纯电动公交车造型设计

西南林业大学本科毕业（设计）论文（2016 届）纯电动公交车造型设计摘要：随着城市人口的不断上涨和城市污染形势的日益严峻，人们对于零污染的纯电动公交车的需求也在逐年上升。因此设计出符合城市发展需求的、人性化的、高安全性的纯电动公交车显得越发重要。本课题根据汽车理论、汽车构造等专业知识在已有的车身骨架及底盘的基础上，借助工业设计软件 3DS Max 中对整车的外部造型和内部造型进行了全新设计。在设计过程中参照了国内外主流纯电动公交车的设计理念和方法,对各类设计资料以及相关标准进行了较为深入的了解，针对纯电动公交车内外各个部件的造型设计和布置形式进行了反复探讨和修改，力求设计出一款人性化、安全舒适和制造方便的纯电动公交车。关键词：纯电动公交车；人性化；3DS Max；外部造型；内部造型。IPure Electric Bus Style DesignAbstract: As citys population rising rapidly and its environment continue todeteriorate,year after year there is an increase wher e people are demanding azero-emission pure electric bus. Hence its far more important to design ahuman-oriented electric bus which meet the demand of citys development andstandard of security.In this subject,bus whole new exterior and interior style havebeen designed in industrial design softwar e 3DS Max based on existing bus bodyframe and chassis.During the design process,a great quantity of mainstream conceptsfrom around the world have been read,and after having a deep understanding ofvarious design materials,methods and relevant standards,each parts style,size and theway it arranged have been repeatedly explored and modified in order to create a pureelectric bus which is safer,more thoughtful and comfortable and easily manufactur ed.Key words: Pure electric bus; Human-oriented; 3DS Max;Exterior style;Interiorstyle.II目 录纯电动公交车造型设计.IPure Electric Bus Style Design.II第 1 章 概论.11.1 目前国内外纯电动公交车行业发展背景. 11.2 国内外纯电动公交车的设计和未来设计方向.31.3 本课题主要研究内容. 4第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置. 52.1 车身总体尺寸选定. 52.2 前围布置. 72.3 左侧围布置.82.4 右侧围布置.112.5 后围布置.122.6 顶盖布置.13第 3 章 纯电动公交车车身内部总布置. 153.1 乘客座椅布置.153.2 车内扶手布置.163.3 车内安全设施布置. 173.4 车内地板布置.19第 4 章 纯电动公交车外部三维造型设计.214.1 前围造型设计.214.2 左侧围造型设计. 224.3 右侧围造型设计. 224.4 后围造型设计.234.5 顶盖造型设计.244.6 外部总装配造型. 25第 5 章 纯电动公交车内部三维造型设计.275.1 驾驶区三维造型. 275.1.1 驾驶员座椅三维造型. 275.1.2 仪表台三维造型.28III5.1.3 投币箱及刷卡器三维造型.305.2第 6 章乘客区三维造型. 315.2.1 乘客座椅三维造型.315.2.2 车内顶造型设计.34纯电动公交车最终渲染效果图. 35参考文献.41指导教师简介. 44致 谢. 45附录. 46IV第 1 章 概论第 1 章 概论1.1 目前国内外纯电动公交车行业发展背景近年来国家城市化进程逐步提高，早在国家“十二五” 期间城市人口比例就已超过预期，这使得道路拥堵，城市污染等问题日益严重，不少城市还经常出现雾霾天气，对人民群众的健康造成了很大影响。据国家工信部的最新数据显示，截止 2014 年末，我国公共汽电车运营线路总长度达到了 617235 公里，全国公共交通车辆运营数达到了 476255 辆，每年消耗大量的成品油，几乎占了全国百分之十的成品油。而其产生的各类大气污染物均处于全国机动车辆排放排行的前列，如果这些公交车全部用节能与新能源公交车替代，每年可以为国家节约大量的能源，为城市减少大量的大气污染物。为了解决资源和污染的双难题，纵观国际社会，各国在新能源汽车上均投入了大量的工作，并已取得成效。美国早在克林顿时期就确定了新能源汽车战略，决心减少对油气资源的依赖，而在 2012 年美国还启动了电动汽车的国家创新计划EV EVERYWHERE ，在新能源汽车的发展中将纯电动车辆作为推进低碳绿色创新的重中之重。日本在 2009 年开启“新一代汽车战略” ，采用“绿色税制”对购买纯电动汽车的企业和个人减免多项赋税。德国规定 2015 年底之前购买纯电动汽车免交车辆税等。2015 年 12 月 28 日乌克兰纯电动汽车进口汽车零关税法也正式生效。作为纯电动汽车中重要的一员，纯电动公交车在运行过程中以其低碳、零大气污染物排放的特点，得到了国内国际主流城市公共交通部门的青睐。根据交通运输部的定义，新能源公交车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的公交车。纯电动公交车指的是单纯依靠电力为能源驱动的公交车，是新能源公交车的一部分。为了缓解公共交通给城市环境带来的负面影响，我国紧跟国际潮流，推行了“公交优先”和新能源公交车优先发展的战略。截止至 2014 年底，全国已有 69 个城市配备了纯电动客车，累计 11148 辆，开始初具规模。根据“十三五” 发展纲要，到 2020 年，我国城市公共交通领域的新能源车要达到 20 万辆。国家还相继开展了“十城千辆 ”节能与新能源汽车示范推广应用工程，全国新能源汽车试点城市等第 1 页 共 53 页第 1 章 概论行动，为各个省市制定了详细的考核办法新能源公交车推广应用考核办法（试行） ，并出台了针对新能源汽车的免征车购税、政府奖励和资助建设充电站、对公交企业符合条件的新能源车辆进行补贴等一系列政策措施，由中央到地方大力支持。举山东为例，在山东，公交企业购买一辆纯电动的公交车除了能拿到国家政策补助的 50 万还能拿到地方政府扶持的 20 万，相当于企业购入一辆纯电动公交车能拿到 70 万的补助，这还不包括后续的一些运营费用的补贴，目前国家已出台节能与新能源公交车运营补助标准，在 5 个类型的公交车中纯电动公交车补助额排在了第一位。对于运营过程中产生的充电设施征地和用电价格优惠等的政策交通运输部于 2015 年发布了关于加快推进新能源汽车在交通运输行业推广应用的实施意见 ，根据意见协调地方政府落实政策，为新能源公交大开绿灯。可见我国对于高速推进节能与新能源公共交通的决心，另外在行业中还实施了新能源汽车产业技术创新工程，大大推进了新能源汽车在中国的发展。再来看企业和科研单位，目前全球老牌客车厂商如沃尔沃、西门子、蓝鸟、日野、斯堪尼亚等还有大学如首尔大学和早稻田大学等都已经加入了商用纯电动公交车的研发行列，前期车型都已投入使用。目前纯电动公交车（此处仅讨论插电式纯电动公交车）主要分为快充式和非快充式的，前者只依靠靠站时间快速充电然后续航至下一站点，充电方便但无法长距离运输，后者续航里程较长，其电池体积也较大。交通部建议公交企业购入的非快充式纯电动公交车续航里程原则上要达到 200 公里。我国客车企业比亚迪、厦门金龙出口到全球的纯电动公交车主要是后者。其中比亚迪生产的纯电动公交自从 2013 年通过了出口欧盟的无限制许可后不仅拿到了全球五大洲的订单还专门为北美等地区研制专门的纯电动公交车，代表了国际顶尖水平；韩国东远的研究人员研发出了无线充电式纯电动公交车，当公交车进入站台，底盘的线圈和埋在地下的线圈相互感应从而实现充电，而晚上的时候还会在车库深充一次；对于沃尔沃，新型的充电系统及所有的电池组都被安置在了车顶，并用车身蒙皮整体包裹，充电时由专门的充电架自动探测到车身上充电接口并伸出伸缩式充电架进行充电，不仅实现了安全便捷的充电也是整体造型紧凑美观；在台湾，第一台电动巴士成功投入运营，取名“台湾之光”，造型与一般柴油公交车一致，续航里程达到了 300 公里。总体而言，发展纯电动公交车有利于控制污染、节约能源，缓解城市交通拥堵和促进我国汽车产业的升级，加上国家政策的大力支持，未来纯电动公交车一第 2 页 共 53 页第 1 章 概论定会越来越多的走进人们的生活，给人们的生活带来便利。1.2 国内外纯电动公交车的设计和未来设计方向从主流客车厂商设计的纯电动公交车看，主要朝着以下方向进行：(1) 大中型化。目前新投产的纯电动公交车除了在部分小城镇或偏远国家和地区推广的，如在英国剑桥试运行的欧洲 Arriva 和比亚迪在非洲和中东投入的新型纯电动公交车是 6 到 8 米长，其余基本都是大中型单层公交车，尤其是 10 米以上的车型是主流，欧洲大型城市不少还配备了一进两出的 12 米三门公交车。值得注意的是，目前超长的铰接式公交由于转弯半径过大，对司机要求高，高峰期容易引起路口拥堵等缺点已逐步退出历史舞台，因此纯电动公交车的设计将直接放弃此类车型；(2) 智能化。越来越多的公交车设计开始变得智能化。a.装上了 GPS 或雷达系统的公交车如今可以在站台或者手机上实时显示公交车所到达的地点；b.现代化纯电动公交车上还安装了实时监控系统，对于处理纠纷，处置刑事犯罪等提供了便利，也给乘客有了更多安全感；c.车内 LED 导航牌可以根据车辆到达地点实时显示，在人多嘈杂的时候可以有效提醒乘客下车；d.车后半部分的扶手上安装了到站提示按钮，人多的时候只要按一下按钮司机就会收到提示知道有乘客要下车。（3）人性化。这是个厂商设计的重点。a.为了方便老人，儿童和不方便行走的乘客上下车，国内外许多新投入的纯电动公交车都才有了一级踏步的低地板底盘，部分车辆到站时还可再次下降并向站台倾斜一定角度；b.对于使用轮椅的人士，公交车还提供了专用坡道和专用停放的位置，轮椅上车后可以通过专用的固定装置固定好，对于坡道，美国等国也越来越多的采用了比手动便利的电动坡道；c.不少国外公交车在驾驶区设置了一道小门，司机在驾驶时可以有一个独立空间，即使人员再拥堵也不会影响到司机驾驶；d.此外车上还是用了大曲面风窗，方便乘客观景，提高了乘坐舒适性，欧洲人因第 3 页 共 53 页第 1 章 概论为比较喜欢阳光很多车型都在车顶使用透明玻璃或者是玻璃式安全顶窗，极大地开阔了视野；e.不少发达国家为保证年幼儿童的安全在车上配备了安全座椅或者轿车安全座椅固定器，还有婴儿车固定器。另外车上灯光，装饰，座椅，空调，通风等的设计也是影响乘坐舒适性的因素，都应进行人性化的考虑；（4）安全化。为了保障乘客的安全，现在的公交车再设计时都加入了各种安全装置，除了我们熟知的灭火器、安全锤和上下车门应急开关，还有自动灭火器、自动窗口爆破器、车外开门按钮、外推式安全窗、安全顶窗、电动机组灭火弹、阻燃座椅等安全措施，给逃生更多的时间和通道是设计的首要原则。未来纯电动公交车的设计方向就应该是大型化，智能化，人性化和安全化的，可以最大限度的提高运行效率，给司机和乘客在运行过程中更多的舒适，便捷和安全。1.3 本课题研究内容本课题主要研究内容包括对纯电动公交车外部的前围、左围、右围、后围、顶盖的布置形式与三维造型设计和内部的座椅、扶手、安全设施、地板、司机座椅、仪表台、内顶等的布置形式和三维造型设计的研究。采用的研究方法是在大量参照国内外主流纯电动公交车型和普通公交车型的设计上，严格按照国家相关法律法规的要求，利用学过的汽车构造、汽车理论、汽车设计等专业知识，采用计算机二维和三维的设计方法，力求设计出一款人性化、安全化的大型纯电动公交车，并通过此次设计加强对汽车设计理念和方法的认识，巩固大学期间学过的专业知识，培养自己广泛搜集和利用各类资料文献的能力。第 4 页 共 53 页第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置2.1 车身总体尺寸选定在车身总体尺寸的选择上主要涉及法律法规和市场定位。按照我国的标准，目前城市公交车主要按车身长度分为特大型、大型、中型和小型，如下表 1 所示。对于公交车外廓尺寸的限值在 GB 1589-2004 中也做了相关规定，如下表 2 所示。其次，我国城市化进程的推进必定让城市常住人口越来越多，从节能减排和方便出行上考虑，公共交通工具尺寸是越大越好；从法规上看（见表 2） ，车身超出 12 米长道路车辆必须使用三根车轴，这无疑不利于公交车的轻量化设计，使得车身变得笨重，耗能增加，另外也是维护维修工作变得复杂，成本上升。从国际主流城市投入使用的纯电动公交车型上看，12 米左右的车型也是最常见的，国内客车生产厂家向欧洲、沙特阿拉伯、美洲等地区出口的纯电动公交车型几乎都是 12 米的车型，可见 12 米长公交车是未来公交车发展的趋势，是符合城市发展需求的。在本课题中，综合了国际主流纯电动公交车尺寸和对未来城市对公共交通的需求的分析，采用的尺寸初步定为为车长 12000mm，宽 2550，高 3450，既符合主流又增加了实用性，具体尺寸如下图 1 和 2 所示:表 1 JT/T 325-2010 标准对公路客车类型的划分 （单位：m）类型车长（L)特大型13.7L12大型12L9中型9L6小型6L3.5按 GB 1589-2004 执行，包括双层车。表 2 客车外廓尺寸限值 （单位：mm）乘用车及客车车辆类型乘用车及二轴客车三轴客车车长1200013700车宽2500车高4000第 5 页 共 53 页第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置单层铰接客车 18000车长大于 11000mm 的客车，车宽最大限值为 2550mm 。定线行驶的双层客车车高最大限值为 4200mm。图 1 纯电动公交车侧面总尺寸图 2 纯电动公交车正面总尺寸第 6 页 共 53 页2.2 前围布置第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置客车车身造型主要分为圆基调和方基调，圆基调的车身曲线变化丰富，在视觉上给人以和谐饱满前围的感觉，其设计和制造成本比较高，主要用于中高档长途或城际客运车辆；方基调曲面相对较少，以大平面为主，造型的重点在于风窗大小，侧窗比例，颜色等细节，这一类型主要用于公交车型，不仅方便设计制造，有利于节约成本，而且便于车内布置，有利于最大化利用车内空间，提高公交车的运营效率。前围的设计是整车在外形设计上最大的重点，原因是方基调的纯电动公交车侧面都是大平面和侧窗，没有太多特色，前围造型代表了整车的造型风格，后围则仅次于前围。前围设计采用大风窗可以有效增加驾驶员视野和车内视野，提高乘坐舒适性和乘车安全性。一般客车的蒙皮所用的材料是钢板和玻璃钢，发达国家主流客车产品几乎全部都是使用玻璃钢，可以说使用玻璃钢塑造前围造型是一种趋势。但玻璃钢的成型需要依靠工艺来保证，每一件玻璃钢蒙皮都是手糊成型的，无法大规模机械化复制，因此前围造型设计中如果加入太多复杂曲面就容易增加工艺难度，降低成品率，提高制造成本，这对于目前本来就成本偏高纯电动公交车来说是不合理的，所以在前围设计中，造型越简单曲线越少越好，个性化太强的反而会面临实用性和工艺等问题。而前围风窗玻璃，出于安全的考虑，前风窗玻璃采用的是夹胶玻璃，这种玻璃生产工艺复杂，复杂的曲面设计会给生产带来困难，使成本上升，成品率下降。因此对于前围设计而言，在简单中营造美感显得尤为重要。本课题的设计中一方面采用了较为简单的曲面设计，另一方面，通过反复参考、探索和修改车灯造型和布置形式，为公交车前围营造出拟人的造型，给其车身外部造型营造出活力。目前前围车灯主要有独立设置和组合灯具两种形式，组合灯具美观大方，既方便蒙皮制造，又适合营造整体前脸造型，为其增添活力，因此在前围选择使用组合灯具。在后视镜的选用上，客车后视镜种类主要有杆式、兔耳式和压铸铝式三种，最常用于公交车型的是杆式后视镜，制造容易，成本低。下图为本课题纯电动公交车的前围布置图：第 7 页 共 53 页第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置2.3 左侧围布置图 3 纯电动公交车前围布置左侧围的布置主要是考虑导航牌安放位置、各玻璃窗的尺寸大小和位置、窗立柱设置、散热窗大小和位置、司机驾驶室侧窗造型尺寸等。无论是从骨架结构的合理性考虑还是整体美观上考虑，左侧围的窗柱都要和右侧围基本对齐，因此在考虑左侧围侧窗尺寸时要同时考虑到右侧围的上下客车门的安放位置。对于侧围玻璃窗使用的是物理钢化法成型的钢化玻璃，钢化前在流水线上切割成型方便高效，因此侧窗玻璃的大小可以不优先考虑。从公交车型轴荷传递的特点出发，优先考虑车门大小及其立柱位置，最后再决定窗立柱位置。客车车身骨架立柱的定义如图 4 所示。对于车门大小，在 GB13094-2007 可以找到 I 级车（即公交车）乘客门出口的最小尺寸，但没有最大规定，因此参照了国内外多款12 米级别的公交车门尺寸设计，中门宽度均为 1400mm，前门则以 1200 居多。从实际需求出发，如果前门过大，可能会引起拥挤，造成投币刷卡混乱，降低人第 8 页 共 53 页第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置员流通速度，因此前门设计得比中门要窄。综合考虑后决定采用的前上客车门宽为 1200mm，中上客车门宽为 1400mm，高度均为 2200mm，此时前上客门的立柱就可以确定了。对于中门，从流通效率上考虑，从方便人员流动考虑，前后门之间的距离越远越好，因此中门需要靠近后轴，但同时需考虑后排乘客区座椅，护栏及中门传动机构的安装，最后确定中门立柱位置如图 6 所示。车门立柱确定了位置后就可以确定窗立柱了，在公交车型的设计中侧窗等分是不优先的，其尺寸大小可以相对灵活安排。通常而言，司机驾驶室的侧窗和最后一块玻璃窗为推拉窗，方便司机对外沟通和空气流通。其余的侧窗可以相对灵活安排，但中间的侧窗还要考虑逃生时作为应急出口，因此采用全封闭或者外推式的车窗可以增大逃生通道。窗口形式确定了以后，从司机驾驶室侧窗往后安排窗立柱，司机驾驶室侧窗和前门立柱对齐，然后到第二块玻璃。本课题中第二块玻璃处于前轴上方，左侧不设座位，用于安放一组电池组，右侧设座位，因此以右侧为准。本车采用的轮胎型号为 275/70R22.5,参考 GB10000-88 、1988Anthropometric Survey of U.S.Army Personnel:Methods and SummaryStatistics(1988 年美国军队人体测量职能部门：方法和总结数据）和2010Anthropometric Survey of U.S. Marine Corps Personnel:Methods andSummary Statistics （2010 年美国海军陆战队特种部队人体测量职能部门：方法和总结数据）如下表 3 和表 4 分别得到中国人和美国人各身高段的肩宽，考虑大部分群体乘坐的宽松度大致确定座椅宽度为 400mm 至 420mm 之间，可由此推算出放置在前轴上的并列座椅数量大约为 4 张，由此第二块侧窗玻璃宽度确定为1600mm，此时前轮前端面立柱 F1 柱和前轮后端面柱 F2 柱位置确定了。之前在确定中门立柱时已经确定了后轮前端面立柱和中间立柱断面 S，但由于 F2 立柱和 S 立柱之间距离超过 2000mm，无论是从结构上，造型上还是工艺上都不合理，所以在中间再加一根 S1 柱，将 S 柱改名为 S2 柱，这两块玻璃宽度均设为 1000，在视觉上可以较为紧凑协调。接下来是后轮后端面立柱 R2 柱，后轮后端面与 C柱间的 M 柱。为了在视觉上营造和谐的效果，R1 柱与 R2 柱之间的侧窗还有 R2柱与 M 柱间的侧窗采用了和第二块玻璃一样的宽度尺寸，由此所有的窗立柱位置都确定了。造型上考虑，决定将驾驶室侧窗中的最下面一块接近三角形的侧窗与左后一块侧窗的最上面的玻璃造型进行呼应，整体上形成挤出的牙膏状曲线，富有动态第 9 页 共 53 页第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置美。接下来要确定轮胎大小，因为这决定了左侧围的形态，在参考了国际主流对于散热窗的考虑是，纯电动公交车采用电机驱动，发热量比内燃机少很多，相对于使用内燃机的传统公交车一边使用两块散热窗，国际上纯电动公交车在侧围不使用或使用一块散热窗即可，考虑到路况的复杂性，这里在左侧围设置一块散热窗。最终，得到左侧围的布置图如图 5 所示：图 4 客车车身骨架的立柱定义A 柱：前风窗与驾驶员窗之间的立柱，车身的第一条立柱；B 柱：驾驶员窗后柱或前车门后柱；F1 柱：前轮前端面立柱；F2 柱：前轮后端面立柱；S 柱：前轮后端面立柱和后轮前端面立柱之间的立柱；R1 柱：后轮前端面立柱；R2 柱：后轮后端面立柱；M 柱：后轮后端面与 C 柱之间的立柱；C 柱：侧围骨架与后围骨架的对接立柱，车身的最后一条立柱。表 3年龄类别18-2526-35男 36-60女 36-55中国成年人人体尺寸（GB10000-88)节选男身高 女身高1686 15801683 157216671560（单位：mm）男肩宽 女肩宽375 351376 350373350第 10 页 共 53 页第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置表 4 2010 Anthropometric Survey of U.S. Marine Corps Personnel:Methods andSummary Statistics(1988 年美国军队人体测量职能部门：方法和总结数据）和1988Anthropometric Survey of U.S. Army Personnel:Methods and Summary Statistics （2010年美国海军陆战队特种部队人体测量职能部门：方法和总结数据）节选（单位：mm）类别 2010 男 2010 女 1988 男 1988 女身高 175.34 162.49 175.58 162.94肩宽 40.88 35.85 39.70 36.262.4 右侧围布置图 5 左侧围布置图前面提到过，右侧围和左侧围的布置必须同时考虑，关于右侧围的布置的各方面考虑已在左侧围设计时列出，右侧围布置如下图 6：图 6 右侧围布置图第 11 页 共 53 页2.5 后围布置第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置后围的设计内容主要包括后导航牌，后风窗，灯具，后舱盖，保险杆。后围的造型设计主要兼顾后排乘客区采光、电机电池组舱的打开和作为应急撤离出口，特别的比如比亚迪最新的纯电动公交车型 K9 就把后围风窗做的很大 整体造型上给人一种开阔明亮的感觉，同样这样做的还有西班牙的 OPBIRD 公司的纯电动公交车。但在实际运用中，大部分后风窗其实只作为应急出口或完全不设置后风窗。综上所述，在本课题中，后风窗尺寸设计为偏小，另为了创造出后围的动感将其形状设计成类似倒梯形的形状。后舱门在设计时应考虑到其打开的方式，通常后舱门使用的铰链有球头铰链和弯臂铰链，前者机构简单，易于安装调整和使用，可以节约成本；后者不仅成本较高，安装调整也较为困难。对于造型平直的舱门，应优先选择球头铰链，如果舱门造型曲线复杂将无法使用球头铰链，此时只能考虑机构较为复杂、成本较高的弯臂铰链。基于这点，为了能使用到简单可靠、成本低廉的球头铰链，在设计舱门的时候特意将其曲线简化，为了简化后风窗的生产工艺、节约成本和在造型上搭配后舱盖，后风窗同样将其玻璃面设计得较为平直。对于灯具，采用经典的 4 个单独的圆灯造型设计，成一列垂直排列，分别是转向灯（黄色） 、制动灯和后位灯（红色） 、雾灯（红色）和倒车灯（白色） ，之所以采用单独的车灯布置是因为：一是成本低廉，单个灯具比组合灯具简单，易于使用和维护；二是造型上符合人们对公交车的认知，具有和谐复古的美感。沃尔沃、西门子，美国蓝鸟及韩国东远均在其最新的大型纯电动公交车中使用了这样的灯具设计。下面图 7 为本课题后围布置图：第 12 页 共 53 页第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置图 7 后围布置图2.6 顶盖布置顶盖在设计中同样涉及到曲线设计的问题，查看国外主流低地板大型公交的图片资料可以发现，不论是奔驰，曼牌还是比亚迪系列的公交车，其车顶设计都采用了平直设计然后小圆角过渡到侧围和前后围，这样设计是从力学上考虑的，顶盖造型主要是由顶盖蒙皮来表现的，而顶盖蒙皮则是间接表现了顶盖骨架的结构，从力学的角度分析，顶盖骨架平直可以最大限度地增加车身骨架侧向抗弯强度。顶盖平直也方便安装空调冷凝器风冷器和其他的装置，平直的顶盖设计给人的感觉是空间宽敞，整体风格硬朗大气。在本课题的顶盖布置中，除了安装空调顶置机组外还要在车顶安装一部分纯电动公交车使用的电池组及安全顶窗。其中，客车的空调分为独立式和非独立式，独立式空调单独配备动力机组，由于其结构复杂、维护困难、不利于整车轻量化、增加耗能等特点目前已很少见。本课题采用常见的非独立式空调，其形式又分为前后串联式和左右串联式，前后串联第 13 页 共 53 页第 2 章 纯电动公交车车身外部总布置式结构简单，但尺寸偏大；左右串联式尺寸紧凑，但结构复杂，对内饰也有影响，综合考虑安装和维护等方面，采用前后串联式非独立式空调顶置机组。下图为本课题的顶盖布置图：图 8 顶盖布置图（1）图 9 顶盖布置图（2）第 14 页 共 53 页第 3 章 纯电动公交车车身内部总布置第 3 章 纯电动公交车车身内部总布置3.1 乘客座椅布置根据公交车辆运行特点：人员流通频繁、高峰期载客量大、人群短途乘坐、频繁靠站，决定了车内座椅的布置不可以安排满，要留出足够的站立区域。由公交车地板特点将车内区域大致分为两部分，一部分是中门到前门之间，另一部分是中门到最后面。一般公交车运行时，人群在没有座位的情况下主要站立在中门到前门之间，因此中门到前门这一段需要设置少量座位而留出更多的站位。对于行动不便的小孩、老人、孕妇及使用轮椅的人士，他们的爱心座位都应该设置在这一段中，不仅免去了他们上楼梯的麻烦，在紧急情况发生时也可方便撤离。为了既容纳更多的乘客站立，又保留足够的座位给需要坐下的乘客，决定在 F2 柱和 R1 柱之间选用折叠椅，在 F1 柱和 F1 柱之间使用非折叠椅。在高峰期时，可以收起椅子提供更多短途下车的乘客站立，非高峰期时乘客可以有座位方便的乘坐。在轮椅区，除了放置轮椅的区域，也安排了两张折叠椅，乘客可以在没有轮椅的时候使用，有轮椅时家属可以使用其中一张折叠椅，方便照顾使用轮椅的乘客。中门到最后面这一部分地板较高，不方便站立，因此设置了尽量多的乘客座椅供远途下车的乘客乘坐。为了照顾携带幼小儿童的乘客，本车特意在后半段第一排设置了亲子专属座位，以粉色区分，儿童的座椅为安全座椅，设置了护栏、安全带、软垫、侧围等保护部件，儿童座椅的旁边是放置日常物品和公交宣传册的塑料柜。关于同向座椅的间距，在 GB 13094-2007 中有如下定义： “在座椅垫上表面最高点所处平面与地板上方 620mm 高度范围内水平测量，座椅靠背的前面与前排座椅靠背之间的距离。 ”在该标准中明确规定了公交车同向座椅座间距要大于等于 650mm，因此中门到最后面这段的座椅安置将按照这个原则进行。下图为乘客座椅布置图：第 15 页 共 53 页第 3 章 纯电动公交车车身内部总布置图 10 座椅布置图顶视图图 11 座椅布置图右视图3.2 车内扶手布置车内扶手的布置贯穿全车，中门到最后面这段考虑到站立的人较少，减少了竖向扶手，以拉环为主。前门到中门这一段除了竖向扶手、拉环还根据需要设置了较多挡板和横向扶手。为了方便使用轮椅的乘客和其他乘客辨识轮椅专用区域，在轮椅区和普通乘客区间设置了护栏和挡板。右侧乘客区和中门之间也设置了挡板。处在 F1 柱和F2 柱之间的四张位置由于处在较高的位置，也需要设置扶手，具体是在两侧设置竖向扶手和挡板，在中间设置拉环。左侧由于是电池组，无法乘坐，为方便站立在这一区域的乘客，在电池组外壳上离地 1100mm 的位置设置了扶手供乘客使用。站在靠近窗边的乘客可能被人群挤向远离护栏的位置，如果座椅正好坐了人，第 16 页 共 53 页第 3 章 纯电动公交车车身内部总布置便不方便站立，因此按照通用的做法，在窗边也设立了横置的扶手供乘客使用。在 GB 13094-2007 中对于车门部分的扶手也有详细规定： “车门开口每侧都要安装扶手，双通道门可装中间扶手。扶手位置应在离地 7001200mm,第一级踏步外缘内向400mm,其他级外缘内向0 且600mm。 ”根据这个原则在车门左右两侧上各安装了两排扶手方便不同身高的乘客使用。下图为本课题中电动公交车的护栏布置图：图 12 扶手布置图右视图图 13 扶手布置图顶视图3.3 车内安全设施布置纯电动公交车作为公共交通工具，安全保障必不可少。第 17 页 共 53 页第 3 章 纯电动公交车车身内部总布置一是应急通道，除了上下车门，除了两侧最后一扇窗是推拉窗外，其余窗口全部可作为应急出口包括后风窗，并根据 GB 13094-2007 在其附近安放了安全锤，在每扇作为应急窗的侧窗角落安置了自动击破钢化玻璃的爆破装置，一旦发生意外司机可以一键启动爆破，乘客也可在紧急情况下自行启动爆破，紧急按钮设在中门和前门控制箱上，如果电路损坏则可以用安全锤击打钢化玻璃的四个角后撤离。二在前后两侧车顶还设置了带换气功能的外推式安全顶窗供车辆入水和侧翻时撤离，安全顶窗在外部也设置了开启按钮方便车外救援人员打开救援。三在车内还放置了两瓶灭火器和电机组自动灭火弹，车内灭火器一瓶在司机座椅旁边，另一瓶放置在轮椅区的角落，用于熄灭较轻的意外着火等险情。四是车门应急装置。在紧急情况发生时最重要的逃生通道还是车门，只有在非常紧急而且人多拥挤的情况下才会选择侧窗逃生，一旦车门电路损坏，车门将无法启闭，这在火情发生时极有可能发生。因此在前后车门控制箱外均设置了紧急按钮，旋转按钮车门在泄气后将立即自动打开，如果车内按钮失效在右侧围外部还设置了外部求助按钮，车内的人可以向车外求助由车外的人旋转设置在车外的按钮同时打开前门和中门。五，为了响应公安部构建和谐法治社会的倡议，在车内安置了 7 台实时监控摄像头，分别设置在司机驾驶室上方，用于监督司机安全驾驶，第二台安置在前门入口，用于监控乘客投币等情况，第三台安置在驾驶室右边过道中央面向前门至中门之间的过道，第四台安置在中门上方用于监控乘客下车和使用轮椅的乘客上下车情况，第五台设置在中央位置，第六台安置在后排第一排上方查看后排乘客情况，第七台安置在最末尾处用于查看整体状况。安全监控设备的安设大大提高了公交车内可控程度，提高了乘客的安全感，为处理刑事案件和民事纠纷提供了极大的便利。下图为车内安全设施一览图：第 18 页 共 53 页第 3 章 纯电动公交车车身内部总布置图 14 车内安全设施一览图3.4 车内地板布置公交车按地板形式分为二级踏步公交车、一级低入口公交车和一级低地板公交车。其中二级踏步公交车属于老式车型，其成本低廉，技术可靠，目前仍是城市公交车的主力，但二级踏步限制了轮椅使用者、老人等行动不便的人群使用。为解决这个问题，一级低入口公交车和一级低地板公交车先后在全球范围内被研发和投入使用。这两者的区别在于底盘的设计，一级低入口公交车成本适中，其一级无障碍地板由前门一直延伸至中门；一级低地板公交车成本较高，采用专用底盘，但其地板更低，且无障碍通道有前门一直延伸至后舱（在三门公交车上延伸到了后门） ，更方便了乘客通行，是未来的发展方向，本车采用的是低地板的形式。车内地板布置和底盘形式及电机电池组布置相关，本课题研究的是符合未来第 19 页 共 53 页第 3 章 纯电动公交车车身内部总布置发展趋势的无障碍通行的新型公交，因此在综合参照了国内外低地板公交的一级踏步距离地面高度并参考了 GB 13094-2007 中对踏步设计的要求： “第一级踏步距地面最大高度360mm。第一级踏步最小深度300mm”本课题中选择的一级踏步距地面最大高度为 350mm，从前门到中门之间除了司机驾驶室和前轴上方地板外其余均为一级地板，对于司机驾驶室，地板下要安装各种传动机构因此比乘客区的高，这里取高出的值为 300mm。后半段采用低地板布置，中间一级地板通道一直延伸至电机组舱，然后设置二级台阶再次进入一级无障碍区域。在GB 13094-2007 中规定的其他踏步净深度200mm，结合后轴上方地板凸起高度和座椅座间距650mm 综合考虑得出下图地板布置图：图 15 地板布置图顶视图图 16 地板布置图侧视第 20 页 共 53 页第 4 章 纯电动公交车车身外部三维造型设计第 4 章 纯电动公交车外部三维造型设计4.1 前围造型设计从降低工艺难度、节省成本和增大车内空间的角度出发，前围设计的重点是前风窗、前检修口和保险杠尽量平直，减少复杂曲面。为使驾驶员和车内乘客视野开阔风窗应尽量大，为保证玻璃的成型率高度又不应大于 1800mm。在造型上把大风窗直接向上延伸替代了前导航牌的的保护玻璃不仅减少了安装难度也在视觉上突出大风窗，凸显其现代化、前卫的设计风格。灯具设计方面，根据 GB 4785-2007 中对客车外部灯具的光色、数量和采用性质的查询可以知道客车前围强制安装的灯具有近光灯（白色，一般安装 2 个） 、远光灯（强制 2 只，白色，一般安装 2 或 4 只） 、前位灯（白色，一般安装 2 只） 、前转向信号灯（琥珀色，一般装 2 只） 、前示廓灯（白色，一般装 2 只） ，另有选用安装的前雾灯、非三角形前回复反射器和昼间行驶灯，设计时考虑到城市常有雾天将额外选装前雾灯而为了造型的需要远光灯安装了 4 只。将远光灯、前位灯，近光灯和转向灯集成在了一个类似柳叶的灯框内，其灵感来源于京剧演员的画眉，使前脸风格更具有活力。下图为前围造型设计图：图 17 前围三维造型图第 21 页 共 53 页4.2第 4 章左侧围造型设计纯电动公交车车身外部三维造型设计左侧围的三维造型设计中曾多次修改了窗的大小，侧窗是构成侧围造型最重要的因素之一。尺寸上，国际上主流的客车生产商都倾向于使用大侧窗，大侧窗不仅可以在造型上表现出公交车现代化的风格，给人一种整体明亮宽敞的视觉感受，还可以增加车内自然光线，为乘客观景提供便利，提高乘坐的舒适性。在紧急情况下大侧窗作为应急出口还可以加快撤离速度，保障乘客生命财产安全。本课题中侧窗均选用了小曲面易于制造的大幅面钢