[中国绿色货运行动]
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行业报告
货车轻量化
发布时间:2016-04-19 人气:7618

中国绿色货运行动(CGFI)倡导绿色管理、绿色技术、绿色驾驶,即“三绿”理念。其中,绿色技术方面行动大力推动通过降低货车自重,减少燃油消耗,达到降低成本、提高效益的目的,这就是本文的研究对象:货车轻量化。

一、推广货车轻量化的重要意义

汽车自身质量的大小是影响燃油消耗的重要因素之一,所以汽车设计轻量化成为发展趋势。对货运与物流业来说,降低燃油消耗量成为节能减排的关键。实现货车轻量化、降低燃油消耗、增加载质量、提高运输效率对我国货运与物流行业可持续发展至关重要。

(一)载货汽车轻量化与燃油消耗的关系

发动机的功率主要消耗在克服汽车行驶阻力上,汽车行驶阻力由空气阻力、滚动阻力、加速阻力和爬坡阻力等组成。空气阻力主要与车身的形状、迎风面积等有关,特别在高速行驶时关系更大,但它与整车的总质量无关;而除空气阻力以外的滚动阻力、加速阻力和爬坡阻力均与整车的总质量成正比,所以减轻自质量,是减少上述三种阻力的重要因素,也是降低燃油消耗的有效措施。根据国外有关试验资料,车辆减轻自质量10%,可降低油耗6%8%。对载货汽车来说,减轻自质量还提高了有效载质量,即增加了质量利用系数,从而提高运输效率,降低运输成本,这相对来说也是降低了燃油费用。

(二)载货汽车轻量化与尾气排放的关系

燃料的消耗与废气的排放密切相关,汽车尾气是温室效应和空气污染的主要原因,尤其是二氧化碳气体的排放量近几年呈大幅增加的趋势。世界各主要国家已经相继制定或是正在制定限制燃耗、排放的严格法规。我国新修订的《环境保护法》及出台各类减少机动车排放的措施,促使货车行业必须找到通过技术创新实现减排的有效途径。有关统计结果表明,汽车每减重100公斤,百公里油耗可降低0.4升、二氧化碳排放可减少1公斤。因此,通过汽车轻量化实现环境保护就称为汽车特别是货车发展的一个重要方向。

(三)载货汽车轻量化与运输服务的关系

货车轻量化的目的是在保证安全性能和强度的前提下,尽可能降低汽车重量,并增强汽车的动力性能,降低汽车的油耗,减少尾气污染的排放。目前,我国执行车货总重49吨的标准,运输企业要想赚钱,还不被罚钱,卡车轻量化是条可走的道路。从货运企业的角度来看,载货汽车质量的减轻可以节约原材料的消耗,减少生产成本,提高市场竞争力,获得直接的经济效益。在运输条件相同的情况下,货主将更倾向于轻质量、低油耗的车辆,轻量化设计能更好的满足客户的要求。因此,实现货车轻量化对于货运企业通过货主认可的运输服务具有积极的促进作用。

二、货车轻量化技术

采用轻量化的金属和非金属材料,或者运用现代设计方法和有效手段对载货汽车进行优化与设计,在能保证汽车综合性能的情况下,尽量实现货车自身重量的降低,从而达到减重、降耗、安全、环保的综合性能指标。但是,货车轻量化并不是简简单单地使其轻型化,应该是在保证不影响汽车本来的性能,既要能有效的减轻汽车的重量,又要很好地保证汽车在行驶过程中的安全性、耐撞性、抗振性以及舒适性,与此同时又不提高汽车本身的造价,避免造成用户购车的经济压力的增加。因此,载货汽车的轻量化技术主要包括:结构轻量化技术、关键零部件轻量化技术、新材料技术应用。

(一)结构轻量化技术

从改变车辆结构入手,通过结构优化、局部减重、采用新型结构等手段,达到结构轻量化的目的。例如将车架纵梁由双层改成单层,对承载较大的部位进行局部加强。

1.    高强度钢在牵引车车架上的应用,将车架纵梁由双层改成单层;

2.    缩短牵引车轴距和后悬,提高机动性能,降低自重并满足国家标准对汽车列车长度要求。

(二)关键零部件轻量化技术

车辆在满足使用要求的前提下,围绕车辆核心外购零部件减重展开。例如选用新型的车桥、少片簧的悬架系统、盘式制动替代鼓式制动器。

1.    车轴轻量化技术;

2.    空气悬挂技术;

3.    少片簧悬架系统;

4.    单宽胎技术。

(三)新材料技术应用

采用轻质材料(如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等。)进行车辆结构设计,例如采用铝合金壳变速器等新材料变速器。

1.    铝合金轮辋、变速器壳体、油箱、散热器、保险杠、轮辋等新材料技术在车辆上的应用;

2.    盘式制动器在牵引车上的推广应用。

三、我国货车轻量化的现状

当前,我国通过与国际先进的汽车生产国家合资、合作及技术引进等手段,加快了新车型的技术发展步伐,载货汽车轻量化材料的应用亦随之加快。国产载货汽车轻量化材料应用随着我国汽车市场竞争国际化的日趋激烈,国产车要达到国外同类车水平,因而新型轻量化材料的扩大应用已是迫在眉睫之事。当前国内各大货车制造企业都提出了自主开发的战略,有的已启动轻量化研究。国产载货汽车由于自质量较同级国外车大,质量利用系数差距也较大,因而更具开发潜力。

据有关机构调查显示,就单车能效水平而言,我国重卡能耗水平较美国高20%-30%左右。究其原因,我国货车轻量化的研究起步较晚,普通货车的制造和使用过程中,轻量化技术都没有得到足够的重视。同时,我国货车品牌、结构繁多,性能、质量参差不齐,新结构、新工艺、新技术应用不足,专用化、标准化水平低等原因,都是我国货车轻量化发展不理想的重要因素。

然而,随着我国节能减排的总体要求的提出,交通运输部提出今后将重点推动营业性货车车型标准化政策的出台,以及在中国绿色货运行动倡导下的货运车辆标准化、专业化、轻量化、清洁化理念的提出,我国货运与物流企业,特别是专业性强的货运企业正向轻量化方向发展。

以冷链运输为例,随着时下运输车辆的不断增加,‘轻量化设计’已经成为降低全球运输车辆排放的迫切之需。产品轻量化是冷藏保温汽车技术发展趋势之一,随着汽车底盘的质量利用系数不断提高和公路建设的飞速发展,面对居高不下的物流运输成本,加速发展重型车的势头会进一步加强,这就是要求提高底盘的强度和刚度,又要特别注重减轻自重,增加载重后的尺寸稳定性和耐冲击性,确保整车的可靠性和安全性,满足货运企业多拉快跑利多的需求。

四、CGFI绿色货运车辆轻量化要求

鉴于我国货车轻量化发展相对滞后的现实和今后货车轻量化发展方向的需要,中国绿色货运行动制定的《CGFI绿色货运车辆标准》的重要内容之一,就是鼓励货车轻量化,即鼓励营业性货车的载质量利用系数的提高。这是车辆轻量化技术助推绿色货运发展的重要内容。

营运货车与普通车辆的不同之处在于,营运货车是通过运输货物来进行生产,因此货车车辆的运输能力是一个很重要的指标。载质量利用系数反应了运输车辆在相同整备质量的条件下运输货物的能力,在保障安全的前提下,载质量利用系数越高说明车辆技术水平越高。因此,在CGFI绿色货运车辆标准中借鉴《城市物流配送车辆技术要求》征求意见稿中对车辆载质量利用系数的要求,提出了绿色货运车辆的技术要求。

绿色货运车辆载质量利用系数限值要求

车辆类型

N1

N2

N3

总质量

M(千克)

M1800

1800M3500

3500M4500

4500M12000

12000

M16000

16000

M20000

20000

M24000

M

24000

普通货车

0.65

0.75

0.85

1.0

1.1

1.2

1.3

自卸货车

0.55

0.65

0.75

厢式货车

0.50

0.60

0.90

1.3

封闭式货车

0.35

0.60

0.65

1.10

 

五、货车轻量化发展的制约因素

2014年初,交通运输部提出了“四个交通”发展战略,行业开始全面深化改革,转型升级、低碳绿色循环及可持续成为行业发展的重要导向。在建立资源节约型、环境友好型社会的节能减排的政策下,货车轻量化概念为越来越多的机构所重视。然而,货车轻量化目前实践效果不佳,是因为存在着如下制约因素。

(一)超载阻碍轻量化

超载可以说是我国道路运输的一个顽疾,治理力度加大,超载现象会变少,一旦有所松懈,便会死灰复燃。这也是公认的影响我国货车轻量化继续发展的重大障碍。一方面,超载使轻量化的节能增效的作用予以抵消;另一方面,个别货运企业为了能够超载,与改装厂甚至车辆制造企业直接协定,要求就厂家把货车制造得重一点。因此,只有彻底解决了超载问题,轻量化才能落到实处。

(二)材料阻碍轻量化

新材料的应用是货车轻量化三大技术之一。然而,真正困难的却正是新材料的研究和使用。经研究,应用新材料是国外货车轻量化的主要途径,降低车重主要是应用新材料,铝、镁合金和工程塑料应用都比较广泛。一些自动阀,如果用塑料代替金属件,车重就可以减轻至少一半。欧美发达国家二十年前就开始研究新材料的应用,而我国起步晚,与它们相比,还有不小的差距。

(三)相关标准法规需加快制定

任何一项具有创新意义的技术都与国家的政策导向密切相关。国外的货车轻量化实践表明,政策的引导、法规体系的健全,标准规范的基础性作用,与车辆制造和车辆使用部门协调统一的行业管理措施的应用,都是货车轻量化的重要推动力。同时,货运与物流行业协会出台的倡导性行业自律文件,也是重要的补充。然而我国目前尚无关于轻量化的国家标准和行业标准,法律法规在轻量化方面也不健全,是货车轻量化的重要制约因素。

六、政策建议

为加快我国货车轻量化发展,向政府主管部门提出政策建议如下:

1.  系统研究国外车辆轻量化研究及应用现状;

2.  完善国家标准和相关法律、法规及行业规章;

3.  加强货车轻量化中结构轻量化技术的研究;

4.  对经过第三方检测机构认证的轻量化零部件准予应用,视为合法改装;

5.  加强新材料技术的研究,加大新材料应用的推广力度;

6.  修改GB1589国家标准中关于货车轻量化的“货车总质量限值”规定;

7.  经技术论证,对中国绿色货运行动推广的绿色货运车辆标准中车辆载质量利用系数相关规定内容,在政策制定时予以采纳;

8.  将轻量化车型纳入财政补贴领域,并对安装空气悬挂等配置的车型给予更高补贴。

 

    实现货车轻量化,不仅是我国迈向工业强国的重要标志之一,而且也是我国货运与物流业可持续发展的重要推手之一,更是我国交通运输业特别道路货运业节能减排的重要手段之一,这是中国绿色货运行动长期追求绿色技术方面的重大课题。虽然目前我国货车轻量化与国际先进水平尚有差距,但只要制定政策、明确目标、措施得力,我国货车轻量化事业将会以崭新的面貌出现在人们面前。

附件:货车轻量化涉及的几种新材料技术