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[轻量化专用车] 牵引车上车踏梯布置形式及轻量化设计对运营成本影响的研究

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发表于 2020-11-2 14:19:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

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汽车轻量化在线】牵引车上车踏梯布置形式及轻量化设计对运营成本影响的研究
苏琳,尹刚强,陈熠
(陕西重型汽车有限公司 汽车工程研究院,陕西 西安 710200)

摘 要:牵引车上车踏梯的主要功能是方便人员检修、操作搭载挂车等使用的,保障了操作人员上下牵引车底盘的安全。文章对牵引车上车踏梯的常见种类进行了简介,并根据上车踏梯的布置形式和轻量化设计对整车运营成本的影响进行了分析研究,为设计人员在牵引车底盘开发时,选择合适的上车踏梯布置形式、种类及材料选用提供参考,具有一定的指导意义。
关键词:牵引车;上车踏梯;布置形式;轻量化设计;运营成本
前言
众所周知,牵引车底盘离地高度一般在800mm-1200mm[1],牵引车与挂车之间的电、气连接器位于驾驶室后方[2-3],经常需要操作人员进行连接器连接、检修等工作。为了保障操作人员上下攀爬牵引车底盘的安全,牵引车底盘一般都需配备上车踏梯。纵观国内外主流牵引车产品,上车踏梯结构及布置形式多种多样,但基本功能都是一致的。
1 上车踏梯的结构与布置形式
GB 1589-2016《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》对车辆最大外宽有明确要求[4],结合牵引车底盘布置形式不同、车辆适用市场不同、客户对上车踏梯的特殊需求等因素,各设计人员在设计上车踏梯时就会产生不同的外观及连接方式。常见的上车踏梯种类及布置形式如下。
1.1 直接固定式
上车踏梯直接固定在车架上,不依附于任何其他部件,分为两种形式,见图1。这种上车踏板的特点是结构简单,安装简单,设计时仅需考虑本身强度即可。形式一上车踏梯的缺点是占用底盘较大空间,整车设计时需要预留一定的空间用于装配。形式二上车踏梯的缺点是增加整车外宽,设计时需要注意不要超出法规需求;而且踏梯覆盖了蓄电池及储气筒,检测与维修不方便。
图1 直接固定式上车踏梯

1.2 依附固定式
上车踏梯不是直接固定在车架上的,而是固定在底盘其他部件上,见图2。这种上车踏梯的特点是不抢夺底盘空间,可依附于不同零部件上,布置灵活且结构简单,不是主要受力件故轻量化设计空间大。形式三上车踏梯的缺点是增加了排气系统支架的受力模式,排气系统支架需要加强,且踏梯与排气之间需要增加隔热措施以防止操作人员被烫伤。形式四上车踏梯的缺点是上侧未配备相关操作平台,电瓶箱盖起到操作平台的作用,电瓶箱支架增加了新的受力模式,所以电瓶箱盖与电瓶箱支架都需要加强设计;且上车踏梯本身增加了整车外宽,设计时需要注意不要超出法规要求。形式五上车踏梯的缺点是增加了油箱拉带、支架的受力模式,拉带及支架均需要加强。
图2 依附固定式上车踏梯

1.3 其他部件集成式
图3 其他部件集成式式上车踏梯

上车踏梯不是单独一个部件,而是其他部件集成了上车踏梯功能,见图3。这种上车踏梯的特点是不单独占用底盘空间,不影响整车外宽,整车取消一个部件自重更轻。形式六上车踏梯集成在油箱上,缺点是油箱需要增加焊接部位,工艺成本较高且开裂风险加大,且油箱容积被占用影响整车续驶里程。形式七上车踏梯集成在侧防护上,缺点是国内市场客户对侧防护的选择性很低,侧防护的均摊成本较高。
2 上车踏梯的轻量化发展趋势
自从2016年新GB 1589实施以来,全国限重检测的力度和广度不断加大,伴随着信息化的推广,省内及省际间的信息联网、治超站点的不断完善,在符合法规的运营背景下,用户为了实现经济利益最大化,轻量化产品的市场需求越来越多。为了满足用户的这一需求,牵引车底盘对各个系统的重量要求一降再降,上车踏梯也不例外。
轻量化设计的原则就是在保证承载能力和安全性的前提下,采用新结构、新工艺、新材料等手段降低零部件质量,同时兼顾成本的合理变化。目前上车踏梯多采用钢、铁材质,部分厂家开始使用铝合金材质,未来结合结构改变还可能使用塑料复合材料等。下表1是典型上车踏梯材料选用及重量对比。
表1 典型上车踏梯材料选用及重量对比

3 上车踏梯的选择对整车运营成本的影响
目前,国内牵引车市场的主力军为标载长途运输市场,标载长途运输市场包含普货散杂运输市场、高效货物运输市场、煤炭运输市场及商品车运输市场,从图4可以看出,标载长途运输市场牵引车年销量占比高达84%。
图4 2019年牵引车细分市场销量及占比

标载长途运输牵引车典型的运营模式一般是个人挂靠公司或车队,由公司或车队统一调度管理,其特点是货源稳定、运价稳定。一般公司或车队有自己或专门合作的加油站,燃油价格会有相应的优惠政策,所以标载长途运输牵引车一般都要求加大燃油箱或双燃油箱来减少路程中的加油次数达到节省成本的目的。而上车踏梯形式的选择直接影响到整车底盘燃油箱的容积大小,以下表2是同轴距底盘匹配3种上车踏梯的运营成本分析。
表2 同轴距底盘匹配3种上车踏梯的运营成本分析

从上表的对比分析可以得出以下结论:
(1)依附固定式上车踏梯不占用牵引车底盘空间,燃油箱容积最大,所以年燃油成本最低。
(2)其他部件集成式上车踏梯因不含专用的上车踏梯部件,重量上优势最大,所以年运营收入最高。
(3)综合年燃油成本消耗及运营收入,依附固定式上车踏梯最节省运营成本,客户得到的收益更高。
4 总结
(1)针对标载长途运输市场牵引车,依附固定式上车踏梯不占用牵引车底盘空间,设计结构时需注意整车宽度不要超出法规要求,则燃油箱容积可以做到最大,运营成本最低,客户得到的收益最高。
(2)针对其他运输市场,要综合法规要求、市场特点及外观美观性等综合需求匹配上车踏梯。以危险品运输牵引车为例,根据GB 7258-2017《机动车运行安全技术条件》法规要求“危险货物运输货车应装备单燃油箱,且单燃油箱容积≤400L”[5],故为了外观美观性,一般采用直接固定式上车踏梯(如形式一)来补充单燃油箱周围车架空旷部位;或者采用其他部件集成式上车踏梯,比如侧防护上集成上车踏梯,用侧防护来遮挡车架空旷部位。
(3)本文对牵引车上车踏梯的常见种类进行了简介,并根据上车踏梯的布置形式和轻量化设计对整车运营成本的影响进行了分析研究,为设计人员在牵引车底盘开发时,选择合适的上车踏梯布置形式、种类及材料选用提供参考,具有一定的指导意义。


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