QC成果报告-新型城市公交车辆的研发

新型城市公交车辆的研发（QC小组）一、课题背景常州位居长江之南、太湖之滨，处于长三角中心地带，与上海、南京两大都市等距相望，与苏州、无锡联袂成片，构成苏锡常都市圈。2013年常州经济运行总体平稳、财政收入有序增长、基础设施不断完善、人口规模基本稳定。截止2013年末，全市户籍总人口365.9万人。面对不断增长中的人口带来的出行压力，城市公共交通将受到巨大的挑战。如何在不增加车辆数及能源消耗的前提下尽可能的增加载客量，减少市民的出行压力，同时又能跟上科技不断进步的步伐，这将是我们未来面对的重大课题。二、单位简介常州公共交通集团公司是以经营城市客运为主的国有企业，经过50多年的发展，到2013年底拥有在册职工5937人，各种运营车辆2539辆，经营线路259条（含支线），线路总长3567公里，年客运量4.11亿人次，年客运收入3.61亿元，年总行驶里程14802万公里，市区公交出行比例达到25.8%。三、QC小组简介小组名称常州公交城市车辆“大容量、轻量化、智能化”技术研发与应用QC小组成立时间2013年1月注册日期2013年2月注册编号20130001活动时间2013年2月至2013年9月活动次数18次课题类型创新型小组人数10参加率100%课题名称城市公交车辆“大容量、轻量化、智能化”技术研发与应用小组成员姓名性别文化程度职务（职称）接受QC教育情况组内分工组 长蔡健臣男研究生高级经济师60小时组长组 员朱向军男本科高级技师60小时副组长唐建宏男大专助理经济师60小时副组长金煜鹏男本科助理工程师60小时方案实施管理周红卫男大专工程师60小时智能化项目衡 健男本科助理工程师60小时轮胎项目及辅助材料调研黄 超男本科助理工程师60小时智能化调研兰晓燕女本科助理工程师60小时资料整理董来飞男本科助理工程师60小时资料整理吴培磊男本科助理工程师60小时资料整理四、制订QC计划五、选择课题（一）提出问题近年来，常州城市化进程加快，人口密度的不断增大给城市交通带来了巨大压力，主要表现在以下方面：1.尾气排放：石油资源日渐减少，二氧化碳等温室气体排放超标，引起气候变化，生态环境恶化。新经济理念要求降低石油依赖，减少碳排放，保护生态环境，实现可持续发展。2.城市交通：城市化进程加快，城市人口密度增大，城市交通压力加大，停场、道路面积不断加大仍不能满足需要。因此需要减少车辆占道、占场，缓解交通压力；据了解，截至2013年底，我市机动车达103.9万辆，其中汽车保有量76.5万辆。市区汽车保有量达35.8万辆，而市区公共停车位只有4.6万个3.巴士轨道竞争：城市大容量轨道交通建设加快，大型公交车生存压力加大，中小型大容量公交车需求将刚性增长，主要用于轨道接驳，拥挤窄小街区公交线路运营。4.公交运营效率：公交企业面临环境保护压力、交通拥堵压力、服务质量压力和运营成本压力等，客观需求降低能源消耗，减少车辆占道，提升车辆档次，增加载客数量，提高运营效率（二）选择课题为减少车辆占地、占道面积，推进公交节能减排，加大接驳线和拥挤街区的客流疏散力度，提高公交运营效率、服务质量，我小组决定将本次QC攻关课题确定为：新型城市公交车辆的研发六、确定课题目标（一）课题目标 研发“大容量、轻量化、智能化”的城市中小型客车，以用于接驳线和拥挤、狭窄道路的公交运营。（二）目标值 为减少占地、占道面积，降低能耗，研发车辆车长为9米以下的中小型客车。 为满足接驳及小区出行需求，应大幅提高整车载客量和底盘强度，载客量提高30%以上（7米巴士载客39人、9米客车载客58人）。 使用轻量化材料，整车质量下降10%，减少油耗，降低人均能耗（9米客车整备质量8200KG，百公里油耗24.44L）。 更多采用新技术、新方法，提高车辆的智能化、环保性、安全性、便利性。七、提出并确定方案为实现上述目标，QC小组多次组织讨论，通过头脑风暴法提出了一系列研发理念和方案：（一）研发理念1.大容量方面。（1）确保驾乘空间：在车长固定的情况下，机器占用空间越小，那么车厢车间越大，容量也就越大，因此QC小组引进Min-Max（机器占用空间质量最小化，人占有空间质量最大化）设计理念，根据下表中的分析数据，选择后发动机横置的布置方案，采用和发动机相匹配的侧输出变速器和后桥。发动机布置方案分析发动机布置特点性能分析大容量工艺性经济性舒适性可行性稳定性发动机前纵置通风冷却好、工艺简单、车辆方向稳定性好、成本低。整车结构不紧凑，车厢环境差、面积利用率低发动机后纵置动力总成紧凑，整备质量小、维修方便、车厢面积利用率高、室内振动和噪声小，舒适性好。散热条件差、对工艺要求高、成本高、车辆稳定性差发动机后横置动力总成紧凑，整备质量小、维修方便、车厢面积利用率更高、室内振动和噪声小，舒适性好、车辆稳定性好。散热条件差、对工艺要求更高、成本更高（2）增大低地板区域：为使低地板区域最大化，就必须增大前后轴距，缩短前后悬架长度。2.轻量化方面。车身方案分析车身方案选择简 介特点分析非承载式车身非承载式车身的汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。在非承载式车身中发动机、传动系统的一部分、车身等总成部件都是用悬架装置固定在车架上，车架通过前后悬架装置与车轮联接。1.车身强度高，钢架能够提供很强的车身刚性；2.有独立大梁，底盘强度高；3.受力由车架承担，不传递车身；4.越野、爬坡性能好，抗颠簸。5.车身重；6.底盘高、噪音大、车内空间小；7.造价高、油耗高。全承载式车身承载式车身的汽车没有刚性车架，只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位，发动机、前后悬架、传动系统的一部分等总成部件装配在车身上设计要求的位置，车身负载通过悬架装置传给车轮。1.强度、刚度高，可靠性好；2.车身轻、省材料、燃油经济性高；3.底盘低、重心低、噪音小，舒适型好。4.抗颠簸差、爬坡性能差半承载式车身半承载式车身是一种介于非承载式车身与承载式车身之间的结构形式，拥有独立完整的车架，且车架与车身刚性连接，因此车身壳体可以承受部分载荷。因没有区别于上面两种车身结构的优点，性能介于二者之间，国内公交车一般均不采用半承载式车身。（1）降低车身骨架重量：根据设计要求并对比车身承载方式间的对比，择优采用全承载式车身，并使用超强度钢材。传统钢板弹簧悬架所需安装空间较大，且舒适性欠佳，空气悬挂布置技术，结构简单，安装空间较小，乘坐舒适性较高，整车择优使用空气悬架。同时在确保安全的基础上，尽量降低车身质量。（2）降低车厢内饰和地板重量：采用铝合金等轻量材料。（3）降低车辆机器重量：主要是在降低发动机和变速箱重量等方面下功夫，选用优质发动机、变速箱等。3.智能化方面。在电器线路、车厢设施方面、发动机等三个方面做文章，提高驾乘舒适性。智能化方面选择方案名称选择结果原因分析电器线路采用CAN总线1.车辆智能化越来越高，采用发动机电控系统、自动变速器控制系统、ABS系统、车载多媒体系统等，数据量大，且需要互通，采用CAN总线技术，可大幅度提高传输效率，降低线路故障率。2.目前客车采用CAN总线技术非常成熟。车厢设施LED滚 动屏方便车内乘客随时获取车辆位置信息。智能投 币机可接收纸币，辨别伪币，方便乘客投币。车载液晶电视及时宣传公交信息、丰富市民乘车旅程。动力系统总成模 块化可燃油、燃气动力总成的快速切换。4、其他方面（1）加大节能减排力度，选用国发动机，降低尾气排放。（2）完善新车型细节设计：采用低裙边设计；为保证大容量（乘客站立面积）的基础上尝试使用翻版座椅，以提高便利性、舒适性。（3）提高车辆安全性能，采用高强度材料，增加安全装置如航空安全门等设计。（二）确定方案八、制定对策方案确立以后，我们开展了QC小组活动专题会议，制订了包括市场调研车辆配件、材料的质量、价格，调查客车生产厂商的能力、信誉，完善车辆设计要求，确立车型，对新车生产进行适时监督等对策。计划时间计划工作实施时间具体实施工作2013.2.25计划对产品配件材料进行市场调研，选择质量可靠，价格适中的配件材料。2013.2.25-2013.4.2对市场各种配件材料进行海选，货比三家，并与厂家联系协商，最后确定配件材料型号、规格及价格。2013.4.3计划选择信誉良好，产品质量可靠，售后服务良好的客车制造企业。2013.4.3-2013.4.20与多家生产厂家进行了座谈会，考察各合格厂家的生产能力及技术水平2013.4.21计划与合格生产厂家沟通产品具体情况，要求更专业更精确的完善新产品的设计2013.4.21-2013.6.10QC小组成员与合格生产厂家带领的技术研发团队共同探讨新产品的设计、生产等细节2013.6.10计划生产厂家与配件材料供应商一同协调产品的配置要求与生产投运的可行性2013.6.10-2013.6.15QC小组成员联系厂家与配件供方一同商讨新产品配置要求及标准，论证新产品安全投运的可行性2013.6.16计划探讨生产厂家制订的整车方案，确定最终车型，并签订合同与技术协议2013.6.15-2013.8.1由厂方根据QC小组要求制定整车方案，选出最能满足要求的车型方案，并对方案细节方面提出一些改良意见。厂方根据方案生产样车，经QC小组最终确定新车型配置及外观设计。最后由公司董事长蔡健臣同志与厂方签订生产合同与技术协议2013.8.2计划持续跟踪车辆生产情况及车辆质量2013.8.2-2013.9.20QC小组成员定期上门察看新车生产进度和质量，了解车辆配件、材料到位情况，对新车生产过程中出现的问题与厂商沟通、协调。九、实施对策（一）配件、材料选择在车辆主要配件及材料调研过程中，QC小组成员对车辆每一种配件都作了详细调研，其中对重要配件反复论证了其可行性、经济性及安全性。例如发动机的选择：发动机型号ISDe160 50SC4H170.1Q5发动机形式直列、四缸、四冲程、水冷、增压、空对空中冷、电控共轨四缸直列、电控共轨、四气门、干式缸套、四冲程、水冷、后置齿轮室活塞排量（L）4.54.3吸气方式增压中冷增压中冷标定功率/转速（kW/ r/min） 118/2500132/2300最大扭矩/转速（Nm/ r/min）600/1400650/1200-1600全负荷最低燃油耗（g/kWh）195192排放 国国净质量（kg）366380发动机尺寸（mm）810*720*820896*725*900QC小组进行了2天的激烈讨论，并进行了多次实验和论证，最终决定：为了确保车辆的动力性（最高时速85KM/H），考虑到新车型的车长，发动机体积不能太大，因此QC小组选择了立式、直列、采用涡轮增压、电控高压共轨的康明斯ISDe160 50（国）发动机。经过长达1月份的调研、分析，最终，QC小组确定了车辆所有配件清单。（二）车型选择QC小组对常州公交主要客车合格供方进行实地调研，与有意生产的车辆供方多次开会讨论，提出整车设计要求、发放车辆配件、材料清单，由客车生产厂商根据QC小组提出的要求设计整车方案（包括外观及车辆具体参数）。方案一：金龙客车厂方案方案二：黄海客车厂方案QC小组分别与两家客车生产厂召开专题会议，听取厂方对方案的详细介绍。经过对两家方案的对比、分析，并根据常州公交的特点及公交企业的标准，QC小组最终选择方案二。同时，QC小组与方案二设计者黄海客车厂协商对外观进行改进，并确定最终车型（如下图），签订购车合同及技术要求。（三）新车生产过程监督QC小组在新车生产过程中，时刻关注新车生产进度、质量，了解车辆相关配件、材料到位情况，定期上门检查，协调新车生产过程中的问题，对样车多次进行满载路试，测试其安全性、操作性、实用性，汇总各项部件的工作数据，进行对比分析。并最终通过小组讨论，验收新车，同时将新车命名为“超级巴士”。 十、检查效果（一）大容量车 型DD6761G01 超级巴士KLQ6712GE4 7米小金龙 YS6900G 9米常隆长 度7640mm7235mm8980mm功 率118kw 95kw147kw载客人数61人 39人58人排放标准国国 国整备质量7000KG4800KG 8400KG从上表中可看出新车型长7.6米，核载人数可达到61人，与传统7米中巴车相比，载客量提高了48.09%；与传统9米大客车相比，整车整备质量下降了14.63%。结论：设计目标已实现。（二）轻量化整车轻量化设计方面主要有：1.采用铝合金内饰材料。2.采用双面铝复合高强度轻质地板。3.增强FRP顶盖外蒙。（三）智能化车辆智能化方面：1.整车采用CAN总线，并通过CAN总线技术将电机、变速箱、整车电器及倒车影像等信息集中显示于CAN仪表上，还可在仪表显示屏上通过触摸完成信息查询与故障检修。2.车厢内装有GPS车载智能系统、智能投币机、大路牌LED显示屏及电子量油系统等智能设施。3.在发动机动力总成上采用模块化设计，既能实现车辆燃料转换，又方便维修。（四）经济性因为采用了短前后悬长轴距的设计理念，从上表中可以看出，超级巴士的载客量达到了9米、10米车的标准，与传统公交车相比，车载人均能耗降低21%以上，大幅度降低了运营成本，提高了经济效益。（五）安全性新车型的安全装备主要包括：被动安全方面：全承载闭环式车身不但有效降低车辆自重，而且带来更加坚韧的结构强度，为乘客营造超级安全的生命空间。高强度（860MP，是传统20#钢材强度的2.5倍）薄壁管材的使用，更进一步降低重量，提升安全性能。主动安全方面：采用四轮盘式制动、宽轮距车桥、无内胎子午线轮胎、四通道ABS系统、集成在CAN仪表上的倒车监视影像系统、自动防夹乘客门、机仓自动灭火装置、制动系统低气压自