微型卡車與輕型卡車布置設計淺談

摘 要：微型卡車和輕型卡車（輕卡）作為城市物流、短途運輸及多功能商用車輛的核心載體，其布置設計直接影響車輛的實用性、經濟性和安全性。文章以微型卡車和輕型卡車為研究對象，探討其布置設計的關鍵要素。文章從車輛布置角度，結合市場需求和技術發展趨勢，簡單分析微型卡車與輕卡在大梁結構、駕駛室和貨箱、人機工程、動力布置、前后懸架等方面的布置差異，為商用車設計提供理論參考。

關鍵詞：微型卡車 輕型卡車 布置設計

1 研究概述

1.1 背景

微型卡車（總質量≤3.5噸）與輕型卡車（總質量3.5-7噸）是城市物流、短途運輸的主力車型。隨著城市化進程加速和電商物流需求激增，微型卡車與輕卡在“最后一公里”配送、中小企業運輸中占據重要地位，其設計需兼顧載貨效率、經濟性與駕駛舒適性。

1.2 意義

合理的布置設計可優化車輛空間利用率、提升安全性能并降低能耗，對車企競爭力與用戶滿意度至關重要。

1.3 現狀

現有研究多集中于單一車型的布置優化，缺乏對微型卡車與輕卡的對比分析。

1.4 研究目標

通過分析微型卡車與輕卡布置差異，為兩種車型設計提供參考。

文章擬從以下維度簡單分析微型卡車與輕卡的差異。

2 概念界定與應用研究

2.1 定義與分類

微型卡車：載重量≤3.5噸，軸距短，適合城市狹窄道路（如五菱榮光小卡、長安神騏）。

輕型卡車：載重量3.5-7噸，兼顧中短途運輸（如福田奧鈴、江淮帥鈴）。

2.2 使用場景對比

（1）微型卡車：城市配送、個體商戶貨物運輸，強調靈活性與低成本。

城市限行政策影響：如北京五環內柴油車禁行推動電動微型卡車需求。

細分場景：冷鏈運輸（貨箱保溫層設計）、生鮮配送（多溫區貨箱案例：上汽大通EV30）。

（2）輕型卡車：中短途干線運輸、工程作業，需兼顧載重能力與路況適應性。

工程輔助場景：隨車吊安裝對底盤剛度的特殊要求（例如東風多利卡D9吊裝版）。

跨城物流：高速行駛穩定性需求。

2.3 用戶需求分析

微型卡車用戶追求空間緊湊、油耗低、易于城市通行，而對于輕卡，用戶更關注動力強勁、貨箱容積大、承載穩定性高。

3 車身結構布置

3.1 設計目標與承載需求差異

3.1.1 微型卡車

載重范圍：通常≤3.5噸，設計側重于城市短途輕載運輸（如快遞、生鮮配送）。

核心需求：輕量化、低成本、靈活通過性（軸距短、轉彎半徑小）。

3.1.2 輕型卡車

載重范圍：3.5-7噸，兼顧中短途重載（如建材運輸、農資配送）。

核心需求：高承載性、抗扭轉剛度、復雜路況適應性。

3.2 大梁結構類型對比

3.2.1 結構形式

（1）微型卡車

主流形式：多采用承載式車身，邊梁式車架（梯形車架），由兩根縱梁與若干橫梁焊接/鉚接組成。

特點：縱梁高度較低（120-180mm），截面多為單層C型或槽型鋼。橫梁間距較大（500-800mm），減少材料用量以降低重量。如五菱榮光小卡采用單層U型縱梁，橫梁間距650mm。

（2）輕型卡車

主流形式：非承載式車身為主，加強型邊梁式車架，部分車型采用局部雙層或箱形截面。

特點：縱梁高度更高（180-250mm），截面多為雙層疊加或箱形結構。橫梁密度增加（間距300-500mm），關鍵受力點（如懸掛支座）增設加強板。

典型案例：福田奧鈴M4采用箱型縱梁，橫梁間距400mm，貨箱連接處嵌入10mm厚加強板。

3.2.2 材料選擇

（1）微型卡車

鋼材類型：普通高強度鋼（Q345B），屈服強度≥345MPa。

板厚范圍：縱梁4-6mm，橫梁3-5mm。

（2）輕型卡車

鋼材類型：超高強度鋼（如Q550D或SAPH440），屈服強度≥550MPa。

板厚范圍：縱梁6-8mm，關鍵橫梁8-10mm，局部使用熱成型鋼。

3.3 駕駛室與貨箱設計

3.3.1 微型卡車

單排/雙排座可選，貨箱與駕駛室分離（如福田祥菱），部分車型支持貨箱擴展。

如五菱榮光微型卡車采用一體化車架，貨箱與駕駛室高度集成。

3.3.2 輕卡

駕駛室空間更大，部分配備臥鋪（如江淮駿鈴），貨箱長度可達4.2m，欄板高度標準化。由于模塊化貨箱設計，可拆卸隔板提升空間靈活性，如比亞迪T5 DM 。

4 人機工程布置

4.1 人機工程學

人機工程學（Ergonomics）在車輛設計中旨在優化駕駛員與車輛界面的交互效率，核心目標包括：降低駕駛疲勞、提升操作安全性、改善空間舒適性。其中，H點（Hip Point）作為人體軀干與大腿的鉸接點，是駕駛艙布局的基準參考點，直接影響坐姿、視野及操控范圍。

4.1.1 微型卡車

人體布置在前輪后方，H點至地板垂直距離H30，微型卡車通常為350-450mm。

4.1.2 輕卡

人體布置在前輪上，H點至地板垂直距離H30，輕卡通常為400-500mm（需兼顧上下車便利性與視野）。

4.1.3 水平位置（L53）

H點至加速踏板參考點的水平距離，范圍650-750mm（過長易導致腿部疲勞，過短限制踏板操作空間）。

坐姿角度規范（SAE J1516）如下。

軀干角（Torso Angle）：20°-30°，角度過小易引發腰部勞損。

大腿角（Thigh Angle）：12°-18°，需與座椅傾角匹配。

五菱榮光新卡：H30點高度420mm，軀干角A40為25°，適合短途駕駛但長途舒適性不足。

福田奧鈴M4輕卡：H30點高度480mm，軀干角A40為22°，通過氣墊座椅調節提升腰部支撐。

4.2 H點與周邊部件的協同設計

4.2.1 方向盤中心點（SWC）位置

水平方向：SWC與H點水平距離建議350-450mm（手臂自然伸展角度110°-120°）。

垂直方向：SWC高度應低于駕駛員眼點（Eye Point）50-100mm，避免遮擋儀表盤。

4.2.2 踏板布局約束

加速踏板與制動踏板的橫向間距≥80mm，防止誤操作。

踏板平面與H點垂直高度差≤150mm（ISO 3958標準）。

4.3 上下車便利性設計與優化策略

微型卡車與輕卡用戶需頻繁上下車裝卸貨物，上下車便利性直接影響工作效率與疲勞度，需綜合考量車門設計、踏板布局及扶手位置。

4.4 車門開口尺寸與開啟方式

車門寬度與高度如下。

微型卡車：車門開口寬度≥650mm，高度≥1400mm（滿足95%男性用戶肩寬520mm、身高1750mm）。

輕卡：車門開口寬度≥700mm，高度≥1500mm（考慮穿防寒服作業需求）。

4.5 上車踏板設計參數分析

踏步高度（Step-in Height）。

微型卡車：踏步高度≤450mm（無踏板輔助），與常規SUV類似，如長安神騏T20踏步高度430mm。

輕卡：踏步高度500-600mm，需增設1-2級踏板（如福田奧鈴三級踏板系統）。

踏板深度與防滑設計。

單級踏板深度≥300mm，表面需壓制防滑紋路（摩擦系數≥0.8）。

雨天防滑測試：踏板傾斜角≤5°，避免積水導致打滑。

4.6 扶手與抓握點布局

A柱扶手：直徑30-40mm，表面包覆軟質材料（邵氏硬度50-60），安裝高度距H點垂直距離500-600mm。

車頂拉手：位于車門上方，拉手中心點距地板高度1600-1800mm（適應不同身高用戶）。

5 駕駛視野優化與對比分析

駕駛視野是安全性的核心指標，需滿足法規要求（如GB 11562-2014《汽車駕駛員前方視野要求》）并兼顧盲區控制。

5.1 前方視野關鍵參數

5.1.1 眼橢圓（Eye Ellipse）定位

根據SAE J941標準，眼橢圓代表駕駛員眼睛位置分布，其中心點與H點水平距離120-150mm，垂直高差580-630mm。

5.1.2 前方盲區控制

儀表盤上沿高度≤眼橢圓下切線50mm（防止遮擋路面）。

A柱雙目障礙角≤6°（GB 11562要求），部分車型實測對比（表1）。

5.2 側方與后方視野優化

5.2.1 外后視鏡視野

鏡面曲率半徑：主鏡≥1200mm，廣角鏡≤300mm（防止圖像畸變）。

輕卡后視鏡寬度通常比微型卡車增加200-300mm（補償車身高度盲區）。

5.2.2 內后視鏡視野

后方視野要求：至少覆蓋車后20m寬20m區域（ECE R46標準）。

電子后視鏡替代方案：攝像頭顯示屏安裝于A柱內側（如特斯拉Semi原型車）。

6 動力系統布置

按照能源形式劃分為傳統動力、新能源動力、氫燃料電池集成。

微型卡車：小排量汽油機（1.5-2.0L）為主，變速箱緊貼發動機，降低傳動損耗。

一般采用中置后驅，發動機氣缸傾角一般采用傾斜布置。

輕卡：柴油機占比高（2.0-3.0L），需匹配渦輪增壓與后橋速比，強調低速扭矩。

一般采用前后驅，發動機氣缸傾角一般采用直立布置，而對于新能源車型（如電動或混動輕卡）則需額外布置電池組位置（底盤平鋪或駕駛室后置）。

7 懸掛對比

7.1 前懸掛系統差異

7.1.1 微型卡車

常見類型。

麥弗遜式獨立懸掛：結構緊湊，成本低，適用于輕載和城市道路。例如，五菱榮光小卡前懸掛采用麥弗遜式，減少空間占用，提升轉向靈活性。

扭力梁半獨立懸掛：部分車型為平衡成本與承載能力使用，如長安星卡。

設計特點。

輕量化：彈簧剛度較低（線徑10-12mm），減震器行程短（約150mm）。

適用場景：以鋪裝路面為主，強調駕駛舒適性和燃油經濟性。

7.1.2 輕型卡車

常見類型。

雙橫臂獨立懸掛：提供更好的橫向支撐，適合中載和復雜路況，如福田奧鈴M4。

非獨立懸掛（鋼板彈簧）：部分經濟型輕卡采用，如江淮駿鈴，前橋使用多片鋼板彈簧（4-6片）。

設計特點。

高承載：彈簧剛度高（線徑14-16mm），減震器行程長（200mm以上）。

強化部件：懸掛支座加厚（8-10mm鋼板），配備橫向穩定桿以減少側傾。

7.2 后懸掛系統差異

7.2.1 微型卡車

常見類型。

鋼板彈簧非獨立懸掛：多為3-5片拋物線彈簧，如東風小康C31后懸掛。

螺旋彈簧+拖曳臂：少數高端車型（如福田祥菱M2）嘗試，提升空載舒適性。

設計特點。

輕載優化：彈簧片薄（8-10mm），片間距大，減少空載顛簸感。

簡化結構：通常無副簧設計，依賴主簧承載，極限載重下易出現塌陷。

7.2.2 輕型卡車

常見類型。

多片鋼板彈簧：8-10片漸變剛度彈簧，如江鈴凱運后橋采用主副簧組合（主6片+副2片）。

空氣懸掛（選裝）：高端車型（如重汽HOWO輕卡）支持，通過氣囊調節高度和剛度。

設計特點。

重載強化：彈簧片厚（12-14mm），片間接觸面涂石墨層以減少摩擦異響。

附加結構：標配橫向推力桿和V型穩定桿，防止車橋橫向位移。

7.3 關鍵參數對比

數據內容如表2所示。

7.4 典型車型懸掛配置實例

7.4.1 微型卡車：五菱榮光新卡

前懸掛：麥弗遜式（彈簧剛度40N/mm）+ 液壓減震器。

后懸掛：4片鋼板彈簧（主3片+副1片），無穩定桿。

特點：空載濾震較好，但滿載2噸時后懸下沉明顯（約50mm）。

7.4.2 輕型卡車：福田奧鈴CTS

前懸掛：雙橫臂獨立懸掛（彈簧剛度85N/mm）+ 氮氣減震器。

后懸掛：9片鋼板彈簧（主7片+副2片）+ 橫向推力桿。

特點：6噸載重下后橋變形量≤3mm，適合崎嶇路面。

8 結論與展望

微型卡車與輕卡的布置設計需圍繞功能場景展開差異化創新。未來，模塊化平臺、三電系統集成與智能網聯技術將推動布置設計向高效化、定制化發展。建議車企加強用戶場景研究，開發適應性更強的布置方案。

參考文獻：

[1]王建軍.商用車總布置設計方法研究[J].汽車工程，2020.

[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值：GB 1589-2016 [S].北京：中國標準出版社，2016.

[3]福田汽車.奧鈴輕卡技術白皮書[R].2022.

[4] V Hillier，FW Pittuck. Fundamentals of Motor Vehicle Technology[J].Nelson Thornes， 1981.

[5] SAE International. Performance Require

ments for Determining Tow-Vehicle Gross Combination Weight Rating： SAE J2807[S]. Warrendale， PA： SAE International， 2008.