我国商用车轻量化状况分析

为了系统研究我国载货汽车，尤其是重型载货汽车的轻量化现状，收集了列入《公告》在我国市场销售的近3 000余辆车型数据，包括自卸车、载货车、牵引车和半挂车等，对其表征轻量化的相关参数进行了分析研究，并引入以下参数来分析国内外商用货车在轻量化方面的状况：一是利用汽车载质量利用系数，对自卸车的轻量化现状开展了分析；二是分析相同或类似配置条件下的汽车整备质量；三是对比分析牵引车的挂牵比。

载质量利用系数定义为汽车装载质量与整备质量的比值，是衡量载货类汽车轻量化水平的重要参数（用符号A表示）。工信部中机函〔2009〕19号文件对载货类汽车载质量利用系数提出了要求（表3-14），但要求的门槛相对较低。汽车载质量利用系数与汽车部件、总成结构设计的完善程度以及高强、轻质材料的使用率有关。它表明汽车主要轻量化材料的使用水平，进而反映了该车型的设计、制造水平，也间接反映了汽车燃油经济性。在运输过程中，汽车整备质量将引起非生产性油耗，加速轮胎磨损以及发动机功率损耗。在装载质量和使用寿命相同的条件下，载质量利用系数越大，该车型的结构设计和制造水平就越高。

表3-14 国家标准对载货类汽车载质量利用系数的规定

牵引车挂牵比（用符号B来表示）是用来衡量重型牵引汽车轻量化的一个重要参数，其数值等于挂车总质量除以牵引车整备质量，表示单位质量的利用效率。

我国载货汽车无论在整备质量，还是在载质量利用系数、挂牵比等方面与国外先进的商用货车产品相比都存在一定的差距。其中，重型载货汽车在生产车型中有55.67%车型的载质量利用系数有提高的潜力；重型自卸车在生产车型中有98%车型的载质量利用系数有提高的潜力；重型牵引车在生产车型中有80%车型的挂牵比有进一步提高的潜力。

1.重型载货车

表3-15为我国不同总质量的重型载货汽车产品载质量利用系数A分布统计结果。从表中可以看出，在重型载货汽车中，23%产品载质量利用系数约为1，43%的产品载质量利用系数大于1.6。其中，29 t级（总质量≥29 t）载质量利用系数达到1.6以上的产品占样本的53%；15 t级（总质量为12.5～14 t和14～15.5 t）产品占样本的56%；而18～24 t级（总质量为18～22 t和23.5～24.5 t）占样本70%的产品载质量利用系数为1左右。

表3-15 重型载货汽车产品载质量利用系数A分布情况

同时选取化工液体运输车和粉粒物料运输车进行研究，发现载质量利用系数相对水平较低。在191个化工液体运输车样品中，有50%产品的载质量利用系数小于1.25，其中，24%产品的载质量利用系数小于1.05，仅有5%产品的载质量利用系数大于1.6。在粉粒物料运输车中，选取了474个样品，有94%产品的载质量利用系数小于1.05，其中，近60%产品的载质量利用系数甚至小于0.85，无一产品载质量利用系数超过1.5。

2.重型自卸车

自卸车是指通过液压或机械举升而自行卸载货物的车辆，又称翻斗车，由汽车底盘、液压举升机构、货厢和取力装置等部件组成。表3-16为国产重型自卸车产品载质量利用系数A分布统计结果。从表3-16统计数据中可知，在重型自卸汽车中，99.2%产品的载质量利用系数小于1.1。

从上述的中机函〔2009〕19号文件的有关规定可以看到，普通载货汽车和自卸汽车是国家标准明确要求进行载质量利用系数考核的车型。综合上述两类车型的样本情况看，70%以上产品的载质量利用系数小于1.1，只有16.5%产品的载质量利用系数大于1.6。

表3-16 重型自卸汽车产品载质量利用系数A分布情况

这里重点分析了2012—2013年（此阶段代表当时市场水平）以及国外近5年典型的最大装载质量为10～15 t的重型自卸车以及15～20 t的重型自卸车，分析结果见表3-17。国产载质量10～15 t车型的总质量约为25 t，整备质量约为12 t，平均载质量利用系数约为1.035。国外同类车型总质量约为26 t，整备质量约为12 t，平均载质量利用系数为1.05。国产载质量为15～20 t的重型自卸车总质量约为31 t，整备质量约为14 t，平均载质量利用系数为1.07。国外同类车型总质量均为32 t，整备质量约为12 t，平均载质量利用系数为1.34。

由此可见，国外近5年的典型最大装载质量为10～15 t重型自卸车的整备质量与国产同类型自卸车辆整备质量类似，平均载质量利用系数也差别不大，见表3-17。而国产大吨位即总质量为31～32 t、装载质量为15～20 t的自卸车的整备质量较重，载质量利用系数也较小。

表3-17 国产与进口自卸车轻量化水平比较

表3-18为我国市场上部分国外品牌重型载货汽车载质量利用系数分布情况。从表中的数据可知，在部分国外品牌的高水平重型载货汽车中，载货汽车和自卸汽车的载质量利用系数基本大于1.67。

表3-18 我国市场上部分国外品牌重型载货汽车载质量利用系数分布情况

3.重型牵引车

虽然国家标准对牵引车没有载质量利用系数方面的要求，但通过引入牵引车挂牵比的概念，可以总体上反映出我国重型牵引车产品的轻量化技术水平。表3-19为国产重型牵引车产品挂牵比B统计分析结果。

表3-19 国产重型牵引汽车产品挂牵比B分布情况

从表3-19中的数据可知，占样本20%产品的挂牵比大于5.0，高的可达6.9，但80%产品的挂牵比小于5.0。其中，拖挂40t以上（表中总质量大于39.5）的牵引车，挂牵比小于5的样本数占到样本总量的94%，但同时有4.6%样本的挂牵比大于6。也就是说，在最大载质量相同、发动机功率相近、拖挂总质量相同的条件下，牵引车的整备质量有很大差距，存在“大马拉小车”的情况，这无疑是一种浪费。

表3-20中的数据表明国外品牌的先进车型挂牵比B大于5.2，个别甚至达到6.93。

表3-20 我国市场中部分国外品牌重型牵引车挂牵比情况

表3-21给出了不同类型国产与进口重型牵引车整备质量对比情况。由于牵引车的类型较多，这里重点选择典型的6×4牵引车（即后双桥、后八轮）比较国内外牵引车在轻量化方面的差异。

经计算分析，国产典型6×4牵引车的平均整备质量为9 t，动力范围为194～318 k W，多数为250 k W左右。同样选取了在国内销售的国外品牌牵引车，国外品牌典型6×4牵引车的平均整备质量为8.65 t，动力范围为280～320 k W，多数为295 k W左右。

通过上述比较和表3-21中的数据可知，6×4牵引车国产车型总质量比进口车型重4%，4×2牵引车偏重较多，达到13%。

表3-21 不同类型国产与进口重型牵引车整备质量比较

事实上，为了适合中国的市场和运输环境，国外品牌商用车做了较大的改造，如在欧美等国应用较多的变截面钢板弹簧、空气弹簧、宽基车轮及轮胎、锻造铝合金车轮、高强度轻量化车桥、盘式制动器等轻量化配置，在出口到中国和在中国制造的国外品牌商用车上并未体现，两者的自重差距达500 kg以上。其中，钳盘式制动器是装备空气悬挂系统车辆的基础装备。

自2007年中国汽车轻量化技术创新战略联盟（简称“轻量化联盟”）成立以来，轻量化联盟内的主要商用车制造企业根据市场需要，结合轻量化联盟工作重点，针对自己产品开展了轻量化技术的开发和集成应用工作，取得了较为显著的效果。中国第一汽车集团股份有限公司、东风汽车股份有限公司、陕西汽车集团有限责任公司等整车企业也先后推出了轻量化的重型牵引车，作为开发市场的一个亮点，受到用户的高度认可。

中国第一汽车股份有限公司开发的J6重型牵引车，获得各种专利193项，其中发明专利15项。一汽解放J6重型牵引车整备质量仅为8.7 t，采用钢质驾驶室、单层车架、前后双片簧、轻量化后桥、前后盘式制动器、铝合金轮毂车轮、米其林节油轮胎等轻量化技术和产品，使得自重更轻，散热更快，制动效果更好，且进一步降低了油耗。“高品质J6重型车及重型柴油机自主研发与技术创新”项目获得2010年度国家科学技术进步奖一等奖。

陕西汽车集团有限责任公司推出新版德龙F3000轻量化6×4牵引车。该轻量化车型自重为8.7～8.8 t（含备胎及90鞍座）。该车型标配法士特铝壳变速箱，自重降低54 kg；采用辊形车轮、标配真空轮胎，自重降低324 kg。表3-22为该新款车型与原有牵引车自重的对比数据，通过轻量化技术的合理应用，整备质量总计降低了500～600 kg，提升了产品的燃油经济性。

表3-22 新款轻量化牵引车与原车型整备质量对比

中国重型汽车集团有限公司开发的豪沃HOWO A7重型牵引车总重8.08 t，比原车型自重降低800 kg。该车采用了宝钢的高强度板材，车架纵梁采用换代级新型高强度材料，抗拉强度超过820 MPa，自重降低约100 kg；由原来的前13片簧、后12片簧，改为前4后5的少片簧，降低了质量的同时提升了强度；采用了橡胶悬挂，减重430 kg。此外，该车型还采用了辊形车轮、无内胎轮胎和铝合金油箱等轻量化技术。

各主机厂先后开发的轻量化牵引车，尽管减重的效果不一，应用的轻量化技术不尽相同，但均满足了物流企业节约燃油和减少高速公路过路费的需求。然而，由于轻量化相关技术仍不够成熟，以及市场上对于超载治理不够彻底，造成了轻量化车型的生产批量小，成本相对较高。需要政府有关部门和消费者多管齐下，从体制机制入手，真正抵制和消除社会上的不良风气，促进轻量化汽车产品大规模走向市场。

4.挂车轻量化进展

目前，普通挂车在汽车市场上是一个附加值不高的大众汽车，技术相对成熟。常见的挂车产品主要有低平板半挂车、仓栅式半挂车、轻型特种半挂车、厢式半挂车和罐式半挂车等。国内挂车规模较大的生产企业包括：中国国际海运集装箱（集团）有限公司下属的驻马店中集华骏车辆有限公司、山东丛林福禄好富汽车有限公司、山东梁山华宇集团汽车制造有限公司、天津中科神运汽车科技有限公司等。随着国内逐渐开始要求封闭式货物运输，国内挂车生产已形成规模，发展势头迅猛。

目前，部分挂车企业已经使用600 MPa以及700 MPa级钢板制造挂车车架，但焊接变形问题尚未完全解决。车厢立柱、桁架也开始使用高强度钢，车厢立柱应用的700 MPa级高强度钢还需要进口，成本高，而国产的高强度车厢立柱用钢弯曲性能不足，有待进一步开发。车厢瓦楞板仍停留在Q195和Q235级别，主要采用冲压成形，近年来一些企业也开始采用高强度钢板制造车厢侧围板。某外企生产的钢制挂车如图3-34所示。

图3-34 某外企生产的钢制挂车

在轻量化联盟的支持下，一些单位已经自发组织了钢制挂车轻量化项目，拟采用现有的700 MPa级高强度钢代替Q235、Q345等传统材料，开发高弯曲性能的高强度钢替代SSAB进口钢材，降低挂车企业钢材成本。总之，通过解决钢种板材、提高钢材的弯曲性能、解决焊接工艺问题以及轻量化结构设计问题，实现物流挂车的整车减重。我国自主开发的轻量化半挂车如图3-35所示。

图3-35 我国自主开发的轻量化半挂车

欧美对全铝半挂车的研发已有30多年的时间，全铝半挂车的覆盖率很高。截至2014年，日本95%的货运半挂车均为铝合金制造，美国和欧洲等汽车工业发达国家全铝半挂车占有率达到74%，我国全铝半挂车占有率不到1%。国外某挂车厂生产的铝合金半挂车如图3-36所示。

图3-36 国外某挂车厂生产的铝合金半挂车

在轻量化联盟的支持下，山东丛林汽车有限公司和湖南晟通科技集团有限公司先后开展了铝合金挂车的开发和研制。目前丛林集团有限公司所属的山东丛林汽车有限公司与日方合资成立了山东丛林福禄好富汽车有限公司，湖南晟通科技集团有限公司也成立了晟通汽车有限公司，进行轻量化挂车的研发和生产。典型国产铝合金挂车如图3-37所示。

图3-37 典型国产铝合金挂车

目前，国内最先进的铝合金挂车均采用6系铝合金材料。铝合金挂车具有自重轻、节省油耗、寿命长、耐腐蚀、运营收益高等诸多优点。由铝合金整体型材经过一次挤压成形后的大梁，其承载能力、安全性完全超越了钢制大梁。铝挂车车架质量仅有600 kg，较钢制车架有较大幅度的降重。

全铝合金挂车率先采用盘式制动器，刹车盘及轮辋散热效果好，可以频繁刹车，不易抱轴，不易烧毁轮胎，制动性能更安全可靠，延长了制动系统的整体使用寿命，减少了维护保养频率及时间，提高了汽车无故障率和使用效率，降低了使用成本。

全铝挂车装配铝合金车轮，单只车轮重24～25 kg，而钢制车轮单只车轮重43 kg，仅车轮即可减重228 kg。

全铝挂车装配无内胎轮胎。无内胎轮胎具有良好的加速反应和制动效率。轮胎的热破坏是轮胎高速行驶条件下损坏的主要原因，同等条件下普通轮胎行驶温度一般比无内胎轮胎高30%。在质量方面，无内胎轮胎50 kg/只，较普通轮胎轻22.5 kg/只，仅无内胎轮胎即可减重270 kg。

厢体采用铝合金制造，防护板的开合只需一人即可轻松完成。厢体的整体强度均超过钢制厢体。

从物流企业购车成本来看，全铝合金挂车虽然购车投资成本高，但优良的特性及轻量化优势，使其回报期大大缩短。铝合金材质的新型挂车比普通钢制挂车自重减轻4 t左右，这样铝合金挂车就比普通钢制挂车可多拉4 t的货物。按照我国公路吨千米运费为0.4元，以全年运营20万km，有效载货里程10万km计算，铝合金挂车在载货行驶中利用其轻量化优势可多创造16万元的效益，当年就可收回超出部分的投资。