长头卡车,对于现在国内的绝大多数卡车司机来说都是非常陌生的,或许只有在车展上,在美国大片中才能看到它的身影。至于对它的了解,就更少了。前段时间,美国纳威司达公司在中国北京举行了一次小型的媒体交流会,根据现场纳威司达工作人员的讲解,我们一起了解一下美国平头卡车的历史,平头卡车和长头卡车的对比以及空气动力学和燃油经济性在卡车上的应用。
● 平头商用车为什么在美国消失了?
美国的平头商用车历史悠久,最早可以追溯到1930年代。但截止到2006年,平头车在美国基本上已经被淘汰了。这其中值得一提的是,一直到1986年,商用车市场一直都是以平头车为主流。那么,为什么重型平头车在后来的美国市场消失了?这跟美国政府的法规和州际公路的发展紧密相关。
直到1986年, 美国商用车市场一直以平头车为主流
先说法规。也许大家知道,在1950年代初,美国州际公路基本上不存在,当时牵引车总长(含挂厢)限制在13米左右;到50年代初,随着高速公路开始发展,联邦政府出现了一个高速公路的法令,在1956年,把总长限制从13米增加到了大约20米左右。
随着高速公路不断的发展,关于整车长度的法规限制也变得越来越宽松,这主要是为了降低物流的成本,在当时(1950-1960),美国的公路确实发展得非常快。到了1976年,联邦高速公路出台一个法令,把整车的总长从20米左右增加到23米,其目的当然都是为了增加运力,减少物流成本。
美国政策法规的变更
到了1980年左右,州际高速公路基本建设完成,1982年,出现了新的法令,新的法令取消了对卡车总长度的限制,而改为只对拖挂进行限制。长度限制也不再是限制最大值,而是限制最小值,联邦政府给的最小值限制是48英尺,在此基础上,各个州都有自由度,根据自己的实际情况定长度,其目的为了达到最大的载货能力,同时降低物流成本。
另一方面,随着经济的发展,美国联邦政府在1980年左右放宽了对公路运输行业的控制,物流业得以迅速发展,新的物流公司不断涌现从而造成了驾驶员的短缺;而驾驶员对驾乘安全性以及舒适性要求较高,在很大程度上影响了物流公司的采购决策,促进了长头车的市场发展。
这样一来,一方面取消了对牵引车(即车头)长度的限制;另一方面是稀缺的驾驶员倾向于选择更加安全、舒适的长头车。两方面原因共同导致了长头车在这以后很快大规模出现,慢慢的取代了平头车,这个过程一直持续到2006年所有卡车厂商都停止生产平头卡车,美国公路上的平头车几乎全部被长头车所取代。
美国市场平头车消失
1956年联邦高速公路法令:现在的美国州际高速公路1956年前并不存在。
1976年联邦高速公路法令:州际高速公路不断发展并在1980年基本完成,整车长度法规变得更加宽松以减少物流成本。
1982年路面交通辅助法令:不再设置总长限值,只对拖挂长度进行限制。长度限制转移到拖挂长度上以达到最大载货能力并减少物流成本。
● 长头车有哪些优点?安全性和人体工程学
碰撞保护改进
首先,长头车驾驶员和乘客位置在发动机与前桥后侧,前置的发动机舱为意外碰撞提供了更长的缓冲距离,从而在安全性方面有着更佳的表现。同时,与平头车相比,长头车驾驶室的距离地面比较低,重心也相应降低;从而大大提高碰撞中的安全性。
碰撞保护显著改进
而平头车有更高的倾翻机率 80年代初,密歇根大学的研究人员曾针对当时刚刚兴起的长头车进行安全研究,研究报告称平头车发生意外事故时,车内驾乘人员的死亡率要比长头车高出28%之多。平头车有更高的倾翻机率。(数据源自密歇根大学高速公路安全研究院报告)
维修和发动机维护的便利性
另外,长头车在使用与维护方面比平头车更加方便,维修时只需要打开发动机舱盖,而不是把驾驶室整个儿翻转过来(翻转驾驶室意味着驾驶室内的物品必须相对固定,不会随着驾驶室的整体翻转而发生散落),驾驶员可以很容易地接近发动机,使维修变得更容易。如果有专职的维修人员,驾驶员甚至可以不必走出驾驶室,而是坐在座位上,指挥维修人员工作。
长头车 平头车
驾驶室进出便利
平头车的驾驶室位置是在发动机之上,驾驶员每天爬上爬下非常不方便,尤其是对于女驾驶员来说,就更加困难。
而长头车在驾驶室高度及车门、台阶设计方面更加人性化,位置更低,踏板面积更大,更便于驾驶员攀爬上下、进出驾驶室。
驾驶室进出更安全,更便利:更大踏板面积;阶梯和车门在同一线上;驾驶室距离地面更低。
驾驶室/乘客舒适性
两种形式的车头在舒适性方面的表现差异就更加突出:长头车的驾乘空间更大,因为它地面比较低,前置的发动机不会占用驾驶室内的空间,驾驶室内可以容纳更多生活设施,比如卧铺、冰箱、电视机等。
卧铺空间更大,可以在卧铺位站立:卧铺位置地面平坦。更多存放私人物品空间:电视和冰箱。
长头车驾驶室内部 更低的内部噪音–驾驶员/乘客不位于发动机上方
平头车驾驶室内部
而平头车的驾驶员不仅要坐在发动机上面的有限空间里(商用车车体通常限高4米),更要忍受发动机运转所排出的大量热量和噪声,两相对比,高下立现。
● 空气动力学技术与燃油经济性的关系
长头车还有一个最大的优势,就是利用空气动力学来提高燃油经济性。研究表明,货运车辆高速行驶(平均时速100公里)时,发动机运转产生的动能中,有50%都被用来克服空气阻力,32%用于克服轮胎与地面的滚动摩擦力,只有18%的动能被真正用来驱动车身。因此大家可以设想,通过对整车车身进行空气动力学设计来提高发动机的燃油经济性有着多么重要的意义!
经过一个多世纪的商用车设计、生产,纳威司达长头车产品与其他公司生产的普通长头车相比,在燃油经济性方面有4%左右的提高;如果与普通的平头车相比的话,产品的燃油经济性则要高出10-12%!如果把它换算成实际的运行里程和燃油消耗,可能每年会为车主节省数千美元的燃油费!
牵引车设计与燃油消耗的关系
在整车设计方面,纳威司达提出了一整套空气动力学设计产品开发流程:从流体动力学分析到模型风洞试验,从整车模型试验到路试及数据反馈。
美国政府的影响 SmartWay
最近,美国联邦政府正在推广一项新的应用技术计划——SmartWay,借此来进一步降低物流成本。对于所有参与这项技术应用的车型,车主均可获得购买时的低息贷款或补贴,这种做法也值得中国借鉴。SmartWay技术包括减少怠速、采用先进的空气动力学技术,以及采用低阻力轮胎。
例如:如果驻车时间超过5分钟,则让发动机停止工作直至重新发动;采用系统化空气动力学套件以降低空气阻力;以及将普遍应用于卡车的双轮式设计改为单轮式,适当增加胎宽以保持载重能力,此外还有一些翻新技术等。
顺便提一下,今年(美国)环保局计划针对卡车燃料经济性制定一部法规,中国政府也在考虑这方面的工作,目的是为了提高经济性,应用新技术等。我想说,空气动力学技术的应用在中国市场上将大有可为。
改进空气动力拖挂设备
同时目前在美国,有一项关于拖挂设备的空气动力学改进方案正处于推广应用阶段,这是为了降低空气阻力,在货运车辆的挂厢上安装各种挡流板,包括在挂厢与牵引车之间、挂厢与轮胎之间,凡是有空气流经的地方都加了一些挡流板,以降低高速行驶时车辆的空气阻力。
未来卡车的发展趋势
空气动力学技术未来的发展趋势将会遇到更高的要求,中国已经意识到空气动力学在交通运输方面的重要性,目前已经应用于高速列车,未来的超级卡车也将向着这个方向发展。
● 公司情况
纳威司达成立于1902年,全球总部位于美国伊利诺伊州沃伦维尔,全球共有员工约17,200人,在北美有约900家International品牌经销商,在北美拥有10,000名服务技术人员。下面是纳威司达商用车系列和发动机系列产品的产品谱系。
纳威司达商用车系列产品谱系
纳威司达发动机系列产品谱系
另据工作人员介绍,纳威司达目前在北美的市场份额大致是:重型卡车大约占整个市场的20-21%,校车占北美市场的69%,中型卡车销量占40%,特种卡车销量第一。