（设计艺术学专业论文）基于混合动力公交车适用性的形态设计研究.pdf

独创性声明 剃黜必 y 18 西d 4 岩驾l 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 签名： 匦煎 日期：凶红。l ：；旦 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定， 即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本 学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理 工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论 文，并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ： 臣丑芝象导师( 签名) v 摘要 当今中国经济发展之迅速使人惊叹，在这股浩浩汤汤的洪流之中，汽车的 需求日益剧增。一方面汽车需求的增长带动了经济的发展，另一方面对我国有 限的能源也是一个不小的冲击。据统计，我国每年5 0 的石油需从国外进口。不 光是中国，世界许多其他国家也开始重视能源问题而研发节能环保汽车，减少 能源的消耗量，在这个庞大的体系之中，最为引人注目的是混合动力汽车的发 展。我国许多汽车生产厂商也致力于这个问题加大了研发力度，希望能在这个 市场上争得一席之地。 混合动力汽车是一种折衷性产品，它主要特征是以发动机由纯汽油或采油 为燃料改变成由电与汽油混合而作为驱动形式，其目的在于提高汽车的燃油燃 烧效率，同时减少传统燃油汽车的尾气排放，并克服纯电动汽车的缺点。然而 现有的混动车基本套用原有的车型，样式陈旧，内室设计中也有不少缺陷，虽 然有了一个新的含义，但从一个成熟的产品来看其不足是显而易见的。目前， 在武汉已经推行了混合动力的公交车，虽然驱动方式，色彩的搭配已经做出巨 大的改变，但其不足也是显而易见，主要表现为以下几点：第一：动力方式改 变，必然增加了新的结构件，原有车型不可能完全满足现有的需求，以原来车 型来适应新的需求，显得有些生搬硬套。第二：原有的普通公交车型本身从适 用性的角度来说有许多因素是没有考虑周全的，在部分车内构件的设计中，人 机因素是存在问题的，如果依然采用就有的模式，混合动力公交车内部的实用 性必然不强，乘客不会欣然接受。第三：从用户心理来说车型不变，混合动力 汽车的推出本来是一种新事物的诞生，但推出伊始就给不了人一定的新鲜感， 满足不了大众一定的好奇欲，那么这种新兴产物的推出必然达不到预期的效果， 这样的设计无疑是失败的。 基于以上几点：本文想通过对现有混合动力汽车和普通汽车内部形态与构 造的研究，并结合适用性为目的，以城市公交车为研究对象，建立一个基本的 人性化的混合动力公交车内外部形态体系，促进我国混合动力汽车的发展，提 升我国混合动力汽车的市场竞争能力，使得混合动力车的设计更加完美，功能 与形式达到最大的统一化。 关键词：混合动力，城市公交，适用性设计。 一一一一一 a b s t r a c t t h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n at o d a yp e o p l ew o n d e r , t h ed e m a n df o rc a r si s g r o w i n gd r a m a t i c a l l y o nt h e o n eh a n dt h eg r o w t hi nd e m a n df o rc a r sl e dt o e c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，o nt h eo t h e rh a n di sa l s oo fl i m i t e de n e r g yab i gi m p a c t a c c o r d i n gt os t a t i s t i c s 5 0 o fc h i n a sa n n u a lo i ln e e d sf r o ma b r o a d n o to n l yi s c h i n at h ew o r l di nm a n yo t h e rc o u n t r i e sa l s ob e g a nt or e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to n e n e r g ys a v i n ge n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l yc a r s ，r e d u c ee n e r g yc o n s u m p t i o n ，t h em o s t p r o m i n e n ti st h ed e v e l o p m e n to fh y b r i dv e h i c l e s m a n ya u t o m o b i l em a n u f a c t u r e r si n c h i n aa r ec o m m i t t e dt ot h i si s s u eh a si n c r e a s e dr & a m p ；de f f o r t s , h o p i n gt og a i na p l a c ei nt h i sm a r k e t h y b r i dc a r sa r et h ep r o d u c to fac o m p r o m i s e ，w h i c ha i m st oi m p r o v ev e h i c l e f u e lc o m b u s t i o ne f f i c i e n c y , w h i l er e d u c i n ge x h a u s te m i s s i o n sf r o mc o n v e n t i o n a lf u e l v e h i c l e sa n dt oo v e r c o m et h es h o r t c o m i n g so fp u r ee l e c t r i cv e h i c l e s ，h y b r i dm o t o rc a r 9 h o w e v e rt h ec u r r e n ta p p l i e dt ot h eo r i g i n a lb a s i cc a rt y p e ，e v e nw i t han e wm e a n i n g , b u tt h el a c ko fam a t u r ep r o d u c tp o i n to fv i e wi so b v i o u s ，w eu r b a np u b l i ct r a n s p o r t , f o re x a m p l e , m a i n l yf o rt h ef o l l o w i n gp o i n t s f i r s t ：c h a n g et h ew a yp o w e ri sb o u n dt o i n c r e a s et h es t r u ct u r e , t h ee x i s t i n gm o d e l sc a nn o tf u l l ym e e tt h ee x i s t i n gd e m a n d , t h e a p p l i c a b i l i t yd on o tm a t c h s e c o n d ：t h eo l db u sm o d e li t s e l ff r o mt h ea p p l i c a b i l i t yo f o r d i n a r yp o i n to fv i e w , t h e r ea r em a n yf a c t o r st oc o n s i d e rn o td o i n g , i ft h eo r i g i n a l m o d e l ，t h er e a lp r o b l e mi ss t i l ln o tr e s o l v e d , i na d d i t i o nt op o w e rs y s t e mc h a n g e s ，t h e o t h e rc a nb ed e s c r i b e da san e wn a m e ，t h ep r a c t i c a l i t yo ft h eb u sw i l ld r o p t h i r d ： f r o mt h eu s e r sm e n t a lm o d e li su n c h a n g e d ，t h ei n t r o d u c t i o no fh y b r i dv e h i c l e sh a v e b e e nt h eb i r t ho fan e wt h i n g , i ft h ep a s s e n g e r sr i d i n gi nt h ec a l w h e nt h eo l df e e l i n g a n dt h ef e e l i n gi ss i m i l a rt om o d e l s ，t h e nt h i sn e wt h ei n t r o d u c t i o no ft h ep r o d u c tm i x w i l la f f e c tt h em o t o rc a rm a r k e t ，t h er e s u l ti su n d o u b t e d l yaf a i l u r e b a s e do nt h ea b o v e ：t h i sa r t i c l ew a n t st oe x i s t i n gh y b r i dv e h i c l e sa n dr e g u l a r c a r si n t e r n a lm o r p h o l o g ya n ds t r u c t u r e ，a n dc o m b i n e dw i t hs u i t a b i l i t yf o rt h ep u r p o s e o fc i t yb u s e sa st h er e s e a r c ho b j e c t , t h ee s t a b l i s h m e n to fab a s i ch u m a nh y b r i db u s e s i n t e r n a la n de x t e r n a lm o r p h o l o g ys y s t e m ，a n dp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fh y b r i d c a r s ，h y b d dc a r sa n de n h a n c i n go u rc o m p e t i t i v e n e s si nt h em a r k e t , m a k i n gt h eh y b r i d d e s i g ni sm o r ep e r f e c tf o r mf o rm a x i m u mf u n c t i o na n d u n i f i e d k e yw o r d s ：h y b r i d ，c i t yb u s ，a p p l i c a b i l i 哆o f d e s i g n u 一一_ 一 _ _ _ 一一 目录 摘要，。i a b s t r a c t i i 第l 章绪论l 1 1 课题背景和设计意义1 1 2 混合动力车的分类2 1 3 国内外混合动力车发展现状3 1 3 1 国外市场现状3 1 3 2 国内市场现状5 1 4 本论文的研究方法和研究目的7 第2 章城市公交车发展现状8 2 1 城市公交车的由来8 2 2 国内城市公交车分类8 2 3 公交车主要组成构件9 2 3 1 底盘9 2 3 2 车身9 2 4 国内外城市公交车介绍9 2 4 1 国外城市公交车简介9 2 4 2 国内城市公交车现状1 0 2 5 国内城市公交车的发展总体趋势1 2 第3 章混合动力汽车城市公交车形态研究与分析16 3 1 市场调研17 3 1 1 对使用人群的调研分析1 7 3 1 2 用户调查实证19 3 1 3 调研小结2 l 3 2 普通城市公交车外部形态分析2 l 3 2 1 国内公交用车外形特征分析2 l 3 2 - 2 国外公交车外形综合分析2 5 3 2 3 公交车使用环境一2 8 3 3 普通城市公交车内部部形态分析2 8 3 3 1 适用性设计要素界定2 8 第4 章混合动力公交车具体元素设计3 3 4 1 混合动力公交车具体元素设计3 3 4 1 1 乘客门_ 一。_ 3 3 4 1 2 地板及踏板3 3 4 1 3 通道3 4 4 1 4 扶手3 4 4 1 5 乘客区域座椅3 5 4 1 6 驾驶区域3 6 4 2 混合动力公交车适用性设计趋势3 7 4 2 1 安全性3 7 4 2 2 舒适性。3 8 4 2 3 统一性3 8 4 2 4 合理性3 9 4 3 本章小结3 9 第5 章混合动力公交车设计方案提出。4 0 5 1 混合动力城市公交设计的程序4 0 5 2 具体方案设计4 l 第6 章结语4 3 6 1 研究的成果和意义4 3 6 2 研究的缺陷与不足4 3 6 3 有待改进的问题4 4 致谢4 5 参考文献4 6 武汉理- 大学硕+ 学位论文 第1 章绪论 1 1 课题背景和设计意义 每一种新的现象后面必然映射着一个新的产物的出现，而新产物的目的直 接反应了人类的需求。混合动力汽车正是基于能源与环境双重危机的背景下而 诞生的产物，一方面它反映了人们对能源环境同趋恶化的危机感，另一方面也 反映出汽车行业已经悄然做出了适应性的改变从纯汽油时代迈向混合动力 时代。 汽车需求日益递增是未来汽车市场的发展趋势，为了减轻它给环境和能源 带来的双重压力和危机，研究发展节能环保型的汽车成为我国未来汽车行业发 展的一个必然趋势。目前，国外许多国家已经针对这一问题做出了相应的研发， 他们对节能环保燃料的研究已经比较成熟，并已经实现产业化，成功的推出了 一些节能环保汽车，在汽车销量上也得到了不错的反响。而在我国现阶段，节 能环保汽车发展还处于萌芽期，在形态上，套用传统车型，没创新，没变化， 在内室设计中，人机方面也存在一定的问题与缺陷。即使某些核心技术已经达 到甚至超过外国，但陈旧不入时的外观，给不了人新意的形态，某些功能上的 不完善，适用性的差强人意等等。正是这种情况，使得节能环保汽车的发展徘 徊不前，销量上和传统发动机的汽车差距逐渐拉大。因此，重新对环保型汽车 做出一个新的包装，从外观形态到内室设计上做出一个新的定位，建立一套完 善的改良体系，对未来汽车行业的发展来说，是一条必行之路。 我们在前面谈到人类所面临的两个巨大的问题，一个是由于资源的同益匮 乏，导致以后人类所能使用的能源最终会殆尽，新燃料的研发是一个必然趋势。 第二个是环境日益恶化，近年来，汽车销量一路走高，我们一方面在为良好的 汽车销量沾沾自喜时，另一方面也为也在为汽车带来的负面影响而担忧。汽车 尾气的肆意排放，导致环境不断恶化，能源( 石油) 开始紧缺。如今，人们对 石油的开发和利用程度已经相当严重，石油价格多年来只升不减，如果任其发 展，可以预见有朝一日石油终将被人消耗殆尽。因此，寻求一种新的能源作为 它的替代物是首当其中的一个问题。出于对环境的改良，也必须对现有工业化 的设备( 汽车) 做出必要的调整。据统计，在普通道路上行驶的汽车汽油的使 武汉理工大学硕十学位论文 用率仅仅只有4 0 ，有些性能差一点的汽车使用率仅仅只能达到2 5 。在这个基 础上，各大汽车厂商纷纷开始作出相应的调整，也有厂商想尝试运用纯电动技 术作为核心动力，但是电池的能量密度比汽油差上了百倍，远远达不到人们所 需求的能量值。在这样的情况下，各种各样的混合动力车一批批涌现出来。这 种动力车就是将传统发动机尽量做小，让一部分能量由电池承担，是人们既想 节约油耗，又想降低污染两全其美的设想。事实上，混合动力既发挥了发动机 持续长时间工作，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染，低噪音的优势， 两者相互促进，达到节能减排的目的。据统计，发动机的效率可以提高1 0 左右， 而尾气的排放可以减少2 7 。因此，目前人们普遍认识到混合动力汽车是以后汽 车行业发展的趋势，大力研发便成了许多汽车厂商的共识。 1 2 混合动力车的分类 自2 0 0 3 年起，联合国对混合动力车给出了一定的规范：混合动力车是“为 了推动车辆的革新，至少拥有两个能量变换器和两个储存系统( 车载状态) ”的 车辆。混合动力车的英文全称是h y b r i de l e c t r i c a lv e h i c l e ，简称h e v 。1 就目 前混合动力车市场而言，类别主要分为三种：第一种以电动马达作为辅助但主 要做功还是以传统发动机为基础的并联方式。这种方式主要特征是发动机驱动， 而电动马达的功能主要在于在汽车起步、加速等状态时，发挥一定的辅助功能， 发动机燃油消耗大时，利用电动马达辅助驱动的方式来降低传统发动机的油耗。 这类混合动力在结构方式上来说是采取两者相结合的一种模式，比较简单。这 类车型的代表是本田所推出的一款i n s i g h t 。第二种是只用电动马达驱动行驶的 车型。当速度提高时，发动机和电动马达互相配合，这是的驱动方式既有串联 驱动又有并联驱动，这种驱动方式分为两类：车刚启动与低速形式的时候电动 马达单独驱动，一旦速度提高，则发动机和电动马达两者共同起作用，这种方 式类型必须具有一定的驱动分担功能，再加上串联和并列的结构方式，因此结 构比较复杂。这类驱动的代表车型是丰田普锐斯。最后一类是单独只用电动马 达驱动行驶的电动汽车，这样的驱动方式我们叫做串联方式。这样的汽车单独 靠电动马达驱动行驶，驱动方式只有电动马达，发动机只能最为动力不足时的 备用驱动，当电池不足的时候会采用外部充电的方式，同时，当电量用尽之后， 还可以使用备用发动机进行驱动。换句话说，这种车型就可以称之为电动车， 1 引自亚洲研究网( 2 0 0 9 - 2 0 1 5 年全球混合动力汽车市场分析投资前景研究报告2 0 0 9 年8 月 2 一 。 。 - 武汉理工大学硕+ 学位论文 但是他们同样需要安装燃料发动机最为备用，所以这种类型也可以称为混合动 力车，这类车型中的代表是通用雪佛兰的v o l t 混合动力汽车。 本文所指的混合动力汽车是我们定义上的第一种汽车类型，即指同时装备 两种动力来源热源动力( 由传统的汽油机或者柴油机产生) 与电动力源( 电 池与电动机) 的汽车。2 这样的动力系统可以按照实际的工作状况进行灵活的调 整，使得发动机的性能达到最佳，从而降低油耗，达到节能减排的目的。 1 3 国内外混合动力车发展现状 混合动力车发展至今已经有十多年之久，虽然他们从燃料方式，驱动方式 上合普通传统汽车有所不同，但两者毕竟异曲同工，一脉相承。目前为止，国 外汽车的公司在造型设计方面所拥有的技术比较成熟，国内也拥有许多优秀的 设计案例，我们在混合动力汽车的设计上可以多加以借鉴。 1 3 1 国外市场现状 以日本市场为例，混合电动车以走向大规模化，集成化的发展趋势。其中， 丰田旗下的p r i u s ，e s t i m a ，c r o w n ，c o a s t e r 等系列已经成功的推出了混合动力汽 车车型。他们在日本本土市场以及欧美海外汽车市场取得了不同凡响的可观的 利润，有关质料统计，其累计销量已经超过6 2 万辆。在丰田取得巨大成功之后， 本田，福特，通用，大众，雪铁龙，雷诺等各大汽车公司也纷纷借助这股趋势 突出自主品牌的混合动力汽车，一时间，百花齐放百鸟争鸣，混合动力汽车的 市场销量已经从6 0 万辆飞至1 0 0 万辆以上，据统计，2 0 0 9 年年底，以丰田汽车 为例，其混合动力型汽车累计销量已经超过2 0 0 万辆，由此可见，混合动力汽 车市场发展前景不可限量。 谈到国外混合动力汽车的造型发展，我们不得不先来研究世界第一款混合 动力汽车丰田普锐斯。从动力输出方式上来说，这款车是属于汽油和电的 混合动力。从外形上看，整个汽车成一个楔子形，前端得车灯设计如同一双炯 炯有神的眼睛，使得车富有动感和张力、车窗的设计主要是采用三维曲面的设 计，这样的而设计有两个优点，第一加大了空间流动性，起步时气流很平稳， 第二，这样的设计能节能减耗，提高燃料效率。汽车两边的大灯与细长的前进 2 引自百度知道 3 武汉理工大学硕十学位论文 气栅格两者之间的联系，如同一个巨大的苹果在一条丝带中呼之欲出，加上尾 端的尾灯，三者紧密的结合，给人一种流线美同时又散发出时尚的气息。在强 调外观设计的同时，富有人性化的操作系统以及合理的人机尺寸，都为这款混 合动力汽车增色不少。2 0 0 5 年1 2 月，第二代新款的普锐斯上市引起了不错的反 响，0 9 年5 月在日本市场上又推出了第二款车的改良版，从此之后，普锐斯已 经从一个新兴的产物成长为一个成熟的商品，混合动力汽车市场的大门就此开 启。 在第二款普锐斯取得巨大的成功之后，丰田并没有就现状得以满足，而是 强势推出了第三代普锐斯。相对于老款的而言，它更具有流畅性和灵动性。新 款在前脸的大灯上采取了一条折线的设计，这一变化使得汽车业界影响很大， 它使得汽车更具有轮廓性，前脸的变化虽然只有一点，但显得更加生动。这样 的手法引起了很多汽车厂商的注意，在自己品牌汽车的设计上也纷纷效仿这种 表现方式。同时，三代普锐斯在厂徽上又加了条蓝色的引线，一方面使得色彩 变化更具有层次感，另一方面也是科技性和环保性的体现。比起前一款，新款 普锐斯的空气流动性更佳，这与前挡板平面的设计以及尾部整体拉伸的鸭嘴型 设计有一定的关系。经过专业的计算，新一代的普锐斯的风阻系数高达0 2 7 ， 这个值是许多优秀的车型所望尘莫及的。就以上的分析我们不难看出，丰田所 推出的混合动力汽车普锐斯不光是为了取代普通型汽车的驱动模式，更多的是 以一种高新的理念来打造一种新型、节能、环保，更富时代感，科技感的新产 物。 我们再看看欧美的汽车厂商推出的设计。首先，我们以德国大众 ( v o l k w a g e n ) 所推出的混合动力汽车为例。2 0 1 0 年日内瓦车展上推出了4 款 h e y ，并宣布这4 款汽车将在2 0 1 3 年投产。在先后推出“途锐混合动力 ( t o u a r e g h y b i r d ) ，“捷达混合动力( j e t t ah y b i r d ) 以后，又宣布在2 0 1 3 年8 月推出 “帕萨特混合动力汽车一( p a s s a th y b i r d ) ，同时期l o 月也将售出“高尔夫混 合动力汽车 ( g o l fh y b i r d ) 。由此我们可以看出，它与丰田的研发型模式不同， 更多的是在原有车型的基础上做出适应性的改良。这样的改良设计，从外观设 计上没有太大的区别，但在细节是也会有标志性的变化，比如从动力方式而言， 有原来的纯汽油到现在的混合动力，所以在尾端油箱部分做了一定的改善。同 时在内室设计中改成了四门五座，使得使用效率更高。 美国市场主要以通用汽车为主，而雪佛兰所推出的v o l t 概念车更是一颗冉 冉升起的新星。v o l t 是一款混合动力的汽车，但与我们所研究的混合动力还是 4 一 一一一 武汉理t 大学硕士学位论文 有一定的区别，他主要靠电机驱动。由于是电驱动，因此发动机在正常行驶的 过程中基本不参与做功，汽车行驶起来基本听不见发动机的噪音。由于是用电 能作为驱动模式，因此排放出的废气基本没有，燃油的效率大大增加。从外形 上来分析，它不同于其他概念车，车身显得低调，不张扬，车型也很符合大众 的审美观，走的是一种中庸的设计路线。据统计，v o l t 可以持续运行6 9 公里， 而充满电仅仅只需三个小时，一次充电额只有9 度。从经济性方面考虑，这款 车型也是不错的选择。 1 3 2 国内市场现状 目前我国汽车发展主要是以国外大品牌汽车通过合资企业的方式将他们自 有的混合动力汽车推广到我国市场。这样的销售模式直接导致两个问题，一是 价格过高，相对于价格日趋下降的普通汽油型汽车，人们更愿意接受这种消费 层面上的实惠。第二个问题是大多数人节能环保的概念的意识不强，他们所接 受的节能环保往往只是一种形式，而真正在消费层面上来看待这个问题的时候 会发现人们的消费观与概念之间还相距甚大。 即便如此，国内各大厂商依然不遗余力的将节能环保技术运用到产品中。 于此同时，我国政府相应的扶持力度也在与日俱增，以0 8 年奥运会与l o 年的 世博会作对比，政府投入购买混合动力汽车作为出租车运营的资金比例有增无 减。在深圳，也建立了混合动力车的试点，提供了相应的配套措施。这些相应 的举措都为节能环保的理念“添砖加瓦 。我国自主研发的有些节能环保车在性 能上比国外同档次的车型更为优异，但是粗糙的加工工艺，不合理的内部人机 设计，以及把现有汽油型汽车的外观的生搬硬套，使得实用性大大减弱这 些弱点的出现，使得某些先进的技术黯然失色。因此，要想正真提高国内混合 动力车的市场竞争能力，能让用户更为满意，更为实用和适用，就得在外观设 计上结合混合动力车的结构特点，多下文章，表现出这种车型的特质：节能的， 实用的，适用的，方便的，合理的。 下面，我们通过一个具体的例子来看看国内的一些混合动力汽车的设计。 我国汽车工业发展初期大概从上世纪6 0 年代开始，但是自主创新能力局限，与 国外的设计相比，国内一直在刻意效仿，因此，在许多车型的设计上都能看到 国外汽车设计的影子。我们从这些诸多的模仿设计中，挑选一款作为对比分析。 奇瑞的q q 对国内市场而言是一款比较成功的案例。q q 的外形走的是可爱乖巧的 武汉理上人学硕士学位论文 路线，与雪佛兰的乐驰外形非常相似。但是形态过于雷同，抄袭的味道过于明 显，我们可以通过以下图片作为对比分析( 如图1 1 与图1 2 ) ： 图1 1 i 图1 2 除了奇瑞之外，国内还有许多品牌都会出现这样类似的问题。由此可见， 我国的汽车外形设计与国外相比而言，差距是相当明显的。我们在在模仿的同 时，更多的是应该学习国外优秀设计的亮点，而不是不动脑筋的一味抄袭或者 拼凑。在掌握了一些国外先进的设计理念以后，开始自主的研发和创新才是我 们该做的事情，现在我国的混合动力车的设计基本上也是在原有普通汽油型车 型上做出的一些小小的改动，可以说是“临摹原有车型基础，打上混合动力 的旗号，这样的设计必然是不够严谨的。虽然我国许多汽车厂商对汽车的外形 要求不高，但我们现在不得不未雨绸缪，一方面增加我国自主研发汽车的市场 竞争力，另一方面也能通过自己优秀的设计与国外优秀的案例做对比分析，为 以后的混合动力汽车的设计积累更多宝贵的经验。就以上的市场定位分析可以 得出，当前国内市场的混合动力车主要有以下几个特点：第一，国外的混合动 力汽车占据了国内混动车的主流市场，国内自主品牌较少；第二，虽然混动车 有一定的发展前景，但是价格过高使得虽然被消费者看重，但购买力不强，第 三，目前的混合动力车技术方面虽然已经完成混合动力，但是还不够完善，还 需要百尺竿头更进一步，第四：市场主流混合动力还是以家用轿车为主，而公 共用车，如公汽，旅游观光车，校园用车等还未带完全的开发。目前尚未完全 成熟的技术、偏高的成本、传统的消费理念以及鼓励政策偏少都是阻碍中国混 合动力汽车市场快速增长的问题。 6 一 武汉理工大学硕十学位论文 1 4 本论文的研究方法和研究目的 我国汽车行业相对于国外先进水平起步较晚，对汽车产业的核心技术和自 主研发能力还比较缺乏。目前国内较大的汽车生产厂商对新型汽车发展力度参 差不齐，虽然都有自主研发的计划，每年也有新款汽车的推出，但往往销售效 果不明显，华而不实。导致这一现象的产生主要归结为这几个方面的问题： 第一，很多设计出于“山寨”效应的低端模仿，具有实际功能和实用意义 的原创设计比较稀少。第二，国内的设计大多是原有汽车车型上的改良设计， 浅尝辄止，浮于表面，使得汽车的整体性设计不强，实质性研究过于缺乏。第 三，现有国内汽车厂商多数为合资企业，生产线基本从国外全盘进口，而缺乏 对汽车设计不足的重新定位和思考，使得汽车的实用性与适用性大为下降。正 是从这三个方面原因出发，因此对整个汽车设计行业做出一系列的改革和完善 势在必行，与此同时，也通过此举加大对混合动力汽车的发展。本文想通过对 现有公共汽车的功能实用性和适用性的研究，在内外部形态方面建立一个完善 的改良体系，使得未来的混合动力汽车的设计在功能和形式上得到相对的统一。 具体的研究方法包括：资料查询，对现有普通型公共汽车的市场调研，对 以往成功案例的分析与借鉴，总结归纳出未来汽车发展的设计趋势，做出最终 创意设计等。另外，以现有的公交车为基础模板，做出一套全方位的总结归纳 和分析，以及现有国外先进混合动力车的调研分析，归纳出他们节能环保的特 征，总结出一套适用于城市环境下混合动力公交车的节能模式。最后，通过前 期的分析，调查，和总结归纳，完成一整套方案设计，并在系列的方案设计中 选取最佳的结合方式加以完善和修改，最终得到一个适用性与安全性兼备，功 能与形式并重，合理的方案，对国内混合动力汽车的发展起到积极的推进作用。 7 一一 武汉理工人学硕士学位论文 第2 章城市公交车发展现状 2 1 城市公交车的由来 汽车这个新兴产物的诞生是从蒸汽机发明出来后人们在此基础上的延伸而 来的，当时还没有公交客车这一个概念。就当时而言，城市的规模较小，市内 交通主要依靠步行，也有部分人力车和马车。早期客车的雏形就是以马车的样 式作为参照的，马车的大概形体主要分为两部分，一个是以马为动力的驱动部 分，另一个是马后面拖着的一个载客的箱体，这就是最早的城市客车，但是公 交这个概念还没有引进。公交车诞生晚于轿车和货车，最初的客车安全性和舒 适性极差，外观形态也很落后，原因是客车的底盘是由货车的底盘组成，形态 上极为不协调，直到二十世纪四十年代才有了真正的客车底盘。底盘的改变使 得使客车地板面的高度，乘客乘坐的高度有了一定的改善，整个室内空间的实 用性也更好一些。在二十世纪四十年代至九十年代的城市客车我们称之为老式 城市公交客车，最早的公交车便从此诞生。从早期到现在，公交车的技术一直 再不断地发展和革新，2 0 世纪9 0 年代后的公交车地板离地高度越来越低、适用 性的设计元素，以人为本的设计需求成为了公交车设计中越来越多被考虑到得 问题。这个时代所产生的客车更多的起到城市人口流通工具的载体的作用，我 们给了它以新的名称，现代城市公交车。 2 2 国内城市公交车分类 目前，我国对城市公交车分类方法有以下几种： l 、按发动机位置分类。分为前置城市公交客车和后置城市公交客车。 2 、按车的长度分类。例如车长为1 0 米，就称为1 0 米城市公交客车。 3 、按等级分类。分为中级城市公交客车和高级城市公交客车。3 3 汽车和挂车类型的术语和定义( g b 1 3 7 3 0 1 2 0 0 1 ) 武汉理t 大学硕士学位论文 2 3 公交车主要组成构件 由于公交车是一个由成千上万个的部件组合而成的复杂的综合性产品，因 此我们在这里主要谈的是他的主要组成构件，即底盘和车身。这两个部件是公 交车组成构件中的核心部分。 2 3 1 底盘 底盘是衡量公交车好坏最直接的标准，它是整个车稳定，安全行驶，乘客 能得到舒适感的决定性因素。底盘又由以下几个部分构成：动力系统、传动系统、 变速操纵系统、制动系统、转向系统和悬挂系统等。4 2 3 2 车身 如果说底盘是安全性的主要保障的话，那么车身便是乘客舒适化保证的基 础。由于人的主要活动基本都是在车身中完成，而它又是直接连接底盘的部分， 因此它将是我们对人做出适用性设计所围绕的中心，车身的组成部分主要分为： 骨架、蒙皮、地板、内装饰、驾驶区、电器和空调等。车身最大的作用是发挥 其功能性，承当一个合理舒适载体的功能，因此在设计的过程中我们必须从人 机工程的角度出发。 2 4 国内外城市公交车介绍 2 4 1 国外城市公交车简介 我们在前面已经谈到，公交车始源于货车，在国外，最早的公交车是利用 货车的发动机和底盘在加上单独的车厢三者拼凑而成。上世纪4 0 年代，公交车 的设计逐渐开始发扬自己特有的风格，与一味借用货车形式的方式渐渐远离， 在不断地衍化的过程中设计风格也渐渐变得独树一帜。从亚洲到欧洲，日本， 英国，美国等经济发达国家，慢慢开始意识到整个公交系统的重要性并致力于 发展公交事业。虽然随着日后经济的快速增长，轿车的数量在发达国家与日俱 增，但始终无法取代公交系统方便，快捷的优势。到6 0 年代，公交车做出了更 适应性的改变，设计师从人的角度出发，主动的将城市地板与地面的距离减少， 4 周方寿，等客车车身覆盖件的设计与制造北京：机械工业出版社，1 9 9 8 ，7 9 武汉理工人学硕+ 学位论文 高度降低后车行驶的更加平稳。之后，欧洲开始对公交车做出一个全方位的定 性，主要是从车身长度作为考量对象。1 1 米逐渐被大多数国家所认可，渐渐的 在欧洲l l 米成为标准城市公共汽车的车身长度。车身的长度只是一个基本的标 准，最重要的其实是地板离地的高度问题，这个高度的确定有一定的讲究，在 作出全方位的实验和尝试之后，得出了一个最佳的高度范围的距离。即在 5 8 5 m m - - - 7 2 5 m m 之间。并且规定，在乘客的区域地面应是平板，车门宽度范围在 1 2 0 0 m m 1 4 0 0 m m 之间。这个标准的制定最早来源于德国公共交通联合会，大约 在上世纪6 0 年代末，该标准合理的标出了公交车的长，宽，高，地板离地的高 度等一系列主要设计的数值，并得到了成功的运用。从此之后，欧洲各国纷纷 依照该标准为母本，制定出相应的适合于自己国家的尺度准则。之后，该组织 又将地板，踏板等尺寸进一步的细化，从此之后，一个完整的细节准则便诞生 出炉。欧洲从8 0 年代中期开始，社会结构逐渐发生了改变。老年化，老龄化渐 渐成为了整个社会的一种现象，对踏步的设计在这一时期变成了公交车改良的 一个主流趋势，一级踏步甚至是无踏步( n o n s e t p b u s ) 便成为设计的重点。当无 踏步的设计研发成功之后，在城市公交车上开始普遍被利用，慢慢的这种车型 开始流行于欧洲。亚洲最早将公交产业化的是在日本，而日本的公交车发展与 德国相比则晚1 0 年之久，直到上世纪就是年代末便开始模仿德国开始无踏板的 城市公交设计，无论是我们所熟知的“三菱”、“日产”还是“五十铃 都逐渐 推出了代表性的新车。这几大厂商在零部件上都采用了德国的z f 的生产线，其 目的一方面是降低了生产的成本另一方面提高了工作效率。以国外的城市公交 车为例，其车内的设计完整性来说比较完善，主要体现在信息系统上。比如i c 卡的刷卡机、操作界面的信息显示系统，双层公交车的上层供乘客观光看的望 远镜等等。现如今最新型的公交车上一定的监控系统，能够从车上识别一定的 电子信号。在驾驶区域有液晶显示屏，随时向司机反映操作情况，并存储需要 的信息，这样的设计处处体现出人性化的因素，减少了驾驶员的误操作，提高 了公交车的安全性能，同时这样的处理器有一定的储存能力，为维修带来了不 少的便利。 2 4 2 国内城市公交车现状 我国公交车的发展总体来说比较迅速，6 0 年代初期公交车便开始兴起，但 与欧洲的相似，同样是对货车进行了一定的改装，再添加一个简易的车身，主 l o 一一 武汉理j ：大学硕士学位论文 要用途是载客运输，被称为客车。那个时代的客车性能比较差，抗冲击能力比 较弱，而且不适合长时间的旅途奔波，对乘客而言，舒适性较差。到上世纪7 0 - - 8 0 年代，我国的正是改革开放的时候，国民经济飞速发展。随着全民的生活水。 平的快速提高，城市公交车设计水平也有了相应的发展。这时开始设计了公交 车独有的底盘，功率的提高，油耗排量的由低到高的排列，噪声指数逐渐降低， 尾气的排放一般都能达到欧洲排放一类的标准。城市公交车的地板高度从 8 0 0 m m , - 一9 0 0 m m 降低到5 5 0 m m 一- - 6 5 0 m m ，更有甚者已采用空气弹簧悬架作为减少离 地面距离的形式。在车厢的附件上也有所改善，例如座椅布置与分布，合理性， 舒适性都有大幅度的提高。我国从9 8 年起，在许多大城市对公交车动力系统做 出了一定的改变，变成了石油与天然气相结合的方式。虽然在我国来说是一个 明显的进步，但是和成熟的欧美产品相比照，还存在这巨大的差距。这些差距 主要体现在在技术水平、车辆性能等这些方面。如今，我国城市公交车有了长 远的进步，但是任然与国外的先进水平存在一定的差距。城市中各种档次的公 交车都存在，参差不齐，高档的公交车在部分特大城市中运营，但在技术方面 还有许多不成熟的地方这些问题都需要我们进一步去完善。 目前，城市公交正向大型化、低地板化、环保化、高档化、乘务电子化、 造型现代化发展，并且城市客车的燃料采用趋于多元化，混合动力( h e v ) 便是 所有燃料中最受关注，并将长远发展的一种动力型燃料。在我国，许多大中城 市的系统主要以大中型公共汽车及电车以及少部分混合动力车占据主要市场， 他们承担的客运总量大约占整个城市公共交通的6 8 以上。7 0 0 , 6 是中低档普通型 的公共汽车在我国许多大中型城市中比较多见。而在内陆的特大城市，如武汉， 普通型公共汽车也只占6 0 ，相对于沿海和中部而言，西部的公交状况更为落后， 主要表现在这几个方面，技术状况落后，车龄老化、污染严重、油耗高、噪声 大。这一类公交车的底盘技术状况仍与现在先进的技术相比已经远远落在后面。 仅仅相当于国外2 0 世纪7 0 年代水平，车身的长度在1 0 米左右，地板高采用钢 板弹簧悬架，舒适性差、速度慢，动力方面也存在着不足。就武汉而言，已经 在大多数公交车上装配空调系统，但是在西部大多数地域还没有相应的配置。 总的来讲，主要差距主要表现在以下几点：第一，这类车一般是用载货车的底 盘改造而成的公交车，车长大多数为1 0 米以下，驱动力不够，乘客载重量少。 第二，公交车老龄化、油耗高、噪音大、污染严重，技术性能落后。第三，乘 坐舒适性不强、速度慢、服务设施不健全，安全