世界钢铁协会下属分会世界汽车用钢联盟推出了“SEM高强钢智能电动汽车设计与性能创新技术微研究”系列（“Steel E-Motive Microstudy”），旨在研究SEM高强钢智能电动汽车如何塑造可持续的未来移动出行。第五期微研究深入探讨了SEM高强钢智能电动汽车：自动驾驶共享出行概念车兼具舒适性、可达性和功能性。
前言
城市化与净零排放目标是推动交通模式向密集城市环境中的按需出行转变的关键因素。在此背景下，移动出行行业预计共享出行将迎来显著增长，并重点依赖自动驾驶技术和电动化来实现这一目标。
世界汽车用钢联盟的“SEM高强钢智能电动汽车”项目，设计开发了两款自动驾驶共享出行概念车：SEM1是一款4座城市乘用车，而SEM2则车型更大，最多可容纳六名乘客。这两款概念车均可在混合交通模式下运行，最高时速可达130公里。该项目展示了现代高强度钢材设计的扩展应用，为全体用户带来良好体验。
全自动驾驶的出行即服务（MAAS）车辆标志着城市交通方式的重大转变。尽管这种车辆具有诸多优势和好处，但它们仍需与公共交通、私人拥有和人工驾驶的车辆竞争并保持兼容。为鼓励人们接受出行即服务式交通运输并创造相关需求，这些出行车辆必须为乘客提供具有竞争力的舒适性、便利性、可达性和安全性。
所谓“乘客舒适度”，是指尽量减少乘客在整个旅途中可能感受到的不适。乘客的不适感可能来自道路状况和车辆操作引起的振动和运动等所造成的身体感受，也可能来自轮胎噪音、颠簸、风声、电动机声、吱嘎声以及温度或湿度不一致等所造成的听觉干扰。空间、布局和人体工程学等车内设计元素，在提升舒适度方面也发挥着十分重要的作用。
所谓“便利性”，是指用户到达和使用相关服务的难易度。用户期望获得快速、可靠、按需提供、能够到达目标地点的车辆服务，同时这种车辆服务还要与现有的火车、公共汽车和渡轮等交通系统无缝衔接。这些车辆必须能够在各种环境下可靠运行——从人口稠密的城市中心到偏远地区。
在设计考量上，必须增强可达性，以适应不同的用户群体，使婴儿和儿童、老年人和残疾人（包括视力障碍者）都能够便利出行。由于这些车辆都采用自动驾驶，不配备驾驶员，因此在设计上必须考虑支持存在特殊需求的乘客。
最后，消费者必须对这些车辆及其服务的安全性充满信心，只有这样，才能推动这些车辆在城市环境下的发展。世界汽车用钢联盟的“SEM高强钢智能电动汽车项目”采用最新等级的先进高强钢钢种和制造工艺来满足这些要求，展示自动驾驶共享汽车的概念设计。
钢制车身结构实现了紧凑的高空间利用率车辆设计
在拥挤的城市地区，行驶的车辆因为紧凑的设计和良好的机动性而受益。“SEM高强钢智能电动汽车”项目的目标是利用钢材高效的封包结构和强度，打造一款外观小巧、内部宽敞的汽车。SEM1概念车总长4.095米，宽度1.85米，介于典型的欧洲B级和C级乘用车之间。较短的前后悬距带来更大比例的可用车厢空间。尽管车身尺寸紧凑，但该车内部空间开阔宽敞，这得益于车厢内向的座椅布局。前排乘客面向后方就座，通常这个位置是传统车辆中通常放置仪表板的空间——这是全自动驾驶乘用车独有的功能和配置。这样的位置安排使得在前后排乘客之间创造了一个开放、方便通行的空间。SEM高强钢智能电动汽车采用剪刀式侧门，其运动学设计可实现1.0米的大型门开口，方便轮椅及其使用者进出。
图1：高强钢智能电动汽车SEM1尺寸
传统白车身B柱结构位于侧车门内侧，不仅对车门开口形成补充，还提高了上下车便利性。较高的车顶线条、半玻璃车顶面板以及开放式座椅布局的结合，为SEM高强钢智能电动汽车的内部空间营造出宽敞、通透的空间感，凸显了人们对全自动驾驶出行即服务车辆的视觉感受和驾乘体验。我们运用3D虚拟现实工具来辅助车辆布局和内饰的开发和评估。图2所示为从车内已就坐乘员视角，看到的SEM高强钢智能电动汽车内饰的3D虚拟视图对应的2D图像。
图2：SEM1车内可视化VR图像，采用95分位人体模型
四轮转向提高车辆的操作机动性。前后轴独立转向，转弯直径仅为7.6米，并具备低速蟹行转向的潜力，从而进一步增强了操作机动性。这一点在车辆进入或离开接车地点时非常重要，通常被称为车辆的路缘管理能力。高强钢智能电动汽车还可配备空气弹簧悬架，实现可变底盘高度，在乘客上下车时可降低高度。车身结构采用紧凑设计的先进高强钢，在有限空间内可容纳更大的转向和底盘系统。
车辆推进电池采用紧凑且高度均匀的设计，通过创新的承载框架系统用螺栓固定在地板横梁上，从而实现了车内地板的完全平整，这进一步方便了乘客上下车。地板高度经过优化，与标准路缘尺寸保持一致，同时仍能提供具有竞争力的车辆离地间隙。图3所示为方便乘客进出的关键尺寸和VR模拟。
SEM高强钢智能电动汽车提供卓越的乘客舒适度
通过多项设计和属性特征，确保乘客乘车期间的车内舒适性。工程团队选择了麦弗逊式前后悬架系统，以提供最佳的乘坐舒适性。SEM高强钢智能电动汽车的车身结构设计经过优化，可实现高模态共振频率，道路输入造成的低频振动被降至最低。车身结构底盘和动力传动系统连接点具有较高的动态刚度，道路和电动机产生的内部噪音被降至最低。在完全自动驾驶的车辆中，由于乘客与车辆和外部环境的互动可能减少，晕车症状可能会加剧。最后，这两款概念车都在两侧车身和车顶采用了大面积的玻璃，使车内乘客能够与外部保持视觉联系，以减轻乘客的晕车（症状）。
钢材固有的高刚度特性使得车身结构具备较高的刚性，为车辆行驶舒适性提供了良好的基础，并最大限度地减少了噪音、振动与声振粗糙度。先进高强钢制成的车身结构实现了极高的静态扭转刚度，从而减少了因路面冲击较大而可能产生的吱吱声和嘎嘎声。
虽然本项目并未对座椅设计进行详细考量，但项目充分考虑了车辆所需的封包空间，以及车身结构上的固定装置，确保能够实现适当、舒适、安全和功能性的座椅设计。车厢和发动机舱有足够的空间和容量，可以安装一套完整且尺寸合适的暖通空调系统。出于对操作安全、成本节约及封包空间的考虑，车厢窗户采用固定式（非下沉式）玻璃，这有助于维持车厢内均衡且易于调控的温度与环境。
SEM高强钢智能电动汽车：安全方面绝不妥协
鉴于全自动驾驶交通工具的新颖性和独特性，乘员安全至关重要。通过保证车辆的安全性能，可以增强用户的印象和感受。据了解，SEM高强钢智能电动汽车的安全标准不太可能放松，因为这款车将与私家车和商用车一起在混合交通模式下部。
全面的先进高强钢等级产品组合使工程人员能够调整车身结构，提供出行即服务车辆所需的安全性能。通过将冷冲压工艺与先进的制造方法（如压制硬化、辊压成型和辊压冲压）相结合，工程人员实现了非常规几何形状。通过综合实施这些材料和生产方案，确保了在必要位置实现挤压能量吸收，在必须减轻车厢侵入的位置确保刚度/强度。
SEM高强钢智能电动汽车也符合适用于传统乘用车的最新全球安全标准，并且项目团队已根据自动驾驶车辆的要求对相关标准进行了适当调整，具体如表1所示。
更大型的SEM2概念车进一步提高了乘客容量和功能性
SEM高强钢智能电动汽车的概念设计为打造经济高效、模块化的加长轴距的衍生车型预留了的空间。SEM2概念车的服务里程更长，包括长途通勤、度假和机场接送。新增的第三排座椅使座位容量增加到六人。更大的电池容量可实现更远的续航里程，并配备额外的电动驱动单元（EDU），以提供更大型车辆所需的动力和扭矩。
图4：SEM2加长轴距六座概念车型
密歇根理工大学和墨西哥蒙特雷理工学院还开展了单独的开发研究，旨在将SEM2的座椅式乘客版本进行调整和快速改装，将SEM2变成最后一公里配送车辆。这两所大学联合开发了一种可以快速从座椅转换到储物柜的系统，20分钟内即可从客运车辆转换为货运车辆，这样SEM2白天可以以客运模式运行，晚上可以切换到货运模式运行。这种适应性改造最大限度地提高了车辆利用率和整体运营盈利能力，为那些考虑部署自动驾驶共享汽车的服务提供商提供了积极的商业论据。
SEM高强钢智能电动汽车为所有人提供无障碍通行
对于行动不便的人士，全自动驾驶出行即服务车辆有望显著提高他们获得个性化交通服务的可能性。SEM1和SEM2这两款车型均为此目的而设计，符合残疾用户的需求，确保提供安全舒适的出行服务。科研人员使用VR工具对SEM1和SEM2进行了轮椅通道和转运过程的虚拟人体工程学评估，如图5所示。
摘要与结论
预计在人口稠密的城市环境下，出行即服务将呈指数级增长。5级自动驾驶技术以及紧凑、开放的车型设计，虽然能够提供极具吸引力的乘客舒适性、可达性、便利性和功能性，但同时也面临着制造能力和安全性能方面的挑战。
为满足这些需求，世界汽车用钢联盟的SEM高强钢智能电动汽车在概念设计中应用了最新的先进高强钢。尽管设计紧凑并且整体尺寸也并不大，但由于独特的朝内式座椅布局和剪刀式侧开门，车内空间十分宽敞。
即使在拥挤的城市地区行驶，四轮转向功能也使高强钢智能电动汽车具有很高的机动性。平坦的车内地板、较低的上下车高度以及剪刀门带来的1米开口，为乘客上下车时带来更多的舒适性。
紧凑的先进高强钢车身结构能够提供更大的乘坐空间，并最大限度地增加玻璃表面面积和自然采光。该车通过优化的悬架设计、高刚性先进高强钢车身结构和完整的暖通空调系统，提供舒适的旅程体验。无论是较小型的SEM1还是较大型的SEM2，这两款车均符合残疾用户的需求，为所有人提供安全便捷的交通服务。最后，SEM1经过测试，符合所有相关的全球碰撞标准。