目前,国产重型卡车产品的未来发展主导方向和大趋势:趋向高端节能环保化、趋向外观欧美风格、内饰乘用车多功能化、趋向高速大功率重吨位化、趋向变速器超速挡化、趋向车桥重载与高效率高科技化、趋向整车及零部件轻量化、趋向电子信息智能化。以下逐一浅析,希望向卡车业内同仁学习与共探讨之。
● 趋向高端节能环保化
目前,中国整个经济现在面临经济结构调整和转型,整个商用车在这样一个大的宏观环境背景下,它受到宏观环境背景的制约,整个商用车未来发展也将会受到宏观环境背景的制约。中国整体经济总量仍然保持很大的规模,这将使商用车保持一个比较大的规模或一定的增长,因经济总量决定载货汽车整个货运量会保持一定的增长。
从近年来区域经济发展趋势可以发现,粗放型传统制造工业正从东部沿海经济发达地区衰减正快速向中部和西部地区转移,这样的过程将会对重型卡车带来市场区域的影响,东部相对经济发达地区对高端中重型卡车的需求份额将不断加大。与此同时,中重卡中低端产品在中、西部却有广阔的市场,说明商用车正在进入一个市场和产品根本性的结构性的变化时期。
未来五到十年中我国的运输格局将发生根本性变化,根据国家十二五交通规划,未来要建成“五纵五衡”为主骨架的综合交通运输业,中国的高速公路将形成强大的网络优势,巨大高速公路的通行优势,未来交通部要重点打通6000多公里高速公路,高速公路形成网络以后全国30万以上城市人口都要被高速公路连接起来,这意味着商品的快速配送就成为可能,意味着今后我国高品的运输货车需求量超大。
“十二五”期间的高速公路的快速布局,物联网技术的普及将拉动电商快递、电子商品、超市冷链、健康医疗等高附加值的物流将快速增长。货物运输附加值高意味着需要高效率的高质量高可靠性的载货车。此外,随着中国对外贸易的增加,以及国际陆路运输线路长度的不断增加,进而刺激高端公路牵引车的需求量也将大幅增长。
目前,中国商用车的主体已发生较大的变化,卡车运输主体正在发生转换,盈利模式也将发生根本性的转变,过去货车车主靠超载才能挣到钱,今后超载这个模式将被综合运输效率所取代。低品质技术级别的产品将会越来越不适应公路运输的要求。
长距离、超长距离、快速运输和商品的配送,对车的质量、可靠性、耐用性提出了更多地要求,这将使同质化的产品将逐渐失去竞争力,高端市场已开始快速的成长,将在不长的时间内形成数量级的市场规模。但高端中重卡并不意味着所谓“天价车”,而是物理性高品质的钢铁运载行走机器。
卡车作为承载工具,客户购买是为了实现盈利,核心价值是低运营成本。运营成本由油耗、保养和维修费用、轮胎磨损、驾驶员工资等组成。如果卡车出勤率很高,收入也就相应高。从这个角度来看,高端卡车产品的运营成本是最低的,虽然对卡车的投资很高,但投资并不完全等于成本。投资是资产,固定资产所产生的折旧和利息成本比较其他的成本来说小得多,但优质的固定资产带来的收益却是占绝对优势的。
此外,产品高标准的环保、安全性以及车的寿命、舒适性、服务支持等,都意味着运营成本的降低。
近年来,中国卡车低端车市场的销售在逐年下降,价格竞争越来越恶劣。而与此同时,中端与高端的增长却非常快,且进口车也在不断增长,这些市场发展态势都是随着中国的重卡需求在改变。从2010年起,中国高端重卡的需求就以每年1%的速度在增长,预期到2020年后,中国高端重卡产品的市场份额将达到重卡总量的10%以上。
高端产品应列入用户的选车范围,因为这样的产品既能做到符合节能、环保的要求,又能降低用车成本增加的使用效率,高端重卡往往在整体使用成本上要更划算。各项能耗水平低意味着用车成本低,排污少意味着节能、环保。
随着社会经济发展,长途重载运输将细化路线、细分市场与在不同的路线选择不同的车型,重型卡车在运输效益方面的优势促使行业产品结构向公路货运车辆大吨位、多轴趋势方向发展越发明显,在公路货运中所承担的周转量越来越大,使得这一类高端重载车型在公路货运周转量中保持领跑地位。
此外,近年来在工程、矿山特别是消防用车类领域,无论是进口高端重卡,还是合资、自主中高端的市场份额都在逐年上升,预期未来这类高端重卡市场将呈快速增长的走势。
从当中国重卡行业来看,正在积极的向实际顶级重卡靠拢,重卡行业往高端发展是必然。同时重卡行业在自主知识产权以及核心技术上都有所突破,特别是在行业领域中不断的开展创新业为行业的发展带来了更长远的发展契机。
汽车产业的发展随着社会对汽车节能、环保要求的日益严格,必须用更先进的技术来解决所面临的各种难题,在这样的要求下汽车节能环保技术将成为未来发展的热点。近年来国家对汽车尾气的环保要求也更高,目前面临着全面实施柴油机型国IV标准和很快实施国V标准,排放标准的升级也带动了重卡的技术在不断升级。高效内燃机、变速器、底盘技术、轻量化技术和电子控制技术等多个部件的技术,共同作用而提高整车的节能效果。
● 趋向外观欧美风格、内饰乘用车多功能化
近年来,国产重型卡车的外观造型越来越趋向流行欧美高大威猛、粗犷豪放、洗练简约、时尚动感风格,而充满现代张力的方向发展。充分结合了车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学等方面的知识,进而将产品造型外在的形式美与内在的科学先进性能完美结合,
与此同时,在降低风阻、噪声,提升整体舒适、安全性能上大做文章,营造驾驶室的温馨家庭气息的等一系列设置,高度体现人性化。如仿轿车化设计越来越人性化,航空化内饰来设计和布置,越来越宽敞、舒适、温馨的驾驶室为驾驶员提供了舒适的更人性化的运输动态工作环境。当下国产高端重卡融合了亚洲东方文化色彩气息与细腻精致流线的元素,形成中国重卡自身鲜明的创新特色。
● 趋向高速大功率重吨位化
随着我国基础设施建设投资的不断加大以及水电、矿业、油田、公路、城市交通运输和环保工程建设等项目的增加,加大了重型车的需要,为重型车的发展创造了广阔的市场空间。过去十几年中,我国经济高速增长主要靠数量规模,今后经济结构要转型,经济增长将以质量和效益为首要要求。
这就意味着高新技术、高附加值、效益比较好的产业得到增长,这会带来一批附加值很高的货物运输,也意味着今后我国需要高效率、高质量、高可靠性的商用车。我国未来的重卡会从降低单位运输成本的角度考虑,发展大功率、大排量、重吨位的卡车。大功率、大排量重卡将为高端用户带来更多选择,卡车市场进入重型化时代。
目前,市场需求促进重卡产品升级。近年来,我国物流行业高速发展,高速物流、甩挂运输将成为卡车物流的主要形式。特别是近几年国家推广甩挂运输,一辆牵引车配好几辆挂车,牵引车将全天候使用。
这就要求牵引车必须具备高效、安全、耐用的特点,这就要求使用大功率、大排量的发动机,重卡功率升级的经济驱动趋势越来越明显其功率升级步伐仍在继续。重卡功率升级是多方面因素综合作用的必然结果。主要是由宏观经济发展水平决定的,其次重卡功率升级的内在动力虽然大功率发动机的排量大、油耗高,但分摊到吨公里货物上则经济优势明显。
重卡采用大排量发动机可以提高整车的动力性、可靠性、经济性,让用户提高经济效益。大排量,大功率的柴油发动机更是体现为低速大扭力,扭力范围更宽,使发动机经济转数区拓宽,车辆在各种工况下都能高效运行,从而达到使用成本上的经济节油。预期在未来的几十年内,我国卡车的最大功率将达到735千瓦左右,汽车总质量将达到100吨或以上。
发动机是汽车的“心脏”,作为整车动力的来源,关系着一辆车能拉多重,跑多快,烧多少油等,体现整车性能的重要指标。在欧美重卡技术先进的国家,主流重卡的马力段已经达到400—500马力或以上,在排放标准上已经达到欧V或VI标准,而国内重卡现在的马力段仍集中在280—350马力之间,现排放标准仍执行的是国III标准(即将实施国IV),甚至还有很多国国I或国II的卡车仍在公路上驰骋。
采用大排量大马力的卡车,更强大的动力输出,输出扭矩相比小排量发动机更大,具有速度快,动力强的特点,同时,在最大扭矩区间运行可以保证各零部件的可靠性和相对的经济性。因此,大马力重卡不仅符合现代物流高速度与高稳定性的要求。
目前,在商用车技术领先的欧美国家,某些重卡使用的发动机排量达到15升、16升,功率超过500千瓦。以美国为例,4—5级卡车销量占卡车总销量不超过1/5;而6—7级卡车的销量占总销量的1/3;8级以上产品的销量占销售总量的1/2以上。从市场销售产品的结构上看,级别越高的产品,市场销量越大,并逐渐占据主导位置。
日本重卡产品标准的极限过去限定在总质量26吨以内,这与欧洲、美国等重卡划定的最大标准有差距。为使重卡标准同欧洲接轨,日本计划修订标准,将重卡标准总吨位提高到40吨以上,发动机输出功率从257kW提高到368kW。按照新修订的标准,日本多家卡车制造公司正在研制超大型卡车,例如日野公司推出的“超级海豚”和日产公司研制的“大拇指”重卡等。
在未来10年内,日本卡车的最大功率将达到735kW,汽车总质量将达到100吨。其所配置的柴油机也将采用更先进的燃油喷射系统、新型催化微粒过滤器等,以满足今后更严格的环保法规要求。
现阶段各国卡车制造企业都将卡车重型化、发动机大功率化以及高科技装备化作为产品研制和开发的重点。我国重卡动力正在延续欧美国家轨迹加速向大功率方向发展。随着经济发展和市场需求的变化,重卡逐步向重型化、大功率发展已经成为一种趋势。
十多年来,国产重卡功率升级趋势明显,造成这一功率升级的原因系内外因多种因素综合叠加作用的结果。现代物流业和高速公路建设的快速的发展,计重收费政策在全国范围的广泛实施,是促进重卡功率升级的重要外在力量,而其内因动力在于其相对于功率小的重卡而言存在着明显的燃油经济性。
现代物流业是随着经济的全球化与信息网络技术的发展而发展的,是与一个国家的工业化水平、信息化水平协调一致的。目前,中国的现代物流业已进入快速发展期,现代物流业已成为中国国民经济发展的重要产业,成为中国经济发展的加速器。
随着我国非法制混杂合经济的发展越来越深入,企业的集约化程度有了较大提高,对运输量的需求也越来越大,体现在运输范围上,现代化的生产过程体现在零部件采购范围和产品销售范围的双扩大化趋势,无论是采购环节还是销售环节,都广泛存在着全国范围乃至全球范围的运输需求。体现在货运价值上,现在运输的货物价值和以前相比越来越高,附加值越来越大。
同时对物流业中的运输环节及其运输装备也提出了新要求,现代运输业和运输装备必须适应这一新特点。货运车辆会要求保持稳定的出勤率,以达到更高的效率,对运输业要求是高速、重载、安全、及时,就是相应的要求运输装备要功率大、载重多、可靠性高。因此,现代物流业可以说是重卡功率升级的最重要推动力量。
另外,高速公路的快速建设发展又为重卡功率升级提供了良好的环境条件。据相关资料表明:“重卡的行驶道路主要是高速公路和1—3级的等级公路,上述2种道路类型占重卡行驶道路的94.8%,其中高速公路占50.1%,1—3级等级道路占447.7%。”由此可见,道路技术状况对重卡的使用具有决定性的作用。良好的道路状况对重卡市场发展具有极大的促进作用,质量较差的道路是制约重卡发展的瓶颈。
2012年中国高速公路里程通车里程9.6万公里,世界排名第二,美国第一,为10万公里。预期到2015年将可能超过美国而成为世界第一。目前,中国高速公路网络已基本形成将更加健全,为以长途运输为主的重卡运营提供了良好的使用环境条件。运输道路的升级,使中重型卡车动力呈现不断提升的发展态势。
纵观欧美日等经济发达国家的货运车辆功率升级发展历程和我国货运车辆功率升级的发展现状及趋势,中国中重卡功率升级是货运车辆发展的一种必然历经之规律。大功率发动机的研发及生产为重卡功率升级提供了可能,并在运输上具有明显的经济优势。
功率越大(载质量大)的重卡,其耗油量越少,燃油支出费用也越少;功率越小的重卡,其油耗量越大。即功率大小与tkm油耗量成反比。行驶里程越长,功率小的重卡油耗量比对应的大功率重卡的油耗量越大,大功率重卡的燃油经济性越明显。
燃油价格越高,功率小的重卡燃油费用越大,对应的大功率重卡的燃油经济性越突出。大功率重卡虽然发动机的排量大,油耗高,但分摊到油耗上,则功率越大,其燃油经济性越好,经济优势越明显,燃油价格的不断暴涨走高,对大功率重卡反而有利。
2005年10月,交通部在总结各地试点经验的基础上,制定并颁发了《关于收费公路试行计重收费的指导意见》中规定,以收费站实际测量确定的车货总重为收费依据,小于20t(含20t)的车辆,按基本费率计算确定车辆通行费收费标准;
20t至40t(含40t)的车辆,20t及以下部分,其费率按基本费率计收,20t以上的部分,其费率按基本费率线性递减到基本费率的50%计收;大于40t的车辆,20t及以下的部分,其费率按基本费率计收,20t至40t的部分,其费率按基本费率线性递减到基本费率的50%计收,超过40t的部分按基本费率的50%计收(上述规定适用于高速公路和其他封闭式收费公路)。
对上述车辆通过“线性递减”的倾斜性优惠政策,达到了优化货运车辆结构的目的,通过车辆通行费征收方式的调整和优化,利用经济杠杆,对大功率重载卡车和多轴大型车辆实施通行费优惠,起到用政策引导货运车辆发展,鼓励了大功率重载卡车、多轴车辆和集装型车辆的发展。高速运输时代的到来,为重型车辆成为公路运输的主要车种带来了良好的发展机遇。
虽计重收费政策对重卡功率升级也起到了相当大的促进作用,但长期以来,我国收费公路一直以车辆核定装载质量为依据,按照车型分类的方式收取车辆通行费。这种收费方式造成卡车普遍存在“大吨小标”现象,以偷逃国家交通规费;由于收费方式与车辆实际重量没有直接的关系,客观上形成了运输车辆“超得越多赚得越多”的超限超载经济利益驱动等诸多弊端。
然而必须指出的是,中国式的公路乱收费乱罚款和公路收费之高之最也是举世无双的,逼迫司机不得不超限超载,否则无一厘钱可赚,司机们挣到的血汗钱全被披着公安、路政等黄马甲的警匪路霸强盗全给抢劫抢掠而尽。
● 趋向变速器超速挡化
变速器匹配与发动机的功率有关,不同功率所匹配的变速器传动比不一样。匹配大功率发动机的车辆载重量较大,所匹配的变速器需要较大的传动比,反之亦然。
目前,国产重型卡车变速器的传动比正在变化中,现在装有超速挡的变速器越来越多,变速器的挡位也由过去的9挡逐渐向12挡过渡,这还是与超载有关。在超载的情况下,车辆行驶速度慢,相对的经济时速比较低,9挡变速器就够用了;而在标载情况下,经济时速提高到了95—110公里,这就需要有更多挡位以实现更快的速度。
牵引车功率大且扭矩小的车辆,这种车速度快、油耗低。自卸车相对发动机功率适当而扭矩大的产品,择配减速比较大的后桥和挡位较多的变速器,速比指的是变速器与车桥的综合效果。目前,车桥的减速比呈减小的趋势。过去车桥的减速比主要是4.8,现在一般是3.8—4.11,最小能达到3.1。大速比车桥油耗高、输出功率低,之所以以前用得多,是因为以前的大速比车桥适应超载需求,而在目前的标准载荷条件下,就没有必要使用大速比的车桥。
● 趋向车桥重载、高效率高科技化
随着我国基础设施建设投资的不断加大以及水电、矿业、油田、公路、城市交通运输和环保工程建设等项目的增加,加大了重型车的需要,为重型车的发展创造了广阔的市场空间。重型汽车的用车环境及其它各项指标发生了很多的变化,标载吨位多轴车上升明显,重型卡车不断向大型化、长途化、高速化、专用化方向发展。
重卡车桥是汽车底盘中的关键总成之一,承受着重卡的满载弹簧上载荷及地面经车轮、车架或承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力、及其力矩,以及冲击载荷;驱动桥还传递着传动系中的最大转矩,桥壳还承受着反作用力矩。
汽车车桥的结构形式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外,还对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操纵稳定性等有直接影响,因此,车桥的结构形式、设计参数选取及设计计算对汽车的整车设计极其重要。
为了实现汽车的大吨位,“各汽车生产厂家通过采用多轴行驶系或空气悬架结构,满足车辆的轴荷限值和提高行驶平顺性。为了不断满足重型车的需要,车桥也正向着重载、高速的方向发展,制造和生产高机械效率的车桥已成为今后长期的发展目标。通过加强桥壳、强化传动齿轮等方式,纷纷推出重吨位的前/后桥总成。如双速车桥,可提供两种速比,满载时采用大速比可加大转矩,空载时采用小速比可省油。”
在国家法规的限定下,车桥的载重能力不可能有太多的增加,现在各专业厂家采用最多的方法是“不断增加车桥及其附件的技术含量,从桥壳的制造工艺、车桥的减速形式、车轮的制动方式等方面入手,通过吸收国外一些先进的技术,推出具有本企业特色、结构先进、承载能力强的车桥。
重型车桥总成的整体性能还将向着更舒适、更安全、电子化的方向发展。如为了增加汽车行驶安全性、平顺性和舒适性而增加ABS防抱死系统、驱动防滑控制系统(ASR)、制动间隙调整臂、无石棉制动摩擦片等装置,以及ESP、EBD等乘用车技术也将逐渐得到应用,从最大限度上满足车桥高速、重载、智能发展的需要。为了提高车辆行驶的平顺性,很好地保护车辆运载货物,选装空气悬架或橡胶悬挂是有效途径。”
● 趋向智能电子信息化
重型卡车安全性向智能化方向发展,除停车、行车制动等基本安全措施外,通过配备功能齐全的GPS监控系统,防侧翻系统,以及采用电控、液压、机械、ABS、ESP、EBD以及网络智能行车系统等安全舒适信息系统,大大提高了整车的安全可靠性。电子技术的快速发展与大量地运用,使各主要总成的运行状况,处处都以电子元件感应显示,操作系统大都通过电脑自动协调处理。
伴随着全球能源的越来越匮乏,各国主要通过国家排放政策、能源使用优化等让企业在车型开发时充分考虑进行配置选择如柴油机将采用更先进的燃油喷射系统、新型的催化微粒过滤器等,以满足今后更严格尾气排放控制的环保法规要求。
智能化技术研发加速使汽车的操作性更简单,行驶安全性更好。现在已有更多的智能系统和预警系统被作为主动安全系统使用,这些产品不仅能提示驾驶者潜在的威胁,还可以帮助驾驶者采取保护措施,为智能化汽车在人车互联方面提供技术支持。
● 趋向整车及零部件轻量化
在中国的货运市场上,低迷的运价、低附加值的原材料运输,使得超载产品依然是主流。目前,全国基本上所有的高速公路都实施计重收费,再加更为严格的超载治理,规定了允许车辆上路行驶的最大车货总重。治理超载、计重收费只是推动国产重卡向轻量化方向发展的主要动因,不仅推动企业进行产品技术升级、轻量化的改进,轻量化技术的研发与应用越来越被企业所重视。
轻量化,是为了追求更高的运输效率,在载货重量不变的前提下,通过车身减重,实现提高车速、减少燃油消耗、降低污染物排放的目的。重卡的轻量化是一个系统工程,它涉及整车、发动机、悬架等各个领域,甚至包括新材料以及新技术扩大了应用范围。
若整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%;若滚动阻力减少10%,燃油效率可提高3%;若车桥、变速器等装置的传动效率提高10%,燃油效率可提高7%。因此,轻量化车对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。
在实现轻量化的方法上,一是优化车辆设计结构,二是在优化产品结构的基础上应用新材料。如采用铝合金、镁合金、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料、变截面少片簧结构、真空胎、空气悬挂、橡胶塑料等新材料的应用的高级阶段上,或将驱动桥改为转向桥、双层梁改为单层梁,从基础设计入手,通过优化结构及合理使用新材料、新技术,在不降低承载能力前提下实现的整体轻量化。
使用高强度钢材使用高强度钢板,可以减薄钢板厚度,从而减轻重量。现已有不少自卸车的车厢都开始使用高强度钢板,以提高厢体强度、减轻自重。随着CAE技术的发展,使用激光拼焊板驾驶室由钢板冲压焊接而成,激光拼焊技术是将经不同表面处理、不同钢种、不同厚度的两块或多块钢板通过激光焊接方法,自由组合成为一块钢板。
此外,采用铸造件传统的冲焊结构零件,由于材料和制造工艺的限制,各部位只能是等厚度的,为了确保零件的整体强度和刚度,冲焊件往往都比较厚重。结构件可以通过有限元软件进行CAE分析,对结构进行优化,根据各部位的受力情况设计成复杂的变厚度、变截面的结构,在保证有足够强度的前提下最大限度的削减不必要的局部厚度,从而大大减轻零件重量。
重卡的驱动轮一般都用双轮胎,如果改为超宽单轮胎,不但能够减少轮胎数量,还能减少轮辋的数量。另外超宽单轮胎的接地面积不比双轮胎小,除了能够降低自重外,还可以提高行驶稳定性、避免双轮胎的“吃胎”现象。
另采用真空胎和超宽轮胎不但减少了内胎,轮辋的结构相应减少使行驶阻力小,能够在一定程度上降低油耗。同时整合零件功能、减少零件数量整合所有零件功能、将多个零部件集成,实现零部件的多功能,减少零件数量,使其结构更加紧凑,在一定程度上减轻整车重量。趋向轻量化设计和轻量化材料的宽广应用,是未来重型卡车的发展目标。
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