城市客車是我國(guó)城市公共交通的主要載體。近年來(lái)，隨著國(guó)家和各級(jí)政府對(duì)發(fā)展城市公共交通支持力度的不斷增大，以及北京和上海成功申辦奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)所帶來(lái)的巨大商機(jī)，我國(guó)城市客車的更新速度加快，檔次逐漸提高。2003年10月1日建設(shè)部公布執(zhí)行的《城市客車分等級(jí)技術(shù)要求與配置》中首次將城市低地板客車列入了部頒標(biāo)準(zhǔn)，我公司在2003年至2004年間也相繼成功研制出低入口及低地板城市客車并推向市場(chǎng)。本文在此基礎(chǔ)上著重分析低入口底盤底架的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),闡述其設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

　　低地板城市客車已在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家廣為應(yīng)用，在我國(guó)則剛剛處于起步階段。德國(guó)ZF公司開(kāi)發(fā)的城市客車底盤專用的低位前軸、前輪獨(dú)立懸架，以及低位后驅(qū)動(dòng)橋總成，在90年代初即已在歐洲得到廣泛采用，從而使公交車的地板高度得以降低到最低限度320~360毫米。其前門及中門處均與車內(nèi)地板平齊，取消了車門臺(tái)階，前走道及中段地板形成平坦通道，輪椅車及嬰兒車都可方便地進(jìn)出車內(nèi)，中段還留出空間用于停放輪椅車，并有掛鉤可將輪椅車定位，避免輪椅車在公交車行進(jìn)中出現(xiàn)前后竄移或搖晃。

　　而低入口車與低地板車的區(qū)別主要在于底盤底架的后橋區(qū)域：低入口車僅在前門與中門（后軸前）的地板區(qū)域?yàn)橐患?jí)踏板，其在后橋區(qū)域通過(guò)1～2級(jí)臺(tái)階踏步與前段地板通道相連；低地板車則是從前軸前到后橋后的地板通道保持一級(jí)踏步或在后橋區(qū)域以斜坡過(guò)渡方式保證地板通道的連續(xù)性，一般在其后橋后可以加開(kāi)第三乘客門。國(guó)外先進(jìn)低地板車有采用輪邊驅(qū)動(dòng)技術(shù)則可完全實(shí)現(xiàn)全車地板均為一級(jí)踏步。

　　就國(guó)內(nèi)公交市場(chǎng)來(lái)看，低入口車比低地板車更適應(yīng)目前公交市場(chǎng)現(xiàn)狀。首先是低入口車與低地板車相比其一級(jí)踏步平的平地板面積相差無(wú)幾，而后橋后區(qū)域通過(guò)合理布置同樣可以充分利用；其次低入口車底盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度降低，例如可不必選用低地板專用門式后驅(qū)動(dòng)橋而代之以普遍型式的后驅(qū)動(dòng)橋；再者低入口車由于后門后立柱后地板已經(jīng)抬高，為底盤上各種零部件的安放布置提供了更充裕的空間，克服了總布置上的一些困難；最后減少了底盤的設(shè)計(jì)難度，便于底盤各主要總成的國(guó)產(chǎn)化，大大降低配套底盤的價(jià)格，更適合于我國(guó)當(dāng)前城市公交行業(yè)的購(gòu)車資金承受能力。

　　本文僅以鄭州宇通ZK6120GCR系列城市客車底盤為例，就低入口城市客車底盤底架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其注意要點(diǎn)作下簡(jiǎn)要闡述。

　　ZK6120GCR系列城市客車底盤配置如下：

　　發(fā)動(dòng)機(jī)： 康明斯ISBE220 31
　　變速箱： 艾里遜T270R
　　前橋： ZF前橋 RL 85A
　　后橋： 襄樊13t后橋
　　轉(zhuǎn)向器： ZF 8098 955 467
　　角轉(zhuǎn)向器： ZF7860 955 900
　　前懸架： 2個(gè)空氣彈簧+雙向筒式減震器，上推力桿近似平行布置，下推力桿V形布置，帶Φ50橫向穩(wěn)定桿
　　后懸架： 4個(gè)空氣彈簧+雙向筒式減震器，上推力桿V形布置，下推力桿近似平行布置，帶Φ50橫向穩(wěn)定桿
　　制動(dòng)系統(tǒng)：行車制動(dòng)；雙管路氣制動(dòng)系統(tǒng)，前盤后鼓，停車制動(dòng)與應(yīng)急制動(dòng)。
　　輪胎： 米其林275/70 R22.5
　　集中潤(rùn)滑：寧波三浪KFU2-40

　　影響整車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的底架結(jié)構(gòu)及斷面尺寸和保證整車的必要通過(guò)性能之間是互相制約、相互矛盾的，我們的目的就是在保證整車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的墓礎(chǔ)上，盡可能增大底架最小離地間隙。

　　根據(jù)我國(guó)城市公共交通的特定使用條件及道路等基礎(chǔ)設(shè)施條件，要在國(guó)外同類型車的承載能力的基礎(chǔ)上，合理地提高其整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度水平。一般國(guó)外12m城市客車其額定載客人數(shù)多為50～60人(包括站立)，我們確定為110～120人的水平。以此分析作為出發(fā)點(diǎn)來(lái)建立低入口城市客車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)業(yè)已成熟的有限元法等數(shù)學(xué)分析方法，進(jìn)行計(jì)算、比較、分析等，來(lái)確定整體結(jié)構(gòu)的框架及斷面大小和壁厚等影響強(qiáng)度、剛度的尺寸。

　　整車結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的靜不定結(jié)構(gòu)，整車剛度要力求保持均衡，其目的是使整車結(jié)構(gòu)內(nèi)部載荷分布趨于合理。任何局部強(qiáng)度、剛度的變化都會(huì)引起結(jié)構(gòu)所承受載荷的重新分布。有時(shí)對(duì)某一部分的局部加強(qiáng)或減弱，會(huì)造成另一些部位的強(qiáng)度及剛度的變化，這一點(diǎn)必須引起足夠注意，并不是所有部位都做的越強(qiáng)越好。在理論分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，底部格柵宜在滿足底架離地最小間隙的前提下，盡量做大其結(jié)構(gòu)的斷面尺寸，適當(dāng)加大壁厚，并選用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度鋼材做為型材材料。從而最大限度地增強(qiáng)其承載能力。

　　1. 前段區(qū)域

　　由于地板離地高度布置為360mm，考慮到接近角及縱梁下面的離地高度，前橋前縱梁采用了120X60X4.0矩形鋼管，并在前端作切斜口處理（也有廠家采用槽形鋼,通過(guò)加大縱梁壁厚同時(shí)減小斷面高度尺寸以達(dá)到增加縱梁下平面離地高度）。

　　前橋左前縱梁上搭裝駕駛區(qū)地板骨架。轉(zhuǎn)向器采用臥式布置方式，在駕駛區(qū)地板骨架上焊接轉(zhuǎn)向器支架等零部件。見(jiàn)圖1所示

　　而在前橋正上方區(qū)域考慮到需要留給前橋跳動(dòng)空間及底盤管路線束布置空間，此處地板通道直接采用沖壓槽形鋼板件與前、后橫梁連接。見(jiàn)圖2所示

　　在地板通道上方搭裝有槽形縱梁、立封板、弧形輪罩骨架、加強(qiáng)支撐等，并安裝懸架總成中各零部件支架（氣囊支架、推力桿支架、減震器支架等），見(jiàn)圖3所示。

　　注：此處是車架縱梁截面變化比較大的地方，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮采用適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)(如增加斜撐、連接板等)使得截面過(guò)渡平緩不至于產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。

　　2. 中段區(qū)域

　　縱梁采用的是160X60X6.0的矩形鋼管，縱梁與橫梁連接方式是采用縱梁分段而橫梁貫通的方式。貫通的橫梁與車身骨架中的左右側(cè)圍立柱及大頂骨架橫梁構(gòu)成封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，以提高整車抗扭強(qiáng)度。見(jiàn)圖4所示。

　　注：也用廠家采用縱梁貫通而橫梁分段的結(jié)構(gòu)，或當(dāng)縱、橫梁為槽形梁時(shí)可皆貫通，主要視車架抗扭抗彎方面及制作工藝復(fù)雜程度而定。

　　縱梁與橫梁相交的區(qū)域通過(guò)加強(qiáng)斜撐將左右中縱梁及橫梁焊接成一體來(lái)增加底架整體強(qiáng)度，同時(shí)所有橫梁均與車身側(cè)圍立柱及頂蓋橫梁相對(duì)應(yīng)。見(jiàn)圖5所示

　　注1：在處理斜撐與縱橫梁焊接時(shí)斜撐切口處理可采用圖6所示，避免產(chǎn)生焊接應(yīng)力集中。

　　注2：加強(qiáng)板形式可采用圖7所示，并開(kāi)塞焊孔與縱、橫梁焊接，以減少焊接應(yīng)力產(chǎn)生。

　　3. 后段區(qū)域

　　底架中段和后段之間的過(guò)渡區(qū)域是底架結(jié)構(gòu)處理中的關(guān)鍵區(qū)域，通常采用搭接式大梁結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖8）通過(guò)兩級(jí)踏步使后橋地板通道抬高以避開(kāi)后橋，同時(shí)為使車架截面過(guò)渡平緩，不產(chǎn)生突變而造成應(yīng)力集中，在搭接梁前、后縱梁形狀方面作一些處理，并且在設(shè)計(jì)車身地板骨架時(shí)將二級(jí)踏步的骨架作如圖9所示加強(qiáng)，在實(shí)現(xiàn)地板通道從中段平地板向后段地板過(guò)渡的同時(shí)使得截面過(guò)渡平緩，減小應(yīng)力集中的可能，從而最大程度的保證整車骨架的整體強(qiáng)度。

　　在低地板城市客車的底盤總布置中，油箱、蓄電池、儲(chǔ)氣罐等零部件的安排是頗為困難的，這主要是由于地板的降低，使地板下的底盤結(jié)構(gòu)距地面的空間顯著減少，難以布置上述各種體積、重量較大的零部件。但對(duì)于低入口城市客車由于后門后立柱后地板已經(jīng)抬高，故為底盤上各種零部件的安放布置提供了更充裕的空間，克服了總布置上的一些困難。

　　而在底架后段及發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域的車架布置上，由于采用常規(guī)后置發(fā)動(dòng)機(jī)及后橋，后縱梁的通用性設(shè)計(jì)程度非常高，可以和常規(guī)公交車底盤后縱梁實(shí)現(xiàn)通用互換。此處就不作具體闡述，僅將后段結(jié)構(gòu)圖示意見(jiàn)圖10。

　　最后的整個(gè)底盤底架結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)下圖11所示。

　　結(jié)束語(yǔ)
"
　　公交車輛的低地板化，是技術(shù)發(fā)展和使用要求提高的必然趨勢(shì)。低入口車作為低地板城市客車的一種特殊形式，更適合于我國(guó)當(dāng)前城市公交行業(yè)的購(gòu)車資金承受能力，同時(shí)也能滿足其各種功能要求，是現(xiàn)階段及今后相當(dāng)一段時(shí)期的一個(gè)最具優(yōu)勢(shì)、最為可行的技術(shù)方案。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1] 馬敬杰等，城市公交客車的發(fā)展及研究.客車技術(shù)與研究，2001.2
　　[2] 汽車工程手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2001.6