淺談中國(guó)商用汽車節(jié)能與輕量化的意義與愿景

張楠

（鋼鐵研究總院，北京100081）

主題詞：商用車 輕量化 節(jié)能 減排

0 前言

近十年來(lái)，我國(guó)商用汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。從2009 年至2019 年，全國(guó)商用汽車年產(chǎn)銷量總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)勢(shì)頭，行業(yè)規(guī)模以上商用車制造企業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)年收入已經(jīng)突破2 萬(wàn)億元，有效拉動(dòng)了制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等相關(guān)重點(diǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。

與此同時(shí)，我國(guó)商用車產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期面臨能源消耗大、環(huán)境污染重、自主創(chuàng)新能力儲(chǔ)備低、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)困難等一系列問(wèn)題[2]。2019 年，我國(guó)汽車燃油消費(fèi)占全國(guó)汽柴油消費(fèi)比例高達(dá)57%左右，在這數(shù)字統(tǒng)計(jì)中，商用車燃油消耗就約占我國(guó)汽車燃油消耗的70%，商用車平均油耗約高于西方國(guó)家同類型產(chǎn)品5%～10%。此外，由于我國(guó)汽車工業(yè)起步晚，基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)投入有限、行業(yè)研究資源分散、核心技術(shù)掌控不夠，已嚴(yán)重制約我國(guó)商用車經(jīng)濟(jì)性的提升和輕量化技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[3]。

1 汽車輕量化背景與意義

1.1 汽車輕量化的背景

能源需求與環(huán)境污染壓力日趨嚴(yán)峻的今天，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步在人類生活與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中發(fā)揮著不可替代的作用。與此同時(shí)，我國(guó)提出了加強(qiáng)國(guó)際合作的“一帶一路”戰(zhàn)略構(gòu)想，此構(gòu)想涉及東南亞、中亞、歐洲南部等64 個(gè)國(guó)家，總?cè)丝诔^(guò)40億人，經(jīng)濟(jì)總量超過(guò)20萬(wàn)億美元。此創(chuàng)舉拉動(dòng)了能源、運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域的大空間合作，用于長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹匦蜕逃密囉瓉?lái)了新一輪發(fā)展機(jī)遇[4]。

在“一帶一路”倡議的激勵(lì)下，我國(guó)全部工業(yè)增加值占全國(guó)GDP的比重顯著增加，并帶動(dòng)了我國(guó)汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展。圖1數(shù)據(jù)顯示我國(guó)汽車保有量持續(xù)攀升，從2010 年的1.3 億輛急增至2019 年的2.5 億輛，并帶動(dòng)了我國(guó)石油對(duì)外依存度的顯著提高。對(duì)于解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)物流產(chǎn)業(yè)運(yùn)輸“最后一公里路”的商用車而言，我國(guó)商用車2019年保有量約0.33億輛，僅占同年我國(guó)汽車保有量2.5 億輛的13.2%。據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，我國(guó)3.5 t 及以上重型商用車承擔(dān)著公路運(yùn)輸?shù)?5%～50%的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量，而耗油總量卻與乘用車耗油總量基本持平，因此由商用車帶來(lái)的能源緊張和環(huán)境污染問(wèn)題便顯得更加突出。因此，如何減少商用車能源消耗與降低排放成為我國(guó)政府和汽車行業(yè)面對(duì)的主要問(wèn)題之一。

圖1 2010～2019年我國(guó)汽車保有量和全部工業(yè)GDP比重的年度走勢(shì)

目前，我國(guó)已成為世界第二大石油消費(fèi)國(guó)、第三大石油進(jìn)口國(guó)，石油對(duì)外依存已由2002 年的32.5%上升到2014 年的59.5%，按照?qǐng)D2 中2002 年～2019 年我國(guó)石油產(chǎn)量、消耗量和對(duì)外依存度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2020 年底這一數(shù)字將穩(wěn)定突破70%。在整個(gè)石油消耗中，汽車消耗石油占石油總消耗量的1/2 左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)[5]，2011 年我國(guó)汽車用汽柴油消耗量已占社會(huì)總汽柴油用量的88.7%，其中2011 年商用車汽柴油消耗量又占到當(dāng)年我國(guó)汽車用汽柴油消耗量的45.1%。回顧圖1 中2010 年至2019 年我國(guó)汽車保有量與石油對(duì)外依存度之間所呈現(xiàn)高度相關(guān)性不難推斷：我國(guó)商用車燃油消耗量巨大是我國(guó)石油對(duì)外依存度居高的主要原因之一。

為降低汽車能源消耗，要開(kāi)發(fā)替代能源與節(jié)能雙向并舉，開(kāi)發(fā)替代能源、節(jié)約用油和提高燃油經(jīng)濟(jì)性是實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能的3項(xiàng)途徑。汽車輕量化是實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能減排的重要途徑，已成為世界汽車發(fā)展的潮流。汽車行駛過(guò)程中必須克服多種阻力，包括滾動(dòng)阻力、爬坡阻力、加速阻力和空氣阻力。除了汽車阻力外，其他阻力都與整車整備質(zhì)量成正比。因此降低汽車整備質(zhì)量可有效降低油耗以及排放?？梢?jiàn)，無(wú)論是傳統(tǒng)燃油動(dòng)力汽車還是新能源汽車，輕量化都是節(jié)能減排的重要手段。因此，商用車輕量化意義重大。

1.2 商用車輕量化的戰(zhàn)略意義

1.2.1 大力發(fā)展商用車節(jié)能技術(shù)是有力保障國(guó)家能源戰(zhàn)略安全的重要舉措

2015 年，我國(guó)石油表現(xiàn)消費(fèi)量高達(dá)5.43×108t，石油凈進(jìn)口量高達(dá)3.28×108t，石油對(duì)外依存度突破60%大關(guān)，國(guó)家能源戰(zhàn)略安全問(wèn)題日益嚴(yán)峻[6]。汽車成品油巨額消耗已成為我國(guó)石油對(duì)外依存度持續(xù)攀升的主力推手之一。未來(lái)5～15 年，我國(guó)仍將在傳統(tǒng)汽車為主的汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)下，因此推動(dòng)傳統(tǒng)汽車節(jié)能化發(fā)展可大幅減緩成品油消耗量增長(zhǎng)速度，從而有力保障國(guó)家能源戰(zhàn)略安全。

1.2.2 大力發(fā)展商用車節(jié)能技術(shù)是有效減輕國(guó)家環(huán)境保護(hù)壓力的必然手段

近年來(lái)，我國(guó)城市大氣污染日趨嚴(yán)重，霧霾現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，引發(fā)政府和民眾重點(diǎn)關(guān)注[7]。為此，我國(guó)在巴黎氣候大會(huì)中莊嚴(yán)承諾：“二氧化碳排放2030 年左右達(dá)到峰值并爭(zhēng)取盡早達(dá)峰，2030年單位GDP二氧化碳排放相比2005 年下降60%～65%?！痹诖吮尘跋?，汽車工業(yè)節(jié)能減排已成必然，而傳統(tǒng)汽車基數(shù)大，減排空間也較大，因此仍將是汽車工業(yè)支撐2030年巴黎氣候大會(huì)承諾目標(biāo)達(dá)成的“排頭兵”。

1.3 商用車輕量化的社會(huì)貢獻(xiàn)

節(jié)能是商用車輕量化的首要社會(huì)貢獻(xiàn)。中國(guó)石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院發(fā)布的《2015年國(guó)內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》[8]顯示，2014 年和2015 年我國(guó)的石油對(duì)外依存度分別已達(dá)到59.4%和61.3%，遠(yuǎn)超世界公認(rèn)50%的安全線。中國(guó)石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院發(fā)布《2018年國(guó)內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》[9]稱，2018年中國(guó)的石油進(jìn)口量為4.4×108t，同比增長(zhǎng)11%，石油對(duì)外依存度升至69.8%；天然氣進(jìn)口量1254×108m3，同比增長(zhǎng)31.7%，對(duì)外依存度升至45.3%，預(yù)計(jì)2019 年，中國(guó)油氣對(duì)外依存度還將繼續(xù)上升至72%左右。2010 年以來(lái)，隨著汽車保有量的持續(xù)增加，帶動(dòng)了中國(guó)工業(yè)增加值在GDP中的占比不斷攀升。與此同時(shí)，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)油耗占比我國(guó)石油消費(fèi)總量百分比也節(jié)節(jié)升高。據(jù)工信部2012 年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[10]，我國(guó)汽車油耗占石油年消耗總量的一半左右，而汽車油耗的49.2%是被只占汽車總量13.9%的重型商用車（＞3.5 t）消耗掉的（輕、中型商用車暫未列入）。也就是說(shuō)，雖然我國(guó)重型商用車總數(shù)量比乘用車少得多，但其消耗的燃油大體上卻與乘用車相當(dāng)。由于我國(guó)重型商用車油耗量占汽車油耗量的比重最大，其油耗管理緊迫性比任何國(guó)家都強(qiáng)烈，如果重型商用車油耗降低10%，即使按2012年底的重型商用車保有量1 400 多萬(wàn)輛來(lái)測(cè)算（空駛率20%，平均車速60 km/h，全年300天晝夜運(yùn)輸），每年可至少節(jié)約900 Mt 汽柴油，相當(dāng)于900 多萬(wàn)輛家用轎車的燃油用量，節(jié)油效果顯著。

表1 貨車及半掛牽引車燃料消耗量限值[13]

*對(duì)于汽油車，其限值是表中相應(yīng)限值的1.3 倍，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。

如果說(shuō)能源對(duì)外依存度長(zhǎng)期居高是目前我國(guó)的現(xiàn)狀，那么CO2則是氣候變化的主要原因。因此，減排亦成為商用車輕量化的另一社會(huì)貢獻(xiàn)。在總的CO2排放中，汽車的CO2排放量十分可觀，據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（IEA）統(tǒng)計(jì)，全球超過(guò)15%的CO2排放來(lái)自于道路交通，尤其是汽車，發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)汽車排放的CO2更是已占其總量的25%[11]。為了更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，在國(guó)際范圍內(nèi)，加強(qiáng)重型商用車輛燃油消耗量評(píng)價(jià)與管理的必要性已經(jīng)形成共識(shí)，重型商用車輛燃油消耗量已經(jīng)成為當(dāng)前及今后一段時(shí)期汽車節(jié)能工作的重點(diǎn)。由于重型商用車輛產(chǎn)品種類、使用條件和技術(shù)狀態(tài)遠(yuǎn)比輕型汽車復(fù)雜，國(guó)際范圍普遍認(rèn)為重型商用車輛燃油消耗評(píng)價(jià)難度高于輕型汽車，推進(jìn)難度較大。截至目前，日本發(fā)布實(shí)施了重型商用車燃油消耗量限值標(biāo)準(zhǔn)，2011 年8 月美國(guó)發(fā)布了相關(guān)法規(guī)；歐洲重型商用車輛燃油消耗量標(biāo)準(zhǔn)也取得階段性成果，有望于2013 年確定測(cè)試評(píng)價(jià)方法。中國(guó)國(guó)家工信部決定對(duì)最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量大于3 500 kg的燃用柴油和汽油的商用車輛產(chǎn)品實(shí)施燃料消耗量管理，并按照GB/T 27840—2011[12]、QC/T 924—2011[13]要求執(zhí)行，貨車及半掛牽引車燃料消耗量限值見(jiàn)表1。

2 商用車輕量化現(xiàn)狀分析

2.1 國(guó)內(nèi)外商用車發(fā)展對(duì)比

現(xiàn)階段，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)依舊面臨能源消耗大、環(huán)境污染重、自主創(chuàng)新能力缺乏、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)緩慢等一系列問(wèn)題[14]。但隨著我國(guó)商用車市場(chǎng)的不斷發(fā)展以及自主品牌整車、零部件企業(yè)的持續(xù)壯大，我國(guó)商用車節(jié)能技術(shù)也取得了較為突出的發(fā)展成績(jī)[15]。

（1）優(yōu)秀整車產(chǎn)品性能大幅提升。

在載貨汽車方面，以東風(fēng)天龍重型載貨汽車為例，其發(fā)動(dòng)機(jī)最低比油耗降至185 g/kW·h，油耗下降5%～8%，經(jīng)濟(jì)車速提高至80～90 km/h。該車采用框架式車身，高強(qiáng)度鋼板用量占車身用鋼的比例超過(guò)40%，滿足嚴(yán)苛的瑞典VVFS安全法規(guī)。

（2）重型商用車動(dòng)力總成技術(shù)水平持續(xù)提升。

在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，玉柴開(kāi)發(fā)出滿足歐VI排放法規(guī)的車用柴油機(jī)并順利通過(guò)歐盟E/e-mark 認(rèn)證試驗(yàn)，開(kāi)啟了國(guó)產(chǎn)歐VI 發(fā)動(dòng)機(jī)出口歐美的大門；濰柴WP13 重型發(fā)動(dòng)機(jī)將我國(guó)商用車正式帶入“500馬力+”時(shí)代；云內(nèi)動(dòng)力在多缸小缸徑柴油機(jī)方面也取得了重大科技突破。在變速器領(lǐng)域，配備液力緩速器的法士特12擋機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）打破了外資品牌構(gòu)筑的知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘。

但與國(guó)外相比，我國(guó)自主品牌商用車的油耗水平與國(guó)外的差距仍然存在，并長(zhǎng)期存在先進(jìn)技術(shù)研發(fā)力度不足等明顯特征，主要表現(xiàn)如下。

（1）主流車型油耗水平差距較大[16]。

根據(jù)國(guó)外某研究機(jī)構(gòu)的仿真計(jì)算，將國(guó)際主流車型先進(jìn)節(jié)能技術(shù)運(yùn)用到我國(guó)49 t 6×4 牽引車上，在同工況同載荷情況下，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示我國(guó)自主品牌產(chǎn)品的油耗比國(guó)外主流車型高出10%以上。其中，主流客車在長(zhǎng)途高速工況下的油耗水平約在22.4～23.8 L/100 km，接近歐洲主流車型水平，在城市工況下的油耗水平在36.3～37.5 L/100 km，比歐洲主流車型高出10%左右。

（2）關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)仍處于落后狀態(tài)[17]。

我國(guó)商用車發(fā)動(dòng)機(jī)最高熱效率與國(guó)外最高差距約為5%，變速器各擋位傳動(dòng)效率值差距約為1%～5%。在低速工況下，整車滑行阻力差距約為200 N，在高速下，整車滑行阻力差距約為600～800 N，平均滑行阻力差距為12%～16%。在輕量化方面，國(guó)際上三軸掛車最低質(zhì)量?jī)H為5.3 t，而我國(guó)同等車型最低質(zhì)量為7.5 t左右，差距較大。

（3）先進(jìn)節(jié)能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用程度不足[18]。

國(guó)內(nèi)車企受制于產(chǎn)品成本及產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，對(duì)部分節(jié)能技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，進(jìn)而導(dǎo)致了對(duì)先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)主動(dòng)性不足，如混合動(dòng)力重型貨車尚無(wú)明確的產(chǎn)業(yè)化時(shí)間表，自動(dòng)變速器應(yīng)用率偏低，在國(guó)外當(dāng)前大力發(fā)展的車輛隊(duì)列、道路預(yù)見(jiàn)性系統(tǒng)、降低空載等方面的應(yīng)用尚處于空白階段。

2.2 國(guó)內(nèi)外商用車輕量化狀況分析

為了系統(tǒng)研究我國(guó)載貨汽車，尤其是重型載貨汽車的輕量化現(xiàn)狀，收集了列入《公告》在我國(guó)市場(chǎng)銷售的近3 000 余量車型數(shù)據(jù)，包括自卸車、載貨車、牽引車和半掛車等，對(duì)其表征輕量化的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了分析研究，并引入車載質(zhì)量利用系數(shù)（用符號(hào)A 表示）和牽引車牽掛比（用符號(hào)B 表示）這兩個(gè)參量來(lái)分析國(guó)內(nèi)外商用貨車在輕量化方面的狀況。

載質(zhì)量利用系數(shù)A 定義為汽車裝載質(zhì)量與整備質(zhì)量的比值，是衡量輕量化水平的重要參數(shù)。在裝載質(zhì)量和使用壽命相同的條件下，A越大，該車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造水平越高。表2為我國(guó)不同總質(zhì)量的重型載貨汽車產(chǎn)品載質(zhì)量利用系數(shù)A 分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果。表中縱向數(shù)據(jù)顯示：在重型載貨汽車中，38.7%產(chǎn)品的載質(zhì)量利用系數(shù)約為1，僅有27.8%產(chǎn)品的載質(zhì)量利用系數(shù)大于1.6。橫向數(shù)據(jù)顯示：24.5～29 t 級(jí)載質(zhì)量利用系數(shù)達(dá)到1.6 以上的產(chǎn)品約占總樣本的3.4%，而在11.9～16.5 t級(jí)的占比95.4%。這些數(shù)據(jù)表明載貨汽車“小馬拉大車”的現(xiàn)象較為明顯。

表3為我國(guó)重型自卸車產(chǎn)品載質(zhì)量利用系數(shù)A分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表3統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，在重型自卸車中，99.2%產(chǎn)品的載質(zhì)量利用系數(shù)小于1.1。

表2 重型載貨汽車產(chǎn)品載質(zhì)量利用系數(shù)A分布情況

2012～2013年以及國(guó)外近5年典型的最大裝載質(zhì)量為10～15 t的重型自卸車和15～20 t的重型自卸車分析結(jié)果見(jiàn)表3～17。國(guó)內(nèi)載質(zhì)量10～15 t車型的總質(zhì)量約為25 t，整備質(zhì)量為12 t，平均載質(zhì)量系數(shù)約為1.035。國(guó)外同類車型總質(zhì)量約為26 t，整備質(zhì)量為12 t，平均載質(zhì)量系數(shù)約為1.05。國(guó)內(nèi)載質(zhì)量15～20 t 重型自卸車的總質(zhì)量為31 t，整備質(zhì)量為14 t，平均載質(zhì)量系數(shù)約為1.07。國(guó)外同類車型總質(zhì)量約為32 t，整備質(zhì)量約為12 t，平均載質(zhì)量系數(shù)約為1.34。

由此可見(jiàn)，國(guó)外近5 年的典型最大裝載質(zhì)量10～15 t 重型自卸車的整備質(zhì)量與國(guó)產(chǎn)同類型自卸車輛整備質(zhì)量類似，平均載質(zhì)量利用系數(shù)也差別不大，見(jiàn)表4。而國(guó)產(chǎn)大噸位即總質(zhì)量31～32 t、裝在質(zhì)量15～20 t 的自卸車的整備質(zhì)量較重，載質(zhì)量利用系數(shù)較小。

表3 重型自卸汽車產(chǎn)品載質(zhì)量利用系數(shù)A分布情況

表4 國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口自卸車輕量化水平比較

雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)牽引車沒(méi)有載質(zhì)量利用系數(shù)的要求，但通過(guò)引入牽引車牽掛比的概念可以很好地反應(yīng)我國(guó)重型牽引車產(chǎn)品的輕量化水平。表5為國(guó)產(chǎn)重型牽引車產(chǎn)品牽掛比B的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。

駱馬湖局開(kāi)展采砂管理工作以來(lái)，河湖采砂從曾經(jīng)的混亂無(wú)序到如今的逐步規(guī)范有序，采砂管理從高壓嚴(yán)打到尋求源頭管理的標(biāo)本兼治，從流域與區(qū)域當(dāng)初的“一事一議”到建立長(zhǎng)效的合作機(jī)制，這一切，都?xì)w功于不斷推進(jìn)的流域性河湖采砂聯(lián)合管理機(jī)制。但是，這種聯(lián)合管理機(jī)制目前還不是十分完善，仍然存在著以下幾個(gè)方面急需解決的問(wèn)題。

表5 國(guó)產(chǎn)重型牽引汽車產(chǎn)品牽掛比B分布情況

從表5 中數(shù)據(jù)可知，占樣本20%產(chǎn)品的牽掛比大于5.0，但80%產(chǎn)品的牽掛比小于5.0。其中，在拖掛39.5 t 以上的牽引車中B 值小于5 的樣本數(shù)占到總樣本的94%，但同時(shí)又4.6%樣本的牽掛比大于6。也就是說(shuō)，在最大載質(zhì)量相同、發(fā)動(dòng)機(jī)功率接近、拖掛總質(zhì)量相同的條件下，牽引車的整備質(zhì)量有很大差距，又存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，這無(wú)疑是一種浪費(fèi)。此外，表6 給出了不同類型國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口重型牽引車整備質(zhì)量對(duì)比情況。由于牽引車的類型較多，這里重點(diǎn)選擇經(jīng)典的6×4 牽引車來(lái)比較國(guó)內(nèi)外牽引車在輕量化方面的差異。

經(jīng)計(jì)算分析，國(guó)產(chǎn)經(jīng)典6×4 牽引車的平均整備質(zhì)量為9.1t，動(dòng)力范圍為194～318 kW，多數(shù)為250 kW 左右。同樣選取了國(guó)內(nèi)銷售的國(guó)外品牌牽引車，國(guó)外品牌典型6×4 牽引車的平均整備質(zhì)量為8.2 t，動(dòng)力范圍為280～320 kW，通過(guò)表6中的數(shù)據(jù)可知，6×4牽引車國(guó)產(chǎn)車型總質(zhì)量比進(jìn)口車型重11%，而這一數(shù)值在4×2牽引車中僅體現(xiàn)為增重2.8%。

表6 不同類型國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口重型牽引車整備質(zhì)量比較

2016 年以前，國(guó)內(nèi)牽引車所呈現(xiàn)的“大馬拉小車”現(xiàn)象從側(cè)面促推了牽引半掛車在道路上的超載現(xiàn)象[19]。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2015 年中國(guó)國(guó)內(nèi)全年貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量的48%～55%是由重型牽引半掛車完成的。圖3 為重型貨車國(guó)內(nèi)公路貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量的變化歷程，可見(jiàn)：我國(guó)從2010 年～2015 年的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量穩(wěn)步提升，2015 年全年累計(jì)周轉(zhuǎn)達(dá)6 萬(wàn)億噸公里，同比2010 年的4 萬(wàn)億噸公里，增幅達(dá)50%。為滿足逐年增長(zhǎng)的物流周轉(zhuǎn)需求，我國(guó)年載貨汽車保有量與年貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量的變化趨勢(shì)始終保持著高度一致，而重型貨車產(chǎn)銷量卻逐年下降，從2010 年約100 萬(wàn)輛驟降至2015 年的40 萬(wàn)輛，降幅約60%。在2015 年08 月發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于加快實(shí)施現(xiàn)代物流重大工程的通知》中，統(tǒng)計(jì)了額定載荷各種車型貨運(yùn)量與貨物周轉(zhuǎn)量的相關(guān)數(shù)據(jù)，如表7。數(shù)據(jù)說(shuō)明，按額定載荷能力，當(dāng)年貨運(yùn)汽車保有量無(wú)法完成公路運(yùn)輸量的需求，在重型貨車產(chǎn)銷量逐年下降的背景下，貨運(yùn)量的20%多、周轉(zhuǎn)量的30%多必然是通過(guò)超載運(yùn)輸完成的。

圖3 2010～2015年重型貨車道路運(yùn)輸相關(guān)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)

表7 額定載荷貨運(yùn)量與貨物周轉(zhuǎn)量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

為保障道路運(yùn)輸安全，2016 年09 月，GB 1589—2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》正式實(shí)行，此國(guó)標(biāo)規(guī)定六軸汽車列車總重上限從55 t降至49 t，半掛車（三軸）總重上限降至40 t。該國(guó)標(biāo)的頒布加大了貨運(yùn)能力與周轉(zhuǎn)需求量的虧空。為滿足貨運(yùn)周轉(zhuǎn)需求，商用車的市場(chǎng)銷量必然會(huì)進(jìn)一步加大，直接表現(xiàn)為2017 年中國(guó)商用車保有量較2016年增幅接近10%（見(jiàn)圖1），這一數(shù)據(jù)顯示我國(guó)商用車輛的空前熱銷。

中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)相關(guān)數(shù)據(jù)表明（表8），在2010年商用車數(shù)據(jù)中，重型貨車的實(shí)際保有量約在367.9萬(wàn)輛，假設(shè)在整備質(zhì)量輕量化10%-空駛率20%的條件下，2010 年重型貨車在全部滿載運(yùn)營(yíng)的前提下，仍可維持當(dāng)年的實(shí)際運(yùn)輸需求量，但到2015年卻已出現(xiàn)約35 萬(wàn)輛的重載貨車虧空（計(jì)算數(shù)據(jù)）。若按我國(guó)年均GDP 增幅6.5%計(jì)算，參考圖3 重型貨車保有量擬合關(guān)系外推得到“十三五”末期，我國(guó)重卡的保有量約在723萬(wàn)輛；而2015年重型載貨汽車實(shí)際保有量為511.5萬(wàn)輛；因此，2020年將累計(jì)新增211.5萬(wàn)輛。

表8 無(wú)超載需求量與高效運(yùn)輸狀態(tài)需求量分析

中國(guó)承諾到2020 年將單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的碳排放較2005 年削減40%～45%，其中降低汽車尾氣排放是很重要的工作。從各國(guó)的經(jīng)驗(yàn)看，實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能減排的措施主要有4種：改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率，小型化、輕量化，替代燃料和開(kāi)發(fā)新能源汽車。輕量化作為傳統(tǒng)汽車、替代燃料汽車和新能源汽車共有的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)引起了世界各國(guó)和知名跨國(guó)企業(yè)的高度重視。汽車輕量化是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料、裝備和工藝、售后維修、回收再利用等多方面，結(jié)構(gòu)優(yōu)化和材料優(yōu)化無(wú)疑是其中最重要的內(nèi)容，高強(qiáng)度鋼的開(kāi)發(fā)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化和相關(guān)制造技術(shù)的應(yīng)用，是商用車輕量化的有效手段。為此，中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)頒布了商用車輕量化發(fā)展目標(biāo)[20]。到2020 年底，實(shí)現(xiàn)整車材料減重10%；到2025年底，實(shí)現(xiàn)整車材料減重20%；到2030 年底，實(shí)現(xiàn)整車材料減重35%，基本達(dá)到額定載荷貨運(yùn)量與貨物周轉(zhuǎn)量的平衡。

2.3 商用車節(jié)能技術(shù)潛力和成本分析

從上述商用車產(chǎn)銷量與年周轉(zhuǎn)量的分析來(lái)看，在未來(lái)我國(guó)道路運(yùn)輸中，由于半掛牽引車的物流運(yùn)輸周轉(zhuǎn)效率高，通用性強(qiáng)，將逐步成為最普遍、最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸車輛。為此，半掛牽引車的輕量化可以帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果。

2.3.1 節(jié)能潛力分析

中國(guó)汽車技術(shù)研究中心在2018 年統(tǒng)計(jì)分析了我國(guó)重型商用車整車節(jié)能技術(shù)潛力和成本分布，如圖4所示[21]。圖4 中左下區(qū)域包含了空氣動(dòng)力性能技術(shù)、輪胎技術(shù)、傳動(dòng)技術(shù)優(yōu)化等，各自成本不超過(guò)8 000元，節(jié)能效果在4%以內(nèi)。上方區(qū)域中的CVT 和AMT變速器節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)成本顯著偏高，且受扭矩等條件限制在重型商用車領(lǐng)域應(yīng)用較少。綜合考評(píng)研發(fā)成本與節(jié)能效果，輕量化技術(shù)成為關(guān)注重點(diǎn)。

圖4 整車節(jié)能技術(shù)潛力和成本分布[21]

圖5 半掛牽引車及大型貨車輕量化節(jié)能技術(shù)潛力和成本曲線[21]

2.3.2 成本回收周期

基于上述半掛牽引車及大型貨車未來(lái)節(jié)能潛力分析，結(jié)合中國(guó)2020 年商用車節(jié)能技術(shù)愿景至少節(jié)能20%的規(guī)劃目標(biāo)進(jìn)行成本回收周期評(píng)估。計(jì)算時(shí)采用以下假設(shè)：以某49 t 六軸半掛牽引車燃料消耗量限值56 L/ 100km 計(jì)算為例，當(dāng)燃油消耗量下降20%時(shí)，按情景1 的相應(yīng)成本增加值約為4 萬(wàn)元。若每天運(yùn)行1 000 km，汽柴油價(jià)格按5元/L 計(jì)算，全年累計(jì)節(jié)省油耗成本支出20.16 萬(wàn)元，相當(dāng)于新車運(yùn)營(yíng)2～3 個(gè)月即可回收輕量化技術(shù)的購(gòu)車成本增加值，而車輛在超過(guò)回收周期后的全壽命運(yùn)營(yíng)周期里均為購(gòu)車方節(jié)約大量燃油成本。若按情景2 計(jì)算，相同假設(shè)條件下的購(gòu)車成本增加值回收周期更短，遠(yuǎn)期收益更高。因此，無(wú)論從近端需求還是終端需求角度分析，通過(guò)汽車輕量化實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排都勢(shì)在必行。

3 商用車輕量化發(fā)展的愿景目標(biāo)

相應(yīng)“中國(guó)制造2025”中關(guān)于汽車低碳化、信息化、智能化的發(fā)展要求，通過(guò)大幅降低各類商用車能耗水平，保障國(guó)家能源戰(zhàn)略安全，以能源利用的高效化及低排放應(yīng)對(duì)氣候變化，助力汽車工業(yè)提高達(dá)成CO2峰值目標(biāo)，突破并掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展，最終有力支撐我國(guó)汽車工業(yè)從大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變。

根據(jù)我國(guó)陸續(xù)發(fā)布的汽車工業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃及相關(guān)政策中，均對(duì)節(jié)能汽車有所涉及，主要包括：GB 20997—2015《輕型商用車輛燃料消耗量限值》、GB 30510—2018《重型商用車輛燃料消耗量限值》及各階段排放標(biāo)準(zhǔn)等，同時(shí)參考《中國(guó)制造2025 重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》等重要指導(dǎo)文件[22-24]，綜合梳理出我國(guó)商用車近、中、遠(yuǎn)期不同階段的戰(zhàn)略目標(biāo)（部分），見(jiàn)圖6。

圖6 我國(guó)商用車的近、中、遠(yuǎn)期不同階段戰(zhàn)略目標(biāo)(部分)[24]

當(dāng)前，對(duì)于商用車用高強(qiáng)度鋼及減重比例已經(jīng)成為眾多企業(yè)和學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)近、中、遠(yuǎn)期戰(zhàn)略目標(biāo)分析如下。

3.1 近期目標(biāo)

到2020 年，重點(diǎn)提升總成節(jié)油和輕量化應(yīng)用水平。從嚴(yán)整治超載、排放超標(biāo)等現(xiàn)象，鼓勵(lì)企業(yè)加快輕量化材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)工藝等新產(chǎn)品、新技術(shù)的應(yīng)用。整車600 MPa 以上高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用比例達(dá)到50%，并在2015 年基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)整車減重10%。綜上基礎(chǔ)，使商用車年產(chǎn)銷量達(dá)到350 萬(wàn)輛，平均油耗累計(jì)降低15%～20%，商用車新車燃料消耗量接近國(guó)際先進(jìn)水平。

3.2 中期目標(biāo)

到2025 年，重點(diǎn)提升混合動(dòng)力、空氣動(dòng)力性能、輕量化等節(jié)能技術(shù)水平，加大整車制造中輕合金與復(fù)合材料的應(yīng)用比例，600 MPa 以上高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用比例需達(dá)30%，并在2015 年基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)整車減重20%。進(jìn)一步優(yōu)化商用車節(jié)能技術(shù)發(fā)展環(huán)境。相比2015年，商用車年產(chǎn)銷量穩(wěn)定在350 萬(wàn)輛，平均油耗累計(jì)降低30%～35%，商用車新車燃料消耗量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

3.3 遠(yuǎn)期目標(biāo)

到2030年，重點(diǎn)發(fā)展基于智能聯(lián)網(wǎng)的新型節(jié)能技術(shù)，提升混合動(dòng)力、替代燃料、輕量化技術(shù)的應(yīng)用能力。1 000 MPa 以上汽車結(jié)構(gòu)鋼有一定比例應(yīng)用的同時(shí)，在2015年的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)整車減重25%。在商用車年產(chǎn)銷量在350 萬(wàn)輛的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高整車全壽命周期的貨運(yùn)周轉(zhuǎn)能力。相比2015年，商用車平均油耗累計(jì)降低35%～45%，并保持與國(guó)際領(lǐng)先水平同步。

4 總結(jié)

商用車尤其是重型載貨汽車，按設(shè)定目標(biāo)減重可增加可觀的經(jīng)濟(jì)效益，這為重型載貨車的輕量化創(chuàng)造了極其有利的條件。

我國(guó)載質(zhì)量為15～20 t 自卸車整備質(zhì)量和載質(zhì)量利用系數(shù)都與國(guó)外先進(jìn)水平有較大差距，牽引車的整備質(zhì)量和牽引比都有較大提升潛力。

目前，在同一公路運(yùn)輸超載管理規(guī)定的基礎(chǔ)上，制定限值生產(chǎn)可超載汽車的管理辦法、同時(shí)抓好適用車型的載質(zhì)量利用系數(shù)管理和牽引車、半掛車的質(zhì)量利用管理，充分發(fā)揮政府對(duì)市場(chǎng)的引導(dǎo)和指導(dǎo)作用。

總之，“十三五”以來(lái)，在國(guó)家部委相關(guān)政策法規(guī)的推動(dòng)下，在汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的指導(dǎo)下，我國(guó)商用車輕量化水平有了一定的提升，但和國(guó)外商用車的輕量化水平仍有較大差距，主要表現(xiàn)在整車輕量化水平上，在牽引車、掛車和各種關(guān)鍵總成的輕量化方面仍有改善空間。未來(lái)，圍繞商用車輕量化的工作任重而道遠(yuǎn)。