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國外高檔大客車的結構特點與安全技術

2005-11-21   來源:安全文化網    |   瀏覽:    評論: 0    收藏

    高檔大客車一般是指:車內高地板化、風窗玻璃全景化、外擺式乘客門、高靠背可調式座椅、帶有冷熱空調裝置、有較大行李艙等豪華大型客車。

    國外高檔大客車在近20年的發展中,裝飾越來越豪華,行駛安全性越來越有保障,乘坐舒適性提高越來越明顯,附加配置越來越現代化。

    1、國外高檔大客車的結構特點

    (1)動力系統——柴油機壟斷市場,替代產品方興未艾,從車輛的動力方面來看,目前國外大客車的動力裝置全部采用柴油機。實踐證明,柴油機有以下優點:首先,柴油機熱效率高,燃油經濟性好,這有利于降低大客車的使用成本。其次,柴油機工作可靠,壽命長,一般而言,國外現代柴油機的大修間隔里程定額可以達到50萬km,其中行駛最長的可達80萬km,相比之下,汽油機卻只有20萬~30萬km。最后,柴油機可以方便地采用增壓等技術,以進一步提高發動機的功率,減少廢氣排放。

    當然,其它一些替代動力裝置如太陽能動力客車、天然氣動力客車、氫燃料動力客車、電動客車以及豐田公司剛推出的混合動力系統客車等,仍然都處于實驗或試用階段,在市場占有率方面看根本無法與柴油機動力客車相抗衡。另外,據專家們預計,下世紀的頭10年里,柴油機在高檔大客車上的壟斷地位仍然不會改變。

    從發動機的布置形式看,目前國外高檔大客車基本上都采用后置發動機的布置方式。市場發展表明,在今后一個相當長的時間內發動機后置仍將是高檔豪華大客車布置發動機的主要形式。對大客車而言,后置發動機有很多優點:發動機后置時,大客車的發動機與車廂之間的隔絕最好,車身的振動和運行噪聲也最小,因此舒適性也最好;發動機后置為高檔大客車布置空調提供了極大的方便,并且可以設計較大容量的行李艙,有利于內部裝飾;車輛軸荷分布合理,解決了車輛前橋超載問題,從而使轉向操縱方便。

    (2)底盤系統——技術不斷創新,突出穩定安全,高檔大客車的技術性能主要取決于汽車底盤結構,所以大客車專用底盤的設計和制造水平的不斷提高是大客車技術賴以發展的基礎。

    高檔大客車由于內部設施增多,乘員增加,從而客觀上接增加了載荷量;但是其運輸環境要求其加速性能、動力性能(包括爬坡性能)、安全性能等不允許因此而降低。這樣,在技術上要求增加發動機的比功率,并且隨著車輛輪胎承載能力的提高,車輪直徑反而要減小,有利于降低大客車底盤車架的高度,增加穩定性。

    總的來講,國外高檔大客車底盤的布置有“柔性化”的趨勢,以適應各種要求的車身匹配。例如,歐洲生產的大客車,其底盤生產基本上可以歸納為三種類型,即車架底盤(非承載式大客車底盤)、三段式底盤(半承載式底盤)、無車架式底盤(承載式底盤)。其中后兩種是歐洲目前大客車的主要形式。今后歐洲大客車的主要發展趨勢將是無車架底盤,桁架式車身。

    在轉向和制動方面,近年來日本汽車生產企業在高檔大客車上屢屢有所創新,如五十鈴公司在其生產的旅游大客車上使用齒輪條式動力轉向器,從基本構造上提高了車輛在高速行駛時的穩定性和操縱靈敏性;日產公司在其生產的大型三軸旅游車上安裝了電渦流式減速制動器,此外還安裝了變速比轉向器、電控式后視鏡及鏡臂等。

    高檔大客車的懸架是影響客車乘坐舒適性的關鍵總成。目前,國外豪華大客車均采用空氣彈簧懸架,并出現了以鋼板彈簧為導向元件與空氣彈簧組合的混合懸架,減振效果很好。

    另外,為了提高大客車行駛的安全性,國外高檔大客車一般采用雙管回路制動系統,布置形式多采用前、后軸各自獨立的雙管回路系統;在結構設計上,采用薄壁結構,以減輕制動系統的總質量。

    (3)車身與內飾——設計制造精尖,外觀內飾豪華。國外高檔大客車的車身一般分為預應力蒙皮結構和骨架承載結構。歐洲一般采用無車架式底盤與骨架結構車身相結合的結構方式,其骨架由扭轉剛性很強的矩形材料構成,以承受更大的載荷;外蒙皮只起裝飾作用。這種結構的側開窗可以很大,立柱很細,質量很輕,車身外觀華麗;其不足是改型困難,設備投資大,焊接工藝復雜,生產要求高。

    歐洲高檔大客車不僅外觀造型美觀大方,而且在車身設計方面特別重視剛度與強度;設計制造過程都廣泛采用CAD、CAM 等技術手段;多車身框架進行有限元計算和分析以達到最佳的剛度與強度;生產過程中采用激光或等離子自動切割機下料,保證各類車身零部件的幾何尺寸和精度;桁架車身大量采用型材,為了減輕質量,并保證強度和剛度要求,有的還采用異型鋼材;特別注重車身零部件的防銹抗蝕能力,在涂裝工藝上做足文章。

    在國外汽車生產商看來,高檔大客車的內飾是直接與乘客有關的部分,這就決定了車身內飾設計與結構必須以人為第一出發點。例如,在大型旅游客車處于世界領先地位的歐洲,有許多象藝術品一樣的大型旅游客車,其共同的特點就是:車內布置體現完美、舒適、安全和統一協調原則;乘客座椅設計完全符合人機工程學的各項要求,其造型、材質、色澤與車內布置統一和諧;駕駛區域的設計有其完整的理論與實踐規范依據,可最大限度地減少駕駛員的疲勞;車內各種設施齊備,一般都設有酒吧、衛生間、音像系統和完整的空調系統,有的車型還設有會議室、甚至廚房等工作和生活設施;車內裝飾設計專業化、藝術風格突出,無論是座椅、儀表板,還是側壁、地板、側窗等,都有專業設計進行統一規范。

    至于車身造型,國外在各自發展中逐步形成了歐洲風格和日本風格。歐洲風格在造型、內飾、色彩設計、車輛舒適等方面都有精湛的加工技藝來突出盡善盡美的追求。例如在世界高檔大客車生產方面領銜的奔馳公司,始終以其高超的造型風格獨戰鰲頭,其主要風格為三維大曲面設計,所有車身外露線條,除側圍的側窗下部窗框外,整車造型均以曲面連接、大圓弧過渡,其側窗具有獨特的上部彎曲主頂蓋,既突出了整車大曲面的造型,又給乘客帶來了良好的視野;由于使用深色玻璃,增加了內飾的舒適感和透明度,加之高超的制造加工工藝,完整地體現了客車的豪華、協調、優美和柔中帶剛的造型精髓,其內飾、色彩、工藝等配合恰到好處,它代表著歐洲的典型豪華型大客車風格。

    日本的大客車造型則更具有東方神韻:只有較平緩的前圍大曲面與側圍相連,小半徑曲率轉角形成“方型”基調,同樣體現了整體造型的美感。

    2、國外高檔大客車的安全技術

    汽車安全是汽車發展的永恒課題、汽車誕生和發展的百余年來,汽車安全就一直是汽車制造企業、汽車消費者以及各國政府共同關注的問題。從市場營銷角度看,提高汽車安全性,就是提高企業產品的市場占有率;從消費者角度看,提高汽車安全性就是挽救人的生命和財產;從政府角度看,提高汽車安全性就是穩定社會、保持經濟繁榮的重要力量。

    汽車的安全性分為主動安全性和被動安全性兩類。主動安全性(Active Safety )是指汽車防止交通事故的性能;被動安全性(Passive Safety)是指汽車在交通事故發生時汽車本身具有保護乘員、行人不受傷亡或減少傷亡的性能。大客車的行車安全關系到更多乘客的生命和財產安全,所以國外高檔大客車的安全技術涉及的面十分廣泛,在此只就最新的一些安全技術做簡單介紹。

    (1)主動安全技術——防患未然

    對大客車而言,由于采用平頭結構,前方視野比長頭車好得多,按理說安全性能應該增強了。然而,根據調查,正是因為大客車的平頭視野好,給公路上其它使用者特別是行人增加了依賴心理,他們往往認為大客車的駕駛會清楚地看到前方的一切情況,并會及時作出相應的反應,所以反而容易發生交通事故。

    從世界汽車交通事故的基本規律來看,導致汽車交通事故的原因十分復雜,既有車輛自身的不安全性因素,也有人行為的因素,還有公路等環境因素。人一車一環境是影響汽車行駛安全性的三大要素,這三者之間是個相互制約的系統工程,必須進行全面的綜合分析和研究,進行綜合治理,使三者平衡,從而實現汽車安全運行的目的。

    駕駛員駕駛汽車時要完成一個對環境和車輛的感知一判斷一操作的閉路循環系統,經過周而復始的循環完成汽車操縱和控制。所以,對大客車的駕駛員而言,必須具備相關的技能才能順利完成工作;對車輛而言,就必須為駕駛者提供一個能適應人的生理特性的外部條件,以保證駕駛者能很好地完成上述循環,這就是汽車主動安全性的內涵。

    概括而言,高檔大客車的主動安全性大體包含以下幾個方面的內容:

    ①視野性 日本三菱汽車公司與美國國家警察科學研究所合作的研究成果表明,駕駛在駕駛車輛過程中,通過直接視野獲得的外界信息占安全駕駛所需要信息的95%以上;從靜態視野過渡到動態視野、從視野與車輛之間的關系和車輛外界環境之間的關系研究認為,大客車防止事故,最重要的是促使司機覺察到行人。根據人機工程學和各種地形道路情況下的研究還表明,大客車的駕駛員最佳視野隨著道路狀況和車速的變化而變化。因此,良好的視野性能是客車主動安全性的重要組成部分。具體包括前方視野(或稱直接視野)、后方視野(或稱間接視野)以及特殊環境的視野(包括寒冷季節,雨、霧天氣以及夜晚等條件下的視野)。

    ②操縱性能 駕駛者經過感知和判斷后,通過手腳對汽車進行操縱控制,汽車能否按指令實現運動,也是汽車主動安全性的主要內容之一。未來大客車的操縱性能將包括智能轉向、智能制動、智能加速系統等性能。

    ③信息系統 未來客車的儀表、信號等信息系統將不僅為駕駛者和乘員提供汽車本身的狀態信息,而且還能提供有關駕駛者注意力狀態、車外環境基本狀態等信息。

    目前,世界大型高檔客車的主動安全性的研究主要圍繞著以下幾個方面進行:

    首先,對人的感知、判斷和操縱特性的研究。這種研究包括:通過對駕駛者的普通條件下駕駛動作進行分析,通過對在緊急狀態下回避行駛中障礙的駕駛動作進行分析,對不同年齡段的駕駛者受外界刺激時響應特性進行研究,對人在不同技術性能下的駕駛適應性的研究等,找出汽車行駛中發生“追尾”事故的原因。

    其次,交通心理學和人的生理特性的研究。目的是未來客車的操縱性能與人的生理特性相適應,從而減少交通事故的發生,奠定客車操縱性能設計的理論基礎。汽車智能化的前期工作是用汽車的駕駛輔助系統彌補人的感知、判斷甚至操縱方面的不足。

    再次,開展客車視野性能提高方面的基礎研究。內容包括風窗玻璃的印象偏離分析與計測;后視鏡振動特性模擬分析;智能前照燈系統;指示信號的易見度研究等。

    最后的研究屬于人在特殊條件下的生理特性與駕駛行為傾向。目前廣泛進行的有人的血液中酒精含量對人生理和駕駛行為的影響研究;外界景物照度急劇變化時人的視力變化規律和生理特性研究;行車速度與人的視覺變化研究等。

    (2)客車的被動安全技術——平凡之中不平凡 雖然客車的主動安全性目標是要實現在交通事故發生之前就采取措施,防止交通事故的發生。但是,有關汽車交通事故原因的調查結果表明,由于駕駛者原因而造成的交通事故比例在全國都很高;如果加上環境等其他因素所造成的交通事故,則非車輛原因造成的交通事故比例高達95%左右。

    這就是說,即使未來汽車的主動安全性再好,也不能預防大部分交通事故的發生。因此,提高汽車本身在發生交通事故時保護乘員、行人免受或減輕傷亡的汽車被動安全性也是未來汽車安全的主要課題。

    除了我們現在所使用的汽車安全帶和安全氣囊等傳統被動安全設備外,對客車而言,被動安全技術發展將集中在以下幾個領域:

    ①吸能式車體結構 客車發生碰撞時,車體結構的安全作用是在吸收汽車動能的同時減緩乘員移動的過程,并保證乘員有生存的空間。未來客車的車體結構設計中,要預先設計一個具有高吸能性的所謂“壓扁區”,當車體受到撞擊時,該區能以一種可以預見的形式發生斷裂或破壞,在一定的行程內被壓扁,從而最大限度地吸收車輛所受到的商擊能量,使乘員不受直接撞擊力,并大大減少間接作用力。另外,汽車的前后保險杠不僅要有吸能功能,還要考慮對行人的保護;車門結構要能提供側碰撞保護;車門的受撞擊后一方面要保證乘員不被甩出車外,另一方面又要能開啟,為救助工作提供方便;車頂在翻車后不被壓扁。為此,美、歐、日等的汽車生產企業正在利用計算機模擬碰撞試驗等先進手段,進行汽車結構安全性設計。

    ②乘員保護系統 未來客車的乘員保護系統是被動安全技術的核心系統。理論和實際經驗都說明,僅僅有了吸能的車體結構緩沖“一次碰撞”還不夠,還要依靠汽車乘員保護系統來吸收乘員動能、防止或減緩車內乘員與車內物體之間的“二次碰撞”。傳統上,汽車的乘員保護系統由座椅、安全帶、安全氣囊等子系統組成。未來客車一方面將廣泛利用和發展這些子系統的安全性能,另一方面還將開發新的功能或系統,以進一步提高乘員側方碰撞保護、頭部保護以及兒童乘員等的保護。

    ③人體耐沖擊性和傷害標準研究

    這是一個基礎研究,它涉及工程學、人體解剖學、生理學和醫學等領域。這項研究的主要內容是:根據人體生理學的醫學把人體能耐受沖擊定量化,用工程學觀點來研究人對沖擊的響應,以把握乘員保護裝置的性能要求和需進一步完善的程度。

    由于各國目前都十分注意汽車的燃油經濟性、汽車行駛安全性和汽車運行的潔凈性,所以都積極鼓勵公共交通的發展,這對大客車的發展無疑提供了重要的機遇。隨著道路質量的提高,高檔豪華大客車的市場前景將更好。

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