“步步為營”——美國專用汽車踏步和爬梯設(shè)計(jì)初探

鄭州宇通客車股份有限公司 倪元

專用汽車的“?！辈粌H指具有特殊功能的專用裝置，還包括滿足及配合特殊功能的特殊結(jié)構(gòu)。踏步和爬梯是專用汽車上不可或缺的結(jié)構(gòu)之一，其設(shè)計(jì)的好與壞，會(huì)影響車輛使用的安全性和舒適性。研發(fā)人員應(yīng)格外注意踏步和爬梯的設(shè)計(jì)，弄清其中蘊(yùn)含的各種“講究”。

踏步和爬梯的分類

踏步和爬梯的分類方式較多，可以按照攀登角度、攀登軌跡、攀登級(jí)數(shù)、攀登寬度、固定方式、使用部位、功能作用、材質(zhì)和上下方向等進(jìn)行劃分，具體分類見表1。

表1 專用汽車上的“踏步和爬梯”的分類

踏步和爬梯的設(shè)計(jì)原則

踏步和爬梯的設(shè)計(jì)是有很多“講究”的，比如踩踏面積的大小、攀登的角度、踩踏部位的防滑和防凍措施、踏步間距等設(shè)計(jì)是否合理，都將決定著專用汽車的使用效果，影響著乘員上下的便利性、舒適性和安全性。

踏步和爬梯的踩踏面積大小直接影響踩踏的舒適性和安全性，踩踏面積太小，踩踏不舒服，腳掌壓力太大，且容易發(fā)生綁腿和踏空現(xiàn)象，因此，踏步和爬梯的踩踏面積應(yīng)盡可能大些；踏步和爬梯的寬度也不容忽視，如為了縮短旅客登機(jī)時(shí)間，機(jī)場擺渡車的踏步與乘客門寬度相當(dāng)，乘客可以方便上下，甚至可以同時(shí)上下兩人；踏步和爬梯的攀登角度設(shè)計(jì)要合理，角度過大容易因羈絆導(dǎo)致踏空事故，角度過小需要占用較大的空間；踏步與爬梯設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮踩踏部位的防滑和防凍措施，對(duì)于使用環(huán)境溫度較低的地區(qū)，特別是雨雪較多的使用環(huán)境，應(yīng)考慮增加相應(yīng)的防滑和防凍措施，如增加踩踏表面粗糙度（如采用花紋板，沖壓結(jié)構(gòu)等），將踏步隱藏在車身蒙皮內(nèi)，減少踩踏表面濕滑物集聚，增加踏步加熱裝置等；踏步間距設(shè)計(jì)應(yīng)合理，針對(duì)不同的人群，設(shè)計(jì)大小適宜的踏步間距，如兒童校車與中小學(xué)校車的踏步間距應(yīng)小于普通公交車的踏步間距；當(dāng)踏步級(jí)數(shù)較多，攀登較高時(shí)，應(yīng)增加相應(yīng)的扶手，防止上下時(shí)踏空摔傷；對(duì)于經(jīng)常夜間使用的車輛，還需要增加相應(yīng)的踏步照明燈；為了便于攀登，一般踏步和爬梯的下端離地間隙較小，如果是固定安裝，會(huì)影響車輛的通過性，所以，踏步設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)不影響車輛的通過性；對(duì)于需要雙腳同時(shí)踩踏的踏步和爬梯，踩踏寬度應(yīng)大于雙腳的寬度（一般可以將踩踏寬度設(shè)計(jì)成與肩同寬），否則，容易發(fā)生羈絆現(xiàn)象。

盡管踏步與爬梯的功能相同，但使用的部位和結(jié)構(gòu)卻有所差異，若踏步的級(jí)數(shù)較少，踩踏面積較大，攀登角度較小，通?？梢噪p向上下；若爬梯的級(jí)數(shù)較多，踩踏面積較小，攀登角度較大，通常只能單向上下；踏步往往需要附加扶手，而爬梯的部分結(jié)構(gòu)多兼有扶手的作用。

典型專用汽車踏步和爬梯結(jié)構(gòu)

專用汽車上的各種踏步和爬梯在車輛功能和結(jié)構(gòu)上都起著極其重要的作用。美國專用汽車研發(fā)人員在進(jìn)行踏步和爬梯設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了各種專用汽車的使用環(huán)境、最終用戶的操作習(xí)慣以及安全、舒適性等方面的因素，將其作用發(fā)揮到了極致。下面通過美國一些典型專用汽車踏步和爬梯設(shè)計(jì)及應(yīng)用案例來介紹踏步和爬梯設(shè)計(jì)中的各種“講究”。

1. 垃圾車

美國垃圾車多采用低入口、折疊門/推拉門駕駛室（如圖1）。這種駕駛室一般只有一級(jí)或兩級(jí)踏步，正常駕駛一側(cè)（左側(cè)）為兩級(jí)踏步，而短途行駛一側(cè)（右側(cè)）只有一級(jí)踏步，駕駛員兼環(huán)衛(wèi)工人可以在短途行駛中站立在踏步上駕駛，而不需要繞到左側(cè)駕駛，這樣可以提高裝載效率，降低環(huán)衛(wèi)工人的疲勞程度。

為了方便環(huán)衛(wèi)工人爬到垃圾車?yán)漤敳坎榭串惓Ｑb填情況或便于日常養(yǎng)護(hù)和維修，一般在垃圾箱適當(dāng)位置設(shè)計(jì)有爬梯。前裝和側(cè)裝垃圾車一般在垃圾箱兩側(cè)（左側(cè)或右側(cè)）設(shè)計(jì)有爬梯。垃圾箱箱體的高度較高時(shí)，在爬梯上方還設(shè)計(jì)有扶手。為了方便攀登，爬梯的離地高度需盡量小些，但這樣的設(shè)計(jì)會(huì)影響車輛的通過性。一般在設(shè)計(jì)時(shí)，可利用車輛的其他固有結(jié)構(gòu)充當(dāng)部分爬梯（如圖2）。該爬梯剛好處在車輪附近，可以利用車輪作為一級(jí)踏步。但這種借用結(jié)構(gòu)也有不足之處，即沒有一定的防滑措施，不夠安全。一般可以將爬梯設(shè)計(jì)成部分固定方式，即爬梯的上半部分為固定式，下半部分為活動(dòng)式。常見的活動(dòng)部分有伸縮（如圖3）和翻轉(zhuǎn)（如圖4）兩種結(jié)構(gòu)。在需要使用時(shí)，將下半部分爬梯放下來，以便獲得可以方便攀登的高度，而正常行駛時(shí)將下半部分爬梯收起，滿足車輛正常行駛時(shí)的通過性要求。

2. 郵政速遞車

美國的郵政速遞車駕駛室結(jié)構(gòu)較為特殊，如司機(jī)門和副司機(jī)門多為推拉門，司機(jī)座椅為固定座椅，副司機(jī)座椅為折疊座椅（或者無副司機(jī)座椅），地板上沒有任何障礙，踏步為樓梯形式，司機(jī)兼投遞員可以方便地在車內(nèi)活動(dòng)行走及上下車（如圖5）。此類車輛的駕駛室與車廂之間相互連通，收發(fā)信件時(shí)，司機(jī)可以從駕駛位置直接進(jìn)入到車廂內(nèi)取出郵件，并從副司機(jī)位置下車（美國為左舵），不必從馬路中央繞到車尾。這種巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以方便司機(jī)兼郵遞員下車投遞郵件和上車取件、駕駛（面向和背對(duì)兩種方向），不僅降低了發(fā)生交通事故的可能性，減少人員投入，還提高了投遞速度。

3. 消防車

（1）駕駛室踏步

踏步外露是有很多危害的，如容易在踏步上殘留冰雪、泥漿等濕滑物。美國的定制底盤消防車大多將踏步遮蔽在車門內(nèi)（如圖6），以保持踏步干爽，不打滑，從而提高消防隊(duì)員上下車的安全性。

消防車是經(jīng)常會(huì)在夜間光線不足的環(huán)境下作業(yè)的，因此，消防車踏步及周邊區(qū)域的照明顯得格外重要。一般在踏步立面及踏步上方加裝踏步照明燈，這種光束照射方向不會(huì)影響消防隊(duì)員的視覺，減少因目眩視線不佳發(fā)生踏空羈絆事故（如圖7）。

美國的定制底盤消防車駕駛室內(nèi)多為三排座椅設(shè)計(jì)，樓梯式踏步（如圖8～10），且在門板內(nèi)側(cè)安裝有扶手。圖8中的踏步一級(jí)踏步踩踏面積最大，二級(jí)踏步向左縮進(jìn)，踩踏面積僅為一級(jí)踏步的一半左右，三級(jí)踏步即為駕駛室地板。圖9中的踏步為水平翻轉(zhuǎn)式踏步，與車門的開關(guān)（動(dòng)作）相一致，踏步向外翻轉(zhuǎn)后，形成三級(jí)樓梯式踏步。圖10中的踏步仍然為樓梯式踏步，二級(jí)踏步向內(nèi)縮進(jìn)，其缺陷是在駕駛室地板上留下了凹坑，為了填補(bǔ)地板上的凹坑，在駕駛室內(nèi)門板上增加了一部分地板，在駕駛室門關(guān)閉后，剛好形成完整的地板。這三種特殊形式的踏步結(jié)構(gòu)，能夠滿足消防隊(duì)員打開車門后直接面向車外扶著扶手下車，而不是像國內(nèi)的消防車那樣消防隊(duì)員面向車內(nèi)下車。這種下車方式用時(shí)少，可以提高滅火救援效率。

（2）操作臺(tái)踏步

配有泵浦操作面板的消防車，如泵浦消防車和云梯消防車，為了防止在操作時(shí)發(fā)生觸電危險(xiǎn)，一般在泵浦操作區(qū)域設(shè)計(jì)有伸縮踏步。這種伸縮踏步在非工作狀態(tài)時(shí)隱藏在車身內(nèi)，工作時(shí)可以向外拉出（如圖11），消防隊(duì)員可站立在干爽的踏步上進(jìn)行操作。

（3）器材箱踏步

美國消防車攜帶的設(shè)備、工具較多，有些器材放置位置較高，需要爬到車頂操作和取放。一般在泵浦操作區(qū)、車尾等位置設(shè)計(jì)有踏步或爬梯。踏步和爬梯有完全固定、部分固定和完全活動(dòng)三種結(jié)構(gòu)。救援消防車（如圖12和圖13）一般在車尾安裝踏步或爬梯，泵浦消防車一般在泵浦操作域和車尾安裝踏步或爬梯（如圖14） 。圖14中的踏步有兩種布置形式，一是上下垂直布置的，二是左右錯(cuò)開布置的。左右錯(cuò)開布置的踏步更方便攀登，不會(huì)因羈絆而踏空（從上到下左右腳踩踏的順序?yàn)椋鹤蟆摇蟆遥Ｒ虼?，在空間允許的情況下，踏步踩踏面積較小且僅可容下單腳踩踏時(shí)，應(yīng)盡量左右錯(cuò)開布置，提高上下的方便性和安全性。

實(shí)際應(yīng)用中，可以將踏步與其他功能集成在一起，既可以簡化結(jié)構(gòu)、降低成本，還可以提高操作便捷性。典型的應(yīng)用是將非步入式重型救援車的踏步與上啟式器材箱門集成在一起（如圖15和16），其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將踏步和扶手結(jié)構(gòu)集成到器材箱門板上，在需要取放器材箱內(nèi)的設(shè)備及工具時(shí)，器材箱門/踏步在氣支撐（氣彈簧）作用下向上開啟，而需要登上車頂時(shí)，只要保持器材箱門/踏步處于關(guān)閉狀態(tài)即可。這種樓梯式踏步，上下自如，消防隊(duì)員可以手持工具方便上下。

救援消防車和裝備運(yùn)輸消防車等器材箱較多車型，消防隊(duì)員無法站在地面取放器材，因此，此類車型一般在器材箱底部加裝翻轉(zhuǎn)踏步。在取放離地高度較高的器材時(shí)，將翻轉(zhuǎn)踏步向外翻轉(zhuǎn)（如圖17），消防隊(duì)員站立在向外翻開的踏步上取放器材，可以減少肌肉拉傷，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）云梯平臺(tái)踏步

云梯消防車的云梯安裝位置較高，一般在云梯平臺(tái)轉(zhuǎn)盤處安裝踏步（如圖18和19），方便消防隊(duì)員上下云梯，將被困人員輸送到地面。圖18中的踏步為固定式踏步，為方便攀登，踏步設(shè)計(jì)成樓梯形式，攀登角度較小；圖19中的踏步為分體翻轉(zhuǎn)式踏步，踏步主體部分的四級(jí)臺(tái)階為一個(gè)整體，主體底部又增加了一級(jí)翻轉(zhuǎn)踏步，這樣可以減小一級(jí)踏步的離地高度，提高攀登的方便性和安全性，還可以保證車輛正常行駛時(shí)的通過性。

（5）云梯踏步

為了方便消防隊(duì)員在黑夜光線不足的環(huán)境中上下云梯，安全將獲救人員輸送到地面，云梯消防車的云梯內(nèi)側(cè)多加裝有云梯踏步照明燈（如圖20）。這種云梯踏步照明燈多為藍(lán)色和橙色，藍(lán)色照明效果更好，不會(huì)對(duì)消防隊(duì)員產(chǎn)生目眩影響。云梯橫檔也進(jìn)行了相應(yīng)的防滑處理，如增加了橡膠防滑護(hù)套等。為了方便、安全上下云梯，云梯的攀登角度越小越好，一般最大攀登角度為85°。