袁興啟 李桂景 孫蘇平 戴永自

摘要：此文結(jié)合公共自行車的使用特點(diǎn)，以及市場使用公共自行車狀況，分析了自行車各主要零件的類型和常用材料，并對其使用優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評價(jià)。從而推薦出適合公共自行車的選型和配置，對公共自行車相關(guān)企業(yè)有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵字：公共自行車;零件;配置

1 公共自行車合理配置研究

1.1 車體（車架和前叉）

考慮到公共自行車必須適合男士和女士共用，因此車架應(yīng)設(shè)計(jì)成彎梁形。為適合大部分國人使用，車架尺寸以南方24”、北方26”為宜。減震車架可以降低騎行時(shí)的震動(dòng)，提高騎行舒適感受，但是公共自行車多為城市使用，騎行路面較好，震動(dòng)不大，使用效果不是十分顯著，另外減震車架前后三角分別制作配合使用，前后輪對中性可能會(huì)比普通車差些，這樣會(huì)降低騎行感受，不予推薦。因此，車架結(jié)構(gòu)推薦彎梁形、非避震款。

目前，自行車車架使用材料比較成熟的有碳素鋼、鉻鉬鋼、不銹鋼、鋁合金、鎂合金、其他合金（如鈧合金）、碳素纖維等，比較適合做公共自行車車架應(yīng)屬鋁合金、不銹鋼，其優(yōu)良的耐腐蝕性能使鋼制材質(zhì)望塵莫及，制作工藝非常成熟，材料取得也非常容易。鎂過于活潑，易氧化，按照目前的工藝，鎂合金自行車的強(qiáng)度還不能和鋁合金比。碳素纖維車架只適合高端車使用，配合輕質(zhì)化的其他高端零件，最大限度發(fā)揮了其強(qiáng)度高而輕量的特質(zhì)，是專業(yè)或騎行愛好者的首選，但其對碰撞過于敏感，需要使用者付出更專業(yè)的維護(hù)和保養(yǎng)，不適合使用頻率高的公共自行車。因此，車架材料推薦鋁合金、不銹鋼。

前叉作為重要的車體部件，是使用過程中出現(xiàn)安全事故的最大隱患，必須要強(qiáng)度高和韌性好。根據(jù)昆山及太原等地公共自行車長期使用經(jīng)驗(yàn)，鋼制前叉涂裝良好的情況下，可以長時(shí)間耐腐蝕使用，且其原材料應(yīng)用普遍，容易取得，加工、焊接工藝成熟，可以達(dá)到很好的強(qiáng)韌性。當(dāng)然鋁合金制前叉也是比較好的選擇。因此，前叉材料推薦鋼制和鋁合金制。

自行車的鎖車器一般焊接在車體上，昆山公共自行車采用單邊鎖車器，使用5年后，鎖車器折斷時(shí)有發(fā)生（見圖1）。雙立柱式具有明顯的優(yōu)勢，可以有效將自行車和鎖車樁連接，大大降低了有人在鎖車情況下，強(qiáng)行扭轉(zhuǎn)造成鎖車器損壞的可能性。

1.2操縱部

目前很多公司設(shè)計(jì)時(shí)將把橫管和前置物籃焊接在一起，這樣對把橫管就有更高的鎖緊要求。為此，最好把立管上有4個(gè)把橫管鎖緊螺釘，以增加防轉(zhuǎn)扭矩（見圖2）。但是如果把橫管和前置物籃非焊接一體式，把立管可以采用常規(guī)的一個(gè)螺釘?shù)逆i緊方式?？紤]到耐腐性要求，鋁或不銹鋼材質(zhì)把立管比較適合公共自行車。

鑒于把橫管和前置物籃經(jīng)常與外物碰觸，鋼制涂裝部件經(jīng)過碰觸碰傷后，生銹是不可避免的，故鋁合金或不銹鋼制才是把橫管合適的選擇。

把套作為手直接操縱車把方向的零件，其應(yīng)能確保操控的有效，目前很多把套宣稱可以抑菌或符合人體工學(xué)，但是具體效果還不是十分明顯，沒有具體數(shù)據(jù)可以證明之。

1.3車閘

根據(jù)制動(dòng)作用位置的不同，車閘可分為輪緣閘和非輪緣閘（或輪轂閘），輪緣閘可以分為鉗形閘、懸臂閘、V閘、桿閘等，非輪緣閘分為鼓閘、抱閘、漲閘、羅拉閘、腳閘、盤閘。公共自行車的使用者千差萬別，很多騎行者對自行車專業(yè)知識不了解?？紤]到這部分騎行者，選用的車閘應(yīng)有足夠的制動(dòng)力，但也并不是制動(dòng)力越大越好。受力分析表明，超過0.6 g減速度的制動(dòng)，一般自行車有翻車的隱患，尤其前置物籃放置了重物，下坡時(shí)，沒有經(jīng)驗(yàn)的騎行者不知道先剎后閘，更有導(dǎo)致翻車的可能。另公共自行車多采用免充氣輪胎，與地面摩擦力相對小些，制動(dòng)力大于摩擦力時(shí)，容易打滑失控。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和使用經(jīng)驗(yàn)來看，公共自行車比較適合用鼓閘、漲閘和羅拉閘（見圖3）。

這些非輪緣閘主要優(yōu)點(diǎn)有：1）前輪干態(tài)制動(dòng)力值—般為300～500 N，后輪一般為200～400 N;但濕態(tài)制動(dòng)力變化不大，既保證了剎車時(shí)能剎得住，又避免了因制動(dòng)力過大造成打滑、失控或翻車的危險(xiǎn)。抱閘的制動(dòng)能力和鼓閘、漲閘基本類似，但其剎車是依靠閘帶和制動(dòng)盤的摩擦，耐磨性和強(qiáng)度稍顯不足，且很多抱閘有異響現(xiàn)象。2）非輪緣閘剎車作用于輪轂上，避免了反復(fù)摩擦輪圈造成圈變薄，影響強(qiáng)度。

各地的公共自行車多用鋁合金制閘把，防腐且強(qiáng)度佳。閘把安置閘線外殼有兩種：有調(diào)節(jié)鈕和無調(diào)節(jié)鈕結(jié)構(gòu)（見圖4）。對懸臂閘、V型閘等，剎車磨損時(shí)，可以通過旋進(jìn)和旋出調(diào)節(jié)鈕，方便地進(jìn)行剎車松緊的調(diào)整，但對鼓閘、漲閘和羅拉閘，其本身就帶有調(diào)節(jié)裝置，不用閘把調(diào)節(jié)鈕這種結(jié)構(gòu)，每組閘把至少可以省下0.5元，也節(jié)約了調(diào)節(jié)鈕損壞造成的維護(hù)和維修成本。

剎車線在自行車中屬易損件，根據(jù)昆山公共自行車運(yùn)營統(tǒng)計(jì)，其維護(hù)更換量比例為第一，雖然價(jià)格不大，但維修成本高。根據(jù)調(diào)研，其損壞主要表現(xiàn)在線管頭部靠近套管位置，塑料外管在內(nèi)部繞制鋼帶的擠壓和端部銅套管反復(fù)碰擦的雙重作用下，開裂，露出鋼帶（見圖5），在雨水作用下很快腐蝕，影響了內(nèi)線的順滑，影響剎車效果。為此，建議剎車線端部不采用銅套包覆，用塑料包覆（見圖6），且包覆長度適當(dāng)加長些。

更有效的方法，是用變速線管代替剎車線管，剎車線采用鋼帶繞制制造，長度方向擠壓時(shí)會(huì)有一定變形，變速線采用鋼線集束制造，長度方向受力時(shí)，鋼線僅有彈性變形，變形量小很多，長時(shí)間使用不影響剎車松緊，基本不用調(diào)整;且其不像剎車線是用鋼帶繞制，彎折時(shí)鋼帶切割塑料線管，導(dǎo)致線管產(chǎn)生環(huán)狀裂紋。這兩種線結(jié)構(gòu)差異（見圖7），當(dāng)然，代用的變速線管直徑應(yīng)

比普通的大，內(nèi)線比普通的粗（串列車用剎車都采用這種結(jié)構(gòu)的剎車線管），以保證強(qiáng)度。

1.4驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

公共自行車驅(qū)動(dòng)方式除了傳統(tǒng)鏈傳動(dòng)，有部分企業(yè)采用軸傳動(dòng)或帶傳動(dòng)。鏈條長期使用過程中，會(huì)拉長松弛甚至掉鏈，應(yīng)定期調(diào)整松緊度，維護(hù)工作量較大，且無論怎樣的表面處理方式，一年后都會(huì)生銹。軸傳動(dòng)克服了這個(gè)缺點(diǎn)，但其齒輪和棘輪需定期清洗上潤滑油（一年至少維護(hù)一次），維護(hù)時(shí)較復(fù)雜，尤其安裝精度要求高，—般都是專業(yè)制造廠商進(jìn)行，綜合考量，不具明顯優(yōu)勢。帶傳動(dòng)具有不生銹、噪音小、沒有油污染等優(yōu)點(diǎn)，目前的驅(qū)動(dòng)皮帶制造工藝已漸成熟，解決了以前皮帶強(qiáng)度和硬度不足，會(huì)變形跳齒的難題，皮帶的抗老化時(shí)間也提高到4年以上，非常適合公共自行車。但是，市場上皮帶質(zhì)量良莠不齊，選用時(shí)應(yīng)注意。

腳蹬是自行車中的易損件，根據(jù)調(diào)研，鋁合金、塑料、鋼制外框的腳蹬一年后都有損壞的現(xiàn)象，甚至軸承式腳蹬同樣也有，不過軸承式腳蹬更順滑還是毋庸置疑的。關(guān)鍵看廠商的制造水平，選用軸承的質(zhì)量、腳蹬加工精度質(zhì)量、裝配質(zhì)量都會(huì)顯著影響性能和壽命。

鋁制單速鏈輪曲柄是公共自行車常用配置，市場很少發(fā)生問題。建議鏈輪齒數(shù)為33T或31T，奇數(shù)的齒數(shù)，每個(gè)齒都和任一鏈節(jié)有接觸的機(jī)會(huì)，使鏈齒和鏈條都磨損均勻。

中軸是受力較大的零件，軸承式中軸組件比普通中軸組件（中軸、中軸碗、鋼球組合件）在順滑度、密封性等方面更有優(yōu)勢（見圖8），屬于市場成熟產(chǎn)品，比較適合公共自行車使用。

有部分企業(yè)選用鏈條時(shí)，強(qiáng)調(diào)AR處理（不銹鏈條），鏈條使用時(shí)不斷同鏈齒和飛輪接觸磨損，表面層被磨損生銹是必然的，只是AR會(huì)將生銹時(shí)間延遲，而且，鏈條的鏈片、銷軸最合理的熱處理工藝為表面化學(xué)熱處理，不銹鋼或其他防腐蝕材料不適合。當(dāng)然，鏈條上油保養(yǎng)到位的話，可以大大延緩生銹的期限和減輕生銹的程度。用驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)特別注意廠家產(chǎn)品質(zhì)量，建議驅(qū)動(dòng)皮帶用材料為邵氏硬度HA95以上，單邊拉伸強(qiáng)度滿足8 000 N以上，經(jīng)過長時(shí)間水浸和油浸后拉伸強(qiáng)度還能達(dá)到7 400N以上的材質(zhì)[1]。

飛輪齒數(shù)應(yīng)配合鏈輪齒數(shù)，以達(dá)到合適速比，自行車行業(yè)輕快車標(biāo)準(zhǔn)配置為單速車速比1：2，即飛輪齒數(shù)/鏈輪齒數(shù)≈1/2，且飛輪齒數(shù)不宜太小，以免傳遞同樣扭矩時(shí)，飛輪棘輪和千斤承受更大的負(fù)荷，16T是最常規(guī)的配置。

1.5車輪

單從騎行感受上看，1-3/8充氣內(nèi)外胎最適合用于輕快車，但是根據(jù)市場反饋，維修保養(yǎng)是公共自行車用充氣胎不能承受之重。泉州公共自行車相關(guān)單位反饋，該項(xiàng)目用的是26×1.5（比1-3/8寬）充氣胎，投放3萬輛車，每個(gè)月?lián)Q胎600條左右。一個(gè)車輪維修更換需要10分鐘，一天一個(gè)人只能處理40個(gè)輪子。太原公共自行車采用更寬的26×1.75充氣胎，沒有具體換胎的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，據(jù)說維修量可以接受。免充氣胎目前主要有高溫硫化內(nèi)胎（有冷裝和熱裝兩種）+普通橡膠外胎、PU內(nèi)胎+普通橡膠外胎、PU 一體胎、橡膠—體胎等。PU -體胎不耐磨，同地面摩擦力小，尤其雨天，剎車時(shí)容易打滑造成失控，只適合做低速的兒童三輪車、兒童推車等。

車輪最好采用輻條輪，普通一體輪太硬，遇到?jīng)_擊減震效果差?？紤]到公共自行車多采用免充氣胎，對車輪強(qiáng)度要求應(yīng)更高：輻條—般用強(qiáng)度高一級別的13G不銹鋼材質(zhì)，而不用普通輕快車用的14G;花鼓采用鋁合金36孔;輪輞也多采用加厚或雙層鋁圈。

1.6鞍座

自行車鞍座是損壞比例較高的部件，根據(jù)昆山失效鞍座的分析，損壞方式基本為表皮破損，其中很大—部分應(yīng)是人為惡意破壞（見圖9）。表皮破損后，鞍座內(nèi)的發(fā)泡物在雨水作用下產(chǎn)生異味，影響使用。目前，有企業(yè)開發(fā)出了專為公共自行車和共享單車使用的鞍座，其表皮非常厚實(shí)，普通刀片或銳器難刺破或劃開;還有企業(yè)開發(fā)出真空鞍座，耐沖擊、劃不破、鞍座面不粘水，特別適合這種場合。另外，為了提高騎行舒適性，鞍座最好采用塑膠減震結(jié)構(gòu)，彌補(bǔ)免充氣輪胎在減震方面的缺陷。

早期的公共自行車，為了防止生銹，由于經(jīng)驗(yàn)不足，多采用鋁合金鞍管，由于公共自行車使用者的眾多，鞍管高度經(jīng)常需要調(diào)整。鋁合金硬度低不耐磨，鞍管在使用一段時(shí)間后，由于磨損直徑變細(xì)了，造成鞍管快拆鎖不緊，影響了騎行?，F(xiàn)在，更多企業(yè)采用不銹鋼鞍管有效解決了這個(gè)問題。

為了方便調(diào)整鞍管高度，鞍管夾緊裝置多用快拆式，普通自行車的騎行者比較固定，鞍管高度很少調(diào)整，快拆鎖緊后，不用頻繁打開、閉合，設(shè)計(jì)得比較小巧。但在公共自行車上使用時(shí)，損壞就比較嚴(yán)重，手柄斷裂、鎖母旋不動(dòng)、手柄扳緊費(fèi)力等各種故障都常發(fā)生，昆山公共自行車項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)，每個(gè)月要更換約50組快拆。目前，各企業(yè)好像也沒有更好辦法，除了經(jīng)常涂潤滑油，或手柄和快拆束子間加一個(gè)紫銅片（也是潤滑作用），把手柄特別制作得尺寸大和結(jié)實(shí)等外，還沒有徹底的解決方案。

近幾年，有企業(yè)積極創(chuàng)新，開發(fā)出了升降式鞍管（見圖10），松開扳手，鞍管自動(dòng)上升至合適位置，壓緊扳手，即可將鞍管固定在某一高度，使用非常方便，也不用考慮更換和維護(hù)的問題。

1.7附件

為了方便日常生活時(shí)使用，前置物架（車籃）應(yīng)屬于標(biāo)配附件。鋁合金或不銹鋼制是比較適合的材質(zhì)，最大負(fù)載10 kg 基本可滿足使用要求。

車鈴作為警告裝置，在城市騎行時(shí)也應(yīng)是標(biāo)配附件，轉(zhuǎn)鈴是企業(yè)專為公共自行車開發(fā)的產(chǎn)品。

各地對待自行車鎖的態(tài)度不一樣，有些企業(yè)認(rèn)為，車鎖的使用會(huì)給客服帶來巨大麻煩，有些企業(yè)堅(jiān)持提供車鎖，無法定論

隨著我國二孩政策的放開，孩童比例會(huì)有一定提高，借鑒日本城市自行車配置，建議適當(dāng)安排部分自行車安裝兒童座椅滿足帶孩子出行的母親們的需求。當(dāng)然，自行車兒童座椅必須是質(zhì)量可靠產(chǎn)品，符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 23160_2008[2]。

2公共自行車配置優(yōu)化

根據(jù)上述分析，公共自行車配置推薦見表1。

參考文獻(xiàn)：

[1] 一般財(cái)團(tuán)法人自行車產(chǎn)業(yè)振興協(xié)會(huì).一般用自行車：JIS D9301-20，13 [S].東京：日本規(guī)格協(xié)會(huì)，2013：1 1

[2]國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督委員會(huì).進(jìn)出口自行車兒童座椅安全要求和測試方法：GB/T 23160-2008 [S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009：4.