過去的一百多年，汽車改變了世界;未來一百年，社會改變汽車。——這句話被無數(shù)汽車工程師們所認可。最明顯的一個現(xiàn)象就是汽車被賦予了更多的社會責任，如節(jié)能環(huán)保等。而就當前汽車企業(yè)所走的技術(shù)路線來看，輕量化就是在“社會改變汽車”這一時代背景下被提出且被注重起來的。

　　宇通E7純電動客車

　　汽車輕量化在乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用比較多，有的企業(yè)在輕量化材料上做文章，有的在細微的零部件上做減重。對于更加注重安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性的客車來說，如果能在整車的輕量化上取得成果，將會為用戶帶來巨大的利益價值。

　　客車行業(yè)的輕量化技術(shù)發(fā)展水平怎樣，首先要看龍頭企業(yè)的表現(xiàn)。正是因為此，中國汽車報社記者近日前往宇通客車技術(shù)研究院，了解宇通客車輕量化技術(shù)的實現(xiàn)手段以及未來發(fā)展動態(tài)。通過此行記者發(fā)現(xiàn)，宇通客車在輕量化技術(shù)上表現(xiàn)出的技術(shù)領(lǐng)先性，足以代表中國客車當前輕量化技術(shù)的先進水平。也正是因為此，記者決定跟隨宇通，領(lǐng)略中國客車在輕量化技術(shù)上所展現(xiàn)出的精妙之處。

　　更勝一籌宇通客車輕量技術(shù)有四條路徑

　　有這樣一個常識：同樣設(shè)計、不同質(zhì)量的兩輛車相撞，誰受的影響會大一些?答案是：質(zhì)量輕的。那汽車輕量化技術(shù)通過什么手段才能保證汽車結(jié)構(gòu)的強度、剛度、NVH和安全等性能?

　　回答這個問題就比較復(fù)雜了。正如我國汽車輕量化研究領(lǐng)域的資深專家、吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院王登峰教授所言，實現(xiàn)汽車輕量化是一項系統(tǒng)工程，技術(shù)發(fā)展方向在國際上通用的是通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計、選擇一些輕量化的材料，再有就是提升制造工藝水平。但具體誰能走好這些路徑，就要看掌握技術(shù)水平的高低了。

　　一輛車的整車質(zhì)量，其實就是每一個總成零部件重量的疊加。“如果我們能夠把每一個總成做輕，那整車的質(zhì)量就輕了。”宇通客車產(chǎn)品開發(fā)部負責車身結(jié)構(gòu)研究的魏建華簡單解釋，“如何實現(xiàn)每一個總成都做輕，那就需要對每一個總成零部件進行結(jié)構(gòu)、材料優(yōu)化。”

　　宇通客車在技術(shù)上具有自主研發(fā)的傳統(tǒng)，不像某些乘用車企那樣引進現(xiàn)成的技術(shù)平臺直接用。“這就需要我們自己有一套底盤的匹配技術(shù)。”魏建華補充道，“作為整車廠，能體現(xiàn)我們輕量化技術(shù)水平的一個核心技術(shù)就是整車匹配。”此外，值得一提的是，宇通客車目前已開展了多種零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及推廣應(yīng)用。比如，拖車鉤安裝支架經(jīng)優(yōu)化后，重量減輕66%，強度、剛度保持不變。

　　總的來說，宇通輕量化技術(shù)是通過基于仿真分析的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、高強輕質(zhì)材料及先進制造工藝集成的應(yīng)用來保證，再加上整車的匹配技術(shù)，宇通客車圍繞上述四點展開并推進輕量化工作。

　　“軟硬”兼施　技術(shù)領(lǐng)先是企業(yè)整體實力的體現(xiàn)

　　近日，記者前往中國公路學(xué)會客車分會對行業(yè)專家就客車企業(yè)在技術(shù)研發(fā)上取得的成績以及投入的力度等問題進行了采訪。一位專家感嘆道：客車企業(yè)一般只是在某個技術(shù)領(lǐng)域投入較大，惟獨宇通客車，在客車技術(shù)研發(fā)的各個關(guān)鍵領(lǐng)域都有深入研究且成績顯著，“這家企業(yè)在技術(shù)領(lǐng)域是真敢投資”，“真”和“敢”這兩個字體現(xiàn)了這位專家對宇通客車技術(shù)研發(fā)及成果的肯定。

　　事實上也是這樣，宇通客車輕量化技術(shù)之所以能夠在行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先，一個最重要的原因就是依托強大“軟硬”實力來實現(xiàn)目標。而掌握先進的結(jié)構(gòu)、新材料等輕量化技術(shù)，就是宇通的軟實力。宇通客車擁有的產(chǎn)品試驗中心、高端試驗設(shè)備，就是宇通的硬實力。

　　客車車身框架是體現(xiàn)整車性能的一大關(guān)鍵，其重量占整車整備質(zhì)量的比例在15%~25%之間，開展結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)研究很有必要。據(jù)介紹，宇通客車借助先進的有限元分析技術(shù)，模擬典型工況進行設(shè)計。根據(jù)客車結(jié)構(gòu)受力特點，通過對車身骨架與車架拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善整車剛度強度，實現(xiàn)整車結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布更加均勻，整車應(yīng)力水平減低5%以上，同時，實現(xiàn)整車骨架結(jié)構(gòu)的減重目標。以12米全承載公交車舉例來說，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和高強度鋼材料的應(yīng)用，可實現(xiàn)整車減重7%以上。

　　在材料選擇方面，該企業(yè)負責材料研究的金泉軍告訴記者，客車新材料的使用有這三條路徑：普通碳素鋼、高剛強度鋼、超高強度鋼，未來考慮到高性能鋼;碳素鋼、美鋁合金、復(fù)合材料;非金屬(塑料、高分材料)通用塑料、工業(yè)塑料。

　　不同強度鋼材抗沖擊變形仿真分析

　　高強度鋼作為汽車輕量化的主要材料，備受汽車和相關(guān)行業(yè)的關(guān)注。從2010年至今，宇通客車已將高強度鋼材料成功應(yīng)用于骨架及底架關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)件。據(jù)悉，為了在客車車身結(jié)構(gòu)上應(yīng)用高強度鋼，宇通客車開展了高強度鋼材的沖擊載荷分析及焊接性能試驗。同時，宇通客車采用屈服強度高于700Mpa的高強度鋼材(外界也稱為“超高強度鋼”)替代傳統(tǒng)普通鋼材，通過仿真計算，在滿足結(jié)構(gòu)剛度強度的同時，降低型材壁厚，可以較好實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化。

　　此外，鋁、鎂合金是高強鋼輕量化的有益補充，目前宇通客車在車身、內(nèi)飾、蒙皮、車輪上均有鋁合金材料的應(yīng)用。據(jù)悉，宇通客車與科研院所、一流的鎂合金產(chǎn)品供應(yīng)商合作，開展了鎂合金在內(nèi)飾、外飾、車身等系統(tǒng)的應(yīng)用研究，實現(xiàn)替代鋼材和鋁合金減重300kg。

　　厚“技”薄發(fā)、科學(xué)嚴謹?shù)?ldquo;軟硬”實力成就了宇通客車的輕量化成果。宇通新上市的E7純電動客車，作為宇通新一代輕量化客車，是整車匹配、結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化、高強輕質(zhì)材料應(yīng)用等輕量化技術(shù)成果的綜合體現(xiàn)，實現(xiàn)了零部件總數(shù)量降低57%，整車整備質(zhì)量4噸左右(市場上同類產(chǎn)品平均空載重量約6.5噸)，處于領(lǐng)先水平。

　　仿真分析、實車試驗以及口碑三重見證宇通輕量化技術(shù)

　　宇通的輕量化技術(shù)是經(jīng)過充分的仿真分析和試驗驗證的。

　　首先，基于先進的有限元分析技術(shù)，宇通采用整車拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化等手段開展客車框架結(jié)構(gòu)輕量化分析。分析結(jié)果表明，優(yōu)化后的整車輕量化結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布更加合理，平均應(yīng)力水平較輕量化前降低5%以上，關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)的集中應(yīng)力降低10%以上。

　　在結(jié)構(gòu)安全方面，依據(jù)　GB/T 17578規(guī)定，宇通客車應(yīng)用結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析軟件開展客車上部結(jié)構(gòu)仿真分析優(yōu)化，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)理論分析結(jié)果表明，輕量化的高強度鋼骨架結(jié)構(gòu)的側(cè)翻抗變型能力提升10%以上，結(jié)構(gòu)安全高于標準要求。

　　其次，為保證上市產(chǎn)品的安全可靠，宇通引入國標及行標驗證體系，并開展專注于客車特點的試驗研究，以保證零部件的可靠耐久。據(jù)悉，宇通的所有零部件驗證強度高于國標或行標30%。

　　此外，為保證整車系統(tǒng)可靠性，宇通由專業(yè)團隊橫跨東北、華北、華南、西北及東部沿海地區(qū)20 省、直轄市，行程30000多公里，采集全國典型道路載荷譜，開展試驗場路面載荷譜與客戶實際運行道路譜關(guān)聯(lián)。為保證整車結(jié)構(gòu)安全，宇通客車通過開展整車側(cè)翻試驗驗證結(jié)構(gòu)的安全性，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的側(cè)翻試驗結(jié)果證明，整車側(cè)翻最大變形有效改善，能更有效保護乘客安全。

　　最后，用戶口碑也見證宇通客車輕量化產(chǎn)品的可靠性。2011年，宇通第一批輕量化的天燃氣公交產(chǎn)品共60輛開始服務(wù)于哈爾濱市公共電車總公司，截止到目前，該批車輛已經(jīng)平均運行20萬公里以上;同時，據(jù)客戶反映，該批公交車動力性好，氣耗平均在45立方米/百公里，比市場同類型車輛降低10%以上，重量減輕，氣耗明顯降低，運營成本遠低于傳統(tǒng)車型。

　　綜合實力鑄就精品客車。宇通先進輕量化技術(shù)的綜合運用，開啟了行業(yè)技術(shù)發(fā)展新時代，更鑄就了宇通“更輕、更強、更可靠”的客車品質(zhì)。隨著宇通輕量化技術(shù)研發(fā)工作的深入開展，質(zhì)量更輕，可靠性更高的宇通輕量化產(chǎn)品將繼續(xù)兌現(xiàn)讓用戶的利益最大化這一承諾。作為行業(yè)的領(lǐng)頭羊，宇通客車有能力、有義務(wù)引領(lǐng)客車輕量化技術(shù)的系統(tǒng)研發(fā)，這將為中國客車整體實力的提升作出貢獻。