車輛裝備“越野平均速度”類指標研究綜述

周忠勝

摘? 要：本文從車輛機動性概念和評價指標體系出發(fā)，梳理了國家軍用標準關(guān)于“越野平均速度”類術(shù)語（指標）的定義及試驗方法，綜合論述了國內(nèi)對于“越野平均速度”類指標的相關(guān)研究成果，介紹了北約參考機動性模型（NRMM）的發(fā)展情況、基本功能，就如何更好地發(fā)揮“越野平均速度”類指標的作用提出了相關(guān)意見和建議。

關(guān)鍵詞：越野平均速度；車輛；機動性

中圖分類號：T-652.2；U461.5；U469.3；TJ81+0.1? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1005-2550（2024）03-0015-10

Summary of the Research on the Average Cross-Country Speed for Vehicles

Abstract： Starting from the concept and evaluation index system of vehicle mobility， this paper compiles the definitions and test methods of the national military standard on the term “Average Cross-Country Speed”， comprehensively discusses the relevant research results of “Average Cross-Country Speed”， introduces the development and basic functions of the NATO Reference Mobility Model （NRMM）， and discusses how to better play the role of “Average Cross-Country Speed” indicators.

Key Words： Average Cross-Country Speed; Vehicle; Mobility

機動能力是車輛裝備發(fā)揮作用的根本和依靠。車輛機動能力的表征指標是非常豐富的，同時又是非常復(fù)雜的，準確、全面地評價車輛裝備的機動能力是非常困難的，單一機動性指標難以勝任，一般需要一整套機動性戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標體系。一些具備綜合性特征，同時又和部隊的實際戰(zhàn)術(shù)使用緊密聯(lián)系的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標，得到了重點關(guān)注。比如“越野平均速度”類指標，很早就作為坦克裝甲車輛戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標一直在使用。近期一些通用戰(zhàn)術(shù)車輛技術(shù)預(yù)研項目也將“越野平均速度”用于評價車輛的機動性水平。

但是在車輛裝備的技術(shù)研究和實際型號研制工作中，“越野平均速度”類指標遇到如下實際問題：其在機動性指標體系中的處于什么位置？其定義是否清晰、嚴謹？其理論計算方法和實車試驗條件是否確定和唯一？其定義和試驗方法是否得到了相關(guān)方的一直認可？國內(nèi)外對其的研究情況如何？外軍是否有類似的指標？外軍是如何定義的？外軍在實際中如何使用？我軍是否可以借鑒外軍的使用方式？未來這類指標還用不用、怎么用？怎么更好地發(fā)揮作用？

國內(nèi)相關(guān)國軍標、研究論文、實踐，外軍相關(guān)模型中分別定義了“越野平均速度”、“公路平均速度”、“戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)行駛平均車速”、“名義平均速度”、“加權(quán)平均行駛速度”、“最大越野平均車速”、“speed made good”等術(shù)語或概念，這些術(shù)語或概念的內(nèi)涵表征的技術(shù)含義是類似或者相關(guān)的。在本文中將它們統(tǒng)稱為“越野平均速度”類術(shù)語，在作為戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標使用時統(tǒng)稱為“越野平均速度”類指標。

本文車輛裝備的概念是泛化的車輛概念，可涉及到軍用越野汽車、通用戰(zhàn)術(shù)車輛、坦克和輪式裝甲車輛、具備地面機動能力的各種地面機動系統(tǒng)等等，這些車輛裝備的使用領(lǐng)域可涉及國防、農(nóng)業(yè)、資源開采、深空探測和航天、深海探測等等。本文的論述主要以越野汽車、坦克裝甲車輛為主，不會面面俱到地涉及到上述所有的地面機動系統(tǒng)和全部的使用領(lǐng)域。但是基本的底層邏輯和處理方法基本一致。

1? ? 機動性概念及評價體系

“越野平均速度”是用來表征車輛裝備機動性能力的綜合性戰(zhàn)術(shù)指標之一，為了更好地展開研究，很有必要先對戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標、機動性等概念進行必要的闡述和分析。

GJB 8892.2-2017《武器裝備論證通用要求-第2部分-術(shù)語》中2.3.8條將戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標（Tactical and technical goal）定義為：衡量武器裝備作戰(zhàn)使用性能的指標。包括定性要求和定量要求，也分為戰(zhàn)術(shù)指標和技術(shù)指標[1]。GJB 8892.17-2017《武器裝備論證通用要求-第17部分-機動性》4.3論證原則對車輛裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標提出了系統(tǒng)性、全面性、協(xié)調(diào)性、合理性、可驗證、可考核的要求[2]。張聲濤等基于系統(tǒng)工程的觀點，認為坦克作為一個功能全面、學(xué)科眾多、聯(lián)系密切的大型綜合系統(tǒng)，其戰(zhàn)技性能指標應(yīng)該具備綜合性、相關(guān)性、可比性、合理性、導(dǎo)向性的特征[3]。上述標準和文獻很好地概括了戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標的功能、分類、要求和特征。

GJB 2937A-2004《裝甲車輛術(shù)語》2.2.3條對機動性能（Mobility）定義為：裝甲車輛在戰(zhàn)斗全重狀態(tài)下，在一定環(huán)境中進行戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)機動的快速性、通過性和轉(zhuǎn)向性。包括陸地機動性、水上機動性和運輸可能性。在2.2.3條機動性能下面，列出陸上機動性術(shù)語23條，列出水上機動性術(shù)語7條。其中2.3.3.1陸上機動性定義為：裝甲車輛在地面上進行指定運動的快速性、通過性和轉(zhuǎn)向性[4]。GJB 2937A代替GJB 9-1984《履帶裝甲車輛戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標名詞術(shù)語》和GJB 2937-97《裝甲車輛術(shù)語》。這三個標準關(guān)于機動性的定義基本一致。

GJB 801-1990《軍用汽車和掛車術(shù)語》4.2條對機動性（Mobility）定義為：軍用汽車以盡可能高的速度通過各種道路、無路地帶和克服各種障礙的能力。在4.2條機動性下面按照動力性、通過性（越野性）分列兩類術(shù)語。4.2.1條對動力性定義為：汽車在規(guī)定總質(zhì)量條件下以盡可能高的平均速度在規(guī)定路面行駛的能力，用動力因數(shù)作為動力特性的指標，通常以汽車的加速能力、爬坡能力和最高車速來綜合評價。4.2.1條動力性下面共列出7條術(shù)語。4.2.2條對通過性（越野性）（Trafficability）定義為：軍用汽車在規(guī)定質(zhì)量和拖掛條件下，以足夠高的平均速度通過各種壞路、無路地帶（如耕作地、沙漠、雪地、沼澤等松軟路面）和克服各種障礙的能力。在4.2.2條通過性（越野性）下面，按照地面通過性和地形通過性分列兩類術(shù)語。4.2.2.1條地面通過性（Land trafficability）定義為：按地面推力（或附著力）和阻力所反映出的汽車通過能力。地面通過性術(shù)語大類下面列出了10條術(shù)語。4.2.2.2條地形通過性（Terrain trafficability）定義為：汽車通過不同地形的行駛能力。地形通過性術(shù)語大類下面列出了18條術(shù)語。[5]

根據(jù)兩個國軍標對機動性的定義、機動性細化表征術(shù)語條目數(shù)量和定義，可以看出表征車輛裝備機動性的技術(shù)指標（參數(shù)）是非常豐富和復(fù)雜的，全面、準確地描述、評價車輛裝備的機動性是非常困難的，往往需要一整套性能指標體系才能完成這一任務(wù)。

GJB 8892.17附錄A1 陸上裝備機動性指標示例中，列舉了3項持久性指標（最大行程、水上最大航程、持續(xù)行駛能力）、7項快速性（敏捷）指標（單位功率、最大速度、公路平均速度、越野平均速度、加速時間、水上最大航速、水上倒航速度）、17項限制（通過）性指標（車底距地高、單位壓力、最大爬坡度、最大側(cè)傾坡、越壕寬、通過垂直墻高、接近角、離去角、浮力儲備系數(shù)、潛渡、入水角、出水角、最小轉(zhuǎn)彎半徑、水上最小轉(zhuǎn)彎半徑）。該附錄基于坦克裝甲車輛的研制經(jīng)驗，將機動性指標分為三大類，舉出19項與陸上機動性有關(guān)的指標，給出了一個指導(dǎo)、評價陸上裝備機動性的框架指引[2]。

關(guān)于車輛裝備機動性的著作、論文、文獻也汗牛充棟，各個領(lǐng)域的從業(yè)者、研究人員、使用者都站在自身的角度，開展了深入研究和廣泛探索，也基于自己的理解定義了機動性概念。很典型的，如彭莫、陳欣等前輩均認為：機動性是指車輛在給定地面上運動的能力，由在一定路徑上的平均速度決定。車輛所具有的以較高的平均速度通過多種道路或復(fù)雜地域的性能，也就是車輛所具有的陸上點對點移動，并保持其完成規(guī)定任務(wù)的綜合能力。更確切地說，就是車輛在保證乘員安全及運載的物資或裝備完整的前提下，以足夠高的平均速度通過各種道路（如高速公路、等級公路、等外公路、急造軍路等）以及各種復(fù)雜地域（如凸凹不平硬路面、各種松軟土壤和沙地、冰雪路面、植被覆蓋的地面、灌木叢、河流和溝渠等各種水障、溝坎和堤壩等越野地面）的通過能力[6、7]。

分析GJB 2937A、GJB 801機動性術(shù)語體系，可以看出國軍標細化、分解、豐富機動性指標，建立一整套機動性指標體系的同時，國軍標的定義和彭莫、陳欣等前輩的定義也非常清晰地反映了使用方（論證方、采購方）對車輛裝備機動能力的實際使用期望，即對車輛在實際戰(zhàn)術(shù)使用中的機動性能能力表現(xiàn)要求。GJB 2937A機動性定義包含了“戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)機動”這個預(yù)設(shè)使用目的和定義基礎(chǔ)。GJB 801機動性定義中有“以盡可能高的速度通過各種道路、無路地帶和克服各種障礙的能力”的描述。GJB 801通過性（越野性）定義中有“以足夠高的平均速度通過各種壞路、無路地帶和克服各種障礙的能力”的描述。彭莫、陳欣等前輩定義中有“以較高的平均速度通過多種道路或復(fù)雜地域的性能”、“以足夠高的平均速度通過各種道路以及各復(fù)雜地域的通過能力”的描述。相對而言，彭莫、陳欣等前輩的定義更一般化和概念化，內(nèi)容更豐富。

雖然現(xiàn)實中通常以一整套戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標體系來定義和評價車輛裝備的機動能力，但是從上面的三種機動性的定義中，從機動性能力評價角度，人們一直在探索和研究用一個或幾個簡單的綜合性機動性指標來評價車輛裝備機動能力的可能性。其中“越野平均速度”類指標作為典型的戰(zhàn)術(shù)指標、綜合性指標，能夠為作戰(zhàn)部門提供在多種道路環(huán)境下承擔(dān)不同戰(zhàn)術(shù)任務(wù)時的機動能力的相關(guān)信息，可以協(xié)助制定作戰(zhàn)計劃，受到部隊的廣泛關(guān)注和重視，很早就作為坦克裝甲車輛機動能力的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標之一。近期一些通用戰(zhàn)術(shù)車輛技術(shù)預(yù)研項目也使用“越野平均速度”表征通用戰(zhàn)術(shù)車輛的機動性能力。

2? ? “越野平均速度”類術(shù)語的定義、試驗方法

2.1? ?國軍標的定義和試驗方法

在國家軍用標準中，與裝甲車輛、工程機械、軍用越野汽車有關(guān)的標準對“越野平均速度”類指標均有相關(guān)的定義和試驗方法。

GJB 2937A給出“公路平均速度”（average road speed）、“越野平均速度”（average cross-country speed）等術(shù)語，列在2.2.3機動性能下。該標準的2.2.3.3條給出“公路平均速度”的定義為：在規(guī)定比例的各類公路路面上及規(guī)定的環(huán)境條件下，裝甲車輛各平均速度的平均值。2.2.3.4條給出“越野平均速度”的定義為：在規(guī)定比例的各類越野路面上及規(guī)定的環(huán)境條件下，裝甲車輛各平均速度的平均值[4]。

GJB 2937A只是給出“規(guī)定比例”、“各類公路路面”、“規(guī)定環(huán)境條件”、“各類越野路面”等原則性的描述，沒有給出明確的比例分配，沒有明確說明公路、越野路面的分類和具體特征描述，也沒有明確描述環(huán)境條件。這體現(xiàn)了術(shù)語本身定義的包容性，給了各個具體型號裝備研制足夠的靈活性，但是客觀上極大地影響了“越野平均速度”類指標的實際作用。

GJB 59.59-87《裝甲車輛試驗規(guī)程-平均速度測定》給出了“平均速度”測定的條件、方法、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果評定。規(guī)定了車輛、駕駛員、儀器、氣象、路面、最低行駛里程等相應(yīng)的試驗條件，依據(jù)行駛里程累計數(shù)、行駛時間累計數(shù)，計算各種路面的平均速度、日平均速度。試驗結(jié)果評定同時考慮了車輛戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標有無明確要求的情況，評定方法分別用試驗結(jié)果與戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標、國內(nèi)同類車型對比[8]。試驗方法沒有詳細說明試驗環(huán)境條件、各類公路越野路面的詳細情況及其比例。與工程機械類裝備有關(guān)的GJB 4110.3-2000《軍用輪式工程機械設(shè)計定型通用試驗規(guī)程-行駛性能試驗方法》、GJB 4111.7-2000《軍用履帶式工程機械設(shè)計定型通用試驗規(guī)程-平均行駛速度、最大行駛里程及油耗試驗方法》關(guān)于平均行駛速度的試驗方法與GJB 59.59類似。

GJB 801給出術(shù)語“戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)行駛平均車速”（Campaign and tactical mean velocity），作為4.2.2通過性（越野性）下的4.2.2.1地面通過性下的術(shù)語。該標準的4.2.2.1.5條給出戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)行駛平均速度的定義為：在各種規(guī)定路面上平均速度的基礎(chǔ)上加權(quán)平均，按戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)機動時行駛道路的概率進行加權(quán)。計算公式為：Vcam=1/（0.40/V1+0.40/V2+0.18/V3+0.02/V4），Vtac=1/（0.26/V1+0.24/V2+0.30/V3+0.20/V4），其中Vcam為戰(zhàn)役行駛平均速度，Vtac為戰(zhàn)術(shù)行駛平均速度；V1、V2、V3、V4分別為瀝青公路、簡易公路、土路、越野行駛的平均技術(shù)速度，單位為km/h[2]。

在2000年前，我國軍用越野汽車和通用戰(zhàn)術(shù)車輛戰(zhàn)術(shù)使命主要為后勤運輸保障車輛，其研制一直依托我國汽車工業(yè)基礎(chǔ)，與民用汽車工業(yè)技術(shù)協(xié)同發(fā)展，“戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)行駛平均車速”在具體的軍用越野汽車和通用戰(zhàn)術(shù)車輛型號研制中并未得到實際使用。

2.2? ?“越野平均速度”類指標的初步分析

從上述術(shù)語定義、試驗方法可以看出，“越野平均速度”類指標是指車輛在規(guī)定比例的各類公路或越野路面上，及規(guī)定環(huán)境條件下各平均速度的加權(quán)平均值。術(shù)語本身的定義及試驗方法很好理解、也并不復(fù)雜。但是術(shù)語定義、試驗方法并不嚴謹，只有框架性定性要求，沒有量化規(guī)定。道路試驗條件、相關(guān)技術(shù)要求和細節(jié)不清晰。同時影響平均速度的非車輛因素，特別是駕駛員的影響沒有考慮、控制。軍用越野汽車的相關(guān)定義非常明確，但是只有術(shù)語，沒有試驗方法等支撐標準，在軍用越野汽車研制中未實際使用。

結(jié)合前面三種“機動性”術(shù)語的定義，考慮到“越野平均速度”類指標除了與車輛自身機動性能力相關(guān)外，和行駛的道路類型、條件等地面環(huán)境密切相關(guān)，還和駕駛員實際駕駛時的感知、判斷與行為緊密相關(guān)，因此“越野平均速度”類指標是一個非常典型的與實際戰(zhàn)術(shù)使用強相關(guān)的“戰(zhàn)術(shù)指標”，而不是一個與車輛自身機動性能力強關(guān)聯(lián)的“技術(shù)指標”。

雖然“越野平均速度”類指標很早就得到使用方（論證方、采購方）的青睞，但是由于其定義和實車試驗確認的結(jié)果只是針對某一特定試驗條件下的單一平均速度，難以應(yīng)對車輛駕駛?cè)藛T、行駛?cè)蝿?wù)和行駛路線的多樣性實際使用狀況，所以其只能在一定程度上定性地，而難以精確、定量地指導(dǎo)車輛裝備的實際戰(zhàn)術(shù)使用。

綜上所述，現(xiàn)有“越野平均速度”類指標的綜合性、相關(guān)性特征明顯，但可比性、合理性、導(dǎo)向性作用嚴重不足。在機動性指標體系中，“越野平均速度”類指標的作用非常有限。

3? ? 國內(nèi)對“越野平均速度”類指標的研究

在GJB 9-1984標準中“越野（公路）平均速度”術(shù)語就存在，因此很早就作為坦克裝甲車輛的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標使用，國內(nèi)對其分析、研究、探索的文獻也較多，典型的研究文獻如下。

3.1? ?國內(nèi)相關(guān)研究綜述

于江等將名義平均速度、支撐通過性、幾何通過性三個方面的機動性指標加權(quán)平均，建立機動性量化評價模型，并對多種實例車型進行了計算，便于橫向分析評價，選擇合適的新型加油車汽車底盤。其提出了名義平均速度（nominal average velocity，NAV）概念，定義是：車輛在可行駛區(qū)域內(nèi)各種地面行駛時可達最大速度的平均值。其將越野汽車的可靠性行駛試驗的里程分配比例做為名義平均速度的組成權(quán)重。Vna=0.2Vor+ 0.4Vt+0.1V1+0.1V2+0.1V3+0.1V4。式中各項參數(shù)意義見表1[9]。

姚明等提出車輛加權(quán)平均行駛速度概念，并將其作為機動性評價和分級研究的指標。姚明等以GJB 4527越野汽車可靠性試驗考核的四種路面（越野路面、山區(qū)路面、凸凹不平路面、鋪裝平滑路面）及里程分配比例為依據(jù)，以在各種路面上的最高車速為基礎(chǔ)，計算加權(quán)平均行駛速度，Vj=20%×V1+20%×V2+40%×V3+20%×V4，式中Vj為車輛加權(quán)平均行駛速度，V1、V2、V3、V4分別為越野路面、山區(qū)路面、凸凹不平路面、鋪裝平滑路面的最高車速。松軟路面土壤阻力為限制越野路面最高行駛車速的因素；坡道阻力和輪胎彈性變形阻力為限制山區(qū)路面最高行駛車速的因素；路面不平度及其對應(yīng)的乘坐數(shù)舒適性限值為限制凸凹不平路面最高行駛車速的因素；車輛行駛滾動阻力和無風(fēng)情況下的空氣阻力為限制鋪裝平滑路面最高行駛車速的因素。以某越野車為對象，建立了計算模型，進行了各種路面的平均行駛速度計算，并與試驗值進行對比[10]。

高連華為了克服憑經(jīng)驗確定越野平均速度的不足，提出了平均行駛速度的矩陣算法，嘗試在進行實車試驗前量化計算越野平均速度。其主要聚焦于安裝機械變速箱、單車、晝間行駛的坦克平均行駛速度，將各檔位的時間比例、傳動系速比、發(fā)動機油門開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速系數(shù)、駕駛員等級、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等因素作為影響因素，整合為矩陣形式，計算平均速度。其指出：平均速度與車輛最大速度的比值，大致在0.35～0.5之間。平均速度是綜合評定車輛機動性的指標，是一個統(tǒng)計值。越野行駛的平均速度與道路行駛的平均速度之比在0.6～0.8之間[11]。

段譽等認為履帶車輛在不平路面行駛時，車輛顛簸程度是限制車輛速度提高的主導(dǎo)因素，最大越野速度通常由車輛的振動響應(yīng)決定。其建立了包含負重輪-履帶-地面接觸和懸掛系統(tǒng)的車輛多體動力學(xué)模型，建立了四種路面的數(shù)字化模型；以乘坐舒適性、人體承受極限、懸掛可靠性、乘員操控性能作為最大越野速度的四個限制性指標；通過實車試驗驗證了計算模型的可信度，確定了4個約束條件的門限值；針對給定的試驗場路面，量化計算越野平均車速；對比仿真與實車試驗結(jié)果，驗證了模型的可信性；構(gòu)建了路面不平度系數(shù)、車速兩個變量與振動響應(yīng)之間的近似模型，擬合了車輛不平度系數(shù)與車速間的數(shù)學(xué)關(guān)系，提出了車輛不平路面越野平均速度計算方法。該方法和模型為機動性研究提供了量化分析途徑[12]。

吳衛(wèi)星等綜合研究我國和美軍車輛平順性試驗和評價方法，結(jié)合不同車型的實車試驗，確定以人體可承受、不影響安全行駛的振動加速度為上限，確定實際車輛試驗中車輛行駛的最高速度上限，進行了“越野平均車速”實車試驗方法研究和探索[13]。

毛明等從履帶車輛行駛系統(tǒng)性能角度出發(fā)，認為車輛機動性可以用越野平均速度、最大速度兩個指標描述。毛明等指出越野平均速度主要取決于行駛系統(tǒng)性能，行駛系統(tǒng)是提高越野平均速度即行駛機動性的關(guān)鍵因素，是提高行進間射擊速度即火力機動性的關(guān)鍵因素，是提高車輛行駛平順性和乘坐舒適性的決定性因素，是影響可靠性的主要因素[14]。

王克運等將車輛行駛地面劃分為若干典型地形單元，按照車輛行駛路線，動態(tài)計算車輛在穿越各典型地形單元的速度變化和所需時間，統(tǒng)計總的行駛里程、總行駛時間，得到越野行駛平均速度。其闡述了影響車速的4種典型制約因素，路面阻力和坡度（地面附著條件限制、動力傳動提供的驅(qū)動力大?。?、路面不平度（車輛振動響應(yīng)、人能承受的振動加速度限值）、轉(zhuǎn)向時的速度限制（轉(zhuǎn)彎時減速避免側(cè)滑傾覆）；建立了由典型地形單元（包含地面阻力、路面不平度等地面特征參數(shù)）組成的機動性地圖；設(shè)定了車輛行駛路線，選擇不同長度的典型路面，比如水泥混凝土（10度坡道）、砂石道路、草地、彎道、瀝青混凝土路面，計算越野行駛平均速度。其建立的模型為量化計算越野平均速度提供了支撐。其雖然闡述了機動性地圖，但是并沒有詳細說明相關(guān)情況[15]。

蔣亞平、張克健等指出影響車輛越野行駛機動性，即本文所論述的“越野平均速度”，的三個關(guān)鍵因素為完成任務(wù)的車輛性能、行駛?cè)蝿?wù)本身、行駛最路線的選擇。在車輛性能、行駛?cè)蝿?wù)不可變的情況下，選擇行駛最佳路線，對于車輛的實際使用具有重要意義。他們在得到車輛行駛速度的基礎(chǔ)上，對越野車輛的行駛速度分布進行網(wǎng)格、圖形劃分，采用最優(yōu)化、動態(tài)規(guī)劃等方法，建立了車輛越野行駛的機動性最佳路線選擇模型[16、17]。

原總裝汽車試驗場在2006年，依托場內(nèi)可靠性考核越野道路，進行了1.5噸級高機動性軍用越野汽車的“最大越野平均車速”試驗測試，嘗試用于評價車輛的越野機動性能。試驗以駕駛員能承受、能夠保證車輛安全行駛為前提，以盡可能高的速度行駛完整個越野路，計算總的行駛時間，計算平均速度，即為“最大越野平均車速”。

3.2? ?國內(nèi)相關(guān)研究總結(jié)和分析

上述文獻和工作對“越野平均速度”類術(shù)語的概念進行了新的深入研究，并利用計算機輔助計算手段開展了相關(guān)的量化計算分析，分析和明確了不同路面情況下影響最高行駛車速的限制性因素，提出了提高“越野平均速度”，進而提高車輛機動性的相關(guān)技術(shù)措施。

綜合分析可以得出如下結(jié)論：

1.在相關(guān)國軍標定義的基礎(chǔ)上，基于車輛裝備機動性評價目的，提出了不同的“越野平均速度”類術(shù)語的細化定義，明確了路面種類和里程分配比例，有的直接采用可靠性行駛試驗的路面類別和分配比例。但是術(shù)語定義均沒有突破加權(quán)平均、算術(shù)平均的桎梏。

2.上述工作在數(shù)值、計算機仿真計算等方面，進行了有益的探索，為車輛裝備的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標論證、方案達成、實車試驗驗證整個研制過程的指標管控，夯實了技術(shù)基礎(chǔ)。

3.針對不同的路面，分析了影響車輛裝備速度的多種因素。針對鋪裝路面影響因素的技術(shù)研究、分析計算已近完備，針對越野路面、無路地區(qū)，大家都深刻認識到“車輛的平順性”、“車輛的顛簸程度”或“人體承受極限、懸掛可靠性和乘員操作穩(wěn)定性”是決定速度上限的關(guān)鍵因素，并研究了具體的試驗方法。

4.突破了單一試驗狀態(tài)的“越野平均速度”的限制，提出了機動性地圖概念，將車輛行駛地面，特別是越野無路地面分解、細化為地形單元，指出除車輛性能外，影響“越野平均速度”的還有行駛?cè)蝿?wù)本身、行駛路線，可以主動選擇行駛路面、行駛路徑、最佳行駛路線，可以得到多個“越野平均速度”，更好地指導(dǎo)車輛裝備的實際戰(zhàn)術(shù)使用。

4? ? 北約參考機動性模型NRMM[17-21]

以美國、歐洲等國為首的西方資本主義國家，在20世紀40年代就開始了坦克、越野車的地面機動性系統(tǒng)研究，以滿足冷戰(zhàn)對抗，支撐其軍事力量全球機動和部署。發(fā)展到現(xiàn)在，最典型、影響力最大的機動性評價工具就是北約參考機動性模型NRMM（NATO Reference Mobility Model，NRMM）。

4.1? ?NRMM簡介

NRMM是一個預(yù)測地面車輛在經(jīng)過一定路面區(qū)域時的機動性綜合性計算機仿真工具。19世紀60～70年代美國軍方發(fā)布和發(fā)展了AMC-71、AMM-75機動性計算模型，后不斷地更新和升級為NRMM。經(jīng)過多年的改進和完善，作為美國和北約成員國軍隊對車輛進行機動性評價的標準分析模型。該模型最初通過評估現(xiàn)有車輛在特定地域情況下的機動性，比較不同的車輛機動性能水平，后來其功能擴展到能夠支撐與車輛采辦、實際作戰(zhàn)部署等復(fù)雜決策有關(guān)的輔助分析、輔助決策。

2018年、2020年經(jīng)過兩次研究改進和完善，廣泛和深入地應(yīng)用現(xiàn)代建模仿真（Modelling and simulation）技術(shù)，NRMM升級為NG-NRMM（the Next-Generation NRMM），仿真計算能力、計算精確性和適用范圍進一步增強。

4.2? ?NRMM功能

NRMM模型以車輛地面可通過性和最大可能行駛速度（speed made good）為基礎(chǔ)，通過對車輛戰(zhàn)術(shù)使命、技術(shù)參數(shù)、全球地面特征的理論分析，綜合性開展車輛的戰(zhàn)術(shù)機動評估。NRMM是一組計算模型組件，一系列機動性參數(shù)方程、穿越障礙和行駛平順性數(shù)字模型，組合成一個主要的作戰(zhàn)預(yù)測模塊。這些模型需要輸入各種不同精度的地面、車輛和環(huán)境剖面（scenario）數(shù)據(jù)（比如干、濕、雪、泥）。在地圖上某個區(qū)域的戰(zhàn)術(shù)行駛機動性水平被總結(jié)為通過區(qū)域比例（通過/不通過）和在可行駛區(qū)域的最大可能速度。

NRMM模型包含、影響機動性的很多因素。這些因素包括：克服和規(guī)避障礙、碾過植被、動力驅(qū)動系統(tǒng)性能、車輛/地面交互作用（軟路面、硬路面）、坡道影響（縱坡、側(cè)坡）、行駛平順性、視野可視性、輪胎和地面約束、道路曲率和制動性能等。行駛平順性考慮了兩種不同的評價方式：隨機路面情況下的6瓦吸收功率速度限值、通過半圓障礙物時的峰值加速度限值。

NRMM需要輸入很多細化參數(shù)。參數(shù)分為三類：任務(wù)場景（scenario）、地面（terrain）和車輛。地面信息可以以任務(wù)場景文件或者地面文件方式輸入，但是絕大部分的信息還是鑲嵌在要行駛區(qū)域地面文件中，這些特征映射在單個地面單元中（individual Terrain units NTUs）。NRMM能夠得到幾種不同精度的標準輸出參數(shù)。最高精度能夠提供地面單元級的通過性（通過/不通過比例）和在可行駛地面單元的最大可能行駛速度，及相應(yīng)的限制性因素。對每一個地面單元（patch）可以預(yù)測：輪胎壓力/需要降低的輪胎壓力，最大可能行駛速度（車輛在可通行地面）；傳動系統(tǒng)可用速比范圍，最大可能行駛速度（車輛在可通行地面）；三個運動方向最大速度預(yù)測；三個行駛方向的限制性因素。由于每一小塊區(qū)域的地面參數(shù)是一致的，在NRMM中最大可能行駛速度就是該區(qū)域的平均行駛速度。

NRMM的機動性計算結(jié)果，基于給定地圖區(qū)域和任務(wù)場景，輸出鋪裝路面、越野累積最大可能行駛速度曲線，通過幾百個單獨地面單元計算推出累積的最大可能行駛速度，從最高速度單元到非零的最低速度單元，計算區(qū)域內(nèi)的最大平均行駛速度。根據(jù)計算結(jié)果，可以方便地輸出機動性地圖。地圖中的數(shù)字表示某一特定車輛在整個區(qū)域內(nèi)每個部分所能達到的最大可能行駛速度。這為選擇最佳路徑提供了依據(jù)，從而使車輛通過某一給定區(qū)域的平均行駛速度最大化。

4.3? ?speed made good和機動性地圖

國內(nèi)一般將speed made good翻譯為“推算航速”?！巴扑愫剿佟笔呛胶？萍济~。本文不想深入研究“推算航速”在航海行業(yè)的實際意義，及其與其它航海相關(guān)概念的關(guān)系。主管推測，NRMM應(yīng)該是借用了航海領(lǐng)域中的speed made good（推算航速）這個概念，描述車輛在單個地面單元中（NTUs）內(nèi)直線運動的最大速度。

針對speed made good，相關(guān)的中文文獻給出了不同的翻譯，有的將speed made good翻譯為“最佳行駛速度”[3、4]，有的翻譯為“總評速度”[10]，基本意思都解釋為為從起點到終點的直線距離與總運行時間之商。

通過NRMM可以得出某個地圖區(qū)域的機動性通過區(qū)域比例（通過/不通過）和在可行駛區(qū)域的最大可能行駛速度（speed made good）等信息，并給出某一行駛區(qū)域的機動性地圖。因此能夠更好地評價車輛的機動性能力，這也和車輛裝備實際戰(zhàn)術(shù)使用環(huán)境和要求緊密結(jié)合，功能更加強大，實際使用指導(dǎo)性更強。因此美軍認為，基于車輛裝備的實際戰(zhàn)術(shù)使用來看，機動性地圖是表征車輛機動性的一種最適宜的方式。

4.4? ?NRMM的實際應(yīng)用

美軍在裝備采辦過程中使用該模型評估不同廠家、不同方案的車輛裝備的機動性，同時在實際戰(zhàn)術(shù)使用中指導(dǎo)制定車輛最佳行駛路線。

2012年3月美軍發(fā)布了JLTV項目3.0.2版采辦說明。在采辦說明中的3.4.1機動性條目下，分別列出速度、橫向穩(wěn)定性、接近角和離去角、制動器、地面（Terrain）、振動、坡度、輪胎、轉(zhuǎn)向半徑、換道能力、續(xù)駛里程、涉水、牽引、ESC、喇叭等條目共17大類戰(zhàn)術(shù)性能、系統(tǒng)總成部件功能結(jié)構(gòu)要求、法規(guī)要求。3.4.1.6地面（Terrain）要求就是，基于承包商提供的車輛機動性和動力學(xué)數(shù)據(jù)，使用2.7.3c版本的NRMM計算分析車輛的越野路面的v50的速度和越野路面不可通行概率（%XC No Go）。地面包括德國的干燥、潮濕、雪地三種地面，約旦的干燥、沙地兩種地面，韓國的干燥、潮濕兩種地面。各種地面均有美軍相應(yīng)的地圖柵格編號[22]。

文獻20的附件1展示了一個作戰(zhàn)參謀人員在軍事行動中利用NG-NRMM制定戰(zhàn)術(shù)機動方案的案例。在從A到B移動過程中，能夠基于車輛實際機動性能、地面情況，確定不同的行動路線，基于最終目的選擇最佳行動路線，得到行駛速度、行駛時間、燃油消耗等信息[20]。

5? ? “越野平均速度”類指標的未來

5.1? ?還用不用？

由于“越野平均速度”是一個較好的綜合性機動性指標，對研制方、訂購方、使用方也是一個非常典型的與實際戰(zhàn)術(shù)使用強相關(guān)的“戰(zhàn)術(shù)指標”，同時該指標在坦克裝甲車輛已經(jīng)使用多年，繼續(xù)使用該類指標的理由是很充分的。

由于戰(zhàn)斗模式和方式發(fā)展變化的需求拉動，以及智能化技術(shù)的推動，近年來地面智能無人車輛得到長足、快速發(fā)展。前面談到的有人車輛裝備，駕駛員的感知判斷與行為、行駛道路類型條件等地面環(huán)境，這些影響“越野平均速度”類指標的外界因素內(nèi)化為地面智能無人車輛自身的環(huán)境感知、定位導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、智能決策和控制等能力，“越野平均速度”類指標就成為一個完全由車輛自身技術(shù)水平?jīng)Q定的“技術(shù)指標”。“越野平均速度”類指標就成為一個很好的評價地面智能無人車輛機動性、自主性、智能化水平的綜合性“技術(shù)指標”。

因此“越野平均速度”類指標不僅要用，還要好好研究怎么能更好地發(fā)揮它們的作用。

下面從近期和遠期兩個階段，闡述如何有效發(fā)揮“越野平均速度”類指標的作用。

5.1? ?近期如何用？

近期目標應(yīng)該圍繞著充分發(fā)揮“越野平均速度”類指標的合理性、可比性、導(dǎo)向性作用，重點開展統(tǒng)一術(shù)語概念、細化指標定義、固化實車試驗標準、規(guī)范使用指標等工作。

5.1.1 指標如何取舍？

客觀上，由于我國越野汽車、坦克裝甲車輛原來的分工，存在“公路平均速度”、“越野平均速度”、“戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)行駛平均車速”等不同的術(shù)語，第一步要統(tǒng)一術(shù)語。由于戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)等概念是從作戰(zhàn)角度提出的，是裝備系統(tǒng)的屬性，評價車輛裝備自身的機動性，“公路平均速度”、“越野平均速度”的提法更合理。

針對有人車輛裝備，從技術(shù)研究、車輛裝備研制、實際使用和評價全流程看，“公路平均速度”統(tǒng)計學(xué)的意義遠遠大于實際戰(zhàn)術(shù)使用意義。相近尺寸、相近噸位車輛裝備的“公路平均速度”的差別不大，雖然該指標的綜合性、相關(guān)性較好，但是合理性、可比性、導(dǎo)向性不足。因此建議不用“公路平均速度”這個指標。這也是本文主要闡述“越野平均速度”的原因。從有人車輛裝備實際使用角度看，遇到的比較多的情況是在高速公路或者一般公路上車輛裝備編隊行駛。針對這種使用工況，建議研制和試驗單位在研制過程中開展針對性的實際使用工況測試，在車輛裝備使用文件中提出編隊行駛的車速范圍建議。

由于現(xiàn)階段地面智能無人車輛的結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境感知能力只達到初步實用階段，非結(jié)構(gòu)化道路和無路環(huán)境感知能力更是剛剛起步，因此“公路平均速度”對地面智能無人車輛的發(fā)展還有實際促進意義，應(yīng)該繼續(xù)使用。

5.1.2 細化指標定義和固化實車試驗標準

現(xiàn)階段要克服“越野平均速度”類指標本身的模糊性和只針對單一試驗狀態(tài)的局限性，以車輛裝備典型使用區(qū)域、試驗環(huán)境、使用場景為背景，細化定義，固化試驗方案、試驗規(guī)程、試驗方法，加大實車試驗道路、試驗設(shè)備、試驗儀器的基礎(chǔ)研究和投入，將試驗環(huán)境和試驗人員對試驗結(jié)果的影響降低到最低限度，直至消除。當(dāng)然針對有人車輛裝備、地面智能無人車輛要分別細化定義，固化試驗方案、試驗規(guī)程、試驗方法。

大家已經(jīng)就，人體可承受、不影響安全行駛的振動加速度為越野路面最高行駛速度的限制性條件，達成共識，下一步要在吳衛(wèi)星和吳志成等人研究成果的基礎(chǔ)上[13、23]，對平均吸收功率和垂直加速器峰值限制的平順性方法開展深入研究，固化車輛裝備的平順性試驗方法，固化“越野平均車速”實車試驗方法，并形成標準。

需要指出的是，“越野平均速度”的提高，會大幅度提高地面對車輛裝備的沖擊載荷，可靠性試驗考核的平均行駛速度也要提高，否則就人為割裂了性能試驗和可靠性試驗考核，所謂的機動性能的提高就是虛的。

5.1.3 規(guī)范使用

基于前面的論述，車輛裝備的機動性與行駛的地面環(huán)境、駕駛員（乘員）與車輛的相互作用、車輛的技術(shù)參數(shù)均強相關(guān)。在不明確試驗路面（還有路面相對時間變化的一致性，即路面不隨時間變化有清晰可視化的變化），在不能杜絕車輛行駛環(huán)境對駕駛員的影響，在不能將駕駛員的感知、判斷與行為的主觀影響限定在一個可控范圍的情況下，簡單的提或講“越野平均速度達到**千米/小時”是毫無實際意義的。這也是作者雖然已經(jīng)掌握了相當(dāng)數(shù)量的車輛裝備“越野平均速度”的具體數(shù)值，但是在本文中并未提及的原因。

5.2? ?遠期努力方向和發(fā)展目標

在深入研究NRMM及其在美軍裝備采辦和實際戰(zhàn)術(shù)使用情況的基礎(chǔ)上，利用我國信息化、數(shù)字化技術(shù)后發(fā)優(yōu)勢，建立我軍統(tǒng)一的機動性仿真分析平臺，持續(xù)不斷地快速迭代，實現(xiàn)車輛裝備機動性評估的跨越式發(fā)展。

5.2.1 深入研究NRMM、NG-NRMM及其應(yīng)用

如何更好地發(fā)揮“越野平均速度”指標的作用，北約的NRMM、NG-NRMM仿真分析模型給出了很好的示例。我們應(yīng)該組織專門的力量對其進行全方位深入研究，借鑒其模型建設(shè)、發(fā)展和使用思路。

5.2.2 深入開展地面力學(xué)等共性基礎(chǔ)技術(shù)研究

20世紀60年代，面向國民經(jīng)濟建設(shè)實際需要，我國開設(shè)了多所農(nóng)機高校，這些高校均開辦了農(nóng)機、拖拉機和汽車專業(yè)。當(dāng)時國外地面力學(xué)也剛剛開始系統(tǒng)研究，在20世紀80年代我國地面力學(xué)的研究水平與國外基本相當(dāng)。隨著20世紀90年代我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，原有的農(nóng)機拖拉機專業(yè)紛紛均轉(zhuǎn)為汽車工程、車輛工程專業(yè)，提升了主要在鋪裝硬實路面、高速公路行駛的轎車、商用車的技術(shù)水平和質(zhì)量，同時也導(dǎo)致與軟路面、越野路面緊密相關(guān)的地面力學(xué)研究的萎縮。現(xiàn)在雖然還有零星的研究，但是未形成大的突破，與國外的差距加大了。我們應(yīng)該集中相關(guān)領(lǐng)域的研究力量，推動地面力學(xué)仿真和試驗的深入研究。

5.2.3 利用后發(fā)優(yōu)勢、發(fā)揮舉國體制優(yōu)勢，建立我國車輛裝備機動性通用仿真平臺

在我國工業(yè)化、信息化兩化融合，和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大背景下，我國車輛裝備也展現(xiàn)出機械化、信息化、智能化復(fù)合式發(fā)展的態(tài)勢，我們要發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢、舉國體制優(yōu)勢，在消化吸收NRMM功能基礎(chǔ)上，基于我國車輛裝備論證、研制、試驗考核現(xiàn)狀，建立我國車輛裝備機動性通用仿真平臺。

前期雖然很多高校、研究院所圍繞著坦克、裝甲車輛、越野汽車的機動性開展了一些仿真分析計算，也建立相應(yīng)的仿真平臺，但是這些平臺要么使用范圍不廣；要么沒有持續(xù)的迭代發(fā)展和升級；要么基于裝備已有的性能指標，重點關(guān)注作戰(zhàn)效能評估，對車輛機動性的基礎(chǔ)性研究不深、不細，沒有有效發(fā)揮出整體作用。

車輛裝備機動性通用仿真平臺要能夠?qū)④囕v數(shù)字化模型、地面數(shù)字化模型、地理信息系統(tǒng)模型連接在一起，能實現(xiàn)車輛在實際路面上的機動能力仿真，并且能夠?qū)⑸鲜龅奈锢韴霎a(chǎn)品性能仿真與戰(zhàn)場、體系仿真連接，在戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)演練的軍事應(yīng)用仿真環(huán)境下，計算不同任務(wù)和行駛路線的“越野平均速度”，全面準確地評估車輛裝備的機動性，開展戰(zhàn)場多兵種和戰(zhàn)斗群的行為和效能推演，支撐開展裝備體系作戰(zhàn)能力分析和評估。

6? ? 結(jié)論

本文從車輛機動性概念和評價指標體系出發(fā)，梳理了國家軍用標準關(guān)于“越野平均速度”類術(shù)語（指標）的定義及試驗方法，綜合論述了國內(nèi)對于“越野平均速度”類指標的相關(guān)研究成果，介紹了北約參考機動性模型（NRMM）的發(fā)展情況、基本功能，就如何更好地使用、發(fā)揮“越野平均速度”類指標的作用提出了相關(guān)意見和建議，目的是提升我國車輛裝備機動性技術(shù)水平，提升車輛裝備實際作戰(zhàn)效能。

參考文獻：

[1]火箭軍裝備研究院第一研究所．武器裝備論證通用要求 第2部分 術(shù)語：GJB 8892.2—2017[S].北京：國家軍用標準出版發(fā)行部，2017.

[2]陸軍裝甲兵技術(shù)研究所．武器裝備論證通用要求 第17部分 機動性：GJB 8892.17—2017[S].北京：國家軍用標準出版發(fā)行部，2017.

[3]張聲濤，熊克芳，張洪圖等．坦克戰(zhàn)技性能指標概念發(fā)展研究[J]．兵工學(xué)報 坦克裝甲車與發(fā)動機分冊，1995，2：1-8.

[4]中國兵器標準化研究所．裝甲車輛術(shù)語：GJB 2937A—2004[S].北京：總裝備部軍標出版發(fā)行部，2004.

[5]總后車船研究所．軍用汽車和掛車術(shù)語：GJB 801—90[S].北京：出版者不詳，1990.

[6]彭莫，周良生，岳驚濤等．多軸汽車[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014：68.

[7]陳欣，蔣美華．戰(zhàn)術(shù)輪式車輛機動性概述[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2011：3.

[8]裝甲兵裝備技術(shù)研究所．裝甲車輛試驗規(guī)程 平均速度測定：GJB 59.59—95[S].北京：出版者不詳，1990.

[9]于江，陳軍，王永?。匦渭佑蛙嚫邫C動性底盤選型研究[J]．后勤工程學(xué)院學(xué)報，2011，27（2）：46-52.

[10]姚明，何建清，何仁等．越野汽車機動性評價中車速的確定[J]．汽車工程，2012，34（10）：885-888.

[11]高連華．坦克平均行駛速度計算的矩陣方法[J]．兵工學(xué)報 坦克裝甲車與發(fā)動機分冊，1991，1：34 -57.

[12]段譽，喬新勇，芮強等．履帶車輛不平路面越野平均車速預(yù)測方法研究[J]．噪聲與振動控制，2019，39（1）：103-109.

[13]吳衛(wèi)星，彭登志，葉建偉等．越野平均車速試驗與評價方法探索[EB/OL]．北京：中國科技論文在線 [2018-07-30].

[14]毛明，張亞峰，杜甫等．高機動履帶車輛行駛系統(tǒng)中的5個科學(xué)技術(shù)問題[J]．兵工學(xué)報，2015，36（8）：1546-1554.

[15]王克運，史力晨，張芳等．軍用履帶車輛越野平均速度預(yù)測模型研究[J]．兵工學(xué)報，2010，31（3）：273-278.

[16]蔣亞平，張克健，張相麟．車輛越野行駛機動性最佳路線選擇模型[J]．兵工學(xué)報 坦克裝甲車與發(fā)動機分冊，1988，3：37-43.

[17]張克健．車輛地面力學(xué)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2002：264-297.

[18]Michael McCullough，Paramsothy Jayakumar，Jean Dasch．The Next NATO Reference mobility model development [J]，Journal of Terramechanics，2017，73：49-60.

[19]Michigan Technological University Great Lakes Research Center. Next generation NATO reference mobility model operative demonstration of technology [R]. Houghton： Michigan Technological University， 2019.

[20]NATO Standardization Office. Guidance for standards applicable to the development of next generation NATO reference mobility models： AMSP-06 [S/OL]. http：//nso.nato.int/nao/.

[21]黃祖永．地面車輛原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，2018：226-228.

[22]Purchase Description for Joint Light Tactical Vehicle： version 3.0.2 [EB/OL]. （2012-03-08）. http：//www.everyspec.com.

[23]吳志成，陳思忠，楊林等．越野車輛平順性評價方法研究[J]．兵工學(xué)報，2007，28（11）：1393-1396.