В конструкции грузовых автомобилей и автобусов с самого начала «золотого века» обозначились тенденции к экономически выгодному повышению грузоподъемности и вместимости, к специализации. Но в течение 10-15 лет грузовики и автобусы все еще оставались грубыми, массивными, с тяжелым управлением и сохраняли заимствованную у легковых автомобилей классическую схему с капотом перед кабиной водителя. Эта схема приводила к неэффективному использованию длины машины и конструктивной массы; задняя стенка кабины находилась примерно посередине колесной базы.
Несколько улучшились условия работы водителя благодаря переходу на пневматические шины, введению закрытых кабин и электрического освещения. Появились тормоза на всех колесах с гидравлическим или пневматическим приводом, амортизаторы, дизели.
Дизельные грузовые автомобили
Подробнее надо сказать о дизеле. Разговор об автомобиле редко обходится без упоминания о бензине. Понятия «бензин» и «автомобиль» тесно связаны в нашем сознании; ведь до сих пор большинство автомобилей работает на бензине.
Бензин, как известно, получают из нефти, после чего остаются тяжелые виды жидкого топлива. Оно воспламеняется не так легко, как бензин. Но мысль превратить тяжелое топливо в горючее для транспортного двигателя издавна занимала конструкторов. Еще в начале XX века они приспособили двигатель, созданный Рудольфом Дизелем (1858-1913) и работающий на тяжелом топливе, для теплоходов, подводных лодок, локомотивов. Позже был осуществлен перевод на тяжелое топливо автомобиля. Только в 20-х годах дизели начали применять на грузовых автомобилях.
Работа дизеля на первый взгляд мало отличается от работы бензинового двигателя. Но в цилиндр дизеля засасывается не горючая смесь, а воздух. Поршень сжимает воздух, при этом его температура повышается. В момент наибольшего сжатия насос впрыскивает в цилиндр порцию топлива. От нагрева оно воспламеняется. В этом существенное отличие дизеля от бензинового двигателя.
Дизель не нуждается в электрическом зажигании. Топливо подается в цилиндр под давлением, а его испарению способствует высокая температура в цилиндре, поэтому оно может быть более тяжелым. Дешевизна потребляемого топлива - не единственное достоинство дизеля. Он расходует в 1,5 раза меньше топлива, чем карбюраторный бензиновый двигатель. Эта экономия достигается за счет примерно вдвое более высокой степени сжатия.
В 30-х годах еще сказывалось несовершенство дизеля. От карбюратора он избавился ценой использования очень точных и дорогих насоса и форсунок. Высокое давление требовало прочной, а следовательно, и тяжелой конструкции. Тяжелые детали ограничивали частоту вращения вала дизеля, он был не так быстроходен, как бензиновый двигатель. Запуск дизеля в холодную погоду был затруднен, для пуска требовались мощные и тяжелые стартер и аккумулятор. Дизели были более шумны, чем карбюраторные двигатели. Все это задерживало их применение на легковых автомобилях, но к 30-м годам они уже стали распространяться на большегрузных автомобилях и многоместных автобусах.
Появление грузовиков с передней кабиной
Незадолго до второй мировой войны у «классического» грузовика появился соперник - с так называемой передней (т. е. смещенной на самый передний конец рамы) кабиной. Основное преимущество: длина машины хорошо используется по прямому назначению, для перевозки груза.
Появление машин этого типа именно в 30-х годах объясняется не одним стремлением автомобильных заводов угодить транспортникам и не одной изобретательностью конструкторов. Ведь передняя кабина встречалась уже на ранних грузовых автомобилях. Но она смогла получить распространение лишь после улучшения дорог. Дело в том, что при сдвиге кабины и грузовой платформы неизбежна перегрузка передних колес. Переходу на новую схему способствовало усовершенствование шин, подвески, двигателя: можно было создать комфортабельную кабину, несмотря на ее расположение над колесами и двигателем.
Автобус вагонного типа
Развитие автобуса идет теми же путями и даже опережает развитие грузового автомобиля, хотя автобусы оставались производными от него вплоть до 30-х годов, когда появились городские машины так называемого вагонного типа.
Что такое автобус вагонного типа? Чтобы разместить в прежнем автобусе (у которого двигатель находился под капотом впереди корпуса кузова) пассажиров в соответствии с грузоподъемностью базового грузовика, пришлось бы удлинить таковой на 2-3 м (пассажиров ведь не упакуешь как груз). Он стал бы громоздким, неповоротливым, тяжелым. В вагонном же автобусе двигатель устанавливают рядом с сиденьем водителя, под кузовом или сзади; почти вся длина машины предоставлена пассажирам. Перевозка одного пассажира обходится в вагонном автобусе в 1,5 раза дешевле, чем в «капотном».
На изготовление рамы уходило до 1000 кг металла - это масса пятнадцати пассажиров. Причем никак не удавалось облегчить раму. Даже наоборот, чем мягче выполняли рессоры, чем эластичнее крепили кузов к раме для улучшения комфорта, тем более жесткой приходилось делать раму, чтобы она не прогибалась, не скручивалась и не ломалась. Кроме того, рама препятствовала понижению пола кузова. До тех пор пока кузова были каретными, деревянными, казалось, что выхода нет. Он наметился после внедрения металлических кузовов. Их коробчатую конструкцию ведь можно использовать в качестве несущей системы, жестко соединив кузов с рамой и соответственно облегчив ее. А затем и вовсе устранили раму, и все механизмы стали крепить непосредственно к кузову (у грузовиков с бортовыми платформами такой жесткой коробчатой конструкции нет, и рама у них до сих пор сохраняется).
На некоторых автобусах 30-х годов водитель находился даже в лучших условиях, чем на легковом автомобиле: его сиденье регулировалось по высоте, по углу наклона и было установлено в самой передней части кузова, откуда хорошо видна дорога. Водителю не нужно было тратить силы и внимание на переключение передач - трансмиссию ставили автоматическую, рычаг передач и педаль сцепления устранили.
Автобус - транспорт общественный, коммерческий. Пусть он стоит дорого, но если это позволит перевезти больше пассажиров, то расходы оправдаются. Пусть он несколько напоминает вагон, пассажирам общий вид машины менее важен, чем возможность быстро добраться до нужного места.
В 40-х годах грузовые автомобили и автобусы занимают ведущее место по объему перевозок среди других средств транспорта, они ослабляют напряженность пассажирооборота на железных дорогах, полностью вытесняют гужевой грузовой и извозчичий транспорт в городах. Тогда же начался ныне в основном завершившийся процесс полного отделения конструкции и производства грузовых автомобилей и автобусов от легковых.
Большинство автобусов имеют несущий кузов каркасного типа, изготовленный из прямоугольных труб и штампованных стальных элементов, соединенных между собой заклепками или сваркой и облицованных стальными листами или листами из алюминиевого сплава. Внутри кузова размещаются сиденья для пассажиров и водителя. Тип кузова автобуса определяется его назначением и компоновкой (рис. 19.8).
Рис. 19.8.
Капотный кузов применяется при использовании стандартного шасси автомобиля, при этом водитель и пассажиры находятся в отдельном отсеке от двигателя, а двигатель размещается в отдельном отсеке кузова под капотом. Таким образом, капотный кузов является двухобъемным.
Кузов вагонного типа является однообъемным (рис. 19.9). Здесь двигатель хоть и находится в отдельном отсеке, но этот отсек объединен с пассажирским салоном и находится в передней или задней его части. Преимуществом вагонной компоновки является то, что до 90 % габаритной площади автобуса используется для размещения пассажиров.
Каркас является основной частью кузова автобуса. Он состоит из основания 1, боковин 2, крыши 4, передней 5 и задней 3 частей. Двери автобуса выполняются, как правило, раздельными для пассажиров и
Рис. 19.9. Каркас кузова автобуса: / - основание; 2 - боковина; 3 - задняя часть каркаса;
4 - крыша; 5 - передняя часть каркаса
водителя. Для водителя двери, как правило, одностворчатые, а для пассажиров - двухстворчатые. Открытие и закрытие дверей для пассажиров управляется водителем с помощью пневматического механизма.
Окна автобуса разные по форме и конструкции. Боковые окна делают прямоугольными с раздвижными форточками, а ветровые и задние - глухими с выгнутыми стеклами, что улучшает обзорность.
Сиденье водителя регулируется в продольном направлении, по высоте и углу наклона спинки, при этом оно часто снабжается гидравлическим амортизатором для гашения колебаний, возникающих при движении по неровностям дороги. Пассажирские сиденья городских автобусов - нерегулируемые. В междугородних автобусах они, как правило, регулируемые и выполняются в виде полуопальных кресел с изменением угла наклона спинки и подушками повышенной мягкости.
Кузова городских автобусов делятся на кузова внутригородских и пригородных автобусов. Кузова внутригородских автобусов имеют сокращенное число сидений для пассажиров, но увеличенную площадь центрального прохода между сиденьями и накопительных площадок, а также широкие двери. Это позволяет увеличить пассажировместимость автобуса, обеспечивает быстроту и безопасность входа, прохода и выхода пассажиров. Пол в кузовах делается низким, что повышает удобство входа в автобус и выхода из него. Кузова пригородных автобусов отличаются большим числом мест для сидения, небольшими накопительными площадками, уменьшенным размером дверей.
Кузова междугородних автобусов имеют улучшенную вентиляцию и отопление, радиофицированный пассажирский салон и багажное отделение. В некоторых случаях имеются отдельные бытовые помещения (гардероб, туалет и др.). Высокий уровень пола кузова позволяет размещать под ним отделения для багажа, двигатель и трансмиссию, тем самым улучшая изоляцию салона.
Кузова туристических автобусов делятся на кузова нормальной, повышенной и высокой комфортабельности. Кузова нормальной комфортабельности рассчитаны на туристские поездки на ближние расстояния и отличаются от пригородных автобусов наличием места для экскурсовода и радиоустановкой. Кузова повышенной и высокой комфортабельности рассчитаны на экскурсионные поездки на дальние расстояния, поэтому они сделаны на базе кузовов междугородних автобусов, но имеют дополнительное место для экскурсовода, радиоустановку и другое дополнительное оборудование.
Кузова специальных автобусов предназначены для размещения специального оборудования (медицинского, радиотехнического и т. п.).
Классификация кузовов автобусов в соответствии с действующими стандартами, могут быть большой и малой вместимости (ГОСТ Р 41.36-99 (Правило ЕЭК ООН № 36)). Автобусы большой вместимости, т.е. транспортные средства для перевозки людей, вместимостью более 22 стоящих или сидящих пассажиров, имеют габаритную ширину более 2, 3 м, делятся на три класса: I – городские автобусы; II – междугородние автобусы; III – туристские автобусы. Промежуточное положение между городскими и междугородними занимают пригородные автобусы, они не выделены в самостоятельный класс и имеют черты того и другого. Транспортные средства общего пользования малой вместимости (менее 22 пассажиров, исключая водителя), часто называют автобусами малой вместимости. Автобусы малой вместимости, рассчитанные для перевозки не более 22 сидящих или стоящих пассажиров, подразделяются на два класса (ГОСТ Р 41.52-2001 (Правило ЕЭК ООН № 52)): - класс А: для перевозки стоящих пассажиров, эти транспортные средства оборудуются сиденьями и могут иметь места для стоящих пассажиров; - класс В: транспортные средства, не предназначенные для перевозки стоящих пассажиров, все пассажиры должны располагаться на сиденьях. Основные типы автобусных кузовов: капотный, вагонный, сочлененный, полутороэтажный, двухэтажный. Общая компоновка автобусов, с учетом сказанного выше, может быть различной. Эти различия определяются прежде всего там, где расположен силовой агрегат (т.е. двигатель и КПП). Компоновочные схемы автобусов: 1. Двигатель впереди (для автобусов вагонного типа, недостаток повышенный шум, загазованность салона). 2. Двигатель под полом в пределах колесной базы (с оппозитным двигателей, недостаток: низкий дорожный просвет. Достоинство: ровность пола салона). 3. Двигатель сзади, продольно или поперек, вертикально или горизонтально (достоинства: наилучшее распределение нагрузки по мостам автобуса, меньше загазованности и шума. Недостаток: требуется установка нестандартного заднего моста). Таким образом, классификация автобусных кузовов возможна по назначению, по пассажировместимости, по признаку размещения силового агрегата и боковому силуэту, по этажности и др. признакам. Кузова автобусов представляют собой цельнометаллическую конструкцию, состоящую из каркаса, облицовки, внутренней обивки, пола, окон, дверей, сидений, кабины водителя, отсека двигателя, устройств вентиляции и отопления, дополнительного и специального оборудования. Корпус кузова состоит из основания, боковин (правая и левая), крыши, задней и передней частей. Подавляющее большинство кузовов современных автобусов являются кузовами вагонного типа. Основания кузовов обычно состоят из продольных и поперечных балок или ферм и других элементов (стоек, усилительных косынок и т.п.), обеспечивающих прочность конструкции. Корпуса автобусных кузовов могут быть изготовлены из стальных, трубчатых сварных каркасов с креплением облицовки точечной электросваркой; алюминиевых несварных каркасов с креплением облицовки заклепками; смешанных стале-алюминиевых частично сварных каркасов с соответствующим креплением облицовки. Для наружной облицовки некоторых кузовов применяется листовой дюралюминий, химический состав и механические свойства которого следующие: Cu = 3,8%; Mg = 1,2…1,8%; Mn = 0,3…0,9%; Si = 0,5%; σ в = 28…48 кГ/мм 2 ; δ = 16…18%; НВ = 100…105 кГ/ мм 2 . Во всех современных кузовах автобусов несущая часть изготовлена из стальных профилей (см. табл.). Применяемая для наружной облицовки тонколистовая сталь должна соответствовать ГОСТ 9045-59. Передние и задние пассажирские двери – на автобусах м/б 4-х, 3-х, 2-х и одностворчатые. Все двери водителя на автобусах одностворчатые (российского производства). 2-х, 3-х и 4-х створчатые двери открываются при помощи пневматических механизмов, привод которых осуществляется с помощью крана управления дверями, который расположен в кабине водителя. Боковые окна автобусов прямоугольные с раздвижными или откидными форточками. В задней части кузовов автобусов имеются глухие окна. Стекла ветрового окна изготавливаются из высокопрочного, полированного и закаленного стекла – сталинита или из безосколочного, полированного 3-х слойного стекла. Для заднего окна кузова применяют неполированное стекло – сталинит. Пассажирские сиденья в автобусах применяют двух видов – нерегулируемые (городские, пригород) и регулируемые (туристские, междугородние). Каркас (остов) нерегулируемых сидений выполнен из стальных труб Ø 25 мм, а подушки и спинка из закрытой тканью формованной губчатой резины, или пластмасс покрытых утолщенной тканью. Также материалом для обивки подушек и спинок сидений служит автобим или текстовинит. Задняя стенка спинки обшита пластиком или декоративной фанерой. Регулируемые сиденья выполнены в виде полуспальных кресел с повышенной мягкостью подушки и спинки. Они оборудованы пепельницей, подлокотником, сумками. Сиденье водителя автобуса можно регулировать в продольном направлении, по высоте и углу наклона спинки. Внутренняя обивка автобусов – до окон выполняется по боковинам из декоративной фанеры или каркасного водонепроницаемого картона, который окрашивается в предусмотренный конструкцией автобуса цвет. Крыша облицовывается слоистым пластиком. Пол кузова изготавливается из стали, дюралюминия, но чаще всего из бакелизированной фанеры и покрывается резиновым ковриком.
Современные автобусы большей частью имеют цельнометаллические каркасные кузовы вагонного типа, позволяющие наиболее рационально использовать площадь салона.
Несущая конструкция кузова автобуса
Кузов автобуса состоит из каркаса, наружной облицовки, внутренней обивки, пола, окон, дверей и т. д. Внутри кузова размещаются сиденья для пассажиров и водителя. Каркас является основной частью кузова автобуса, в большинстве случаев его делают
сварным из стальных труб прямоугольного сечения. Существуют конструкции каркаса, выполненные из алюминиевых профилей. В качестве наружной облицовки применяют стальные листы, приваренные к каркасу, или алюминиевые листы, соединенные с каркасом заклепками.
Двери городского автобуса
Одно из важнейших требований к конструкции городских автобусов - обеспечить удобство посадки и высадки пассажиров на остановках. Для этого снижают высоту пола автобуса, а проемы дверей делают как можно шире, сами двери в открытом состоянии стремятся убрать из проема. В то же время двери не должны сильно выступать наружу в открытом состоянии, чтобы не мешать посадке пассажиров с улицы в автобус. Поэтому двери делают сдвижными на кронштейнах или убирающимися в полости внутри салона, иногда - складными, но в любом случае - распашными. Пассажирские двери городских и пригородных автобусов открываются и закрываются, как правило, с помощью пневматических механизмов, управляемых водителем.
Полутораэтажный автобус
Кузов междугороднего автобуса должен иметь достаточно вместительный отсек для багажа. Наиболее часто это обеспечивается применением полутораэтажной компоновочной схемы, когда пассажирский отсек располагается в верхней части кузова, а багажный отсек - под ним в центральной части.
Иногда для повышения пассажировместимости кузова как городских, так и междугородных автобусов делаются двухэтажными (рис. 7.8), с установкой в салоне лестницы между этажами.
Двухэтажный автобус
Окна автобуса (ветровое, боковые, заднее) выполняют разными по форме и конструкции и часто вклеивают в проемы кузова для повышения его жесткости. Иногда для повышения пассажировместимости кузова как городских, так и междугородных автобусов делаются двухэтажными, с установкой в салоне лестницы между этажами.
Окна автобуса (ветровое, боковые, заднее) выполняют разными по форме и конструкции и часто вклеивают в проемы кузова для повышения его жесткости.
Сиденья в автобусах для пассажиров и водителей имеют различную конструкцию. Сиденья пассажиров могут быть как регулируемыми, так и нерегулируемыми. Нерегулируемые сиденья применяют в городских, регулируемые - в междугородных автобусах. Последние выполняют в виде полуспальных кресел с изменяемым углом наклона спинки, с подушками и спинками повышенной мягкости. Сиденье водителя, обычно регулируют в продольном направлении, по высоте и по углу наклона спинки. Часто оно бывает оборудовано амортизирующей подвеской, которая гасит колебания сиденья, возникающие при движении по неровным дорогам.
Наиболее приемлемой классификацией автобусов по назначению следует считать их деление на три класса: I - городские; II - междугородные; III - дальнего следования.
Для отечественных автобусов можно выделить еще дополнительный класс ведомственных автобусов, предназначенных для доставки людей к месту работы.
К автобусам класса I относят городские автобусы, обладающие наибольшей вместимостью (наличие большого числа стоячих мест) и высокими параметрами пассажирообмена (большие площадь пола и ширина дверей, низкий уровень пола и др.), и максимально
Характеристики легковых автомобилей с кузовами различных типов
Таблица 2.1
|
Внешний вид |
Название |
Характеристика |
|
Закрытый кузов |
||
|
Удлиненная база, четыре боковые двери, два (три) ряда сидений, застекленная перегородка за первым рядом |
||
|
Седан (хэтчбек, салун, берлина) |
Нормальная база, четыре или две боковые двери, два (три) ряда сидений |
|
|
Купе (берлинетта) |
Укороченная база, две боковые двери, один (два) ряда сидений |
|
|
Полностью открывающийся кузов |
||
|
Фаэтон (устаревшее - Торпедо) |
Удлиненная или нормальная база, число дверей и рядов сидений зависит от базы |
|
|
Родстер (слайдер) |
Укороченная база, две боковые двери |
|
|
Грузопассажирские кузова |
||
|
Универсал (стейшен вэгон, фамильяле, эстейст, бреак) |
Закрытый кузов со складывающимся задним рядом сидений, за счет чего можно увеличить помещение для груза |
|
|
Закрытая кабина с одним (двумя) рядами сидений и грузовая платформа |
||
|
Хэтчбек (комби, лиртбек, свинчбек) |
Занимает промежуточное положение между универсалом и седаном, имеет две (четыре) боковые двери и дверь в наклонной задней стенке |
|
с ними унифицированные пригородные автобусы, предназначенные для пассажирского сообщения города с ближним пригородом.
Автобусы класса II предназначены для обеспечения междугородных перевозок районного и областного масштабов, сообщения городов с дальним пригородом, местных перевозок в сельской местности. Они отличаются от автобусов класса I большей долей числа мест для сидения, наличием в основном четырехрядной планировки, отсутствием накопительных площадок с размещением стоящих пассажиров только в проходе, уменьшенным числом служебных дверей, повышенными параметрами геометрической проходимости, комфортабельностью для пассажиров и т.д.
Автобусы класса III предназначены для перевозки только сидящих пассажиров в условиях высокого комфорта на дальние расстояния и в туристических или экскурсионных целях. Они снабжены багажными отделениями и рядом дополнительного оборудования: радио- и телеустановками, местом для гида, гардеробом, баром, туалетом, индивидуальными освещением и вентиляцией, системой кондиционирования и т.д. Автобусы класса III могут быть выполнены повышенной этажности, с наклонно расположенным салоном для улучшения обзорности и иметь разнообразные компоновочные схемы.
По размерам автобусы подразделяют на особо малые, средней размерности, большие, особо большие или сочлененные.
Особо малые автобусы можно классифицировать следующим образом. К классу I могут быть отнесены особо малые автобусы, выполняющие функции маршрутных такси, т.е. осуществляющие перевозки на внутригородских коротких маршрутах.
К классам II и III можно отнести автобусы особо малой категории, предназначенные для перевозки сидящих пассажиров с различной степенью комфортабельности, определяемой планируемой продолжительностью поездки.
Большинство выпускаемых в мире малых автобусов относится к классам II и III. Малыми автобусами класса II являются отечественные ПАЗ-3205, имеющие в основном четырехрядную планировку салона, одну или две служебные двери, поручни для стоящих в проходе пассажиров и предназначенные для перевозок пассажиров на местных маршрутах. Малые автобусы в зависимости от класса назначения имеют полную вместимость 25-50 пассажиров и полную массу в наиболее характерных диапазонах: 5,3-6,5 и 8,2-8,8 т.
Автобусы средней размерности , как правило, унифицированы с большими автобусами, чему в значительной мере способствует приобретающая популярность модульная конструкция кузова. Средние автобусы производят многие европейские фирмы, но их выпуск относительно невелик. В отечественной промышленности средние автобусы классов II и III представлены семейством ЛиАЗ. Средние автобусы имеют вместимость 55-75 пассажиров и полную массу 9,5-13,5 т.
Большие автобусы составляют наибольшую долю в мировом производстве автобусов, кроме особо малых. Эта размерность автобусов характеризуется наибольшим разнообразием конструкций и компоновочных схем. Наибольшую часть выпуска составляют автобусы класса I с различными вариантами планировок салона. При наиболее типичных схемах планировки автобусов для внутригородских перевозок число пассажиров можно определить осредненно как произведение длины автобуса (м) на 10, т.е. при длине автобуса 9,5 м - 95 пассажиров. Большое число планировок салона, применяющихся ведущими автобусостроительными фирмами, приводит к определенному стиранию граней между автобусами классов I и II. Автобусы классов I и II имеют вместимость 80-120 пассажиров и полную массу 14-18,5 т. Большие автобусы класса III конструктивно представляют собой наиболее разнообразную группу: их выполняют двух- и трехосными, одно-, полутора- и двухэтажными, с большим ассортиментом дополнительного оборудования. Следует отметить, что европейская классификация распространяется лишь на одноэтажные автобусы.
Особо большие или сочлененные автобусы производятся на тех же предприятиях, что и большие автобусы, и максимально унифицированы с ними. В подавляющем большинстве они представляют собой автобусы класса I, за исключением единичных моделей сочлененных автобусов классов II и III. Особо большие автобусы выпускаются длиной 16,5-18 м, имеют вместимость 145-184 пассажира и полную массу 24-28 т. Эти автобусы предназначены для осуществления перевозок на наиболее напряженных городских, реже - на пригородных и междугородных маршрутах.
Троллейбусы выпускаются только большой и особо большой размерности для осуществления внутригородских перевозок большого числа пассажиров. Определилась тенденция в унификации троллейбусов с автобусами вплоть до применения полностью унифицированных кузовов, комплектуемых либо дизелем, либо тяговым электродвигателем в комплекте с управляющим и токопередающим электрооборудованием. В последнем случае троллейбус может дополнительно оснащаться дизелем для обеспечения автономного движения.
Описанная классификация автобусов предполагает возможность дальнейшего ее расширения по размерности и более мелкого деления по назначению, например категорией «сверхбольших» автобусов (троллейбусов), выполненных в виде трехсекционных сочлененных автобусов, таких как автобусы Х1Ъ1 (Франция), 280# (Германия), или типа «омнибус-бан».
