進行外觀、內部構造、車載裝備器材等全要素仿真，予以實裝實載1∶1設計制作。整車車體共分為外部裝甲、底座、外殼框架、外部組份、內部組件、座椅支撐骨架、座椅、車內器材裝備設施等8個組成部分。先焊接底座，然后以底座為基礎，在上方焊接框架、外殼框架、外部組份、內部組件，預留設備器材氣路、電器等接口，以提供儀器設備正常工作條件，最后完成車內器材裝備設施的布設（如圖3所示）。外部裝甲采用高性能聚氯乙烯材料代替，數(shù)控雕刻加工成型，最終通過燕尾螺釘和外殼緊固連接。底座由槽鋼下料焊接制作而成，保證底座的平面度。外殼框架由方管下料焊接制作而成，保證焊接強度。各個框架之間通過方管鏈接成形，焊接在底座上，保證整車安全性。外部組份是在整體框架完成后再進行整體外包鋼板，依據(jù)現(xiàn)場實際情況激光切割下料，預留觀察孔、駕駛艙門、后艙門；再由鋼板激光切割下料，焊接制作艙門、觀察口、頂部艙口等。內部組件是在整體框架完成后，內部整包鋼板，依據(jù)現(xiàn)場實際情況激光切割下料，預留觀察孔、駕駛艙門、救護室艙門。座椅支撐骨架由鋼板激光切割下料，側面圍鋼板制作而成；座椅坐墊和靠背部分內部襯雙層細木板，木板上面鋪雙層海綿，座椅套由人造革材料制作；座椅升降部分由直線導軌固定，導軌兩端分別于上板及底板焊接固定，內部鏈接拉簧；座椅支架由鋼板激光切割下料折彎成形，兩部分由鋼絲繩減震器鏈接。預留制式器材設備安裝位置和固定支架，車載急救設備采取捆扎、減震措施，通過專用捆扎帶、鎖緊扣固定在設備托架上，安全可靠，每個支架下方還安裝有專用的減震元件，通過鋼絲繩減震器、尼龍繩拉緊器、物品網(wǎng)兜等可以消除振動。預留顛簸模擬平臺接口，在底板下方均布設焊接法蘭板，作為與振動平臺連接的接口。

2.3 駕駛及場景模擬

根據(jù)訓練需求，可加裝裝甲車駕駛訓練模擬系統(tǒng)；為提升受訓人員的環(huán)境真實沉浸感，可在駕駛艙前視野、后艙體兩側觀察孔加裝3D畫面顯示系統(tǒng)，通過環(huán)型幕及視景轉移呈現(xiàn)不同戰(zhàn)場環(huán)境的仿真立體場景，亦可呈現(xiàn)平坦、山路顛簸、上下坡、雨雪冰濕滑等典型野戰(zhàn)路況場景[8]。

2.4 急救設備器材及戰(zhàn)傷救護訓練模擬

在實現(xiàn)野戰(zhàn)路況顛簸體感模擬、車體及艙室內裝模擬的基礎上，通過車載急救實裝設備器材、急救模擬設備2種方式，加裝配齊裝甲救護車全套急救裝置，并與專用智能模擬人進行功能對接。通過傷情預設及隨機生成、傷情判斷與評估、救治策略選擇、救治技術展開、救治效果評判等環(huán)節(jié)，既可實現(xiàn)裝甲救護行動中的單人單項救治技術模擬訓練，也可開展小組協(xié)同綜合救治模擬訓練，還可對整個訓練的各技術要素與流程環(huán)節(jié)予以實時監(jiān)控、同步指導和評測；通過自主模擬訓練、實時指導評估、模擬訓練考核等流程，實現(xiàn)救治思維策略與救治技能一體化訓練、實操與模擬結合型人機交互訓練與考評。

3 模擬仿真效果

目前，裝甲救護車實體模擬訓練器研制完成后，車體的外殼外形、顏色及主架結構、艙室、車內元器件組成、上裝急救儀器設備與裝甲救護車實裝實載呈1∶1全要素仿真；所采用的輕型材料替代裝甲、艙室內外仿真結構器件、全載上裝急救儀器設備，總質量不低于4 t；加裝的制式器材設備和固定支架、急救設備捆扎減震裝置具備與實裝相似的防震性能；氣路、電路等接口可保障所有儀器設備正常運行；智能模擬人遠程操控距離不小于50 m。在裝甲救護訓練與考核實踐中，具備與實裝相當?shù)目箟?、防雨、防塵、防銹等性能，車輛駕駛、車體展收、裝甲救護組展開、急救儀器設備使用操作、一線救治技術實施等流程步驟與實裝操作完全一致。

4 結語

裝甲救護車實體模擬訓練器屬于戰(zhàn)救專項訓練用模擬裝備器材，研發(fā)應用后適用于陸軍合成部隊、一線戰(zhàn)救專業(yè)培訓單位機構的裝甲救護技術訓練，預期可應用于全軍各層次類別培訓，展開戰(zhàn)現(xiàn)場急救、護理技能操作、野戰(zhàn)衛(wèi)生車輛應用、衛(wèi)生裝備維修等課程教學及專業(yè)技能單項、綜合訓練，適于開展自主訓練、比武競賽、戰(zhàn)場救護行動綜合演練、衛(wèi)勤綜合演練、合成訓練、聯(lián)合演習等，可顯著降低訓練成本、提高訓練效益，有助于快速達到人機、人裝、戰(zhàn)技結合的目的，解決部隊全軍各類施訓機構及基層部隊開展裝甲救護車伴隨保障訓練裝備有限的現(xiàn)實困難，為我軍快速展開裝甲救護訓練提供重要平臺。下一步，尚需在教學訓練中檢驗裝甲救護車實體模擬訓練器的整體性能和實際使用效果，重點針對運動顛簸體感模擬的仿真度、車體耐磨性及內部組件的適用性，從材料選擇、工藝設計、組裝適配、人機結合等角度予以改造提升。