2020年12月9日，2020客車輕量化發展高峰論壇在上海新國際博覽中心舉行，浦東公交機務部經理金斌應邀作了《客車輕量化在浦東公交的應用探討》主題演講。

金斌浦東公交機務部經理

客車輕量化在浦東公交的應用探討

金斌

一、前言

客車輕量化技術路線圖

技術目標：2030年，高強度鋼應用比例大幅增加；單車用鋁量超過1000kg；碳纖維使用量占整車重達到5%。整車同比2015年減重目標：2020年，10%；2025年，20%；2030年，35%。

技術路徑：輕質材料的應用；新技術路線和工藝；先進的結構優化或設計方法；大力推進高強度鋼、鋁合金、鎂鋁合金、工程塑料、復合材料等在客車上的應用。

節能減排：純電車單位載質量能量消耗量Ekg低于0.138Wh/km·kg；降低單位能耗、提高純電動車輛單次充電續航里程；燃料電池技術的應用。

浦東公交新能源客車輕量化

截至目前，浦東公交保管車輛數為4204輛，其中新能源客車2340輛，含雙電、插電混合、快充純電動、純電動，占比為55.66%。浦東公交從2014年雙電新能源車輛的啟用，一直實踐車輛輕量化新材料、新設計、新工藝的探索，同款車輛整備質量6年合計下降約14.8%。

二、客車輕量化的應用實踐

客車輕量化：

車身部分的輕量化；底盤部分的輕量化；動力傳動的輕量化。

新材料；新設計；新工藝。

擴大鋁、鎂鋁合金與碳纖維增強復合材料在客車上的應用。

采用結構-材料-性能一體化輕量化多目標協同優化設計。

熱成形、溫成形、內高壓成形為主，擠壓成形、彎折成形及熱固性纖維材料成形為輔。

客車新材料應用

2013年，原ABS風道切換鎂鋁合金風道、原鋼制儲氣筒切換鋁合金儲氣筒；

2015年，鋁合金車身、蒙皮、剛車身應用鎂鋁合金輪輞替代鋼圈（減重126kg）；

2017年，原竹膠板切換PVC鋁覆地板（減重300kg）、驅動系統集成；

2019年至今，客車動力電池裝箱數減少37.5%。減重1400kg；

未來，把握客車經濟效益平衡性，試行碳纖維材料 、PVC鋁覆地板替換為蜂窩式地板等。

新材料運用-鋁合金材料應用分析

鋁合金車身

優勢：1、車容車貌-采用鋁合金車身的公交車輛使用至今，未發現車身及其蒙皮流銹水的現象2、延長車輛報廢至10年及以上，明顯提高車輛折舊價值。

劣勢：1、購置成本高、未形成客車先進生產工藝，鋁合金車身輕量化還有一定的空間。2、維護-遇事故車修理時需購置材料。

難點：鋁合金車身材料是客車輕量化的關鍵，難點在于如何解決安全性與可靠性間的矛盾。

新材料運用-其它材料應用分析

PVC鋁覆地板

優勢：1、相比傳統竹木地板材料，整車減重近300kg。2、全生命周期質保，減免了客車中期維護，節省浦東公交相應費用500萬/年。

劣勢：車輛購置成本增加。

客車新設計、工藝應用

新設計、工藝應用-動力電池

2015年，二級踏步+底置電池，16箱電池+能量密度>95W·h/kg

2018年，低地板+底置頂置電池，10箱電池+能量密度>135W·h/kg。

2020年，低地板快充+頂置電池，4箱電池+能量密度>140W·h/kg。

隨著電池技術進步及設計工藝的提高，動力電池在保障浦東公交車輛營運續航里程的前提下，電池箱體不斷減少、能量密度不斷上升，帶來了明顯的質量減少，明顯提高了能效，但目前也遇到了安全性與能量密度平衡性問題、頂置電池對車身強度提出了更高的要求且維護保養不易的新問題。

輕量化運用-整車整備質量對能耗影響

S0I柴油車型（傳統車身），整備質量10900kg，百公里能耗34.30L（2015年至今統計）；

W1B混合動車車型（傳統車身），整備質量（含動力電池部分）11700kg，百公里能耗31.40L（2015年至今統計）；

L0H混合動車車型（鋁車身），整備質量（含動力電池部分）10300kg，百公里能耗28.30L（2015年至今統計）。

結論：

1、技術路線是能耗下降的主要途徑之一；

2、客車輕量化是節能的手段，整車裝備質量每下降1000kg，同比下降2升/百公里燃油。

輕量化運用-輕量化能耗對比

2015~2020年，浦東公交純電動車節能增效明顯。同等級純電動車整備質量，由13500kg下降到11500kg，減輕2000kg，減重近14.8%；同等級純電動車能耗，由90Wh/百公里下降到82Wh/百公里節能8Wh/百公里，節能近8.8%。

三、客車輕量化的應用展望

浦東公交輕量化應用短期目標：

GOAL：整車比2015年減重：2020年：10%（已完成）2025年：20%。

浦東公交輕量化應用困難點：

Difficulties：輕量化與運營中早晚高峰時段超載最大質量安全性平衡；輕量化技術、工藝路線的成熟性；輕量化帶來的購置成本變化等。

浦東公交輕量化應用前景：輪邊電機驅動；第三代高強度鋼及其它復合材料的應用比例提高；動力電池技術持續突破；氫燃料客車技術路線。