铰接公交依靠大型轴承、液压阻尼器和电子控制系统,让车身灵活转弯。即使发动机放在最后方,也能避免失控折叠。
每天,世界各地都有无数人乘坐公交车。为了在不增加车身高度的情况下运送更多乘客,工程师想出了一个巧妙的办法:把公交车分成前后两节,中间用活动关节连接。这就是我们熟悉的铰接公交车。
这种设计已有百年历史。早在1920年代,荷兰就出现了采用福特Model T底盘的早期铰接公交车。1930年代,意大利Alfa Romeo又开发出能够适应道路坡度的特殊铰接车型。二战后,现代铰接结构逐渐成为主流。

早期铰接公交车依靠车身中部的活动连接装置完成转弯
现代铰接公交主要有两种驱动方式。第一种是“牵引式”,发动机位于前半节车厢,通常驱动整车的中间车轴,后半节则像拖车一样跟随行驶。1980年至1986年生产的Crown-Ikarus 286就是典型代表。
连接两节车厢的是一套大型机械关节。前后车架分别固定在关节的两侧,中间通过环形轴承连接,允许车身相对旋转。这套结构通常由钢材或铸铁制造,必须承受巨大的机械载荷。

PEI Mobility的铰接关节装置,中央环形轴承允许前后车厢相对转动
工程师还会在关节上方设置旋转地板,并用类似手风琴的柔性折叠罩封闭两节车厢之间的通道。内部则通过柔性电缆传输电力和信号。整套装置不仅允许左右转弯,还能适应一定程度的上下起伏。

铰接公交内部的柔性风琴罩,让两节车厢在转弯时保持封闭连通
不过,牵引式有个明显缺点:发动机位于车厢中部,会占用宝贵的乘客空间,也不利于实现低地板设计。
于是工程师发展出另一种方案:把发动机放到车尾,由后半节车厢推动前半节前进。这种结构被称为“推式”铰接公交。

芝加哥交通局运营的后置发动机铰接公交车
但这里出现了一个危险的问题。如果你开过拖车,就知道后面的车辆推着前面的车辆,很容易发生“折刀”现象:前后车身突然形成尖锐夹角,最终失去控制。
那么,为什么后置发动机的铰接公交没有在街道上折成两半?
秘密藏在关节里的液压阻尼器。
与普通牵引式关节相比,推式公交增加了液压阻尼装置。这些装置能够对车厢之间的相对旋转产生阻力,防止后半节车厢突然把前半节顶向一侧。
更先进的系统还配备传感器和电子控制单元,实时监测车辆速度、方向盘转角以及车身铰接角度。一旦发现失稳风险,控制系统就会增加阻尼,限制两节车厢的相对运动。

Liebherr铰接系统中的液压阻尼器,负责约束前后车身的相对转动
这套系统还能根据行驶状态改变工作方式。高速行驶时,关节会变得更加稳定;低速转弯时,阻尼则适当减小,让公交车能够灵活通过街道。
即便电子系统失效,机械结构仍保留被动阻尼功能。此外,关节还有机械限位装置,必要时控制系统甚至能够联动动力系统,降低发动机输出。
相关技术并不新鲜。德国HÜBNER早在1952年就开始生产铰接公交的柔性折叠罩,FFG则声称在1975年发明了用于现代低地板铰接公交的阻尼系统。1978年推出的Mercedes-Benz O 305 G就是早期采用类似技术的后置发动机铰接公交之一。
如今,甚至出现了拥有两个铰接关节的三节式公交车。它们拥有接近无轨电车列车的载客能力,但由于车身太长,通常只能运行在特别设计的线路上。
下次乘坐铰接公交时,不妨留意脚下那块会旋转的地板。它下面隐藏着经过上百年发展的机械工程:大型轴承、液压系统、传感器与电子控制装置共同协作,让一辆长长的公交车能够安全、平稳地穿行于城市街道。
原文:https://www.theautopian.com/you-wont-believe-the-incredible-engineering-that-allows-articulated-buses-to-bend/