公共自行车配置分析

袁兴启 李桂景 孙苏平 戴永自

摘要：此文结合公共自行车的使用特点，以及市场使用公共自行车状况，分析了自行车各主要零件的类型和常用材料，并对其使用优缺点进行评价。从而推荐出适合公共自行车的选型和配置，对公共自行车相关企业有一定的指导意义。

关键字：公共自行车;零件;配置

1 公共自行车合理配置研究

1.1 车体（车架和前叉）

考虑到公共自行车必须适合男士和女士共用，因此车架应设计成弯梁形。为适合大部分国人使用，车架尺寸以南方24”、北方26”为宜。减震车架可以降低骑行时的震动，提高骑行舒适感受，但是公共自行车多为城市使用，骑行路面较好，震动不大，使用效果不是十分显著，另外减震车架前后三角分别制作配合使用，前后轮对中性可能会比普通车差些，这样会降低骑行感受，不予推荐。因此，车架结构推荐弯梁形、非避震款。

目前，自行车车架使用材料比较成熟的有碳素钢、铬钼钢、不锈钢、铝合金、镁合金、其他合金（如钪合金）、碳素纤维等，比较适合做公共自行车车架应属铝合金、不锈钢，其优良的耐腐蚀性能使钢制材质望尘莫及，制作工艺非常成熟，材料取得也非常容易。镁过于活泼，易氧化，按照目前的工艺，镁合金自行车的强度还不能和铝合金比。碳素纤维车架只适合高端车使用，配合轻质化的其他高端零件，最大限度发挥了其强度高而轻量的特质，是专业或骑行爱好者的首选，但其对碰撞过于敏感，需要使用者付出更专业的维护和保养，不适合使用频率高的公共自行车。因此，车架材料推荐铝合金、不锈钢。

前叉作为重要的车体部件，是使用过程中出现安全事故的最大隐患，必须要强度高和韧性好。根据昆山及太原等地公共自行车长期使用经验，钢制前叉涂装良好的情况下，可以长时间耐腐蚀使用，且其原材料应用普遍，容易取得，加工、焊接工艺成熟，可以达到很好的强韧性。当然铝合金制前叉也是比较好的选择。因此，前叉材料推荐钢制和铝合金制。

自行车的锁车器一般焊接在车体上，昆山公共自行车采用单边锁车器，使用5年后，锁车器折断时有发生（见图1）。双立柱式具有明显的优势，可以有效将自行车和锁车桩连接，大大降低了有人在锁车情况下，强行扭转造成锁车器损坏的可能性。

1.2操纵部

目前很多公司设计时将把横管和前置物篮焊接在一起，这样对把横管就有更高的锁紧要求。为此，最好把立管上有4个把横管锁紧螺钉，以增加防转扭矩（见图2）。但是如果把横管和前置物篮非焊接一体式，把立管可以采用常规的一个螺钉的锁紧方式。考虑到耐腐性要求，铝或不锈钢材质把立管比较适合公共自行车。

鉴于把横管和前置物篮经常与外物碰触，钢制涂装部件经过碰触碰伤后，生锈是不可避免的，故铝合金或不锈钢制才是把横管合适的选择。

把套作为手直接操纵车把方向的零件，其应能确保操控的有效，目前很多把套宣称可以抑菌或符合人体工学，但是具体效果还不是十分明显，没有具体数据可以证明之。

1.3车闸

根据制动作用位置的不同，车闸可分为轮缘闸和非轮缘闸（或轮毂闸），轮缘闸可以分为钳形闸、悬臂闸、V闸、杆闸等，非轮缘闸分为鼓闸、抱闸、涨闸、罗拉闸、脚闸、盘闸。公共自行车的使用者千差万别，很多骑行者对自行车专业知识不了解。考虑到这部分骑行者，选用的车闸应有足够的制动力，但也并不是制动力越大越好。受力分析表明，超过0.6 g减速度的制动，一般自行车有翻车的隐患，尤其前置物篮放置了重物，下坡时，没有经验的骑行者不知道先刹后闸，更有导致翻车的可能。另公共自行车多采用免充气轮胎，与地面摩擦力相对小些，制动力大于摩擦力时，容易打滑失控。由实验数据和使用经验来看，公共自行车比较适合用鼓闸、涨闸和罗拉闸（见图3）。

这些非轮缘闸主要优点有：1）前轮干态制动力值—般为300～500 N，后轮一般为200～400 N;但湿态制动力变化不大，既保证了刹车时能刹得住，又避免了因制动力过大造成打滑、失控或翻车的危险。抱闸的制动能力和鼓闸、涨闸基本类似，但其刹车是依靠闸带和制动盘的摩擦，耐磨性和强度稍显不足，且很多抱闸有异响现象。2）非轮缘闸刹车作用于轮毂上，避免了反复摩擦轮圈造成圈变薄，影响强度。

各地的公共自行车多用铝合金制闸把，防腐且强度佳。闸把安置闸线外壳有两种：有调节钮和无调节钮结构（见图4）。对悬臂闸、V型闸等，刹车磨损时，可以通过旋进和旋出调节钮，方便地进行刹车松紧的调整，但对鼓闸、涨闸和罗拉闸，其本身就带有调节装置，不用闸把调节钮这种结构，每组闸把至少可以省下0.5元，也节约了调节钮损坏造成的维护和维修成本。

刹车线在自行车中属易损件，根据昆山公共自行车运营统计，其维护更换量比例为第一，虽然价格不大，但维修成本高。根据调研，其损坏主要表现在线管头部靠近套管位置，塑料外管在内部绕制钢带的挤压和端部铜套管反复碰擦的双重作用下，开裂，露出钢带（见图5），在雨水作用下很快腐蚀，影响了内线的顺滑，影响刹车效果。为此，建议刹车线端部不采用铜套包覆，用塑料包覆（见图6），且包覆长度适当加长些。

更有效的方法，是用变速线管代替刹车线管，刹车线采用钢带绕制制造，长度方向挤压时会有一定变形，变速线采用鋼线集束制造，长度方向受力时，钢线仅有弹性变形，变形量小很多，长时间使用不影响刹车松紧，基本不用调整;且其不像刹车线是用钢带绕制，弯折时钢带切割塑料线管，导致线管产生环状裂纹。这两种线结构差异（见图7），当然，代用的变速线管直径应

比普通的大，内线比普通的粗（串列车用刹车都采用这种结构的刹车线管），以保证强度。

1.4驱动系统

公共自行车驱动方式除了传统链传动，有部分企业采用轴传动或带传动。链条长期使用过程中，会拉长松弛甚至掉链，应定期调整松紧度，维护工作量较大，且无论怎样的表面处理方式，一年后都会生锈。轴传动克服了这个缺点，但其齿轮和棘轮需定期清洗上润滑油（一年至少维护一次），维护时较复杂，尤其安装精度要求高，—般都是专业制造厂商进行，综合考量，不具明显优势。带传动具有不生锈、噪音小、没有油污染等优点，目前的驱动皮带制造工艺已渐成熟，解决了以前皮带强度和硬度不足，会变形跳齿的难题，皮带的抗老化时间也提高到4年以上，非常适合公共自行车。但是，市场上皮带质量良莠不齐，选用时应注意。

脚蹬是自行车中的易损件，根据调研，铝合金、塑料、钢制外框的脚蹬一年后都有损坏的现象，甚至轴承式脚蹬同样也有，不过轴承式脚蹬更顺滑还是毋庸置疑的。关键看厂商的制造水平，选用轴承的质量、脚蹬加工精度质量、装配质量都会显著影响性能和寿命。

铝制单速链轮曲柄是公共自行车常用配置，市场很少发生问题。建议链轮齿数为33T或31T，奇数的齿数，每个齿都和任一链节有接触的机会，使链齿和链条都磨损均匀。

中轴是受力较大的零件，轴承式中轴组件比普通中轴组件（中轴、中轴碗、钢球组合件）在顺滑度、密封性等方面更有优势（见图8），属于市场成熟产品，比较适合公共自行车使用。

有部分企业选用链条时，强调AR处理（不锈链条），链条使用时不断同链齿和飞轮接触磨损，表面层被磨损生锈是必然的，只是AR会将生锈时间延迟，而且，链条的链片、销轴最合理的热处理工艺为表面化学热处理，不锈钢或其他防腐蚀材料不适合。当然，链条上油保养到位的话，可以大大延缓生锈的期限和减轻生锈的程度。用驱动皮带传动时，应特别注意厂家产品质量，建议驱动皮带用材料为邵氏硬度HA95以上，单边拉伸强度满足8 000 N以上，经过长时间水浸和油浸后拉伸强度还能达到7 400N以上的材质[1]。

飞轮齿数应配合鏈轮齿数，以达到合适速比，自行车行业轻快车标准配置为单速车速比1：2，即飞轮齿数/链轮齿数≈1/2，且飞轮齿数不宜太小，以免传递同样扭矩时，飞轮棘轮和千斤承受更大的负荷，16T是最常规的配置。

1.5车轮

单从骑行感受上看，1-3/8充气内外胎最适合用于轻快车，但是根据市场反馈，维修保养是公共自行车用充气胎不能承受之重。泉州公共自行车相关单位反馈，该项目用的是26×1.5（比1-3/8宽）充气胎，投放3万辆车，每个月换胎600条左右。一个车轮维修更换需要10分钟，一天一个人只能处理40个轮子。太原公共自行车采用更宽的26×1.75充气胎，没有具体换胎的统计数据，据说维修量可以接受。免充气胎目前主要有高温硫化内胎（有冷装和热装两种）+普通橡胶外胎、PU内胎+普通橡胶外胎、PU 一体胎、橡胶—体胎等。PU -体胎不耐磨，同地面摩擦力小，尤其雨天，刹车时容易打滑造成失控，只适合做低速的儿童三轮车、儿童推车等。

车轮最好采用辐条轮，普通一体轮太硬，遇到冲击减震效果差。考虑到公共自行车多采用免充气胎，对车轮强度要求应更高：辐条—般用强度高一级别的13G不锈钢材质，而不用普通轻快车用的14G;花鼓采用铝合金36孔;轮辋也多采用加厚或双层铝圈。

1.6鞍座

自行车鞍座是损坏比例较高的部件，根据昆山失效鞍座的分析，损坏方式基本为表皮破损，其中很大—部分应是人为恶意破坏（见图9）。表皮破损后，鞍座内的发泡物在雨水作用下产生异味，影响使用。目前，有企业开发出了专为公共自行车和共享单车使用的鞍座，其表皮非常厚实，普通刀片或锐器难刺破或划开;还有企业开发出真空鞍座，耐冲击、划不破、鞍座面不粘水，特别适合这种场合。另外，为了提高骑行舒适性，鞍座最好采用塑胶减震结构，弥补免充气轮胎在减震方面的缺陷。

早期的公共自行车，为了防止生锈，由于经验不足，多采用铝合金鞍管，由于公共自行车使用者的众多，鞍管高度经常需要调整。铝合金硬度低不耐磨，鞍管在使用一段时间后，由于磨损直径变细了，造成鞍管快拆锁不紧，影响了骑行。现在，更多企业采用不锈钢鞍管有效解决了这个问题。

为了方便调整鞍管高度，鞍管夹紧装置多用快拆式，普通自行车的骑行者比较固定，鞍管高度很少调整，快拆锁紧后，不用频繁打开、闭合，设计得比较小巧。但在公共自行车上使用时，损坏就比较严重，手柄断裂、锁母旋不动、手柄扳紧费力等各种故障都常发生，昆山公共自行车项目统计，每个月要更换约50组快拆。目前，各企业好像也没有更好办法，除了经常涂润滑油，或手柄和快拆束子间加一个紫铜片（也是润滑作用），把手柄特别制作得尺寸大和结实等外，还没有彻底的解决方案。

近几年，有企业积极创新，开发出了升降式鞍管（见图10），松开扳手，鞍管自动上升至合适位置，压紧扳手，即可将鞍管固定在某一高度，使用非常方便，也不用考虑更换和维护的问题。

1.7附件

为了方便日常生活时使用，前置物架（车篮）应属于标配附件。铝合金或不锈钢制是比较适合的材质，最大负载10 kg 基本可满足使用要求。

车铃作为警告装置，在城市骑行时也应是标配附件，转铃是企业专为公共自行车开发的产品。

各地对待自行车锁的态度不一样，有些企业认为，车锁的使用会给客服带来巨大麻烦，有些企业坚持提供车锁，无法定论

随着我国二孩政策的放开，孩童比例会有一定提高，借鉴日本城市自行车配置，建议适当安排部分自行车安装儿童座椅满足带孩子出行的母亲们的需求。当然，自行车儿童座椅必须是质量可靠产品，符合相关国家标准GB/T 23160_2008[2]。

2公共自行车配置优化

根据上述分析，公共自行车配置推荐见表1。

参考文献：

[1] 一般财团法人自行车产业振兴协会.一般用自行车：JIS D9301-20，13 [S].东京：日本规格协会，2013：1 1

[2]国家认证认可监督委员会.进出口自行车儿童座椅安全要求和测试方法：GB/T 23160-2008 [S].北京：中国标准出版社，2009：4.