吳接聰

(廈門(mén)金龍聯(lián)合汽車(chē)工業(yè)有限公司, 福建 廈門(mén) 361023)

機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)準(zhǔn)入門(mén)檻和研發(fā)成本高，市場(chǎng)長(zhǎng)期由國(guó)外廠(chǎng)家占領(lǐng)。近幾年國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家憑借純電動(dòng)車(chē)型逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)[1]。但當(dāng)前開(kāi)發(fā)的純電動(dòng)車(chē)型及相關(guān)研究不多，對(duì)市場(chǎng)需求基本是采取定制化開(kāi)發(fā)，涉及到動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性等匹配設(shè)計(jì)，整車(chē)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。本文以模塊化為思路，設(shè)計(jì)一款14 m純電動(dòng)機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)，并對(duì)其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行仿真分析。

1 機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)的使用特點(diǎn)和現(xiàn)狀

機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)屬于特種車(chē)，其功能特點(diǎn)類(lèi)似于客車(chē)，不僅要滿(mǎn)足客車(chē)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，還有自身的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。其特點(diǎn)如下：①需要有較大的車(chē)內(nèi)空間及承載量；②重點(diǎn)關(guān)注行車(chē)的穩(wěn)定性和可靠性；③盡量選擇雙邊對(duì)開(kāi)車(chē)門(mén)，且車(chē)門(mén)數(shù)不少于4個(gè)；④車(chē)廂有明顯的駕駛區(qū)和乘客區(qū)，并采取有效的隔離措施，防止乘客接近駕駛區(qū)；⑤運(yùn)行速度低，動(dòng)力匹配需適當(dāng)，經(jīng)濟(jì)性需符合企業(yè)的設(shè)計(jì)要求[3]。

因機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)為小批量產(chǎn)品，目前國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家基本是采用定制化開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致品種多、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高。

分析市場(chǎng)上各類(lèi)定制化擺渡車(chē)的配置及性能。借鑒現(xiàn)有普通客車(chē)采用模塊化設(shè)計(jì)的理念，將擺渡車(chē)按照模塊化思路進(jìn)行整車(chē)平臺(tái)化、功能系統(tǒng)模塊化及零部件通用化劃分，這樣同類(lèi)模塊可在同系列產(chǎn)品中重復(fù)使用和互換，一系列相關(guān)模塊可組合成最終的產(chǎn)品[4-5]，并進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，可有效地縮短擺渡車(chē)設(shè)計(jì)周期、降低開(kāi)發(fā)及制造成本，滿(mǎn)足市場(chǎng)小批量多品種的需求，從而提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力[6]。

2 某款14 m純電動(dòng)機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)設(shè)計(jì)

2.1 整車(chē)布置方案模塊化

根據(jù)機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)的應(yīng)用特點(diǎn)將其整車(chē)模塊劃分為車(chē)身模塊+底盤(pán)模塊[7]。其中車(chē)身模塊包含前圍模塊、左(右)側(cè)圍模塊、頂蓋模塊、后圍模塊、空調(diào)模塊、電池模塊等；底盤(pán)模塊有駕駛區(qū)模塊、前橋區(qū)模塊、乘客區(qū)模塊、后橋區(qū)模塊、底架模塊。整車(chē)模塊化布置方案如圖1所示。

2.2 車(chē)身模塊

1) 車(chē)身前、后圍模塊。因前、后圍開(kāi)發(fā)成本高，所以固化設(shè)計(jì)前、后圍模塊，打造同一系列可通用產(chǎn)品，從而節(jié)約后期成本。

2) 左(右)側(cè)圍+頂蓋模塊。左(右)側(cè)圍模塊在前、后圍模塊結(jié)合處的設(shè)計(jì)狀態(tài)保持不變，在車(chē)門(mén)數(shù)量、位置上可按配置需求變化調(diào)整。頂蓋模塊保證通風(fēng)窗邊界、電池、空調(diào)的安裝。可通過(guò)調(diào)整左(右)側(cè)圍和頂蓋模塊，匹配不同車(chē)型的需求。

3) 電池模塊+空調(diào)模塊。采用固化模塊設(shè)計(jì)，電池與空調(diào)影響到整備質(zhì)量及空間布置等方面，固化后僅需通過(guò)調(diào)整電池、空調(diào)模塊前后位置即可滿(mǎn)足不同車(chē)型需求。

(a) 俯視圖

(b) 正視圖

2.3 底盤(pán)模塊

1) 駕駛區(qū)模塊。在滿(mǎn)足駕駛員操作空間要求前提下，在駕駛區(qū)其他空間布置轉(zhuǎn)向、冷卻、制動(dòng)系統(tǒng)、低壓控制、驅(qū)動(dòng)等零部件模塊，此空間可不受其他零部件的影響。該方案解決了底盤(pán)和低壓電氣等零部件模塊布置空間問(wèn)題，如圖2所示。

2) 前橋區(qū)模塊。在前橋后方設(shè)立透明玻璃分隔墻，隔離駕駛區(qū)和乘客區(qū)。前橋采用高地板車(chē)橋狀態(tài)以增加前橋區(qū)空間。在前橋區(qū)布置高壓控制模塊，保證該模塊為獨(dú)立的空間，便于操控檢修，如圖2所示。

3) 乘客區(qū)+后橋區(qū)模塊。在乘客區(qū)的前橋后座椅下分別布置電動(dòng)打氣泵和蓄電池模塊。后橋區(qū)采用低地板結(jié)構(gòu)車(chē)橋并設(shè)為固化模塊。該狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)乘客區(qū)從前橋后部到車(chē)尾部均為低地板，增加乘客區(qū)利用空間。

(a) 俯視圖

4) 底架模塊。將底架總成劃分為前段、前橋段、中段和后橋段四個(gè)模塊設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)整軸距，僅需對(duì)底架中段及車(chē)身左、右側(cè)圍、頂蓋模塊進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，可滿(mǎn)足不同車(chē)型的需求。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)可縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。

3 動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性仿真分析及實(shí)車(chē)結(jié)果

動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性通過(guò)Cruise軟件搭建仿真模型并計(jì)算[8-9]，如圖3所示。機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性主要關(guān)注續(xù)駛里程、能量消耗率和最高車(chē)速等。其中最高車(chē)速要求不低于50 km/h，續(xù)駛里程初定目標(biāo)大于100 km。

圖3 機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)仿真模型架構(gòu)圖

仿真和實(shí)車(chē)試驗(yàn)都是采用30 km/h和40 km/h的等速工況(車(chē)輛試驗(yàn)質(zhì)量按照最大裝載質(zhì)量的65%進(jìn)行加載，加載質(zhì)量在乘客區(qū)均勻布置沙袋[10])。仿真數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。相關(guān)參數(shù)的仿真值和試驗(yàn)值基本吻合，其中仿真最高車(chē)速為66.14 km/h，試驗(yàn)最高車(chē)速為67.28 km/h，符合擺渡車(chē)要求。

表1 仿真數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

以模塊化設(shè)計(jì)思路打造某款純電動(dòng)機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)，可實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)、工藝便利性、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本等目標(biāo)。通過(guò)實(shí)車(chē)驗(yàn)證此設(shè)計(jì)方案的可行性及模擬仿真的準(zhǔn)確性。為純電動(dòng)機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)的開(kāi)發(fā)提供一種有效的思路。