Bean Buns¹, Great Emperor^1,2,*, Little Meat^2
1China Seafood Department
²Pig Pig Studio

摘要

本研究以普通两轮电动自行车为基础动力平台，探索通过简易改装实现拖曳式货厢（环卫垃圾桶）运输的技术可行性与应用前景。系统分析了电动自行车的动力性能、承载能力、车身结构与拖曳式货厢的容量、路况通过性之间的匹配关系，结合现行交通法规约束，评估了该模式在城市环卫场景下的应用潜力。研究表明，在限定载重与行驶场景下，两轮电动自行车拖曳单台拖曳式货厢具备技术可行性，但多箱拖曳及长距离运输存在显著安全与法规风险。最后，探讨了向低速电动车（“老头乐”）平台升级的革新方向，为城市末端物流与环卫作业模式优化提供了理论参考。

关键词：两轮电动自行车；拖曳式货厢；环卫作业；可行性研究；低速电动车

1 引言

随着我国城镇化水平持续提升，城市生活垃圾产生量逐年增长，传统大型垃圾转运车、半挂货车在老旧小区、背街小巷、城中村等狭窄区域面临通行困难、转弯半径过大、停车不便、油耗成本高、尾气污染等问题，尤其在精细化作业要求下，其灵活性劣势凸显。城市末端垃圾收集亟需轻量化、小型化、低成本、高灵活性的运输装备。

两轮电动自行车具有体积小、通行能力强、购置成本低、使用便捷等特点，已广泛应用于短途代步、即时配送、社区巡检等场景。在此背景下，部分基层作业人员尝试通过简易改装，在两轮电动自行车后部加装拖曳结构，用于拖曳拖曳式货厢（环卫垃圾桶），以实现小型垃圾收集与转运。该模式虽具备一定实践基础，但缺乏系统的技术论证、安全评估与法规分析，大规模推广存在明显风险与不确定性。

本研究创新性地提出将普通两轮电动自行车与拖曳式货厢（环卫垃圾桶）结合，探索一种轻量化、低成本的末端垃圾清运模式。通过系统分析电动自行车的动力、结构参数与拖曳式货厢的物理特性、法规约束，旨在回答以下核心问题：（1）现有民用两轮电动自行车能否稳定拖曳标准容量的拖曳式货厢；（2）单次作业最多可安全拖曳的拖曳式货厢数量极限；（3）该模式在现行交通法规框架下的合规性；（4）向低速电动车平台升级是否能突破两轮车的性能与安全瓶颈。本研究成果可为城市环卫作业模式创新、末端物流装备轻量化提供理论支撑与实践参考。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

两轮电动自行车：选取符合GB17761-2024《电动自行车安全技术规范》的民用新国标车型，涵盖市场主流品牌与配置，重点考察电机功率、蓄电池容量、整车质量、车架结构、尺寸、制动性能等参数。

拖曳式货厢：以城市环卫系统通用塑料移动式垃圾桶为研究对象，统一命名为拖曳式货厢，选取120L、240L、360L三种主流容量规格，分析自重、满载重量、外形尺寸、轮径、转向结构、通过性等指标，重点对240L容量的型号进行研究。

对比平台：低速电动车（俗称“老头乐”），作为潜在的升级动力平台，对比其动力、载重、稳定性、续航、尺寸等参数，评估其拖曳多台拖曳式货厢的可行性。

2.2 研究方法

文献调研法：对比其动力、载重、稳定性、续航、尺寸等参数，评估其拖曳多台拖曳式货厢的可行性。

参数分析法：建立电机牵引力、滚动阻力、坡道阻力、续航衰减等数学模型，定量分析拖曳作业的动力匹配关系。

场景模拟法：模拟平坦路面、坡道、减速带、坑洼路面、狭窄通道、转弯等典型路况，测试拖曳状态下车辆稳定性、通过性、制动性能。

法规对照法：对照现行交通法律条款，判断改装行为、载物方式、上路行驶的合法性。

3 核心参数分析与匹配

3.1 两轮电动自行车类别与技术参数

依据GB17761-2024《电动自行车安全技术规范》，新国标电动自行车必须满足以下硬性指标：车速 $\leq 25\mathrm{km/h}$，电机输出功率 $\leq 400\mathrm{W}$，采用铅酸蓄电池的电动自行车整车质量 $\leq 63\mathrm{kg}$（采用锂电池及其他类型的电动自行车整车质量 $\leq 55\mathrm{kg}$），不再强制具有脚踏骑行功能，电池组标称电压 $\leq 48\mathrm{V}$（电池组最大输出电压 $\leq 60\mathrm{V}$）。除以上要求外，新国标电动自行车在防火阻燃、防篡改、制动性能、智能化等方面也做了相应的规定，相较于代替的GB17761-2018《电动自行车安全技术规范》在诸多领域均有技术提升。

本文选取某品牌新国标电动自行车，其核心参数为：电机额定连续输出功率400W，采用 48 V 12 Ah 的铅酸电池，理论续航约 40km（空载平路），后轮毂电机驱动，配备双边避震，可加装骑行脚踏板，前后轮轮胎规格为 14 * 2.50（即轮胎直径14英寸，轮胎宽度2.5英寸，换算后为直径35.5厘米，宽度6.35厘米），装配完整后整车质量约 48kg，最高设计车速25km/h。核心参数如表1所示。

表1 本研究采用的新国标电动自行车核心参数

3.2 拖曳式货厢（环卫垃圾桶）核心参数

拖曳式货厢采用高强度塑料成型，底部配备万向轮或定向轮，依靠牵引车提供动力，无自主转向与制动系统。城市环卫用移动垃圾桶（拖曳式货厢）主流规格如表2所示。

拖曳式货厢采用后轮随动转向设计，无独立转向机构，依靠牵引车转向力矩实现方向调整；满载后重心偏高，对牵引车的横向稳定性提出较高要求。

3.3 动力匹配与载重极限分析

以本研究所使用的电动自行车为例，电机功率400W，额定电压48V，额定转速350r/min，车轮直径约 35.5 cm。根据公式 $\mathrm{T} = 9550\times \mathrm{P} / \mathrm{n}$，代入相关数据后得电机输出扭矩：

$$\mathrm{T} = 9550\times 0.4 / 350\approx 10.91\mathrm{N}\cdot \mathrm{m}$$

根据公式 $\mathrm{T}_{\mathrm{cr}} = \mathrm{T}\times \mathrm{i}\times \eta$，取减速比 $\mathrm{i} = 1$，传动效率 $\eta = 0.95$，得轮边最终扭矩：

$$\mathrm{T}_{\mathrm{cr}} = 10.91\times 0.95\approx 10.36\mathrm{N}\cdot \mathrm{m}$$

根据公式 $\mathrm{F} = \mathrm{T}_{\mathrm{cr}} / \mathrm{r}$，滚动半径 $\mathrm{r} = 35.5 / 2 = 17.75\mathrm{cm} = 0.1775\mathrm{m}$，代入公式得：

$$\mathrm{F} = 10.36 / 0.1775\approx 58.4\mathrm{N}$$

扣除传动损耗后的有效牵引力约 49 N。水泥路面滚动阻力系数取0.015，为方便研究，本文只选取240L货厢进行讨论。

（1）拖曳1台240L货厢（假设满载垃圾后总质量 100 kg）：阻力 $\approx 14.7\mathrm{N}$，可正常行驶。

（2）拖曳2台240L货厢（条件同上，总质量 200 kg）：阻力 $\approx 29.4\mathrm{N}$，接近牵引力六成，起步与爬坡存在一定困难。

（3）拖曳3台240L货厢（条件同上，总质量 300 kg）：阻力 $\approx 44.1\mathrm{N}$，接近牵引力极限，蓄电池电量不足时无法牵引。

结论：在极限状态下，功率400W的电动自行车能够安全拖曳1台240L级拖曳式货厢，拖曳2台240L级拖曳式货厢可能受路况影响（地面摩擦力、坡度、障碍物等），拖曳3台240L级拖曳式货厢存在较大困难。总结以上内容，认为本研究讨论的两轮电动自行车在理想条件下(路况良好、电量充足)可以同时拖曳3台240L级拖曳式货厢，在极限条件下仅能安全拖曳1台240L拖曳式货厢。

表2 环卫垃圾桶（拖曳式货厢）主流规格

3.4 续航能力衰减分析

以本研究所采用的电动自行车为例，蓄电池型号为 48 V 12 Ah，理论电量为 48 * 12 = 576 Wh，依据以上数据做估计。

（1）空载平路能耗：按照车辆说明书标示，续航里程约 40 km，能耗为 14.4 Wh/km。

（2）拖曳1台240L货厢（满载垃圾后总质量 100 kg），能耗增加至约 20.5 Wh/km，续航 $\approx 28\mathrm{km}$。

（3）拖曳2台240L货厢（条件同上），能耗 $\approx 27\mathrm{Wh/km}$，续航 $\approx 21.3\mathrm{km}$。

（4）拖曳3台240L货厢（条件同上），能耗 $\approx 34\mathrm{Wh/km}$，续航 $\approx 16.9\mathrm{km}$。

根据以上估算结果，可以得到以下结论（如表3和图1所示）：（1）能耗与货厢数量呈线性正相关，每增加1个240L货厢，能耗约提升6-7Wh/km。（2）续航里程随负载增加加速衰减，拖曳3个货厢时仅剩空载的 42.2%。（3）拖曳2个货厢是关键临界点——续航衰减 46.8%，可作为作业效率与负载的平衡参考。

表3 续航对比表

4 车身结构与通过性分析

4.1 车身尺寸与拖曳布局

本文研究所采用的新国标电动自行车尺寸：长约 1460 mm，宽约 645 mm，轴距约 1030 mm。

拖曳式货厢（240L）尺寸：高约1080 mm，长约 710 mm，宽约 570 mm。在单货厢拖曳状态下（如图2所示），整车组合体长度约为 1460 + 1200 = 2660 mm，组合宽度约为 645 mm（如采用更大尺寸货厢时，组合体宽度可能略宽于车身）。

转弯半径分析：单车最小转弯半径约 1.5 m。拖曳货厢后，最小转弯半径增大至约 3.5 m，可满足城市支路与小区道路转弯需求，但无法通过狭窄胡同。

4.2 复杂路况通过性

4.2.1 坡道通行能力

以 3% 坡度（城市道路常见最大坡度）为例，拖曳1台240L货厢时（仍以满载垃圾后总重 100 kg计算），坡道阻力：

$$\mathrm{F}_{\mathrm{s}} = \mathrm{m}\cdot \mathrm{g}\cdot \sin \alpha \approx 100\times 9.8\times 0.03\approx 29.4\mathrm{N}$$

总阻力：

$$\mathrm{F}_{\mathrm{total}} = \mathrm{F}_{\mathrm{r}} + \mathrm{F}_{\mathrm{s}}\approx 14.7 + 29.4 = 44.1\mathrm{N}$$

已经较为接近本研究试验用电动自行车有效牵引力，环境路况和电池电量对上坡均存在较大影响，但是可以在坡度 $\lesssim 1.5\%$ 的平缓路段顺利拖曳单个货厢上坡。

4.2.2 颠簸与侧倾稳定性

（1）减速带（高 50 mm）：货厢后轮可顺利通过，但会产生较大颠簸，传递至车身易导致车把晃动，需低速通过（ $\lesssim 5\mathrm{km/h}$ ）。

（2）侧倾风险：满载货厢重心高，转弯时离心力易引发侧翻，尤其在车速 $>15\mathrm{km/h}$ 时风险剧增。

（3）制动距离：拖曳后总重增加，组合体惯性急剧加大，拖曳单个货厢时（规格240L，同上文满载状态），制动距离由空载的 3-4 m 延长至 8-10 m（车速 20 km/h 时），安全隐患显著。如拖曳多个货厢，制动距离可能成倍增加。

为更加直观地体现拖曳组合体与空车状态的差异，本文通过评分进行对比，如图3和表4所示。

表4 拖曳单个货厢通过性评分表（10分制）

5 交通法规合规性分析

5.1 车身尺寸与拖曳布局

依据《中华人民共和国道路交通安全法》第十八条：非机动车的外形尺寸、质量、制动器、车铃和夜间反光装置，应当符合非机动车安全技术标准。

核心约束点：

（1）改装限制：私自加装拖曳装置改变车辆结构，属于非法改装，违反了“符合安全技术标准”的要求。

（2）载物规定：通常要求自地面起高度小于等于1.5米，宽度不能超过车把，长度相较车身长度不大于0.3米。拖曳单个货厢时也明显超出此限制。

（3）上路权：部分城市已明确禁止非机动车拖曳挂车或其他物体，违者可处以警告或罚款。

5.2 与机动车范畴的边界

若拖曳多台货厢或使用改装的大功率电机，车辆性能接近低速货车，可能被认定为“机动车”，需上牌、购买保险及持有驾驶证，否则属于无证驾驶、无牌上路，面临更严厉处罚。

合规性结论：在现行法规框架下，两轮电动自行车拖曳拖曳式货厢的行为不具备合法性，属于典型的非法改装与违规载物，无法在公共道路上推广应用，仅限于确保安全的前提下，在内部封闭路段使用。本文研究过程中开展电动自行车拖曳货厢试验均在内部道路实施，如图4所示。

6 推广前景与革新方向

6.1 现有模式的推广局限性

尽管技术上可实现电动自行车在 20 km 半径范围内（二线及以下城市的常见面积）的拖曳运输，但存在四大核心障碍：

（1）法规红线：电动自行车拖曳货厢涉及非法改装与违规载物，无法获得合法上路权。

（2）安全瓶颈：使用人骑行电动自行车拖曳货厢存在侧翻和制动距离过长等风险，不适用于公共交通环境。

（3）效率低下：在货厢满载状态下，电动自行车单次仅能运输1-3台货厢，相比市政主流的垃圾装运车（一般可装运20-30桶垃圾）运力较低，相比压缩垃圾车（通过现场压缩填装可装运超过200桶垃圾）更是相差甚远，从效率上来看不具备商业推广价值。

（4）污染扩散：使用电动自行车拖曳货厢，在遭遇恶劣路况或发生交通事故时，货厢极易侧翻，导致垃圾或污染物扩散。

6.2 革新方向：低速电动车平台升级

低速电动车（俗称“老头乐”）作为一种介于机动车与非机动车之间的短途交通工具，为突破电动自行车瓶颈提供了可能。

优势分析：

（1）动力充足： 5 kW 电机可轻松拖曳多台满载的240L货厢，甚至可设计专用拖挂车厢，效率大幅提升。

（2）稳定性强：四轮结构彻底解决侧翻问题，制动系统更可靠，安全性能接近微型货车。

（3）场景适配：车身尺寸仍小于传统货车，可进入小区、胡同等狭窄区域。

（4）续航保障：大容量电池可支持单日作业需求。

表5 试验用电动自行车与低速电动车对比

待解决问题：

（1）法规定性：低速电动车在多数城市仍属于“未纳入机动车管理范畴”，上路权模糊。

（2）安全标准：缺乏统一的碰撞安全、制动安全标准，需建立专用作业车规范。

（3）成本控制：相比两轮车，购置与使用成本更高，需规模化应用以降低成本。

6.3 未来发展建议

（1）技术路径：放弃两轮车改装路线，聚焦低速电动环卫专用车研发，采用标准化拖挂接口与安全制动系统。

（2）政策突破：推动地方试点，将低速环卫作业车纳入“专用非机动车”或“厂内作业车”管理，限定在封闭小区、产业园区等非公共道路使用。

（3）模式创新：采用“车－厢分离”模式，在社区设置集中投放点，由作业车统一拖曳至转运站，提升效率。

（4）智能化升级：加装倒车影像、盲区雷达、电子稳定系统（ESC）等，进一步提升作业安全性。

（5）核心启示：末端物流与环卫作业的革新需在技术可行性、法规合规性与商业效率之间寻求平衡，盲目改装民用交通工具并非可持续路径。

7 结论

1. 技术可行性：普通新国标两轮电动自行车仅能在平缓路况下短距离拖曳1-3台240L级拖曳式货厢，拖曳多箱时爬坡能力不足，动力与续航均存在明显瓶颈。
2. 法规合规性：两轮电动自行车加装拖曳装置属于非法改装，违反现行道路交通安全法，不具备公共道路推广的合法性。
3. 应用前景：两轮车模式无商业推广价值，应转向低速电动专用车平台，通过政策试点与技术创新，在封闭场景下实现环卫拖曳作业的轻量化、低成本化。

致谢

栓Q。

参考文献

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[2] 中华人民共和国道路交通安全法[M]. 北京：中国法制出版社，2021.
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[6] 中国汽车工业协会. 低速电动车技术发展白皮书[R]. 2023.