“VDA设计奖“中的概念重卡：新运输模式的思考（上）

　　重卡的造型结构是由什么因素来决定的？设计师的偏好？生产厂商的风格？制造工艺的水平？科学技术的发展程度？的确，这些都是相关因素，但最能够影响重卡造型结构的，是运输模式！不同的运输模式决定了重卡需要实现的功能，而功能的实现又决定了重卡的造型结构。车身、车架、发动机、变速器、传动轴、驱动桥……这是目前重卡最基本的组成结构。面对这样的构造，我们已经习以为常，认为重卡就是这样的。可是你有没有想过，有没有完全颠覆这个我们早已认为理所当然的重卡构造？答案是：有！在不远的将来，重卡需要更具效率、更节能、更加专业化。运输模式的改变、技术的进步，会促使重卡寻求更加理想的外形结构，变得完全不同于我们现在的认识。"VDA设计奖"(VDA Design Award)就提供了这样一个平台，让我们有机会通过它，来窥探未来重卡的风采。

　　"VDA设计奖"由德国汽车工业联合会(Verband der Automobilindustrie，VDA)与德国设计委员会(German Design Council，GDC)联合举办，其宗旨是为了鼓励来自全世界的优秀设计学生在商用汽车领域展示他们的创造才华，奖励不仅包括奖金，还包括到欧洲顶级汽车企业带薪实习的机会。VDA总部在德国柏林，在国内和国际上代表整个德国汽车工业的利益，在经济、运输、环境政策、技术立法、标准化和质量保证等方面通过其活动支持德国汽车工业的发展。VDA每年在德国举办车展(Internationale Automobil-Ausstellung，IAA)，奇数年在法兰克福举办乘用车展，即法兰克福车展，是世界上规模最大的车展之一；偶数年在汉诺威举办商用车展，即汉诺威车展，也是世界上规模最大、最专业的商用车展。每届VDA设计奖的比赛结果都在汉诺威车展上发布，因此VDA设计奖的比赛每2年举办一次。

　　VDA设计奖每届都有一个主题。有一年的主题是"Transport Efficiency 2020"(2020年的运输效率)。2020年的卡车会是什么样？让我们看看当年VDA设计奖的获奖作品吧。

第一名

　　作品名称：THE WINDCATCHER

　　作者：Abhinandan Saini

　　国籍：美国

　　学校：College for Creative Studies

　　奖励：2 000欧元奖金和在欧宝实习的机会

　　根据目前的物流模式，卡车按其用途主要分为长途运输、中短途物流、城市配送，以及工程车辆和其他专用车辆。随着物流模式的发展和运输技术的进步，用于运输的卡车将越来越专业化，分工也越来越细。 在未来，用于长途运输的重卡将不用进入城区，避免为拥堵的市区交通再填一份堵，甚至不用进入交通干线附近的物流园区、可以在高速路上的行驶中就可以完成它的任务！参赛作品THE WINDCATCHER就是这样一辆被"赶出"城市的重卡(图1)。

　　为了实现在不中断行驶的情况下就完成货物驳接，THE WINDCATCHER的造型非常独特，其整体结构分为2部分：上部是驾驶舱和货舱，而下部则是底盘。在THE WINDCATCHER的底盘中间，形成了一个巨大的通道，可以让小型车辆顺利通过。独特的通道造型，使得THE WINDCATCHER可以实现行驶中与其他车辆的货物驳接。工作过程如下：

　　当THE WINDCATCHER行驶到指定区域时，自动将车速降低至72 km/h(45mph)，这时Citybot(作者设计的城市物流车辆)进入其底盘通道，并与之保持相同的车速、2车相对静止，开始装载或者卸下货物。完成货物交接之后，Citybot加速离开THE WINDCATCHER，THE WINDCATCHER也随即加速至经济车速，并前往下一个货物驳接区域。在整个过程中，THE WINDCATCHER和Citybot的定位与同步、货物的信息交换等，都通过电脑和网络得以实现(图2)。

　　THE WINDCATCHER的独特运输模式，不但可以提高运营效率、减少物流时间，也可以降低成本，减少转运的中间环节，并且能够避免大型车辆进入市区、缓解城市的交通压力。另外，THE WINDCATCHER在节能环保方面也有着不错的效果：THE WINDCATCHER的动力系统由5部分组成：冷却装置、燃料电池堆、储氢罐、电池、电动机。使用氢做为动力，不但摆脱了对石油等不可再生资源的依赖，也做到了"零排放"。另外，THE WINDCATCHER的货箱外壳的一些辅助作用也能在一定程度上减少能耗。这个巨大虫蛹般的货箱外壳由可调式骨架支撑，并且采用了一种内嵌了压电致动器(Piezoelectric Actuator)的柔性复合材料。这使得外壳也可以改变形状，成为一种执行机构，这样能够实现3种功能：第一，产生升力。货箱可以根据风速、风向、路况等数据进行分析，调整货箱外壳，使之保持在阻力最小的状态，并在必要时提供一定的升力，以降低油耗、减少磨损。第二，制动。货箱可以提供额外的空气阻力，用以制动或减速，从而减少机械制动引起的磨损。第三，维持外形。当车辆处于非满载状态时，货箱外壳可以维持其流线型的造型，降低空气阻力(图3)。

第二名

　　作品名称：R9 TURBOSTEAMER

　　作者：Nathan Lee

　　国籍：英国

　　学校：Coventry University Art and Design

　　奖励：1 000欧元奖金和在科隆(KRONE)实习的机会

　　与THE WINDCATCHER基于对未来重卡的运输模式的思考不同，R9 TURBOSTEAMER则是从提高动力系统工作效率的角度来探讨未来的重卡。R9 TURBOSTEAMER采用了大量用以提高动力系统的工作效率的技术，包括：6冲程柴油-蒸汽发动机；涡轮增压直喷技术(Turbo Direct Injection，TDI)；使用生物柴油(Bio-diesel)；制动能量回收系统(Kinetic Energy Recovery System，KERS)；空气驱动系统。

　　R9 TURBOSTEAMER配备6冲程发动机(图4)。传统的内燃机工作过程分为4个冲程：进气、压缩、燃烧做功、排气，在这个过程中，大量的能量以热量的形式被浪费掉了。而6冲程发动机则通过蒸汽将这部分热能加以回收利用，再次做功。6冲程发动机的前4个冲程与4冲程发动机一样，但是在排气之后，第5个冲程是将水喷入汽缸内，炽热的汽缸瞬间将水变成温度高达816 ℃的蒸汽，水的体积也急剧膨胀1 600倍，于是汽缸内压强急剧增大，推动活塞再次做功。第6个冲程，活塞将水蒸气排到一个冷凝器中，冷却后变成水再次循环使用。这样，在6个冲程中，有2个做功冲程。理论上，6冲程发动机要比4冲程发动机的效率高40%以上。6冲程发动机有很多优点：转速高、转矩大、排放少、油耗低。但是也有很多缺点，如喷水会腐蚀汽缸、冷热骤变会缩短发动机寿命、五六冲程的润滑问题等。但相信这些问题都会在不远的将来得到妥善的解决。

　　R9 TURBOSTEAMER采用的另外一项独特的技术就是空气驱动系统(图5)。挂车与牵引车的造型完美结合，最大限度地降低了空气阻力。挂车前部有个空气过滤系统，将空气吸入，过滤掉其中的有害烟和固体颗粒物，并将过滤后的空气通过后面的气道从挂车尾部排出，这样进一步降低空气阻力。

　　涡轮增压直喷技术、生物柴油和制动能量回收系统在之前几期曾经介绍过，这里就不再赘述了。

　　另外R9 TURBOSTEAMER的舒适性也值得称道。不但有更为宽敞的驾乘空间，还可以在驾驶、生活和睡眠3个模式间切换。驾驶室内有厨房和浴室，集成了水槽、电磁炉、微波炉、冰箱、砧板、晾衣架、卫生间和淋浴装置，令驾驶员在旅途中同样能够享受到家的温馨和舒适。

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