出口倫敦雙層旅游觀光客車研發(fā)

張海洋，汪中傳

（安徽安凱汽車股份有限公司，合肥230051）

出口倫敦雙層旅游觀光客車研發(fā)

張海洋，汪中傳

（安徽安凱汽車股份有限公司，合肥230051）

通過研發(fā)出口倫敦的雙層觀光旅游客車，分析英國對雙層客車的標準要求，對英國的單車認證有明確的認知，并成功開發(fā)出適合英國市場的雙層旅游觀光客車。

旅游觀光；雙層巴士；研發(fā)

歐洲是世界客車發(fā)展的起源，也是現(xiàn)代客車技術(shù)的領(lǐng)跑者。雙層客車在英國發(fā)展已有50多年的歷史。曾經(jīng)有一段時間，英國倫敦的標志是紅色的Routemaster雙層客車。2008年的北京奧運會開幕式中，倫敦8min的表演是以一輛紅色的雙層客車作為舞臺進行的。2012年夏季奧運會在英國倫敦舉行，作為中國客車生產(chǎn)企業(yè)，把標志中國客車技術(shù)的產(chǎn)品推向了倫敦，從而將中國造的客車展示在了世界面前。

1 認證要求

如果雙層客車出口到英國，需要了解英國對汽車進口的要求。英國汽車進口首先需要進行認證，英國汽車認證有三種方式[1]：

1）單車認證（IVA）。即車輛進行符合要求項目的單項認證，獲得單項認證證書，然后由VOSA（Vehicle and Operator Services Agency）進行檢查及注冊。一批車中的每輛車都需要有VOSA進行按照單車認證的規(guī)范逐一檢查。這種方式的優(yōu)點是可以快速出口、時間短；缺點是每輛車都需要進行檢查。如果車輛裝配中存在差異，將會導致車輛整改；車輛進入英國后的檢查時間長。

2）小批量認證。即車輛需要進行比單車認證更多的項目認證，獲得認證證書，然后由VOSA進行檢查及注冊。這種認證方式的項目比單車認證項目多，單一批次車輛出口將會只檢查一輛車；到達英國的檢查比較簡單。

3）WVTA認證，即整車認證[2]。也就是按照歐盟的標準進行多達52項的認證，獲得認證證書，然后獲得整車的證書。這種認證的項目多、時間長，但這種認證的優(yōu)點是以后可以直接按照樣車的狀態(tài)出口到歐盟，車型相同就不需要再認證；等于是認證一個狀態(tài)以后，在歐盟的標準沒有變化時，都可以銷售這種車。這個證書可以在歐盟國家通用，可以對歐盟國家出口[1]。

按照出口認證的類型，同時結(jié)合市場的需要，我們選擇了單車認證的方式，開發(fā)符合英國的雙層觀光車。主要原因：通過市場調(diào)查，英國雙層觀光車的上層人數(shù)比歐盟的標準規(guī)定得多。在英國運行的雙層車輛，上層座位都在55座及以上；而歐盟標準ECER107中對雙層車上層規(guī)定：如果上層座位數(shù)大于50人，需要2個樓梯或1.5個樓梯，但在英國沒有此項強制規(guī)定。另外，單車認證的時間短，對于小批量的車進入英國有時間的優(yōu)勢。

2 車輛布置及設(shè)計

2.1 車輛總布置

1）車輛尺寸。通過了解在英國市場上的車輛，結(jié)合已有的經(jīng)驗，進行座椅布置后，選擇12m的三軸車輛。車輛的主要參數(shù)如下：長×寬×高12000mm×2500mm× 4 200mm；驅(qū)動形式6×2；軸距5 170/1 520mm；前懸/后懸/2 370/2 920mm；一級踏步高：中門340mm；乘員數(shù)（含駕駛員和導游）78（下層21，上層57）個；車內(nèi)凈高：下層1 900mm，上層1 700mm；輪胎275/80R22.5；乘客門：前、中門雙內(nèi)擺式。

2）座位布置。雙層車輛整備質(zhì)量比較重，一般都有14 t左右。為了車輛的經(jīng)濟實用，同時座椅數(shù)量要符合市場的需求，在上層布置57個座椅，下層布置21個座椅，并且要有留一個殘疾人輪椅的位置[5]。其布置見圖1。

3）動力匹配。三軸的雙層車最大總質(zhì)量在20 t以上，因此，要選擇220 kW以上的發(fā)動機；在歐洲市場上這種車型需要匹配自動變速器，我們選擇歐洲知名的福伊特D864.5自動變速器，結(jié)合動力匹配計算，發(fā)動機選擇ISL8.9E5 340B型發(fā)動機。根據(jù)計算匹配，最高車速能夠達到80 km/h。

4）排放。歐盟在2009年8月開始，新認證車型要執(zhí)行歐V排放，因此，發(fā)動機的排放必須滿足歐V要求。所選擇的進口康明斯ISLE8.9E5 340B發(fā)動機符合歐盟的排放要求。

5）橋。按照座椅布置的需要，下層后部座椅及臺階的需要，只能選擇低地板的偏置橋。因只有這種橋才能夠保證下層后部通道高度需要。

2.2 車身設(shè)計

1）車身設(shè)計。采用全承載車身骨架[4-5]。全承載車身骨架只能用低碳鋼焊接，無法采用鋁合金車身，但需要在車身骨架上降低質(zhì)量；通過三維設(shè)計[6]，并用NXNASTRAN進行有限元分析[7]。在底盤部分及上層地板上可以進行一體化設(shè)計，考慮下層內(nèi)裝飾、地板、座椅安裝的要求，進行減重設(shè)計，這主要是為今后的側(cè)傾穩(wěn)定性做輕量化準備。另外，歐洲的客車使用年限長，需要進行良好的防腐保護，要進行底架骨架的內(nèi)腔噴防腐蠟處理[3]。

2）觀光設(shè)計。雙層觀光車主要是乘客用來在車上進行城市及景點的觀光?？紤]到乘客的需求，將車輛的上層2/3敞開式設(shè)計，如圖1所示。敞開式設(shè)計一定要考慮標準的要求。英國對上層要求是車身部分離地板距離要大于900mm，護欄的高度要求大于1 100mm，因此，側(cè)圍的高度是設(shè)計的重點[8]。

3）門臺階設(shè)計。出口英國的車輛需要關(guān)注門臺階的高度。由于標準中規(guī)定車輛在停止或停止打開殘疾人輪椅上下用的翻板時，臺階最小高度是250mm。由于車輛前橋處寬度的限制，因此，一般將殘疾人翻板設(shè)計在中門處，保證中門的臺階高度不大于340mm，才能滿足標準的要求。

4）車內(nèi)臺階設(shè)計。英國對車內(nèi)臺階的要求是按照歐盟的ECER107中的要求進行測量。對于CALSS I（允許乘客站立和來回走動）的車輛樓梯踏步高度要小于250mm。但是對于車輛來說，下層的高度一般比較高，因此，按照樓梯踏步高度為245mm來設(shè)計，在萬一有制作誤差時，這樣也能滿足標準[9-10]。

5）車內(nèi)高度。雙層車有上下兩層，按照下層高度1 900mm、上層高度1 700mm布置；英國的標準要求通道下層大于1 800mm、上層大于1 680mm。當然歐盟標準對細節(jié)很注意，規(guī)定前橋處的高度可以為1 770mm，而后橋處高度要求比較難滿足；規(guī)定了后橋向前1 500 mm開始，向后的車內(nèi)通道只需要1 680mm就可以，這樣可以增加車輛的乘客布置。但是還需要注意下層座椅面到車頂?shù)木嚯x，歐盟要求必須大于900mm。

2.3 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)

由于英國倫敦屬于海洋性氣候，而且溫度比較低，一般最高溫度都不超過30℃，這樣發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的冷卻能力要求不高。因此，為了提高產(chǎn)品的檔次，也提高發(fā)動機的效能，選擇電子風扇冷卻系統(tǒng)。按照整車配置選擇的發(fā)動機功率，冷卻風扇消耗的功率一般在20 kW左右，這在車輛運行時將會降低車輛的加速度。

電子風扇冷卻系統(tǒng)（圖2）類似轎車發(fā)動機冷卻原理；水箱冷卻風扇通過電驅(qū)動，而不是傳統(tǒng)地利用發(fā)動機后端的皮帶輪帶動。這樣發(fā)動機在加速時，發(fā)動機就沒有水箱風扇的功率消耗，從而提高加速性能；并且電子風扇在冷卻時不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響，能夠自動通過傳感器判斷水溫，從而采用CPU控制風扇運行和發(fā)動機水溫。

2.4 側(cè)傾穩(wěn)定性

歐盟和英國的標準都有要求整車側(cè)傾穩(wěn)定角，對雙層車要求是28°。雙層車進行側(cè)傾穩(wěn)定角試驗時要求，上層的座椅全部加載，加載的質(zhì)量是按照CLASSI類車每個座位是68 kg。如果按照通常的設(shè)計，根本無法通過側(cè)傾穩(wěn)定性測試。通過研究，需要進行以下方面設(shè)計。

1）減輕雙層車上層的重量。側(cè)傾的穩(wěn)定性測量時需要上層加載，在28°角時，需要確定車身哪些部分在支點內(nèi)（側(cè)傾一側(cè)輪子與質(zhì)心點之間），哪些部分在支點外，通過對支點外的部分減輕重量；而側(cè)傾時在支點外的部分主要集中在上層。因此，減重的主要點：一是減輕上層重量和下層與上層之間的骨架質(zhì)量，這種減重需要將內(nèi)飾、座椅、地板等的安裝通過一體化設(shè)計實現(xiàn)；二是通過減輕座椅腳的質(zhì)量，這是通過將座椅腳上增加工藝孔，通過不減少座椅腳的強度來減輕質(zhì)量。

2）減輕下層頂部重量。首先通過將下層頂部內(nèi)飾進行輕量化設(shè)計，用鋁合金材料替代鋼材；同時將燈帶的預埋件與風道的安裝件進行合并，從而減輕部分重量。

3）減輕頂部重量。將頂部的蒙皮改為玻璃鋼材料。玻璃鋼在目前的車輛設(shè)計中是重要的替代材料，它的密度約為2 000 kg/m3，是鋼材的1/4。除減輕重量外，它的耐腐蝕及高強度也是設(shè)計中的良好選擇。

4）降低高度。降低高度主要有兩處：一是上層座椅的高度，通過將上層座椅腳的高度降低，只保證座椅面的最低高度滿足標準的400mm（一般設(shè)計座椅面的高度都會是450mm，降低50mm將會有利于側(cè)傾穩(wěn)定性）；二是將車輛裝置ECAS（客車電子控制的空氣懸架系統(tǒng)）。這種ECAS必須具有一種側(cè)傾保護功能，是在車輛向一側(cè)側(cè)傾時，通過充氣、放氣來保持車輛左右氣囊高度的一致。我們常用的ECAS具有整車升降功能，但不具有側(cè)傾保護功能，因此，對于側(cè)傾穩(wěn)定性要求高的車輛一定要有此裝置。

5）增加輪距。選擇車橋要滿足車輛寬度的要求，但是雙層車車橋要求輪距不僅要滿足車輛寬度要求，同時在可能的情況下越大越好。因為輪距越寬，側(cè)傾時車輛的支點越靠車輛的外側(cè)，從而車輛的質(zhì)心離支點越遠，有利于車輛側(cè)傾時的穩(wěn)定性。其中在車橋確定的情況下，可以通過采用鋁圈來增加輪距。鋁圈一般能夠使輪距增加20mm。

2.5 EMC電磁兼容性

出口英國的車輛一定要有電磁兼容的概念。電磁兼容包括EMI和EMS，也就是電磁干擾和電磁抗干擾。在客車中要注意到寬帶和窄帶兩部分的電磁干擾，寬度主要是由車輛上的強電運行或切換時引起的，如除霜風扇、雨刮電機、空調(diào)風扇等；窄帶干擾一般是電子設(shè)備，如各發(fā)動機的ECU、自動變速器ECU、電子鐘。在EMS電磁抗干擾中，要注意車輛的儀表和閃光繼電器，這兩個設(shè)備是實驗室重點監(jiān)控的設(shè)備。當然有比較成熟的方式：在車輛設(shè)備選擇時，一定要選擇零部件已經(jīng)通過EMC認證的產(chǎn)品。一般來說，我們會要求相關(guān)的零部件生產(chǎn)廠提供EMC的檢測報告，這樣就能確定該產(chǎn)品有能力通過EMC試驗。

3 結(jié)束語

出口倫敦的車輛從設(shè)計到制造再到認證通過，我們用了近9個月的時間。這次雙層車的開發(fā)使公司的車輛具有了進入歐盟的基本條件，對雙層車的設(shè)計開發(fā)有了全新的認識，同時對英國單車認證的標準有了非常清晰的了解，也對歐盟ECER107有更明確的認知。我們雙層車參與倫敦奧運旅游觀光運輸，受到乘客與客戶的好評。它的開發(fā)與投入使用，使我國在旅游觀光客車的項目上，可以與世界品牌同臺競爭。

[1]姚波.客車結(jié)構(gòu)出口認證檢測[J].客車技術(shù)與研究，2010，32（2）：34-37.

[2]楊超.中國客車主要出口認證體系分析[C].2009年中國客車學術(shù)年會論文集，2009.

[3]羊拯民.汽車車身設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[4]黃天澤.大客車車身[M].長沙：湖南大學出版社，1988.

[5]劉習軍，曹樹謙，陳予恕.中型承載式客車的有限元建模分析[J].天津大學學報，1996，（5）

[6]耿魯怡.UG結(jié)構(gòu)分析培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2005.

[7]曹文鋼，李輝，陳維，等.客車車身強度與剛度的有限元分析[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2007，（3）：40-43.

[8]王宏雁，劉忠鐵.汽車車身造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].上海：同濟大學出版社，1996.

[9]金明新，高素芳.雙層客車結(jié)構(gòu)安全新要求[J].交通標準化，2003，（4）

[10]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

修改稿日期：2013-12-12

Developmentof Tour and Sightseeing BusExported to London

Zhang Haiyang,Wang Zhongchuan
（AnhuiAnkaiAutomobile Co.,Ltd,Hefei230051,China）

Through the development of tour and sightseeing bus exported to London,the authors analyse the requirementsof the British double-decker bus standards,and have a clear cognition about the individual vehicle approval（IVA）in UK,and successfully develop outthedouble-decker sightseeingbus for theUKmarket.

tour&sightseeing;double-deckerbus;development

U 469.13+1

B

1006-3331（2014）02-0020-03

張海洋（1975-），男，工程師；安徽安凱汽車股份有限公司國際公司副總經(jīng)理。