基于VPM的环卫车底盘上装一体化设计分析

郭佳鹏 李温锋 李鹏 文艺 李春

摘 要：主机厂基于客户需求及环卫车全运行工况进行分析，开展“底盘+上装”一体化设计，可打造特色环卫车底盘及整车产品，有助于提升研发效率和质量，形成有效合力。基于VPM可异地在线协同设计，可真正实现整车一体化正向开发。

关键词：客户需求;运行工况;一体化设计;协同设计;正向开发

中图分类号：U469.6+91  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）13-65-03

An Integrated Design of the Chassis and Working Devices of Sanitation

Vehicle Based on VPM

Guo Jiapeng， Li Wenfeng， Li Peng， Wen Yi， Li Chun

（ Technical Center of Shaanxi Automobile Holding Group Co.， Ltd.， Shaanxi Xi'an 710200 ）

Abstract： The automobile factories analyse based on customer demand and sanitation vehicle operating conditions， develop “chassis+working devices” integrated design， they can create special sanitation products of chassis and vehicle， help to improve R & D efficiency and quality， forming effective forces. Based on VPM remote online collaborative design， can truly realize the vehicle integration forward development.

Keywords： Customer demand; Operating conditions; Integrated design; Collaborative design; Forward development

CLC NO.： U469.6+91  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）13-65-03

引言

環卫车主要分为路面保洁、垃圾收运两大类，产品种类包含洗扫车、清洗车、洒水车、压缩垃圾车、车厢可卸式垃圾车、喷雾抑尘车等。环卫车整车开发涉及多个公司或部门业务间的合作，业务流程长，信息共享困难，很难形成有效合力。以往环卫厂家开发整车多为从主机厂采购底盘进行改装，但环卫车大多结构复杂，常规载货车底盘适应性不好。

为充分发挥底盘资源优势，主机厂基于客户需求及环卫车全运行工况进行分析，开展“底盘+上装”整车一体化设计，打造特色环卫车底盘及整车产品，将有助于提升研发效率和质量，形成有效合力，提升产品市场竞争力。设计时基于同平台VPM，可以实现实时异地在线协同设计，建立一体化DMU产品数据审核及验证，真正实现整车一体化正向开发。

1 环卫车需求分析

随着环卫行业发展，目前面临以下态势：1）汽车行业排放法规加严，市政环卫车首当其冲，国六环卫产品迅速补齐才能助推市场突破;2）副发动机四阶段排放要求倒逼产品技术快速升级，单发路面保洁类产品技术、成本优势进一步凸显;3）政策助推新能源环卫车发展，布局国六车型的同时，还需考虑开发适应市场需求的新能源环卫产品;4）治超加速了车辆标准化、规范化，环卫车设计轻量化成为必然选择。通过解读排放升级、新能源推广、严格治超、垃圾分类等国家方针政策，环卫车整车设计生产应从源头正确导向，引领行业可持续发展。

环卫车市场为典型的集团客户招标采购为主。针对政府或者环卫服务的集团用户分层较为明显，一二线城市、大中型PPP客户、三线以下城市、环保私营客户对产品核心功能需求一致，但由于业务模式及资金来源差异，对产品的附加需求有不同，预计未来环卫行业以市场化PPP为主导。采购及管理单位购买环卫车时，主要会考虑车辆的品牌、功能、性能、价格、外观、服务、可靠性、操作方便性、招标一致性等。

一线环卫车驾乘司机对环卫车使用情况需求则见表1：

2 环卫车运行工况分析

系列环卫车中，有两个典型车型可作为环卫工况分析的代表，即路面保洁的洗扫车、垃圾收运的后装式压缩垃圾车。我们以销量占比最大的18t级车型进行分析。

洗扫车的每天基本工况包括加水出车工况、清扫作业工况（多次）、转场排污加水工况（多次）、返回卸料工况四个工况阶段，总结各工况如表2所示：

后装压缩垃圾车的基本工况包括垃圾收集工况、半载运输工况、满载转运工况、卸料工况和空载返回工况五个工况阶段。总结各工况如表3所示：

3 底盘上装一体化设计分析

根据环卫车用户需求及作业工况进行整车一体化设计，底盘设计需满足上装作业要求，以18吨级别环卫车为例，从以下方面分析：

1）上装取力要求

洒水车、清洗车、洗扫车低压水泵通过变速箱取力，停车、行车均可取力，匹配变速器后总速比最好处于1-1.2范围，法兰式空挡取力为宜，挂倒挡不可改变取力器旋向。取力器输出转速1450rpm时，功率30kW左右。后排气时，取力器与排气异侧。

单发洗扫车（清洗车）发动机全功率取力要求不受离合影响，随发动机工作，速比1.0左右，通过本地PTO实现发动机定转速且转速可调。

垃圾车类上装动力源为液压油泵，要求停车取力，取力器速比与档位无关，匹配变速器后总速比最好处于0.9-1.05范围;挂倒挡不可改变取力器旋向;可远程油门控制，根据上装控制器输入的信号快速调整至工作转速。

2）上装取气要求

环卫车上装用气一般为非持续消耗性用气，多从底盘取气;若有持续性消耗用气则上装单独设打气泵。目前部分改装厂直接剪断辅助气管路，安装三通接头取气，也有采用分气阀统一接入。一体化设计时，与上装厂家常用的英制Rc1/4或Rc1/8的气阀、气缸接口一致，可在辅助气罐上预留同规格取气接口，并可保证气缸、气动离合器等需用气压>8bar。

3）上装取电改装要求

为了方便24VDC取电，各车型根据需求预留1路30电，15A-30A（纯电车型需求>40A）取电口供上装取电使用，蓄电池负极接线柱预留上装搭铁位置，方便接线;在驾驶室中央电器板附近和蓄电池箱内预留CAN接口，满足上装电气系统与底盘之间的通信;预留左右转向信号、倒车信号，在防火墙附近。车架末端预留侧标灯、示廓灯取电接口。

4）驾驶室内改装需求

采用通用底盘的环卫车改装厂，上装电控单元基本都是后期改装，独立于驾驶内饰或仪表台。一体化设计，则可做到：预留上装控制器及CAN面板操作屏安装空间;预留不少于6个上装专用翘板开关;预留箭头灯控制器安装位置;选装倒车影像，并预留视频输入接口保证能够切换到上装工作视频;选装360环视系统;选装新风系统;选装窗帘、空气座椅。同时，在驾驶室本体上可预留示廓灯安装螺纹孔及上装线束过线位置等。

5）电控功能需求

不同环卫车需要匹配多种电控功能见表4，以满足不同需求。

6）车架改装需求

车架方面的通用型要求为：直通大梁，标准孔车架，上平面无铆钉，所有底盘附件不高于底盘大梁上翼面。洗扫、扫路类和部分垃圾车需要腹举卸料，横梁位置调节，后桥中垂面前/后各预留举升空间≥550mm。安装低压水泵的洒水车、洗扫车、清洗车水路管件布置需要对取力器后第一根横梁距前轴中心尺寸要求L≤1500mm或L≥2100mm。

7）上装改装空间需求

洗扫车：洗扫车目前以中联为代表，中置双扫盘+宽吸嘴技术路线，后轮前端面到车架两侧最近的构件空间≥2800mm。以福龙马为代表的中置四扫盘+中单吸嘴技术路线，底盘车架两侧需要空间3350mm。有限轴距底盘上，有必要抬高底盘两侧电瓶箱、气罐、油箱等附件达到空间使用要求。

压缩式垃圾车：市场18t级压缩式垃圾车均为标方设计，其箱体容积处于12-13m3之间，其特殊结构导致后轴较重同时整车后悬较长，一般要求底盘后悬<1000mm，因此，要求其车架上可利用空间>4510mm。车架大梁左侧或者右侧需预留污水箱位置，尺寸不小于1350mm。

8）底盘配置

综合各环卫车型工况，除以上一体化设计改装要求外，对底盘部分配置作以下汇总见表5：

4 基于VPM的一体化设计

一体化设计要点分析到位后，通过底盘、上装VPM系统联合建模实现实时异地在线协同设计，建立一体化DMU产品数据审核及验证，见图1。在设计阶段即可避免大量的上装与底盘干涉问题，减少了拆装底盘、管线束改制、车架改制、替换底盘部件的人工成本和新增件采购成本，提高了底盘改装便利性，有效缩短样车开发周期、降低改装风险，提升产品市场竞争力。

参考文献

[1] 徐达.专用汽车构造与设计[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 劉海霞.整车DMU技术在车辆改装中的研究与应用[J].汽车科技，2016年第3期.