某中型纯电动厢式货车开发的上车体总布置设计

徐海栋

（柳州坤菱科技有限公司，柳州 545007）

0 引言

厢式货车一般指厢式运输车，是一种具有封闭式货物运输空间的商用车辆，其货厢空间可运输各类货物及物品。货厢按车身结构形式可以分为独立式封闭结构货厢（指货厢和驾驶室单独分开）和整体式封闭结构货厢（指货厢和驾驶室车身连成一体，中间用隔板分开）。随着电商群体直播带货的兴起，品类繁多的商品交易使得厢式货车的货运量呈现出翻倍式的增长，给厢式货车的市场发展带来了新的机遇。结合国家低碳环保智慧出行政策，纯电动厢式货车的发展相较于传统燃油厢式货车有着更大的优势。

根据资料显示，市场上畅销的新能源物流车型主要为微型车和轻型车，其中在市场上销量较多的是微面车型，轻卡车型市场销量占比不足5%，电动微面在新能源物流车型市场上处于绝对主导地位[1]。目前中型纯电动厢式货车市场，包含传统主机厂商奇瑞商用车开瑞系列、吉利商用车远程星享系列以及上汽大通系列等，市场占有率都不高。可以预测，中型纯电厢式货车在未来新能源物流车市场中具有非常大的竞争潜力。

1 上车体总布置设计

从整车结构来看，厢式货车上车体的划分指的是外部从A 柱及前风挡至尾部后蒙皮，内部从前部防火墙往后及地板以上部分，统称为上车体区域。上车体根据使用功能又分为驾驶舱、乘员舱和货厢（行李舱）三部分，本文以驾驶舱和货厢两部分开展布置设计。

驾驶舱布置设计内容包含人体设计、视野校核、上下车便利性校核以及操纵件布置校核；货厢布置主要以市场输入的货厢容积目标为限制，在此基础上要满足货厢货物取放的便利性、上下车便利性。本文以某款中型厢式货车开发为举例，对上车体总布置设计过程中的内容进行分析，为后续厢式货车的开发提供布置参考。

2 驾驶舱布置设计

2.1 人体设计内容及过程分析

2.1.1 人体设计内容

人体设计主要是指驾驶员人体姿态设计，以保证驾驶员驾乘车辆时，乘坐姿态舒适，视野开阔，操作便利。人体设计的关键是人体硬点的布置。人体硬点指的是SgRP 点（座椅参考点）、SWC 点（方向盘中心点）及AHP 点（加速踏板脚跟踵点），人体硬点释义见SAE J1100—2009《机动车辆尺寸》（Motor Vehicle Dimensions）[2]。根据市场调研竞品车型，并参考现有开发车型，通过与竞品车型进行实车驾驶室人体坐姿评审，初步定义人体姿态基础参考现有开发车型，并以此为基础，优化设计过程中的人体姿态，以达到人体预定设计目标。通过改制厂内某MPV 基础车型样车，组织总布置团队人员实车评审验证理论人体设计模型是否满足人机要求。

2.1.2 人体设计过程分析

人体布置前期，为降低厢式货车整车开发成本，优先考虑借用公司现有已开发部件或市场上的成熟部件。人体各个硬点定义及人体各关节角度如图1 所示。人体坐姿高H30 参考基础车型设定为335 mm；驾驶员靠背角度A40 设定为16.00°。人体在X 向布置上尽可能保证货厢载货空间的长度最大化，将SgRP 点水平前移50 mm，牺牲驾驶员的有效腿部空间。加速踏板及制动踏板借用量产车型部件，踏板位置参考公司内部的基础车型不做调整；人体脚跟踵点AHP 点同基础车型一致。转向管柱借用现有成熟部件，方向盘角度A18 设定为30.00°，方向盘中心点SWC 点布置可参考以下公式确定[3]：

图1 人体各硬点及关节角度

鞋平面角度A47 可参考以下公式确定[3]：

式中：L6 是指方向盘中心SWC 点至BOF 点X 向距离数值（BOF 点：鞋面中心线上距AHP 点203 mm 处的一个参考点），单位mm；H17是指方向盘中心SWC点至AHP点的垂直距离数值，单位mm；A47 指鞋底平面角度数值，单位°；H30 为坐姿高度数值，单位mm。

人体各关节角度如表1 所示，各关节角度值在推荐范围内，且通过基础样车改制座椅位置后评审验证，可接受该位置人体设计。

表1 人体各关节角度对标参数

2.2 视野校核内容及过程分析

2.2.1 视野校核内容

视野指的是驾驶员的视野。驾驶员的视野可以分为直接视野和间接视野。直接视野是指驾驶员能够通过眼睛直接观察到目标物体，并获取到目标物体视野，不需要借助间接部件就可以直接获取到的视野。相反，间接视野是指驾驶员的眼睛需要借助外部部件间接观察到目标物体，才能够获取到目标物体的视野。

直接视野可分为驾驶员前方视野、驾驶员前后上下视野、驾驶员侧视野、交通信号灯视野、组合仪表视野和前风挡A/B 区视野。间接视野可分为外后视镜视野和内后视镜视野。以下为某厢式货车视野设计过程分析，以驾驶员前方视野、驾驶员前后上下视野、前风挡A/B 区视野和外后视镜视野分析为例。好的视野设计，能有效缓解驾驶员眼睛疲劳，给行车安全带来一定的好处。

2.2.2 视野校核过程分析

驾驶员前方视野校核，可以按照国家强制性标准GB 11562—2014《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》要求的内容进行校核分析[4]。根据标准要求，驾驶员前方视野校核内容有：前挡风窗玻璃透明区基准点校核、A 柱障碍角校核、驾驶员前方180°视野校核以及“S”区遮挡率校核。

前挡风玻璃透明区基准点是根据驾驶员V1 和V2 眼点绘制，具体绘制方法在标准中有具体描述。基准点要求必须在前挡风玻璃的透明区域内，不允许基准点被前挡风玻璃的黑边或花边遮挡。经校核确认，该厢式货车前挡风玻璃透明区域满足基准点要求。

由于开发的厢式车型属N1 类车，N1 类车型对A 柱障碍角的角度没有最小限制（M1 类乘用车最小限制为≤6.00°）。但考虑到未来车型平台开发，此N1 类车的A 柱障碍角要求参照乘用车标准要求≤6.00°设计。通过对标车A 柱障碍角角度测量，设定设计车型A 柱障碍角度值要求≤5.60°。通过前期总布置输出A 柱障碍角限制面限制造型CAS 面，在造型发布内外饰造型CAS数据前，校核A 柱CAS 造型是否满足总布置要求。经校核，造型CAS 面A 柱障碍角为5.95°，不满足总布置设定要求。经和造型、车身、附件等区域沟通，达成一致更改意见，造型CAS 面调整更改后，由总布置校核A 柱障碍角为5.60°，满足总布置要求，A 柱障碍角对标参数如表2 所示。

表2 A 柱障碍角对标参数

驾驶员前方180°视野校核，要求在前方180°视野限制面区域内，除了A 柱、固定或活动的排气通风口、三角窗分隔条、车外无线电天线、后视镜和风窗玻璃刮水器等造成的障碍外，不得有其他障碍[4]。前方180°视野限制面通过驾驶员V1 和V2 眼点绘制，具体绘制方法在标准中有具体描述，此处不再赘述。经限制面校核，开发车型驾驶员前方180°视野满足要求（图2）。

图2 驾驶员前方180°视野校核

根据标准，“S”区遮挡率要求≤20.0%。“S”区的制作根据驾驶员V2 眼点绘制，通过A 柱、附件及外后视镜等部件遮挡计算遮挡率。经校核，“S”区遮挡率为12.8%，满足标准要求。

驾驶员前后上下视野，是指在驾驶员中心Y 平面上，抽取95%中间眼椭圆轮廓并投影至驾驶员中心Y 平面上。从投影的眼椭圆轮廓线上方做切线至前挡玻璃上部花边或顶棚等部件，该切线称之为驾驶员前上视野线，和水平线的夹角称为驾驶员前上视野；从投影的眼椭圆轮廓线下方做切线至前挡玻璃下部花边或仪表板等部件，该切线称之为驾驶员前下视野线，和水平线的夹角称为驾驶员前下视野。经分析，厢式货车驾驶员前上下视野分别为18.80°和7.80°。驾驶员前后上下视野对标参数如表3 所示，可以看出，设计车型视野优于对标车。

表3 驾驶员前后上下视野对标参数

前风挡A/B 区视野，主要校核是否有障碍物侵入A/B 区，障碍物包含各零部件及中控屏幕、组合仪表及仪表台特征等反射到前风挡的虚像。A/B区的划分参照国家强制性标准GB 11555—2009《汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》[5]进行绘制，经校核分析部件及部件在前风挡玻璃上反射的虚像，组合仪表和中控屏幕在前风挡反射虚像在B 区以上（图3）。前风挡A/B 区没有被前风挡上投影的虚像遮挡，说明前风挡A/B 区人机视野较好，不容易干扰驾驶员前方视线。

图3 前风挡A/B 区视野校核

外后视镜视野是驾驶员在行车过程中通过外后视镜获取车辆后部两侧路况信息的视野。基于厢式货车的开发策略信息，借用现有车型外后视镜进行布置，参照国家强制性标准GB 15084—2022《间接视野装置性能和安装要求》[6]，由于镜片及镜壳都是成熟零件，不需要另外校核镜片曲率及尺寸大小，在布置时需要考虑外后视镜镜片位置不能被前门腰线遮挡视线，且不能遮挡住标准要求观察到的视野。通过调整外后视镜前后左右位置，尽量保证后视镜壳体下部同腰线齐平。

初步定好一个位置后，通过UG 软件中车辆设计自动化模块，用后视镜认证命令进行校核。先选择驾驶员SgRP 点，设置好镜片曲率为1 260 mm（在新设计车型时，建议曲率为1 320 mm）；选择镜片后部的旋转中心为指定枢轴点，镜片内侧的最高点为主点；选择地面宽度点。通过外后视镜认证分析，会得到一个理想的外后视镜镜片位置。然后再进行一次外后视镜调整，把外后视镜调整到刚刚得到的镜片理想位置。再次校核外后视镜镜片位置，满足标准要求。

外后视镜视野遮挡率主要校核前排乘客侧。经校核，车身视野遮挡区域至右侧外后视镜视野标准规定区域间隙有64 mm，对后视镜标准规定区视野无遮挡（图4）。

图4 外后视镜视野校核

2.3 上下车便利性校核内容及过程分析

2.3.1 上下车便利性校核内容

一开始，他像一个刚过门的媳妇，扭捏地站在讲台上，两眼惶恐地四顾，在灯光的映照下，脸愈加白，两手不安地搓弄，喉结上下滚动——我的天，简直在活受罪！这“呆子”平时在大庭广众面前说笑话毫不脸红，今天来真格的，却“怂”了。唉！真是块端不上台面的狗肉！

上下车便利性校核主要校核乘员在进出车辆门洞时，头部和腿部是否有碰头和蹭腿的现象，或者躯体是否有明显的不适感。以SgRP 点为基准，从X、Y、Z 这3 个方向上对门洞尺寸进行校核分析。

2.3.2 上下车便利性校核过程分析

参照基础车型门洞尺寸，前排X 向尺寸从SgRP 点至前门洞前部距离、SgRP 点至前门洞后部距离和前排腿部进入宽度L18这3 个尺寸限制门洞大小。Y 方向主要限制SgRP 点至侧围外板距离。Z 方向从SgRP 点至地面高度H5、SgRP 点至门洞上部距离H11、SgRP 点至H11 前倾15.00°和门洞上部交点的距离以及前门门槛离地高度H130 这4 个尺寸限制门洞大小。设计前期通过对标门洞尺寸参数，限制门洞大小；在整车数据发布前，门洞尺寸需通过总布置虚拟评审。经工作样车（OTS）验证，前门上下车便利性满足人机要求，前门门洞尺寸对标参数如表4 所示。

表4 前门门洞对尺寸标参数

2.4 操纵件布置校核内容及过程分析

2.4.1 操纵件布置校核内容

厢式货车驾驶室操作件有换挡、驻车制动、组合开关、多功能开关、玻璃升降器开关、门内开扣手和遮阳板等。操纵件布置位置不应突兀，常用电器开关应集中布置，要求方便触及且直接可视；换挡及驻车制动布置不能影响主副驾座椅平整性，且不侵占主副驾中间过道位置。

2.4.2 操纵件布置校核过程分析

厢式货车驾驶室需要考虑主副座椅坐垫之间要保持平整，方便驾驶员路边停车能平躺休息，因此布置零件不能凸出坐垫。布置换挡和驻车制动操作件时，换挡采用电子旋钮布置于副仪表板前部，驻车制动操作手柄初始位置布置于坐垫前端平面以下位置（图5）。门饰板主要布置门内开扣手，扣手位置应在前门手轻松触及区域。玻璃升降器开关布置于副仪表板处，换挡操作旋钮初始位置不应遮挡手操作玻璃升降器开关的路径。点火开关操作路径不应被仪表板遮挡，组合开关上部距方向盘轴向间隙保证在（100±5）mm 内。常用开关按键布置在手伸触及范围内，例如空调控制器按键、危险警告灯按键、灯光调节开关以及驾驶模式按键等。厢式货车驾驶室操纵件布置经总布置小组成员虚拟数据评审，符合人机布置要求。在OTS 样车阶段，实车评审也没问题。

图5 驻车模拟及手伸触及人机校核

3 货厢布置内容及过程分析

3.1 货厢布置内容

3.2 货厢布置过程分析

中型厢式货车载货空间要求≥7 m³。根据前排座椅布置，初定后隔板位置，通过调整货厢内部长宽高尺寸，满足载货空间要求。通过设计开发过程中和各相关区域沟通协调，最终确定货厢内部长宽高尺寸为3 050 mm×1 605 mm×1 435 mm。受限于后悬架跳动包络和驱动电机的布置，货厢地板离地609 mm。尾门门洞宽度和侧滑移门开度参考对标车参数设计，设计目标优于对标车。货厢布置参数如表5 所示，经验证，设计车型货厢布置整体基本优于对标车。

表5 货厢布置尺寸对标参数

4 结束语

综上所述，对某中型纯电动厢式货车上车体总布置内容进行剖析，每部分布置内容有具体的分析方法和对标参数参考。随着中型纯电厢式货车市场需求不断扩大，新的纯电厢式货车开发可借鉴本文中的布置内容作参考。