基于特點識別的長頭系列車型開發研究

項冬東，王佩，王亞旭

基于特點識別的長頭系列車型開發研究

項冬東，王佩，王亞旭

（陜西汽車控股集團有限公司，陜西 西安 710200）

由于國家法規對于長頭牽引車整車長度的放寬，長頭車市場將迎來第二春，其優異的性能表現，也將促使各大主機廠加快研發進度，盡早推出長頭車產品。靈敏度識別是優化設計的重要方法，由此聯想的特點識別方法，從長頭車自身結構決定的固有屬性出發，識別出對產品特點貢獻值最大的部分，將其打造為產品亮點，提高產品競爭力。

聯想；特點識別；長頭車；研究

1 前言

卡車需滿足三個條件才能被稱作長頭車；條件一為發動機本體一半以上位于前風窗玻璃最前點以前；條件二為轉向盤中心位置位于車輛駕駛室（整個車頭）總長的前四分之一部分之后；條件三為前軸中心線位于前風窗玻璃最前點之前。長頭車以其特殊的形態存在于市場上，下面對長頭卡車的現狀做一簡單論述。

1.1 北美長頭卡車現狀

北美高速公路發展較早，早已形成陸路運輸網絡，多數為路況良好，吞吐量大的洲際高速公路，同時北美地區是全球最早進入經濟一體化的地區，跨國長距離運輸早已普及。美國和加拿大兩個大國和墨西哥聯成一片，縱橫數千公里，形成一個巨大的陸路運輸網絡。據統計，美國和加拿大每天公路貨運量價值10億美元。加拿大每年通過公路向美國運送貨物價值為全部出口額的60％~70％。北美長頭卡車具有功率大、速度高、安全性、耐久性好、易維修、車輛輕量化、駕駛室寬敞舒適、人性化味道濃等特點。目前北美市場上長頭卡車占主導地位，平頭卡車僅僅占一少部分。

圖1 長頭卡車

1.2 國內長頭卡車現狀

上世紀五十年代，我國生產的第一輛長頭卡車一“老解放”CAl0，第二代長頭卡車解放系141和東風140成為經典代表。到了八十年代，隨著歐、日系卡車技術的輸入，國產卡車逐漸變為歐洲流行風格的平頭卡車。目前國內商用車企業對長頭卡車技術沒有研發更新，長頭卡車無論是安全還是性能、燃油經濟性都已無法滿足要求。當前長頭卡車在我國卡車市場上份額稀少，其主要原因是國家法規限制了車長，也就是對卡車的整車長度進行了限制，要是車頭太長就影響裝載質量：而美國只對貨廂而不對車頭進行限制。國內商用車企業為加大裝貨空間，對車頭的研發標準是越小越好。

但近年來，隨著社會的進步，客戶的關注點逐漸由皮實耐用偏向安全性、舒適性等，長頭車雖然沒落但未曾中斷。隨著GB1589-2016對長頭鉸接列車長度放寬，長頭車又有了新的起色。目前市場上在售一汽解放安捷e，東風柳汽乘龍T7銷量逐漸增加，眾多車企，如中國重汽、江淮都正在進行長頭車型的研發，可以看出未來長頭車必然會再次沖擊卡車市場，與平頭車共同馳騁在中國公路上。

長頭牽引車一直以來以優秀的動力經濟性和良好的碰撞安全性在美國市場得到很好的發展。借助于法規的東風，長頭車的發展也有助于我國達到安全和節能減排的長遠目標，利于實現下階段的燃料消耗量限值。

2 特點識別方法概述

獨特的車型結構決定了車輛自身固有特點，伴隨產品全生命周期，成為其固有屬性，通過深度梳理挖掘，經過一定的醞釀及精心打造，將成為車輛有別于競品的亮點，為車輛樹立良好的口碑，贏得司機的好感。本文是基于優化設計的靈敏度分析聯想出的特點識別方法，靈敏度分析在優化設計中起著非常重要的作用，可大大提高優化效率，通過靈敏度分析可以計算出結構響應值對于各設計變量的導數，確定設計變化過程中對結構響應最敏感的部分，指出設計優化的方向，通過不斷的優化對比，從而得出最優的設計參數。基于此，確定開發過程中對產品特點貢獻值最大的部分，通過不斷的均衡，使優點更優，將特點發揮極致并最終指出產品開發的方向和對應的細分市場類型。

3 特點識別方法應用

目前國內市場上營運卡車種類按照駕駛室分為長頭、短頭、平頭三類，輕、中、重卡大多數以平頭駕駛室為主，微卡以短頭駕駛室為主，一少部分重卡駕駛室為長頭，其自身特點各異見表1，占據著不同的細分市場。特點識別方法是從長頭車自身角度出發，將不同于其他車型的特點充分挖掘，使其特點更鮮明，更具備市場競爭力，并且使其更能滿足細分市場的需求。

表1 平頭、短頭、長頭車型特點

4 特點挖掘及車型開發研究

4.1 駕駛室低風阻造型

長頭車駕駛室結構有異于平頭車，其主要由前機艙蓋、駕駛艙、臥鋪艙三部分組成，前圍將駕駛室外形分為兩部分，分別為前機艙蓋總成和駕駛室，此種特殊結構決定了其造型的特殊性，與乘用車造型有異曲同工之妙，可將駕駛室造型設計的更為流線性，風阻更低。

汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向上的分力主要為壓力阻力與摩擦阻力。壓力阻力分為形狀阻力、干擾阻力、內循環阻力和誘導阻力，在一般轎車中，這幾部分阻力的大致比例為：形狀阻力占58%，干擾阻力占14%，內循環阻力占12%，誘導阻力占7%，摩擦阻力占9%。風擋玻璃是前機艙蓋與駕駛艙的空氣動力學過渡，風阻玻璃傾角可以設計的大一些，加之其趨于流線形的造型可以大大降低形狀阻力，在一定程度上可以降低整車風阻。

有相關數據表明：如果一輛貨車以每小時100公里的速度行駛時，對燃料經濟性影響最高的三個因素是：50％的燃油消耗是用于克服車輛的空氣阻力的，32％則是用于克服輪胎和地面的摩擦，而由動力系統產生的影響占18％。由此可見，降低空氣阻力對于改進卡車運行經濟性更為關鍵。流線形的車身設計可以大大降低風阻，使得燃料經濟性更優。卡車是營運工具，每年營運里程動輒數十萬公里，較低的燃料消耗，在車輛的使用周期內，將帶給客戶相當可觀的經濟收益。

低風阻的駕駛室造型設計，可以將此特點深度挖掘，在車輛高速行駛時，低風阻帶來的將是低油耗及高時效性。此特點可將其開發為日用工業品運輸牽引車。

4.2 前置發動機艙的高安全性

乘用車對于安全性要求較高，主動安全和被動安全貫穿于乘用車開發始終。前置發動機艙設計就是為了保護乘員的主動安全的直接體現。長頭卡車的發動機艙設計與乘用車類似，其安全性較高：前置的發動機艙為意外碰撞提供了更長的緩沖距離，為乘員提供了更大的生存空間，在安全性方面有著更佳的表現。同時，與平頭車相比，長頭卡車的駕駛室高度更低，重心也相應降低，在滿載狀態下，將大大減少了碰撞中的側翻幾率，防止自身受傷害及傷害他人。來自密歇根大學高速公路安全研究報告中的數據顯示，車禍中平頭車有著高于長頭卡車28％的駕駛員死亡率，這恰恰說明了長頭車的高安全性。

安全性對于所有車輛均至關重要，前置發動機艙的高安全性設計特點，可將其開發為各類貨運車輛。

4.3 機艙蓋可翻轉的好維護性

維修保養的便利性：由于發動機前置，長頭卡車在使用與維護方面比平頭車更加方便，維修時只需打開發動機艙蓋，而不用把駕駛室翻轉過來，駕駛員可以很輕松地接近發動機，維修變得更容易（圖2）。比如檢查機油液位，加注機油，更換機油濾清器濾芯及燃油濾清器濾芯、加注空調冷媒、更換轉向液壓油、更換空調濾芯、更換空濾器濾芯等；在維修工人為發動機做維護時，駕駛員可以自由進出駕駛室，取用駕駛室內的物品不受影響。

圖2 維修保養示意圖

時間對于營運貨車來說就是金錢，維修便利將大大縮短維修時間，提高運輸效率。各類車輛對于維修便利性均有訴求，其卓越的維修可觸及性可開發為各類貨運車輛。

4.4 舒適的駕乘空間

舒適性更好：由于長頭車駕駛室地板比較低，前置的發動機不會占用駕駛室空問，在同等高度下，長頭駕駛室容積更大，乘員可以站立移動，活動空間大，亦能容納更多生活設施，如更大的臥鋪、冰箱、飲水機、各類生活設施等。由于發動機不再位于駕駛室正下方，在發動機運行工況下，不用忍受像平頭卡車那樣發動機布置于駕駛室正下方而導致的駕駛室內噪聲大、溫度高的情況，并且駕駛室座椅放置于車輛前后軸之間，路面振動傳遞路徑發生變化，不像平頭車那樣，振動直線傳遞給成員，在行駛時長頭重卡的駕駛舒適性也較好。

4.5 配備較大馬力動力總成

發動機前置，布置于前機艙蓋下，沒有了駕駛室底板的限制，前機艙有較大的空間可以布置更大的動力總成及散熱系統。較大馬力的動力總成將帶給用戶更好的動力體驗，其最高車速、最大爬坡度、加速時間等均有較好的表現。基于此，可將其開發為大件運輸牽引車。

圖3 平頭車路面振動源傳遞路徑示意

圖4 長頭車路面振動源傳遞路徑示意

4.6 重心低

目前，平底板駕駛室帶給駕駛者更多的舒適體驗，其將是駕駛室發展的新方向。長頭車由于發動機前置導致駕駛室定位低，與平頭車相比，同樣的平地板設計，其駕駛室高度要低一些，導致整車重心更低，行駛更安全。

水泥攪拌車由于車輛運行過程中，為了防止水泥結塊及粘附在罐體上，罐體需要不停的轉動，加之平頭車的重心偏高，導致行駛穩定性差。長頭車的低重心設計可用作水泥攪拌車，大大提高行駛安全性；亦可開發為對高度有要求的特殊作業車輛，由于駕駛室定位較低，在高度限值的情況下，滿足駕駛室內日常工作、生活需求，比如飛機除冰車等。

4.7 上下車方便性

圖5 開關車門示意圖

圖6 上下車示意圖

駕駛室定位低，上下車方便性優于平頭車，對于女性司機來說，解決了平頭車上下車及開車門困難等問題。其可滿足95%的亞洲女性開關車門及上下車。針對于此，車輛可制作成女性專屬造型及噴涂，比如粉色系等，彰顯女性司機風范。

4.8 駕駛室不翻轉

長頭車發動機置于前機艙蓋下部，其維修保養時，打開其機艙蓋即可，不需翻轉駕駛室，基于此，長頭車駕駛室無需翻轉。在維修工人為發動機做維護時，駕駛員可以自由進出駕駛室，取用駕駛室內的物品不受影響，不像平頭車進行維修時，需將駕駛室翻起，并將駕駛室內物品固定可靠，基于此，可將其開發為駕駛室內配備特殊裝備的特殊車輛。

長頭車由于布置原因，進氣系統布置于發動機上部，而非平頭車將進氣扁管布置駕駛室后圍上，影響駕駛室后部空間。由于長頭車駕駛室不可翻轉，且其進氣系統布置于前機艙蓋下部，從而可使駕駛室后部空間充分利用。針對于此，可將其開發為駕駛室與貨箱集成一體的特殊專用車輛，駕駛艙與貨箱聯通，利于作業。待法規對長頭載貨車長度放寬后，駕駛室與貨箱一體式設計，增大載貨量，提高運輸效率。

圖7 駕駛室與貨箱一體式設計示意

基于特點識別方法梳理的車型，若干特點將會集成與某一車型上，獨有特性將是其主要開發方向，相應車型如表2：

表2 細分車型

5 結束語

金無足赤，人無完人，以上均為基于長頭車的優點識別進行的系列車輛開發研究，長頭車還有轉彎半徑大，視野盲區大、受制于法規的裝載量小等劣勢，不過在特點識別中，將其優缺點作為唯一變量進行研究，發現長頭車的優點貢獻值遠遠高于缺點。相信在不久的將來，法規的放寬，智能化技術的發展等將大大降低這些劣勢帶來的影響。

本文基于特點識別進行了長頭車系列車型的開發研究，其所發掘的方向希望能帶給同行一些借鑒建議。

[1] 陳健等.靈敏度分析在車架輕量化設計上的研究與應用[J],汽車實用技術,2017:1-4.

[2] 王洪正等.長頭卡車造型設計研究[J],汽車實用技術,2017:22-25.

Development and research of long head series vehicle models based onfeature recognition

Xiang Dongdong, Wang Pei, Wang Yaxu

( Shaanxi automobile holding group co. LTD, Shaanxi Xi'an 710200 )

Due to the relaxation of national laws and regulations on the length of long head tractors, the long head tractor market will have a second spring, and its excellent performance will also prompt major engine factories to speed up the research and development process and launch long head tractor products as soon as possible. Sensitivity recognition is an important method for optimization design. Based on the inherent attributes determined by the longhorn's own structure, lenovo's feature recognition method identifies the part with the greatest contribution to product features, and makes it a highlight of the product to improve product competitiveness.

Association; Feature recognition; Long head car; Research

A

1671-7988(2019)21-99-04

U462

A

1671-7988(2019)21-99-04

項冬東，就職于陜西汽車控股集團有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.035

CLC NO.:U462