出口南美的9米前置公交车总体设计

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摘 要：简要介绍南美某国的地理特点及城市交通现状，重点讲述针对目标市场开发适应性新产品的难点和解决问题的方法，阐述9米前置公交车在当地的运行情况和市场趋势，为产品的持续改进和拓展细分类别提供参考。

关键词：南美 高原地形 9米前置公交车 设计方法 市场趋势

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

南美某国全境以高原地形为主，平均海拔超过3000米，其拥有丰富的矿产资源，但是基础设施缺乏，交通运输落后，汽车制造业更是异常薄弱，是整个南美最不发达的国家之一[1]。2013年之前，该国的公共交通车辆以欧美和日本的二手车为主，但因其外观内饰破旧、底盘及电器零件老化，已不能满足民众的出行需求。中国客车以稳定可靠的产品、极大的成本优势及完善的售后服务体系迅速赢得客户的认可，对该国的出口量连年攀升。本文阐述的就是如何针对该国特点适应性开发一款新车，既满足客户定制化需求，也对其他类似国家和地区有一定的参考意义。

1 9米前置公交车的产品定义及开发要点

1.1 产品定义

要根据市场调研报告，综合考虑，输出新品立项报告。该产品的前期市场输入归纳为以下三个方面，总体设计人员要根据每一条重要信息，罗列出与之相关的关键性能指标：

1.1.1 根据该国气候及地形特征：

高海拔运行，环境温度-6～30℃，山多坡陡路况差。

a.动力性：最高车速、加速时间、最大爬坡度、发动机功率损失、发动机冷却能力；

b.制动性：制动率、不平衡率、常规制动及辅助制动的匹配；

c.通过性：接近角、离去角、最小离地间隙、纵向通过半径、最小转弯半径；

1.1.2 根据车辆使用场景及用途：

公共交通，城市或城郊混合线路。

a.经济性：燃料种类、综合路况百公里燃料消耗量，传动系统的匹配；

b.操纵稳定性：空满载质量参数、轴荷分配、轮胎、车桥、悬架、转向机构的匹配；

c.平顺性：怠速及加速行驶工况的振动、车内噪音、车外噪音[2]；

d.整车尺寸参数：长宽高、轴距、前＼后悬、一级踏步高度、车内地板高度[3]；

e.车身布置：车内座椅布置及站立区分布、乘客门数及分布、安全出口数及分布；

1.1.3 根据当地经济发展现状、法规及文化：

经济发展落后，环保要求低，重视人性化。

a.车辆配置：动力总成的选型、售票台、残疾人升降装置等设施的应用；

b.法规及认证：左舵、限速60km/h、欧三排放、无需强制认证；

c.交通文化：发动机前置、整车造型流线型风格；

1.2 产品硬点

根据以上分析，归纳总结出该产品必须保证的项目，即欧三柴油发动机，前置后驱，手动变速箱，液力缓速器，加大接近角、离去角、离地间隙，无空调、有暖风，前围流线型造型，总长9米，核载人数50～60，一上一下双乘客门。结合整车造型形成草图，如图1所示：

1.3 开发难点

a.底盘大件选型、动力匹配计算分析；

b.底盘动力链的布置及满足整车通过性要求，地板设置，踏步设置；

c.车内布置，结合客流分布、轴荷分配；

d.整车可靠性、NVH性能。

2 9米前置公交车总体设计要点及方法

2.1 总体方案确定

在产品定义阶段完成后，就要开始总体方案确定，此过程包含：输出配置表、输出总布置图、输出核價参考BOM。该阶段的工作以总布置人员的总体把控为主，以各专业成员协同校核为辅。因为整车总体设计是个系统性工程，牵涉的专业类别多，校核过程复杂，为便于管理，我们通常将其简化为四个部分：底盘、车身、电气、工艺。此四个部分下又分别包含各专业系统，如下：

a.底盘：车架、发动机、悬置、供给、进排气、冷却中冷、传动、制动、转向、悬架

b.车身：骨架、外饰、内饰

c.电气：底盘电控、车身电器、空调暖风

d.工艺：工艺路线、工装设备、装配辅料[4]

2.2 开发步骤

根据产品硬点要求及开发难点，逐一进行技术攻关，为缩短开发时间，采用各专业并行的方式。主要包括以下步骤。

2.2.1 底盘大件选型

考虑产品稳定性及当地售后服务水平，底盘动力总成采用国际知名品牌的成熟产品：

发动机：康明斯欧三 6缸机

离合器：萨克斯 推式

变速箱：采埃孚 6档手动

辅助制动：福伊特 液力缓速器

前后桥：国产 前4.5吨，后9.5吨

悬架：国产 前后钢板弹簧

轮胎型号：国产 9R22.5真空胎

ABS： 威伯科

制动器：国产 前后鼓式

方向机：博世 8095

2.2.2 动力匹配计算分析

根据以上动力总成的关键参数及空、满载质量参数、质心位置，我们通过AVL-cruise仿真软件可以直观的得出整车动力性、经济性、制动性计算值。以此为依据判断该套动力总成是否符合设计要求，若计算值偏离设计要求，需及时做出修正，如更换轮胎型号、更换桥的承载力等[5-6]。

2.2.3 底盘总布置

确定好车架上平面线（零线）、前后轮中心线、地面线，导入外廓造型曲线，作为整车布置的边界，对底盘各系统的空间布置进行约束。

车架采用半承载整体边梁式，发动机及周边附件、变速箱、缓速器、悬架、油箱布置好后，就可以确定驾驶区地板面高度、乘客区地板面高度、发动机罩的边界、行李舱的边界等影响车身的关键尺寸[7]。底盘布置图如图2：

2.2.4 车身总布置

根据最终造型方案提取整车造型曲线、绘制龙门框截面图、确定前后围开模方案、骨架封闭环方案、蒙皮、玻璃、仓门的结构、乘客门及司机门的布置、踏步及台阶的设计、车内仪表台，风道，前后顶、行李架，扶手杆，座椅等的设计。还有极为重要的驾驶员视野校核和外后视镜视野校核。

车身上的所有部件，以骨架为基准。所以骨架结构的确定是车身总布置的第一步。骨架和车架是整车刚度和强度的基本保证，在设计初期需预先考虑工艺路线问题，比如该车采用“脱壳工艺”，即底盘部分全部装好，车身骨架和外饰结构件装好后一起电泳和涂装，再与底盘通过连接件固定。这样的好处是底盘各系统安装简单且车身大部分金属受力件可以通过电泳和涂装增强防腐。骨架的设计需尽量保证力流传递的连续性，关键截面处必须形成“封闭环”。

外饰设计力求简单流畅、便于装配。该车因接近角、离去角非常大，导致前悬短，无法将上客门布置在前轮前。又因为下客门宽度需满足两人同时下车，故下客门无法布置在后轮后。两个乘客门都处在两轴之间，为增加整车抗弯曲扭转能力，需在两乘客门处的骨架上做特殊加强。

内饰设计需考虑乘员舒适性，包括上下车舒适性、站立舒适性、座位舒适性。座椅布置需考虑客流分布，进而影响轴荷分配。一些人性化装置比如残疾人升降机构、轮椅约束装置、车内电视、车内外电子路牌等也需要一并提前考虑[8-9]。车身总布置图如图3：

2.2.5 整车NVH性能

NVH是衡量汽车品质感最重要的指标之一，当出现NVH问题时，除了造成驾驶员和乘客厌烦外，也可能是某个部位出现故障前的征兆。我们常从车内振动和噪音方面入手，分析其来源，对其进行必要的控制。

汽车噪声按位置主要分为：发动机噪声、底盘噪声和车身噪声；按传播路径分为空气传声和固体传声。减弱声源强度、隔绝传播途径、吸声处理和消除共振是目前汽车上使用较多的传统控制方法[10-11]。控制声源方面，需要对发动机及传动系统进行优化，前置车特别突出的问题点在于传动轴的动平衡不过关，因为前置后驱的原因导致传动轴通常有两节或多节，在高速旋转的时候振动噪音就会比较明显。因此一方面要求传动轴厂家在零件下线时必须严格检测动平衡，另一方面整车设计时需要考虑两节传动轴连接处托架的合理设计。在隔绝传播途径方面，目前来说最行之有效的方法即在噪音集中区（如发动机罩四周、前后桥上方、传动轴上方等）用吸音棉填充，并用毛毡附铝箔固定。如图4和图5所示：

2.2.6 整车实验验证

2.2.6.1 实验计划

在设计初期就要编制实验计划，一款新产品要完成如下实验项目：

汽车尺寸参数、质量参数、质心位置、动力性、经济性、通过性、制动性、平顺性、操纵稳定性、可靠性、发动机冷却系热平衡试验、加速行驶车外噪声、车内噪声、定置噪声等[12]。

2.2.6.2 实验结果分析

将实验数据与设计值对比，作为优化和改进的依据。

新车从首台样车试制到SOP（标准作业程序），还必须经过小批量试装验证，其目的一方面是将整车实验暴露的问题进行优化整改，追踪落实，形成闭环；另一方面是规范生产作业流程，将之固化。

3 9米前置公交车的运行情况及市场趋势

新车批量生产并交付后，需主动跟踪车辆运行情况，以检验该车是否满足当地使用环境，该车投入运营后，主要承担市区与郊县的接驳任务，其动力性、通过性和制动性优势得到充分发挥，完全适应当地高原多山、坡陡弯多的恶劣路况；车内布局合理，蝶形闸机起到客流引导作用；两乘客门之间设置专用行李架，满足中长途乘客的出行需求；座椅布置22+1+1（最大载客量52人），座位数接近半数，非常适用于当地的坡道路况；残疾人升降装置既可以电动液压升降，也可以手动机械升降，而且在非升降状态即可作为下客踏步使用，一机多用，尽显人文关怀；超大容积油箱，满足当地全天候24小时运营的极端使用条件。

鉴于该车上述优异表现，我们在该平台基础上，又拓展了全部国产品牌的动力总成，这样在成本的管控方面就更容易，提高了产品的竞争力和适用范围。后期，在南美及中北美、非洲、东南亚部分国家和地区，均可以直接采用或者借鉴该车型。

4 结束语

前置发动机客车虽然在国内已经逐渐被后置客车取代，但是在世界上的其他地区，尤其是发展中国家，前置车还是主流畅销车型。这既是不同地域经济发展现状的直观体现，也是不同文化背景下民众的审美和使用习惯的差异。作为一个整车总体设计人员，一定要学会因地制宜的设计出真正符合需求的产品，并将之归纳总结，形成一套完整的开发体系。

参考文献：

[1]百度百科. https：//baike.baidu.com.

[2]余志生. 汽車理论（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3]王望予. 汽车设计（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4]陈家瑞.汽车构造（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2009.

[5]GB 7258-2017.机动车安全技术条件[S].北京：中国标准出版社，2017.

[6]GB 1589-2016.汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值[S].北京：中国标准出版社，2016.

[7]王霄锋.汽车底盘设计[M].北京：清华大学出版社，2010.

[8]刘开春. 客车车身设计（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2015.

[9]GB 13094-2017.客车结构安全要求[S].北京：中国标准出版社，2017.

[10]庞剑，谌刚，何华.汽车噪音与振动[M].北京：北京理工大学出版社，2006：215-242.

[11]王涛，李宏玲.基于有限元分析的客车振动试验研究[J].客车技术与研究，2013（5）.

[12]付百学.汽车试验技术[M].北京：北京理工大学出版社，2007.