基于VPM的環衛車底盤上裝一體化設計分析

郭佳鵬 李溫鋒 李鵬 文藝 李春

摘 要：主機廠基于客戶需求及環衛車全運行工況進行分析，開展“底盤+上裝”一體化設計，可打造特色環衛車底盤及整車產品，有助于提升研發效率和質量，形成有效合力。基于VPM可異地在線協同設計，可真正實現整車一體化正向開發。

關鍵詞：客戶需求;運行工況;一體化設計;協同設計;正向開發

中圖分類號：U469.6+91? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）13-65-03

An Integrated Design of the Chassis and Working Devices of Sanitation

Vehicle Based on VPM

Guo Jiapeng， Li Wenfeng， Li Peng， Wen Yi， Li Chun

（ Technical Center of Shaanxi Automobile Holding Group Co.， Ltd.， Shaanxi Xi'an 710200 ）

Abstract： The automobile factories analyse based on customer demand and sanitation vehicle operating conditions， develop “chassis+working devices” integrated design， they can create special sanitation products of chassis and vehicle， help to improve R & D efficiency and quality， forming effective forces. Based on VPM remote online collaborative design， can truly realize the vehicle integration forward development.

Keywords： Customer demand; Operating conditions; Integrated design; Collaborative design; Forward development

CLC NO.： U469.6+91? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）13-65-03

引言

環衛車主要分為路面保潔、垃圾收運兩大類，產品種類包含洗掃車、清洗車、灑水車、壓縮垃圾車、車廂可卸式垃圾車、噴霧抑塵車等。環衛車整車開發涉及多個公司或部門業務間的合作，業務流程長，信息共享困難，很難形成有效合力。以往環衛廠家開發整車多為從主機廠采購底盤進行改裝，但環衛車大多結構復雜，常規載貨車底盤適應性不好。

為充分發揮底盤資源優勢，主機廠基于客戶需求及環衛車全運行工況進行分析，開展“底盤+上裝”整車一體化設計，打造特色環衛車底盤及整車產品，將有助于提升研發效率和質量，形成有效合力，提升產品市場競爭力。設計時基于同平臺VPM，可以實現實時異地在線協同設計，建立一體化DMU產品數據審核及驗證，真正實現整車一體化正向開發。

1 環衛車需求分析

隨著環衛行業發展，目前面臨以下態勢：1）汽車行業排放法規加嚴，市政環衛車首當其沖，國六環衛產品迅速補齊才能助推市場突破;2）副發動機四階段排放要求倒逼產品技術快速升級，單發路面保潔類產品技術、成本優勢進一步凸顯;3）政策助推新能源環衛車發展，布局國六車型的同時，還需考慮開發適應市場需求的新能源環衛產品;4）治超加速了車輛標準化、規范化，環衛車設計輕量化成為必然選擇。通過解讀排放升級、新能源推廣、嚴格治超、垃圾分類等國家方針政策，環衛車整車設計生產應從源頭正確導向，引領行業可持續發展。

環衛車市場為典型的集團客戶招標采購為主。針對政府或者環衛服務的集團用戶分層較為明顯，一二線城市、大中型PPP客戶、三線以下城市、環保私營客戶對產品核心功能需求一致，但由于業務模式及資金來源差異，對產品的附加需求有不同，預計未來環衛行業以市場化PPP為主導。采購及管理單位購買環衛車時，主要會考慮車輛的品牌、功能、性能、價格、外觀、服務、可靠性、操作方便性、招標一致性等。

一線環衛車駕乘司機對環衛車使用情況需求則見表1：

2 環衛車運行工況分析

系列環衛車中，有兩個典型車型可作為環衛工況分析的代表，即路面保潔的洗掃車、垃圾收運的后裝式壓縮垃圾車。我們以銷量占比最大的18t級車型進行分析。

洗掃車的每天基本工況包括加水出車工況、清掃作業工況（多次）、轉場排污加水工況（多次）、返回卸料工況四個工況階段，總結各工況如表2所示：

后裝壓縮垃圾車的基本工況包括垃圾收集工況、半載運輸工況、滿載轉運工況、卸料工況和空載返回工況五個工況階段。總結各工況如表3所示：

3 底盤上裝一體化設計分析

根據環衛車用戶需求及作業工況進行整車一體化設計，底盤設計需滿足上裝作業要求，以18噸級別環衛車為例，從以下方面分析：

1）上裝取力要求

灑水車、清洗車、洗掃車低壓水泵通過變速箱取力，停車、行車均可取力，匹配變速器后總速比最好處于1-1.2范圍，法蘭式空擋取力為宜，掛倒擋不可改變取力器旋向。取力器輸出轉速1450rpm時，功率30kW左右。后排氣時，取力器與排氣異側。

單發洗掃車（清洗車）發動機全功率取力要求不受離合影響，隨發動機工作，速比1.0左右，通過本地PTO實現發動機定轉速且轉速可調。

垃圾車類上裝動力源為液壓油泵，要求停車取力，取力器速比與檔位無關，匹配變速器后總速比最好處于0.9-1.05范圍;掛倒擋不可改變取力器旋向;可遠程油門控制，根據上裝控制器輸入的信號快速調整至工作轉速。

2）上裝取氣要求

環衛車上裝用氣一般為非持續消耗性用氣，多從底盤取氣;若有持續性消耗用氣則上裝單獨設打氣泵。目前部分改裝廠直接剪斷輔助氣管路，安裝三通接頭取氣，也有采用分氣閥統一接入。一體化設計時，與上裝廠家常用的英制Rc1/4或Rc1/8的氣閥、氣缸接口一致，可在輔助氣罐上預留同規格取氣接口，并可保證氣缸、氣動離合器等需用氣壓>8bar。

3）上裝取電改裝要求

為了方便24VDC取電，各車型根據需求預留1路30電，15A-30A（純電車型需求>40A）取電口供上裝取電使用，蓄電池負極接線柱預留上裝搭鐵位置，方便接線;在駕駛室中央電器板附近和蓄電池箱內預留CAN接口，滿足上裝電氣系統與底盤之間的通信;預留左右轉向信號、倒車信號，在防火墻附近。車架末端預留側標燈、示廓燈取電接口。

4）駕駛室內改裝需求

采用通用底盤的環衛車改裝廠，上裝電控單元基本都是后期改裝，獨立于駕駛內飾或儀表臺。一體化設計，則可做到：預留上裝控制器及CAN面板操作屏安裝空間;預留不少于6個上裝專用翹板開關;預留箭頭燈控制器安裝位置;選裝倒車影像，并預留視頻輸入接口保證能夠切換到上裝工作視頻;選裝360環視系統;選裝新風系統;選裝窗簾、空氣座椅。同時，在駕駛室本體上可預留示廓燈安裝螺紋孔及上裝線束過線位置等。

5）電控功能需求

不同環衛車需要匹配多種電控功能見表4，以滿足不同需求。

6）車架改裝需求

車架方面的通用型要求為：直通大梁，標準孔車架，上平面無鉚釘，所有底盤附件不高于底盤大梁上翼面。洗掃、掃路類和部分垃圾車需要腹舉卸料，橫梁位置調節，后橋中垂面前/后各預留舉升空間≥550mm。安裝低壓水泵的灑水車、洗掃車、清洗車水路管件布置需要對取力器后第一根橫梁距前軸中心尺寸要求L≤1500mm或L≥2100mm。

7）上裝改裝空間需求

洗掃車：洗掃車目前以中聯為代表，中置雙掃盤+寬吸嘴技術路線，后輪前端面到車架兩側最近的構件空間≥2800mm。以福龍馬為代表的中置四掃盤+中單吸嘴技術路線，底盤車架兩側需要空間3350mm。有限軸距底盤上，有必要抬高底盤兩側電瓶箱、氣罐、油箱等附件達到空間使用要求。

壓縮式垃圾車：市場18t級壓縮式垃圾車均為標方設計，其箱體容積處于12-13m3之間，其特殊結構導致后軸較重同時整車后懸較長，一般要求底盤后懸<1000mm，因此，要求其車架上可利用空間>4510mm。車架大梁左側或者右側需預留污水箱位置，尺寸不小于1350mm。

8）底盤配置

綜合各環衛車型工況，除以上一體化設計改裝要求外，對底盤部分配置作以下匯總見表5：

4 基于VPM的一體化設計

一體化設計要點分析到位后，通過底盤、上裝VPM系統聯合建模實現實時異地在線協同設計，建立一體化DMU產品數據審核及驗證，見圖1。在設計階段即可避免大量的上裝與底盤干涉問題，減少了拆裝底盤、管線束改制、車架改制、替換底盤部件的人工成本和新增件采購成本，提高了底盤改裝便利性，有效縮短樣車開發周期、降低改裝風險，提升產品市場競爭力。

參考文獻

[1] 徐達.專用汽車構造與設計[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 劉海霞.整車DMU技術在車輛改裝中的研究與應用[J].汽車科技，2016年第3期.