出口南美的9米前置公交車總體設計

撖帥

摘 要：簡要介紹南美某國的地理特點及城市交通現狀，重點講述針對目標市場開發適應性新產品的難點和解決問題的方法，闡述9米前置公交車在當地的運行情況和市場趨勢，為產品的持續改進和拓展細分類別提供參考。

關鍵詞：南美 高原地形 9米前置公交車 設計方法 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，其擁有豐富的礦產資源，但是基礎設施缺乏，交通運輸落后，汽車制造業更是異常薄弱，是整個南美最不發達的國家之一[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。中國客車以穩定可靠的產品、極大的成本優勢及完善的售后服務體系迅速贏得客戶的認可，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適應性開發一款新車，既滿足客戶定制化需求，也對其他類似國家和地區有一定的參考意義。

1 9米前置公交車的產品定義及開發要點

1.1 產品定義

要根據市場調研報告，綜合考慮，輸出新品立項報告。該產品的前期市場輸入歸納為以下三個方面，總體設計人員要根據每一條重要信息，羅列出與之相關的關鍵性能指標：

1.1.1 根據該國氣候及地形特征：

高海拔運行，環境溫度-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、發動機功率損失、發動機冷卻能力；

b.制動性：制動率、不平衡率、常規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、最小轉彎半徑；

1.1.2 根據車輛使用場景及用途：

公共交通，城市或城郊混合線路。

a.經濟性：燃料種類、綜合路況百公里燃料消耗量，傳動系統的匹配；

b.操縱穩定性：空滿載質量參數、軸荷分配、輪胎、車橋、懸架、轉向機構的匹配；

c.平順性：怠速及加速行駛工況的振動、車內噪音、車外噪音[2]；

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

e.車身布置：車內座椅布置及站立區分布、乘客門數及分布、安全出口數及分布；

1.1.3 根據當地經濟發展現狀、法規及文化：

經濟發展落后，環保要求低，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施的應用；

b.法規及認證：左舵、限速60km/h、歐三排放、無需強制認證；

c.交通文化：發動機前置、整車造型流線型風格；

1.2 產品硬點

根據以上分析，歸納總結出該產品必須保證的項目，即歐三柴油發動機，前置后驅，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、有暖風，前圍流線型造型，總長9米，核載人數50～60，一上一下雙乘客門。結合整車造型形成草圖，如圖1所示：

1.3 開發難點

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，地板設置，踏步設置；

c.車內布置，結合客流分布、軸荷分配；

d.整車可靠性、NVH性能。

2 9米前置公交車總體設計要點及方法

2.1 總體方案確定

在產品定義階段完成后，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，以各專業成員協同校核為輔。因為整車總體設計是個系統性工程，牽涉的專業類別多，校核過程復雜，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系統，如下：

a.底盤：車架、發動機、懸置、供給、進排氣、冷卻中冷、傳動、制動、轉向、懸架

b.車身：骨架、外飾、內飾

c.電氣：底盤電控、車身電器、空調暖風

d.工藝：工藝路線、工裝設備、裝配輔料[4]

2.2 開發步驟

根據產品硬點要求及開發難點，逐一進行技術攻關，為縮短開發時間，采用各專業并行的方式。主要包括以下步驟。

2.2.1 底盤大件選型

考慮產品穩定性及當地售后服務水平，底盤動力總成采用國際知名品牌的成熟產品：

發動機：康明斯歐三 6缸機

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 前4.5噸，后9.5噸

懸架：國產 前后鋼板彈簧

輪胎型號：國產 9R22.5真空胎

ABS： 威伯科

制動器：國產 前后鼓式

方向機：博世 8095

2.2.2 動力匹配計算分析

根據以上動力總成的關鍵參數及空、滿載質量參數、質心位置，我們通過AVL-cruise仿真軟件可以直觀的得出整車動力性、經濟性、制動性計算值。以此為依據判斷該套動力總成是否符合設計要求，若計算值偏離設計要求，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，導入外廓造型曲線，作為整車布置的邊界，對底盤各系統的空間布置進行約束。

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

2.2.4 車身總布置

根據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、骨架封閉環方案、蒙皮、玻璃、倉門的結構、乘客門及司機門的布置、踏步及臺階的設計、車內儀表臺，風道，前后頂、行李架，扶手桿，座椅等的設計。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。所以骨架結構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度的基本保證，在設計初期需預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，車身骨架和外飾結構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防腐。骨架的設計需盡量保證力流傳遞的連續性，關鍵截面處必須形成“封閉環”。

外飾設計力求簡單流暢、便于裝配。該車因接近角、離去角非常大，導致前懸短，無法將上客門布置在前輪前。又因為下客門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能力，需在兩乘客門處的骨架上做特殊加強。

內飾設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，進而影響軸荷分配。一些人性化裝置比如殘疾人升降機構、輪椅約束裝置、車內電視、車內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是衡量汽車品質感最重要的指標之一，當出現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故障前的征兆。我們常從車內振動和噪音方面入手，分析其來源，對其進行必要的控制。

汽車噪聲按位置主要分為：發動機噪聲、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控制方法[10-11]。控制聲源方面，需要對發動機及傳動系統進行優化，前置車特別突出的問題點在于傳動軸的動平衡不過關，因為前置后驅的原因導致傳動軸通常有兩節或多節，在高速旋轉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格檢測動平衡，另一方面整車設計時需要考慮兩節傳動軸連接處托架的合理設計。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（如發動機罩四周、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 整車實驗驗證

2.2.6.1 實驗計劃

在設計初期就要編制實驗計劃，一款新產品要完成如下實驗項目：

汽車尺寸參數、質量參數、質心位置、動力性、經濟性、通過性、制動性、平順性、操縱穩定性、可靠性、發動機冷卻系熱平衡試驗、加速行駛車外噪聲、車內噪聲、定置噪聲等[12]。

2.2.6.2 實驗結果分析

將實驗數據與設計值對比，作為優化和改進的依據。

新車從首臺樣車試制到SOP（標準作業程序），還必須經過小批量試裝驗證，其目的一方面是將整車實驗暴露的問題進行優化整改，追蹤落實，形成閉環；另一方面是規范生產作業流程，將之固化。

3 9米前置公交車的運行情況及市場趨勢

新車批量生產并交付后，需主動跟蹤車輛運行情況，以檢驗該車是否滿足當地使用環境，該車投入運營后，主要承擔市區與郊縣的接駁任務，其動力性、通過性和制動性優勢得到充分發揮，完全適應當地高原多山、坡陡彎多的惡劣路況；車內布局合理，蝶形閘機起到客流引導作用；兩乘客門之間設置專用行李架，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），座位數接近半數，非常適用于當地的坡道路況；殘疾人升降裝置既可以電動液壓升降，也可以手動機械升降，而且在非升降狀態即可作為下客踏步使用，一機多用，盡顯人文關懷；超大容積油箱，滿足當地全天候24小時運營的極端使用條件。

鑒于該車上述優異表現，我們在該平臺基礎上，又拓展了全部國產品牌的動力總成，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，均可以直接采用或者借鑒該車型。

4 結束語

前置發動機客車雖然在國內已經逐漸被后置客車取代，但是在世界上的其他地區，尤其是發展中國家，前置車還是主流暢銷車型。這既是不同地域經濟發展現狀的直觀體現，也是不同文化背景下民眾的審美和使用習慣的差異。作為一個整車總體設計人員，一定要學會因地制宜的設計出真正符合需求的產品，并將之歸納總結，形成一套完整的開發體系。

參考文獻：

[1]百度百科. https：//baike.baidu.com.

[2]余志生. 汽車理論（第4版）[M].北京：機械工業出版社，2006.

[3]王望予. 汽車設計（第4版）[M].北京：機械工業出版社，2004.

[4]陳家瑞.汽車構造（第3版）[M].北京：機械工業出版社，2009.

[5]GB 7258-2017.機動車安全技術條件[S].北京：中國標準出版社，2017.

[6]GB 1589-2016.汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值[S].北京：中國標準出版社，2016.

[7]王霄鋒.汽車底盤設計[M].北京：清華大學出版社，2010.

[8]劉開春. 客車車身設計（第2版）[M].北京：機械工業出版社，2015.

[9]GB 13094-2017.客車結構安全要求[S].北京：中國標準出版社，2017.

[10]龐劍，諶剛，何華.汽車噪音與振動[M].北京：北京理工大學出版社，2006：215-242.

[11]王濤，李宏玲.基于有限元分析的客車振動試驗研究[J].客車技術與研究，2013（5）.

[12]付百學.汽車試驗技術[M].北京：北京理工大學出版社，2007.