技術(shù)進步是中國客車發(fā)展的動力

鄒虎嘯

從客車行業(yè)發(fā)展規(guī)律來看，如果說1998年以前屬于原始積累期，1998年以后則屬于快速成長和擴張期。大中型客車市場規(guī)模在1998年超過2萬輛，至2011年，已超過16萬輛，市場規(guī)模擴大了8倍，其成長軌跡具有清晰的階段性發(fā)展規(guī)律。

隨著技術(shù)的不斷升級，客車產(chǎn)品呈現(xiàn)的發(fā)展特點十分清晰：首先是大型化，大型客車的產(chǎn)品數(shù)量、市場銷量呈逐年上升趨勢，至2011年，客車的市場結(jié)構(gòu)中，大型客車所占的比例已經(jīng)超過中型車，居于首位；其次是重視安全性，在營運客車類型劃分及等級評定工作的推動下，客車的安全性已成為客車企業(yè)、客車用戶和行業(yè)主管部門關(guān)注的第一重點；第三是強調(diào)節(jié)能降耗，節(jié)能減排是國家的政策重點，也是客車企業(yè)的技術(shù)重點，車身輕量化、發(fā)動機熱管理技術(shù)已逐漸成為流行趨勢，另外，新能源客車已經(jīng)成為整個行業(yè)的研究重點；第四是信息化已成潮流，在國家政策的鼓勵和推動之下，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到快速發(fā)展，最近2年，客車“信息化”熱潮從企業(yè)到政府持續(xù)升溫。

下面從客車技術(shù)進步的視角，歸納以下4個方面的成果。

針對傳統(tǒng)客車的技術(shù)創(chuàng)新成績斐然

1.發(fā)動機熱管理技術(shù)

發(fā)動機最佳工作狀態(tài)是水溫穩(wěn)定在90 ℃左右；但是由于環(huán)境溫度冬季、夏季相差較大，發(fā)動機不同負(fù)荷下的發(fā)熱量變化較大，需要有相應(yīng)的調(diào)節(jié)機構(gòu)不斷調(diào)整冷卻系統(tǒng)的散熱量。傳統(tǒng)的各種調(diào)溫方式是比較粗略的調(diào)整，不能精確控制水溫穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。為此，宇通客車專門立項對此進行研究并在產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。

核心技術(shù)：發(fā)動機進風(fēng)艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，冷卻系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，風(fēng)扇自動溫控技術(shù)。

創(chuàng)新點：通過精確控制水溫，保證發(fā)動機無論在何種氣候條件下均能穩(wěn)定在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作，從而減少發(fā)動機附件消耗的功率，達(dá)到降低油耗、降低噪聲的目標(biāo)。

取得的階段性成果：此技術(shù)在宇通等客車上大量應(yīng)用，將整車油耗有效地降低2～3 L/100 km。

2.提高整車燃油經(jīng)濟性技術(shù)

為了提高產(chǎn)品的市場競爭力，大力開展燃油經(jīng)濟性研究，切實有效地降低整車的油耗，宇通、蘇州金龍、青年汽車等客車企業(yè)組織力量對此進行研究并用于客車產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)。

核心技術(shù)：整車傳動系統(tǒng)優(yōu)化匹配技術(shù)，整車動力性與經(jīng)濟性計算分析技術(shù)，計算機輔助測試技術(shù)。

創(chuàng)新點：自主開發(fā)了用于動力性與經(jīng)濟性計算分析的軟件，自主開發(fā)了動力性經(jīng)濟性測試分析系統(tǒng)。

取得的階段性成果：自主開發(fā)了用于動力性與經(jīng)濟性計算分析的軟件，自主開發(fā)了動力性經(jīng)濟性測試分析系統(tǒng)，使整車油耗降低約2 L/100 km。

3.降低車外加速噪聲技術(shù)

由于環(huán)境保護的需求越來越高，而城市的交通噪聲是其中一個主要因素，車外加速噪聲作為交通噪聲的重要組成部分，越來越受到公眾的關(guān)注；另一方面，國家標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來越高，為了降低整車的車外加速噪聲，宇通客車專門立項對此項目進行深入的研究。

核心技術(shù)：主噪聲源屏蔽技術(shù)，噪聲頻譜分析技術(shù)，計算機輔助測試技術(shù)。

創(chuàng)新點：通過對主噪聲源的屏蔽，定量分析各種聲源對總聲級的貢獻(xiàn)率；利用計算機輔助測試技術(shù)的結(jié)果，針對主聲源采取改進措施。

取得的階段性成果：所有車型均全面達(dá)標(biāo)；研究開發(fā)了可以達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)措施，并進行了技術(shù)儲備。

4.客車振動噪聲控制研究

客車作為人們出行的主要交通工具，其乘坐舒適性直接影響乘客出行質(zhì)量，振動噪聲作為評價舒適性和衡量客車綜合設(shè)計水平的重要指標(biāo)，各大汽車企業(yè)針對大中型客車的振動噪聲水平開展研究工作。

核心技術(shù)及創(chuàng)新點：

(1)客車振動噪聲測試分析技術(shù)，項目組配備高精度多通道噪聲測試設(shè)備和振動模態(tài)測試設(shè)備，開展上千輛車的振動和噪聲測試研究，并積累形成了數(shù)據(jù)庫。

(2)自主開發(fā)客車動力總成懸置優(yōu)化設(shè)計平臺，基于該平臺可開展4缸發(fā)動機和6缸發(fā)動機懸置設(shè)計，從而衰減發(fā)動機振動向車體的傳遞。

(3)吸聲隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過測試分析客車常用吸聲降噪材料的吸聲系數(shù)、隔聲指數(shù)、隔熱性能等指標(biāo)，優(yōu)選客車降噪材料，同時根據(jù)客車聲源的分布特征，采用分區(qū)域優(yōu)化設(shè)計，降低客車車內(nèi)外噪聲。

取得的階段性成果：建立行業(yè)內(nèi)首個完善的客車振動噪聲數(shù)據(jù)庫；制定客車骨架結(jié)構(gòu)振動模態(tài)計算分析規(guī)范；自主開發(fā)客車動力總成懸置優(yōu)化設(shè)計平臺；編制吸聲隔聲結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊，指導(dǎo)設(shè)計開發(fā)；建立國內(nèi)首個客車多體虛擬樣機模型，進行懸架和整車性能計算模擬。

5.輕量化技術(shù)

輕量化是節(jié)能降耗的一個有效途徑，近年來致力于輕量化技術(shù)方面的探索研究并不斷把研究成果推廣應(yīng)用到新產(chǎn)品的研發(fā)中。

以CAE結(jié)構(gòu)分析和試驗測試為主要手段，以某些基礎(chǔ)車型為研究對象，通過有限元技術(shù)對車輛的車身骨架和車架進行虛擬產(chǎn)品結(jié)構(gòu)靜強度、剛度分析，模擬分析車輛在運營狀態(tài)下承受不同彎扭載荷工況下受力模式，掌握了前期自身設(shè)計的客車結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，通過有限元進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使客車在結(jié)構(gòu)受力上趨向于全承載方式，客車骨架剛度和強度上有了較大提高，有效地提高了車輛的承載能力。

輕量化技術(shù)已經(jīng)在客車產(chǎn)品開發(fā)過程中推廣應(yīng)用，該技術(shù)的應(yīng)用有效地降低了材料成本，提高了車輛的經(jīng)濟性，節(jié)能減排效果明顯。

6.客車車身結(jié)構(gòu)強度評價和分析技術(shù)

隨著道路交通運量持續(xù)大幅增長，我國道路旅客運輸安全形勢依然很嚴(yán)峻，問題也十分突出。道路運輸事故中的“群死、群傷”現(xiàn)象時有發(fā)生，客運安全面臨巨大壓力。碰撞、側(cè)翻、墜落是最主要的事故形態(tài)，從事故分析來看，在重大交通事故中，客車車身結(jié)構(gòu)安全性將影響到車內(nèi)乘員的受傷害程度。

在客車安全研究和標(biāo)準(zhǔn)體系領(lǐng)域，我國客車不應(yīng)長期跟著發(fā)達(dá)國家走，更應(yīng)該建立和完善我國客車安全標(biāo)準(zhǔn)體系，引領(lǐng)全球客車技術(shù)潮流，處于世界先進水平。2008年9月，由中國公路車輛機械有限公司擔(dān)任組長，共20家單位組成的課題組，以客車車身結(jié)構(gòu)強度為核心進行課題為“西部山區(qū)營運客車安全性能試驗與評價技術(shù)研究”的項目研究工作，其中主要進行了客車前部結(jié)構(gòu)強度和客車上部結(jié)構(gòu)強度的試驗研究。

通過研究，項目組完成了中國客車“第一撞”，通過3輛客車的正面壁障撞擊試驗，初步提出了客車正面碰撞試驗評價思路；進一步完善了客車碰撞評價的思路和方法；對客車正面壁障碰撞、擺錘正面撞擊、計算機模擬計算試驗方法3種方法均進行了試驗研究，提出了生存空間和乘員損傷值為主的考核方法；研究成果領(lǐng)先于歐美相關(guān)國家，填補了國內(nèi)外空白；提出了科學(xué)可行的客車正碰模擬建模和計算方法，并在4個客車模型的正碰仿真模擬研究中成功應(yīng)用；通過實車碰撞的研究對比，為客車正碰試驗和擺錘撞擊試驗提供了參考和指導(dǎo)。

通過對客車上部結(jié)構(gòu)強度各種試驗和評價方法的研究，全面地對ECE R66號法規(guī)進行驗證，為我國GB/T 17578—1998《客車上部結(jié)構(gòu)強度的規(guī)定》實施提供了技術(shù)支持指導(dǎo)及理論、數(shù)據(jù)支持。在對ECE R66號法規(guī)深入研究的基礎(chǔ)上，增加了臥鋪客車、雙層客車上部結(jié)構(gòu)強度的評測方法，在此基礎(chǔ)上修訂了GB 17578標(biāo)準(zhǔn)，填補了該項空白。

研究結(jié)果表明，4種等效認(rèn)證方法均可有效測試客車上部結(jié)構(gòu)強度，并且4種方法均比實車側(cè)翻方法嚴(yán)格，建議推廣使用。

研究首次對數(shù)值模擬計算方法進行了詳細(xì)分析，并提出了明確的模擬計算要求，將其納入相應(yīng)條款。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的實施促進客車產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級，并為我國客車企業(yè)每年節(jié)省數(shù)千萬元的試驗認(rèn)證費用，推廣潛力巨大。

7.客車CAN總線技術(shù)研究

CAN總線已在高檔乘用車中廣泛應(yīng)用，并將在相當(dāng)長的一段時間里受到青睞。隨著客車控制系統(tǒng)的復(fù)雜化，共享信息顯得尤為重要?？蛙囀褂肅AN總線網(wǎng)絡(luò)，可提高車輛控制系統(tǒng)的可靠性、簡潔性和安全性，實現(xiàn)實時的信息共享，同時可以實現(xiàn)智能型故障檢測。

核心技術(shù)：基于CAN 2.0B通信的低速電器控制模塊，一方面根據(jù)數(shù)字輸入或模擬輸入信號控制功率輸出和通過總線將傳感器數(shù)據(jù)報告給儀表單元，同時作為CAN網(wǎng)絡(luò)的主控模塊，可以和發(fā)動機ECU，變速器ECU等實現(xiàn)CAN通信；另一方面檢測輸出故障，存儲故障碼，報告故障狀態(tài)。

創(chuàng)新點：集中式低速電器控制，降低了硬件成本；智能化的故障診斷功能。

目前在我國高等級客車，特別是高二級以上客車已廣泛采用該項技術(shù)。

清潔能源及新能源客車的發(fā)展已形成共識

2006年底，為持續(xù)推動我國清潔汽車的發(fā)展，科技部啟動了“十一五”“863計劃節(jié)能與新能源汽車”重大項目。經(jīng)過幾年的努力，新能源汽車產(chǎn)業(yè)格局已初步顯現(xiàn)。

自2007年12月底，通過近幾年的快速發(fā)展，特別是通過新能源汽車“十城千輛”示范運營的推廣和促進，目前共有370余款(推薦目錄車型)各類新能源汽車進入中國汽車產(chǎn)品公告，建成30多個新能源汽車國家重點實驗室等國家級技術(shù)創(chuàng)新平臺，制定新能源汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)42項，已經(jīng)初具新能源汽車產(chǎn)業(yè)化技術(shù)條件。

隨著“十二五”節(jié)能減排政策的深化，節(jié)能和環(huán)保成為汽車技術(shù)發(fā)展的主題，我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃預(yù)測2015年中國新能源汽車保有量將超過100萬輛，2020年新能源汽車市場規(guī)模將達(dá)到千萬輛級，將實現(xiàn)中國汽車工業(yè)的技術(shù)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。

1.NG(CNG/LNG)清潔能源汽車的發(fā)展

天然氣汽車的標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)基本建立，目前我國已制定的CNG/LNG汽車相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共25項，涵蓋整車、發(fā)動機、專用裝置部件、車用儲氣瓶、燃料質(zhì)量、加氣站等多個方面。

NG客車應(yīng)用發(fā)展也由城市客車延伸到公路客車，特別是近幾年來，在能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力下，一些國家的天然氣汽車市場加速發(fā)展并已初具規(guī)模。其中，拉美和亞太是目前世界上最大的天然氣汽車市場。截至2010年，全球共有78個國家和地區(qū)推廣天然氣汽車，天然氣汽車總量為1326萬輛，加氣站達(dá)到1萬6513座，主要分布在富氣貧油的國家(如意大利、新西蘭、阿根廷、巴西、印度尼西亞等)和環(huán)保法規(guī)嚴(yán)格的地區(qū)(如美國、歐洲、日本等)。

在國內(nèi)，NG客車主要應(yīng)用在城市客車方面，約占城市客車總量的15%，其中西南地區(qū)占比更高，約占總量的30%～40%，特別在重慶、新疆、貴陽等地區(qū)應(yīng)用較多。其中貴陽公交自2005年開始推廣，目前是國內(nèi)采用LNG城市客車最多的城市，共擁有LNG城市客車1500多輛，占其9 m以上城市客車的70%以上。

北京自1998年開始推廣采用NG(CNG/LPG)城市客車，高峰期共擁有NG城市客車近5000輛(其中LNG車型50輛)，建有CNG加氣站29座，LNG加氣站1座，目前正常運營的NG車型3133輛，是國內(nèi)應(yīng)用CNG城市客車最多的城市。

清潔能源技術(shù)應(yīng)用節(jié)能減排優(yōu)勢十分明顯。CNG汽車的排放比汽油車和柴油車的綜合排放污染約低85%，其中CO減少約97%，CH減少70%～80%，NOx減少30%～40%，噪聲降低約40%；LNG汽車比CNG汽車更清潔，尾氣污染物含量更低，LNG氣化后的氣體比CNG更純凈，雜質(zhì)含量少，不含水分，因而LNG汽車的排放性能要優(yōu)于CNG汽車。

2.新能源汽車的發(fā)展

依據(jù)2009年6月17日頒布的《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》的定義，新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源(或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置)，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進，具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。

近30年來，世界上許多國家的科研機構(gòu)和諸多跨國企業(yè)，都在不遺余力地對純電動汽車進行研究開發(fā)，投入大量人力、物力、財力并已取得突破性進展。我國純電動汽車技術(shù)應(yīng)用發(fā)展飛快，特別是隨著動力電池技術(shù)的進步，現(xiàn)階段新一代純電動汽車廣泛采用鋰離子動力電池技術(shù)，采用整車電控、驅(qū)動平臺智能控制系統(tǒng)、能量系統(tǒng)智能控制、電安全管理系統(tǒng)等關(guān)鍵控制技術(shù)，研制出從微型客車到大型客車的各類純電動汽車，其中共有118款純電動客車進入新能源汽車產(chǎn)品公告，國內(nèi)有400余輛純電動客車開展示范運營。

經(jīng)過10年來混合動力汽車技術(shù)的發(fā)展，我國混合動力汽車采用多能源動力總成控制、制動能源回收等關(guān)鍵技術(shù)，整車節(jié)油率和可靠性取得了較快的提升，依據(jù)不同混合度方案，實際路況運行節(jié)油率可達(dá)到8%～40%，其中混合動力客車平均故障間隔里程由2008年的3000 km提高到4200 km。結(jié)合實際市場需求的發(fā)展，現(xiàn)階段混合動力汽車除常規(guī)的油－電混合動力汽車外，還發(fā)展有天然氣－電混合動力汽車，進一步滿足了市場多樣化的需求。目前共有215款混合動力汽車進入汽車產(chǎn)品公告，在我國北京、廣州、杭州、深圳、長春等30余個城市實現(xiàn)了累計達(dá)4000余輛規(guī)模化示范運營，初步實現(xiàn)了混合動力汽車產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，其中北汽福田等企業(yè)實現(xiàn)了混合動力客車的出口。

客車設(shè)計和研究中所采用的新手段、新方法不斷涌現(xiàn)

計算機輔助技術(shù)的日益成熟，也成為客車設(shè)計和研究的主要方法和手段，其應(yīng)用也越來越廣泛。

在CAD設(shè)計技術(shù)方面，二維向三維轉(zhuǎn)變。在CAE分析技術(shù)方面，從單純的有限元結(jié)構(gòu)強度分析，向各類CAE技術(shù)方向擴展，如CFD流體分析技術(shù)、多剛體動力學(xué)分析技術(shù)、動力性與經(jīng)濟性分析技術(shù)、聲學(xué)分析技術(shù)等。在CAT測試技術(shù)方面，虛擬儀器技術(shù)已大量應(yīng)用在整車性能測試和大型零部件性能與可靠性試驗，各種新型傳感器技術(shù)的發(fā)展，也將促進整車和零部件的試驗測試技術(shù)。道路模擬機、底盤測功機等大型試驗設(shè)備也將會得到廣泛應(yīng)用。

客車制造工藝不斷創(chuàng)新

1.頂橫梁數(shù)控雙頭鋸的加工工藝

頂橫梁加工的部分工藝為：兩端工藝余量采用無齒鋸鋸切，電泳孔采用手工等離子切割，過線孔采用人工搖臂鉆加工，存在效率低、勞動強度大、粉塵大、噪聲大、精度差等問題。

為了解決以上問題，宇通客車主導(dǎo)開發(fā)了全自動數(shù)控雙頭鋸。采用金屬圓盤鋸代替無齒鋸，采用沖孔工藝代替等離子切割工藝，并且將鋸切、割孔和鉆孔3道工序整合在一臺機器上完成。工人只需上料，鋸切、沖電泳孔、鉆過線孔全部自動完成，工作輕松，效率提高3倍，無粉塵，噪聲低，加工精度提高5倍，同時節(jié)省了場地。該設(shè)備是國際上第一臺同類型設(shè)備。

2.焊接機器人的應(yīng)用

機器人焊接的優(yōu)點是效率高、質(zhì)量穩(wěn)定。焊接機器人在乘用車方面的應(yīng)用很普遍，但是在客車加工中很少應(yīng)用。其原因主要是客車零件種類多，批量小，產(chǎn)品變換頻繁，需要大量的焊接工裝；因此，在客車行業(yè)應(yīng)用焊接機器人最主要的難點是如何解決焊接工裝的問題，如果工裝依靠外協(xié)加工不僅加工周期長而且制造成本很高，不能滿足生產(chǎn)需求。

為解決以上問題，客車企業(yè)針對目前產(chǎn)品進行梳理分析，找出適合機器人焊接的主要零件，并根據(jù)其產(chǎn)品特點進一步細(xì)分工序。經(jīng)過反復(fù)探討，將復(fù)雜零件的制造分解為多個單一工序，實施多個機器人流水化焊接的模式，既可以減少周邊輔助設(shè)備投資，又可以進一步提高焊接效率，同時降低了胎具的復(fù)雜程度和制造周期，節(jié)省了工裝成本。

3.數(shù)控轉(zhuǎn)角鋸的開發(fā)和應(yīng)用

客車骨架半成品部分主要是冷彎型鋼結(jié)構(gòu)，型鋼的下料加工主要存在效率低、精度差、自動化程度低、材料利用率低、勞動強度大的問題。

開發(fā)全自動數(shù)控轉(zhuǎn)角鋸，實現(xiàn)了型鋼下料的全自動加工。其過程是，從系統(tǒng)導(dǎo)出加工任務(wù)單生成電子表格，導(dǎo)入工業(yè)計算機，通過軟件進行自動優(yōu)化排版、計算出最省材料的原材料數(shù)量，工人將所需的原材料成捆吊入料倉，啟動自動按鈕，機器開始自動完成卷料、疏料、翻轉(zhuǎn)、送料、轉(zhuǎn)角、鋸切、出料等全部過程，工人只需將鋸切好的工件放入托盤即可。

4.滾壓成型技術(shù)的應(yīng)用

滾壓成型，即在一排串聯(lián)的成型軋機上，連續(xù)通過金屬板或金屬板帶，順次使其彎曲，將平板加工成所需的截面形狀的塑性冷彎成型加工法。它是在冷沖壓基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，適用于等截面、長縱深制件的大批量生產(chǎn)，具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高等特點。

在總結(jié)以往經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計、生產(chǎn)了側(cè)蒙皮滾壓線，實現(xiàn)了隱蔽側(cè)蒙皮焊點的形成并取消了腰帶鋁壓條，后期不斷發(fā)展完善，使?jié)L壓技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。

5.客車車身陰極電泳工藝

電泳涂裝技術(shù)源自汽車工業(yè)，是當(dāng)今汽車車身涂底漆工藝的主流涂裝方法。電泳涂裝技術(shù)在實際應(yīng)用中具有高效、優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟等優(yōu)點。汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用該技術(shù)，但客車車身屬大型工件，基于客車的特點，通過反復(fù)分析、論證，國內(nèi)幾家主流客車企業(yè)自籌經(jīng)費，建立了全自動化的整車陰極電泳涂裝生產(chǎn)線，徹底淘汰了原有落后的防腐工藝，全方位地提升車身的整體防腐能力和防腐質(zhì)量，保證了客車的耐用基因，從而增加賣點，為客戶創(chuàng)造更大的價值。

6.機器人靜電噴涂技術(shù)

近些年來，高速靜電旋杯噴涂技術(shù)已經(jīng)成為主流噴涂工藝，廣泛應(yīng)用于乘用車行業(yè)。與手工空氣噴涂相比，靜電旋杯噴涂具有涂著效率高、霧化細(xì)、涂膜裝飾性好、質(zhì)量穩(wěn)定、利于環(huán)保、生產(chǎn)效率高(可以實現(xiàn)噴漆工序自動化，使員工脫離有害的作業(yè)環(huán)境)等優(yōu)點。

技術(shù)進步是中國客車發(fā)展的動力，在技術(shù)進步的推動之下，我們的客車產(chǎn)品不僅能夠滿足國內(nèi)客戶的需求，而且還能夠遠(yuǎn)銷歐美，逐步成為世界客車市場上的主要產(chǎn)品。