吳接聰

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

機(jī)場擺渡車準(zhǔn)入門檻和研發(fā)成本高，市場長期由國外廠家占領(lǐng)。近幾年國內(nèi)廠家憑借純電動車型逐漸占領(lǐng)市場[1]。但當(dāng)前開發(fā)的純電動車型及相關(guān)研究不多，對市場需求基本是采取定制化開發(fā)，涉及到動力性和經(jīng)濟(jì)性等匹配設(shè)計，整車開發(fā)周期長。本文以模塊化為思路，設(shè)計一款14 m純電動機(jī)場擺渡車，并對其動力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行仿真分析。

1 機(jī)場擺渡車的使用特點(diǎn)和現(xiàn)狀

機(jī)場擺渡車屬于特種車，其功能特點(diǎn)類似于客車，不僅要滿足客車相關(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需要有較大的車內(nèi)空間及承載量；②重點(diǎn)關(guān)注行車的穩(wěn)定性和可靠性；③盡量選擇雙邊對開車門，且車門數(shù)不少于4個；④車廂有明顯的駕駛區(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，動力匹配需適當(dāng)，經(jīng)濟(jì)性需符合企業(yè)的設(shè)計要求[3]。

因機(jī)場擺渡車為小批量產(chǎn)品，目前國內(nèi)廠家基本是采用定制化開發(fā)，導(dǎo)致品種多、設(shè)計周期長、生產(chǎn)成本高。

分析市場上各類定制化擺渡車的配置及性能。借鑒現(xiàn)有普通客車采用模塊化設(shè)計的理念，將擺渡車按照模塊化思路進(jìn)行整車平臺化、功能系統(tǒng)模塊化及零部件通用化劃分，這樣同類模塊可在同系列產(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，可有效地縮短擺渡車設(shè)計周期、降低開發(fā)及制造成本，滿足市場小批量多品種的需求，從而提升產(chǎn)品競爭力[6]。

2 某款14 m純電動機(jī)場擺渡車設(shè)計

2.1 整車布置方案模塊化

根據(jù)機(jī)場擺渡車的應(yīng)用特點(diǎn)將其整車模塊劃分為車身模塊+底盤模塊[7]。其中車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。整車模塊化布置方案如圖1所示。

2.2 車身模塊

1) 車身前、后圍模塊。因前、后圍開發(fā)成本高，所以固化設(shè)計前、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)計狀態(tài)保持不變，在車門數(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。可通過調(diào)整左(右)側(cè)圍和頂蓋模塊，匹配不同車型的需求。

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

(a) 俯視圖

(b) 正視圖

2.3 底盤模塊

1) 駕駛區(qū)模塊。在滿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、制動系統(tǒng)、低壓控制、驅(qū)動等零部件模塊，此空間可不受其他零部件的影響。該方案解決了底盤和低壓電氣等零部件模塊布置空間問題，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打氣泵和蓄電池模塊。后橋區(qū)采用低地板結(jié)構(gòu)車橋并設(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、中段和后橋段四個模塊設(shè)計，通過調(diào)整軸距，僅需對底架中段及車身左、右側(cè)圍、頂蓋模塊進(jìn)行匹配設(shè)計，可滿足不同車型的需求。通過模塊化設(shè)計可縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。

3 動力性經(jīng)濟(jì)性仿真分析及實(shí)車結(jié)果

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

圖3 機(jī)場擺渡車仿真模型架構(gòu)圖

仿真和實(shí)車試驗都是采用30 km/h和40 km/h的等速工況(車輛試驗質(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)測數(shù)據(jù)對比見表1。相關(guān)參數(shù)的仿真值和試驗值基本吻合，其中仿真最高車速為66.14 km/h，試驗最高車速為67.28 km/h，符合擺渡車要求。

表1 仿真數(shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)結(jié)果

4 結(jié)束語

以模塊化設(shè)計思路打造某款純電動機(jī)場擺渡車，可實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計、工藝便利性、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本等目標(biāo)。通過實(shí)車驗證此設(shè)計方案的可行性及模擬仿真的準(zhǔn)確性。為純電動機(jī)場擺渡車的開發(fā)提供一種有效的思路。