出口南美的9米前置公交車總體設(shè)計

撖帥

摘 要：簡要介紹南美某國的地理特點(diǎn)及城市交通現(xiàn)狀，重點(diǎn)講述針對目標(biāo)市場開發(fā)適應(yīng)性新產(chǎn)品的難點(diǎn)和解決問題的方法，闡述9米前置公交車在當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)行情況和市場趨勢，為產(chǎn)品的持續(xù)改進(jìn)和拓展細(xì)分類別提供參考。

關(guān)鍵詞：南美 高原地形 9米前置公交車 設(shè)計方法 市場趨勢

Abstract：Current status of geographical features and city traffic in a south American country. The difficult parts and solve methods on the targeted market new product are analyzed emphatically. The development trend of 9m Front-engine Citybus and current working condition also elaborated. These can provide a useful reference for expanding subdivision category and improving the products continuously.

Key words：South American; Plateau; 9m Front-engine Citybus; Design method; Market trends

南美某國全境以高原地形為主，平均海拔超過3000米，其擁有豐富的礦產(chǎn)資源，但是基礎(chǔ)設(shè)施缺乏，交通運(yùn)輸落后，汽車制造業(yè)更是異常薄弱，是整個南美最不發(fā)達(dá)的國家之一[1]。2013年之前，該國的公共交通車輛以歐美和日本的二手車為主，但因其外觀內(nèi)飾破舊、底盤及電器零件老化，已不能滿足民眾的出行需求。中國客車以穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品、極大的成本優(yōu)勢及完善的售后服務(wù)體系迅速贏得客戶的認(rèn)可，對該國的出口量連年攀升。本文闡述的就是如何針對該國特點(diǎn)適應(yīng)性開發(fā)一款新車，既滿足客戶定制化需求，也對其他類似國家和地區(qū)有一定的參考意義。

1 9米前置公交車的產(chǎn)品定義及開發(fā)要點(diǎn)

1.1 產(chǎn)品定義

要根據(jù)市場調(diào)研報告，綜合考慮，輸出新品立項(xiàng)報告。該產(chǎn)品的前期市場輸入歸納為以下三個方面，總體設(shè)計人員要根據(jù)每一條重要信息，羅列出與之相關(guān)的關(guān)鍵性能指標(biāo)：

1.1.1 根據(jù)該國氣候及地形特征：

高海拔運(yùn)行，環(huán)境溫度-6～30℃，山多坡陡路況差。

a.動力性：最高車速、加速時間、最大爬坡度、發(fā)動機(jī)功率損失、發(fā)動機(jī)冷卻能力；

b.制動性：制動率、不平衡率、常規(guī)制動及輔助制動的匹配；

c.通過性：接近角、離去角、最小離地間隙、縱向通過半徑、最小轉(zhuǎn)彎半徑；

1.1.2 根據(jù)車輛使用場景及用途：

公共交通，城市或城郊混合線路。

a.經(jīng)濟(jì)性：燃料種類、綜合路況百公里燃料消耗量，傳動系統(tǒng)的匹配；

b.操縱穩(wěn)定性：空滿載質(zhì)量參數(shù)、軸荷分配、輪胎、車橋、懸架、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的匹配；

c.平順性：怠速及加速行駛工況的振動、車內(nèi)噪音、車外噪音[2]；

d.整車尺寸參數(shù)：長寬高、軸距、前＼后懸、一級踏步高度、車內(nèi)地板高度[3]；

e.車身布置：車內(nèi)座椅布置及站立區(qū)分布、乘客門數(shù)及分布、安全出口數(shù)及分布；

1.1.3 根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀、法規(guī)及文化：

經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，環(huán)保要求低，重視人性化。

a.車輛配置：動力總成的選型、售票臺、殘疾人升降裝置等設(shè)施的應(yīng)用；

b.法規(guī)及認(rèn)證：左舵、限速60km/h、歐三排放、無需強(qiáng)制認(rèn)證；

c.交通文化：發(fā)動機(jī)前置、整車造型流線型風(fēng)格；

1.2 產(chǎn)品硬點(diǎn)

根據(jù)以上分析，歸納總結(jié)出該產(chǎn)品必須保證的項(xiàng)目，即歐三柴油發(fā)動機(jī)，前置后驅(qū)，手動變速箱，液力緩速器，加大接近角、離去角、離地間隙，無空調(diào)、有暖風(fēng)，前圍流線型造型，總長9米，核載人數(shù)50～60，一上一下雙乘客門。結(jié)合整車造型形成草圖，如圖1所示：

1.3 開發(fā)難點(diǎn)

a.底盤大件選型、動力匹配計算分析；

b.底盤動力鏈的布置及滿足整車通過性要求，地板設(shè)置，踏步設(shè)置；

c.車內(nèi)布置，結(jié)合客流分布、軸荷分配；

d.整車可靠性、NVH性能。

2 9米前置公交車總體設(shè)計要點(diǎn)及方法

2.1 總體方案確定

在產(chǎn)品定義階段完成后，就要開始總體方案確定，此過程包含：輸出配置表、輸出總布置圖、輸出核價參考BOM。該階段的工作以總布置人員的總體把控為主，以各專業(yè)成員協(xié)同校核為輔。因?yàn)檎嚳傮w設(shè)計是個系統(tǒng)性工程，牽涉的專業(yè)類別多，校核過程復(fù)雜，為便于管理，我們通常將其簡化為四個部分：底盤、車身、電氣、工藝。此四個部分下又分別包含各專業(yè)系統(tǒng)，如下：

a.底盤：車架、發(fā)動機(jī)、懸置、供給、進(jìn)排氣、冷卻中冷、傳動、制動、轉(zhuǎn)向、懸架

b.車身：骨架、外飾、內(nèi)飾

c.電氣：底盤電控、車身電器、空調(diào)暖風(fēng)

d.工藝：工藝路線、工裝設(shè)備、裝配輔料[4]

2.2 開發(fā)步驟

根據(jù)產(chǎn)品硬點(diǎn)要求及開發(fā)難點(diǎn)，逐一進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，為縮短開發(fā)時間，采用各專業(yè)并行的方式。主要包括以下步驟。

2.2.1 底盤大件選型

考慮產(chǎn)品穩(wěn)定性及當(dāng)?shù)厥酆蠓?wù)水平，底盤動力總成采用國際知名品牌的成熟產(chǎn)品：

發(fā)動機(jī)：康明斯歐三 6缸機(jī)

離合器：薩克斯 推式

變速箱：采埃孚 6檔手動

輔助制動：福伊特 液力緩速器

前后橋：國產(chǎn) 前4.5噸，后9.5噸

懸架：國產(chǎn) 前后鋼板彈簧

輪胎型號：國產(chǎn) 9R22.5真空胎

ABS： 威伯科

制動器：國產(chǎn) 前后鼓式

方向機(jī)：博世 8095

2.2.2 動力匹配計算分析

根據(jù)以上動力總成的關(guān)鍵參數(shù)及空、滿載質(zhì)量參數(shù)、質(zhì)心位置，我們通過AVL-cruise仿真軟件可以直觀的得出整車動力性、經(jīng)濟(jì)性、制動性計算值。以此為依據(jù)判斷該套動力總成是否符合設(shè)計要求，若計算值偏離設(shè)計要求，需及時做出修正，如更換輪胎型號、更換橋的承載力等[5-6]。

2.2.3 底盤總布置

確定好車架上平面線（零線）、前后輪中心線、地面線，導(dǎo)入外廓造型曲線，作為整車布置的邊界，對底盤各系統(tǒng)的空間布置進(jìn)行約束。

車架采用半承載整體邊梁式，發(fā)動機(jī)及周邊附件、變速箱、緩速器、懸架、油箱布置好后，就可以確定駕駛區(qū)地板面高度、乘客區(qū)地板面高度、發(fā)動機(jī)罩的邊界、行李艙的邊界等影響車身的關(guān)鍵尺寸[7]。底盤布置圖如圖2：

2.2.4 車身總布置

根據(jù)最終造型方案提取整車造型曲線、繪制龍門框截面圖、確定前后圍開模方案、骨架封閉環(huán)方案、蒙皮、玻璃、倉門的結(jié)構(gòu)、乘客門及司機(jī)門的布置、踏步及臺階的設(shè)計、車內(nèi)儀表臺，風(fēng)道，前后頂、行李架，扶手桿，座椅等的設(shè)計。還有極為重要的駕駛員視野校核和外后視鏡視野校核。

車身上的所有部件，以骨架為基準(zhǔn)。所以骨架結(jié)構(gòu)的確定是車身總布置的第一步。骨架和車架是整車剛度和強(qiáng)度的基本保證，在設(shè)計初期需預(yù)先考慮工藝路線問題，比如該車采用“脫殼工藝”，即底盤部分全部裝好，車身骨架和外飾結(jié)構(gòu)件裝好后一起電泳和涂裝，再與底盤通過連接件固定。這樣的好處是底盤各系統(tǒng)安裝簡單且車身大部分金屬受力件可以通過電泳和涂裝增強(qiáng)防腐。骨架的設(shè)計需盡量保證力流傳遞的連續(xù)性，關(guān)鍵截面處必須形成“封閉環(huán)”。

外飾設(shè)計力求簡單流暢、便于裝配。該車因接近角、離去角非常大，導(dǎo)致前懸短，無法將上客門布置在前輪前。又因?yàn)橄驴烷T寬度需滿足兩人同時下車，故下客門無法布置在后輪后。兩個乘客門都處在兩軸之間，為增加整車抗彎曲扭轉(zhuǎn)能力，需在兩乘客門處的骨架上做特殊加強(qiáng)。

內(nèi)飾設(shè)計需考慮乘員舒適性，包括上下車舒適性、站立舒適性、座位舒適性。座椅布置需考慮客流分布，進(jìn)而影響軸荷分配。一些人性化裝置比如殘疾人升降機(jī)構(gòu)、輪椅約束裝置、車內(nèi)電視、車內(nèi)外電子路牌等也需要一并提前考慮[8-9]。車身總布置圖如圖3：

2.2.5 整車NVH性能

NVH是衡量汽車品質(zhì)感最重要的指標(biāo)之一，當(dāng)出現(xiàn)NVH問題時，除了造成駕駛員和乘客厭煩外，也可能是某個部位出現(xiàn)故障前的征兆。我們常從車內(nèi)振動和噪音方面入手，分析其來源，對其進(jìn)行必要的控制。

汽車噪聲按位置主要分為：發(fā)動機(jī)噪聲、底盤噪聲和車身噪聲；按傳播路徑分為空氣傳聲和固體傳聲。減弱聲源強(qiáng)度、隔絕傳播途徑、吸聲處理和消除共振是目前汽車上使用較多的傳統(tǒng)控制方法[10-11]。控制聲源方面，需要對發(fā)動機(jī)及傳動系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，前置車特別突出的問題點(diǎn)在于傳動軸的動平衡不過關(guān)，因?yàn)榍爸煤篁?qū)的原因?qū)е聜鲃虞S通常有兩節(jié)或多節(jié)，在高速旋轉(zhuǎn)的時候振動噪音就會比較明顯。因此一方面要求傳動軸廠家在零件下線時必須嚴(yán)格檢測動平衡，另一方面整車設(shè)計時需要考慮兩節(jié)傳動軸連接處托架的合理設(shè)計。在隔絕傳播途徑方面，目前來說最行之有效的方法即在噪音集中區(qū)（如發(fā)動機(jī)罩四周、前后橋上方、傳動軸上方等）用吸音棉填充，并用毛氈附鋁箔固定。如圖4和圖5所示：

2.2.6 整車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2.2.6.1 實(shí)驗(yàn)計劃

在設(shè)計初期就要編制實(shí)驗(yàn)計劃，一款新產(chǎn)品要完成如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

汽車尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)、質(zhì)心位置、動力性、經(jīng)濟(jì)性、通過性、制動性、平順性、操縱穩(wěn)定性、可靠性、發(fā)動機(jī)冷卻系熱平衡試驗(yàn)、加速行駛車外噪聲、車內(nèi)噪聲、定置噪聲等[12]。

2.2.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與設(shè)計值對比，作為優(yōu)化和改進(jìn)的依據(jù)。

新車從首臺樣車試制到SOP（標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序），還必須經(jīng)過小批量試裝驗(yàn)證，其目的一方面是將整車實(shí)驗(yàn)暴露的問題進(jìn)行優(yōu)化整改，追蹤落實(shí)，形成閉環(huán)；另一方面是規(guī)范生產(chǎn)作業(yè)流程，將之固化。

3 9米前置公交車的運(yùn)行情況及市場趨勢

新車批量生產(chǎn)并交付后，需主動跟蹤車輛運(yùn)行情況，以檢驗(yàn)該車是否滿足當(dāng)?shù)厥褂铆h(huán)境，該車投入運(yùn)營后，主要承擔(dān)市區(qū)與郊縣的接駁任務(wù)，其動力性、通過性和制動性優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，完全適應(yīng)當(dāng)?shù)馗咴嗌?、坡陡彎多的惡劣路況；車內(nèi)布局合理，蝶形閘機(jī)起到客流引導(dǎo)作用；兩乘客門之間設(shè)置專用行李架，滿足中長途乘客的出行需求；座椅布置22+1+1（最大載客量52人），座位數(shù)接近半數(shù)，非常適用于當(dāng)?shù)氐钠碌缆窙r；殘疾人升降裝置既可以電動液壓升降，也可以手動機(jī)械升降，而且在非升降狀態(tài)即可作為下客踏步使用，一機(jī)多用，盡顯人文關(guān)懷；超大容積油箱，滿足當(dāng)?shù)厝旌?4小時運(yùn)營的極端使用條件。

鑒于該車上述優(yōu)異表現(xiàn)，我們在該平臺基礎(chǔ)上，又拓展了全部國產(chǎn)品牌的動力總成，這樣在成本的管控方面就更容易，提高了產(chǎn)品的競爭力和適用范圍。后期，在南美及中北美、非洲、東南亞部分國家和地區(qū)，均可以直接采用或者借鑒該車型。

4 結(jié)束語

前置發(fā)動機(jī)客車雖然在國內(nèi)已經(jīng)逐漸被后置客車取代，但是在世界上的其他地區(qū)，尤其是發(fā)展中國家，前置車還是主流暢銷車型。這既是不同地域經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀的直觀體現(xiàn)，也是不同文化背景下民眾的審美和使用習(xí)慣的差異。作為一個整車總體設(shè)計人員，一定要學(xué)會因地制宜的設(shè)計出真正符合需求的產(chǎn)品，并將之歸納總結(jié)，形成一套完整的開發(fā)體系。

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