Чем удивят грузовики будущего

Автопоезд, управляемый при помощи планшетника, и тягач с гибридным приводом – лишь часть уникальных разработок, которые появятся на грузовиках в ближайшем будущем. Мы ознакомились с этими новшествами и выяснили, какую выгоду они сулят грузоперевозчикам

Автопоезд, управляемый при помощи планшетника, и тягач с гибридным приводом – лишь часть уникальных разработок компании ZF, которые появятся на грузовиках в ближайшем будущем. Мы ознакомились с этими новшествами и выяснили, какую выгоду они сулят грузоперевозчикам.

Фото автора и ZF

Знаете ли вы, что первым помощником водителя тяжелого грузовика может быть обычный планшетный компьютер? Причем речь идет не только о способности компьютера прокладывать маршрут и следить за исправностью тех или иных систем автомобиля. Инженеры ZF научили девайс «рулить» трехзвенным автопоездом Eurocombi, четко выполняя команды водителя, находящегося вне кабины. По современным меркам это, конечно, не фантастика, однако вид системы в работе впечатляет…

Естественно, «умный» грузовик, к техническим подробностям которого мы еще сегодня вернемся, был не единственным шоу-стоппером обширной деловой программы конференции. Бедностью разработок ZF, как известно, не страдает — на полигоне в Альденхофене был выставлен целый парад автомобильной и прицепной техники — более 20 грузовиков и автобусов (о специальных решениях для пассажирской техники мы планируем отдельный материал), объединенных по единственному общему признаку — наличию компонентов ZF.

Открывая конференцию, Фредерик Штедтлер, исполнительный вице-президент концерна ZF, руководитель дивизиона Commercial Vehicle Technology концерна ZF, назвал главные тренды современности. Это сокращение выбросов, надежность и энергоэффективность. Вкладывая более 800 млн евро в НИОКР, концерн последнее время сосредоточивается на создании системных решений для коммерческого транспорта. Есть и трудности: сегодня это высокая волатильность рынка. Однако ZF способен справляться со сложностями в глобальном масштабе. Одним из способов сокращения цикла зрелости продуктов, а значит, и затрат на разработку, является создание платформ. В качестве примера такой платформы названа модульная коробка передач для коммерческого транспорта ZF TraXon, которая на этот раз была представлена в двух новых вариантах — с двойным сцеплением и с гибридным модулем.

ПРИНЦИП МОДУЛЯЦИИ

Журналистам было предложено протестировать предсерийный прототип автомобиля DAF XF с 12-ступенчатой автоматизированной КП и модулем двойного сцепления TraXon Dual. Решение ZF ориентировано, прежде всего, на использование в сегменте тяжелых магистральных грузовиков, где сегодня предлагают автомобили с так называемым «длинным» ведущим мостом (имеется в виду малое передаточное отношение главной пары, что позволяет при относительно высокой скорости снизить число оборотов двигателя).

Этот дистанционный пульт служит для немедленной остановки автомобиля в случае нештатной ситуации

Технически возможны решения с еще «длинным» рядом передаточного отношения, что могло бы дать дополнительную экономию топлива до двух процентов. Правда, такие «длинные» ведущие мосты, скорее всего, не смогли бы оптимально использовать свои преимущества: частые переключения с прерыванием потока мощности — не лучший вариант с точки зрения экономичности. Появление КП TraXon Dual, по всей видимости, позволит решить эту проблему: проехав несколько скоростных кругов на 40-тонном автопоезде, мы убедились, что практически все переключения на пониженную передачу и обратно, например, с 12-й на 11-ю, выполняются абсолютно плавно, незаметно. Исключение составляют лишь передачи, идущие через демультипликатор, — их переключение происходит как обычно. К слову, максимальный уровень топливной экономичности и комфорта, благодаря переключениям с помощью двойного сцепления, обеспечивается на трех высших передачах, поскольку именно здесь выполняется 90 % всех переключений во время грузоперевозок на дальние расстояния. От себя добавим, что ZF не единственный производитель, предлагающий подобное  решение в сегменте грузовиков. Первой компанией, заявившей об установке на тяжелых грузовиках коробок с двойным сцеплением, стала Volvo Trucks. О разработке компании, получившей название I-Torque, наш журнал рассказывал в номере за декабрь-январь 2013 г.

TraXon Dual: модуль двойного сцепления становится реальностью и для грузовиков

Другим примером реализации преимуществ модульной конструкции TraXon является реализация версии Hybrid в составе силовой линии тягача КАМАЗ. Выбор марки грузовика неудивителен — ZF тесно сотрудничает с российским автогигантом, в Набережных Челнах функционирует СП «ЦФ КАМА», выпускающее коробки ZF Ecomid и ZF Ecosplit. В конфигурации TraXon Hybrid электрическая машина мощностью 120 кВт размещается в картере сцепления, при этом в тяжелом грузовике можно реализовать все функции гибридных  систем: рекуперацию энергии при торможении, движение в электрическом режиме, функцию «старт-стоп», а также кратковременное увеличения мощности ДВС (за счет подключения электромашины). В течение многих лет специалисты считали, что гибридная техника оправдывает себя, в первую очередь, при доставке малотоннажных грузов в черте города. И вот новейшие исследования, проведенные ZF, убедительно доказали, что функции гибридных систем имеют значительный потенциал экономии топлива также и для большегрузных автомобилей. Но здесь более низкий показатель экономии — всего 5 %. Однако с учетом того, что в дальних перевозках гораздо больше годовой расход топлива и пробег, гибридная техника окупается и здесь. Не зря же вся Америка просто наводнена тяжелыми гибридами.

МИНУС КИЛОГРАММЫ

По мнению разработчиков, большие перспективы влечет за собой сочетание электропривода с облегченными конструктивными элементами шасси. Взять, к примеру, инновационную подвеску заднего моста для двухосного грузовика. Его особенностью является литой 4-точечный рычаг облегченной конструкции, выполняющий функции направляющего устройства для ведущего моста. Кстати, ZF ведет работы по замене литья на волокнистые композитные материалы. Уже существует прототип рычага из композитных материалов на стекловолокнистой основе, который при точном совпадении по форме с литым рычагом легче него на 25 %, т.е. на 11 кг. По сравнению с общей массой тяжелого грузовика, это немного, но в пересчете на среднегодовой пробег цифра получается солидная.

Стремление ZF использовать облегченные конструкции прослеживается и в производстве серийных амортизаторов для мостов и кабин. Экономия веса в зависимости от модификации может при этом составлять от 500 граммов до 1,5 кг. В случае амортизаторов для моста это соответствует 40 % сокращению веса. Секрет такого успеха — функциональная интеграция, т.е. внесение конструктивных модификаций, а также применение стеклопластика или алюминия вместо стали. К слову, за счет этого улучшаются и коррозионные свойства амортизаторов, кабин и мостов.

ЭНЕРГО-СБЕРЕГАЮЩИЙ МАНЕВР

Еще одна хорошо знакомая тема — энергосберегающие технологии. В этой области главным ньюсмейкером является компания ZF Lenksysteme (совместное предприятие ZF и Bosch). Из последних новинок — электронная система руления заднего моста eRAS. Благодаря электроприводу в системе eRAS реализован принцип power-on-demand, предполагающий, что энергия требуется только тогда, когда осуществляется управление. Система подачи энергии на гидроусилитель, ориентированная на реальную потребность, позволяет сэкономить около 0,6 л топлива на 100 км.

Прототип рычага из композитных материалов при точном совпадении по форме с литым рычагом легче него на 11 кг

Несколько слов по уже знакомой теме — электрогидравлической системе рулевого управления ZF-Servotwin для тяжелых грузовиков. Впервые об этом агрегате мы писали в прошлом году (см. «Автопарк» №2/2013). Но тогда речь шла о первом поколении Servotwin, главной особенностью которого было усиление рулевого привода в зависимости от скорости (эффект такой же, как в системе eRAS) и активный возврат рулевого колеса в положение прямолинейного движения. Прошло совсем немного времени, и появилось второе поколение системы Servotwin. Новинка предлагает возможность реализации функций содействия водителю (например, компенсацию бокового ветра). Стоит отметить, что целевой группой второго поколения Servotwin, прежде всего, является транспорт, задействованный в магистральных перевозках. Существенной модификации подвергся и энергосберегающий насос VARIOSERV. Благодаря своей оптимизированной конструкции этот регулируемый насос осуществляет перекачку лишь реально необходимого объема гидравлической жидкости, что позволяет снизить энергопотребление до 50 %.

РУЛИТЬ БУДЕТ АССИСТЕНТ

Теперь самое время возвратиться к вышеупомянутому инновационному грузовику ZF Innovation Truck, где инженерам ZF удалось интегрировать в единую сеть трансмиссию ZF TraXon, компоненты рулевого управления ZF Lenksysteme и телеметрическую систему Openmatics. Прототип автомобиля длиной свыше 25 м управляется дистанционно с помощью обычного планшетного компьютера, а движение происходит без каких-либо выбросов.

В основе инновационного автомобиля лежат сразу три системных компонента. В качестве трансмиссии выбран гибридный вариант системы TraXon. Высоковольтный накопитель данной системы обладает достаточной мощностью, чтобы осуществить целую серию маневров на электротяге без каких-либо выбросов. Чтобы необходимое для поворота управляемых колес усилие  обеспечивалось без запуска двигателя, инженеры ZF разработали усовершенствованный гидроблок EHPS (Electrohydraulic Power Steering) с электроприводом насоса.

ZF разрабатывает и производит опоры кабин водителя для всех видов коммерческих автомобилей

Не последнюю роль в инновационном прототипе сыграла платформа для обработки телеметрических данных Openmatics. Для обеспечения беспроводной регистрации обоих поворотных углов — прицепа и полуприцепа — и положения водителя или планшетного компьютера относительно автопоезда были использованы различные метки с технологией BLE (Bluetooth-Low-Energy). Они представляют собой специальные беспроводные модули, размещенные на задней стороне инновационного автомобиля и на каждом из четырех углов прицепа и полуприцепа. Как только расстояние до меток BLE или планшетного компьютера меняется, начинает варьироваться и сила поля.

На полигоне в Альденхофене был выставлен целый парад автомобильной и прицепной техники — более 20 грузовиков и автобусов

Программное приложение планшетного компьютера — еще один важный элемент, обеспечивающий дистанционное управление 25-метровым автопоездом. В центре экрана на планшете схематично показан вид сверху на все звенья сцепки. Кроме того, в приложении есть возможность отобразить режим работы трансмиссии, а также меню выбора скорости движения (предлагается несколько опций скорости для движения вперед и назад). Чтобы автомобиль начал движение в автономном режиме, пользователю планшетного компьютера достаточно просто удерживать палец на сенсорном экране, выбрав тягач или прицеп. Если сцепку необходимо повернуть налево или направо, достаточно сдвинуть палец на экране в соответствующем направлении. Как только рука будет снята с экрана или в случае нарушения беспроводной связи между компьютером или автомобилем, транспортное средство остановится.

Энергосберегающий насос VARIOSERV

Суммируя впечатления, отметим, что идея выглядит как настоящий технический прорыв, но пока ее следует рассматривать лишь как задел на будущее. «Технически возможность полностью автоматизированного, то есть без программного приложения, дистанционного управления, подруливания к погрузочной рампе или в положение парковки существовала и ранее, — пояснил Ольрик Вайнманн, возглавляющий проект создания инновационного прототипа. — Однако она предполагает иную инфраструктуру автопарков и потому осуществима лишь в весьма отдаленной перспективе».

Электрогидравлическая система рулевого управления ZFServotwin получила очередное усовершенствование

Фредерик Штедтлер, исполнительный вице-президент концерна ZF, руководитель дивизиона Commercial Vehicle Technology, назвал главные тренды современности