中国古代独辀马车的形制设计

2023-07-31 理论教育版权反馈

【摘要】：商至秦独辀马车主要造型部件包括车箱、车盖、车辀、车衡、车轮等，整体尺寸随着车辆种类及用途不同而变化甚大。商至秦独辀马车车轴是一条长木杠，因为轴要承载车箱重量，所以其中段粗壮，微扁，截面为上下径短的椭圆，以使之能承轸有力。图5.2直辕牛车和曲辀马车上坡时受力状况比较示意图商至秦独辀马车基本上是曲辀车，从侧面看，辀是前高、下曲、后平，像船舟之底，故以“辀”名之。

商至秦独辀马车主要造型部件包括车箱、车盖、车辀、车衡、车轮等，整体尺寸随着车辆种类及用途不同而变化甚大。车箱造型绝大多数是方形（有些是带圆拐角的方形），也有极少数圆形车箱（见图5.1）。乘用车车箱大多由粗细不等的木条构成，其连接方式有榫卯、编织等，也有少数用木板制成。立乘之车车盖外形酷似雨伞，正圆形，安车车盖形状逐渐由正圆形演变为纵向稍长的近椭圆形，并和车 pagenumber_ebook=84,pagenumber_book=74 结合在一起形成了舒适的封闭车箱。

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图5.1　洛阳天子驾六车马坑西5号车圆形车舆

图片来源：胡伟峰摄于洛阳天子驾六博物馆

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图5.2　直辕牛车和曲辀马车上坡时受力状况比较示意图

商至秦独辀马车基本上是曲辀车，从侧面看，辀是前高、下曲、后平，像船舟之底，故以“辀”名之。关于曲辀和直辕的优劣对比，《考工记》做了明确的论述：“凡揉辀，欲其孙而无弧深。今夫大车之辕挚，其登又难；既克其登，其覆车也必易。此无故，惟辕直且无桡也。是故大车平地既节轩挚之任，及其登阤，不伏其辕，必缢其牛。此无故，唯辕直且无桡也。故登阤者，倍任者也，犹能以登，及其下阤也。不援其邸，必緧其牛后。此无故，唯辕直且无桡也，是故辀欲颀典。辀深则折，浅则负”［121］。意思是说，车子在上坡（下坡）时曲辀能有效地保持重心力的平衡，辀首弯曲上昂，马的受力点在颈首及胸前，牵引力的分散使马车在上下坡时相应地分散了各自的附加分力，使其局部受力减轻，所以曲辀马车上下坡时比直辕牛车要稳定安全得多，省力得多，不会造成“缢其牛”“緧其牛后”以及“覆车”等事故。如图5.2所示为曲辀马车上坡时的情景，F1为马颈轭首支点处的拉力，F2为轭軥靷绳作用于辀轴上的拉力，M为靷绳与车辀的交汇点。上坡时车舆的重心发生了倾移（平地上行驶时车舆的重心通过轮子中心O点与地面垂直），车舆的重力亦分解为垂直于路面的分力Wcosα及平行于路面的分力Wsinα，其中只有Wsinα是使车舆以O点为中心向后倾覆和使车辀上仰的力矩，而它却被F2处的靷绳（胸式系驾法上是鞅绳）给予的牵引力抵消了，这种分散的牵引力相应地降低了马在上坡时的拉力强度［54］。直辕牛车的牛轭处的牵引力部分地被车厢重力分力所抵消，所以要“倍任”才能登坡。辀的曲度也要深浅适中，这样车在行驶中不但快速平稳、安全可靠，而且有利于调节车与人、马的关系，达到“进则与马谋，退则与人谋”［121］的目的。曲辀相对于直辕显然有很大的进步，说明古车造型及其演进主要是由其使用功能决定的。

商至秦独辀马车车轴是一条长木杠，因为轴要承载车箱重量，所以其中段粗壮，微扁，截面为上下径短的椭圆，以使之能承轸有力。又因轴须持轮运转，所以其两端须略细以便于贯毂，截面应浑圆以利于轮之转动。可见，轴的形制也是由其用途决定。

商至秦独辀马车车毂的形状呈圆形，像一个削去了尖的枣核，“毂小而长则柞，大而短则挚”［121］意思是说车毂小而长则辐条间的距离就太狭窄了；轮毂大而短则辐条就不牢固。辐条的宽度和入毂深度决定着辐条安装的稳固程度，而车毂的大小以及辐条的宽度又决定着辐条之间的间隙和毂的坚固性，基于此车辐造型在近牙处的剖面近乎圆形，而在近毂处的剖面形状逐渐变为椭圆形，厚度变薄，宽度增加，并且逐渐弯曲，近毂处辐的厚度变薄可以防止毂上开凿过多而导致毂强度降低，颇具科学性（见图5.3）。牙一般由几段木条拼接而成，接头处还往往带有铜枒饰。通常把牙接地的一面做成凸鼓形，这样可以减少轮与地面的接触面积利于行驶，雨天行驶时不会沾起太多的泥水，还可以降低磨损率，延长车轮使用寿命。针对不同的行驶环境，轮牙的形制须做相应的调整，正如《考工记》所记载：“凡为轮，行泽者欲杼，行山者欲侔。杼以行泽，则是刀以割涂也，是故涂不附。侔以行山，则是抟以行石也”［121］。即在泥泞的沼泽地行驶的车辆配备具有切割作用的薄型轮牙；在布满沙石的山地行驶的车辆配备厚轮牙（见图5.4）。

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图5.3　车辐形制示意图　

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图5.4　轮牙示意图：（1）行泽地　（2）行山地

商至秦独辀马车部件之间的尺寸关系多数采用模数制。譬如，车舆部分模数制的应用，《考工记》云：“舆人为车，轮崇，车广，衡长，参如一，谓之参称，参分车广，去一以为隧；参分其隧，一在前，二在后，以揉其式；以其广之半，为之式崇，以其隧之半，为之较崇；六分其广，以一为之轸围；参分轸围，去一以为式围；参分式围，去一以为较围；参分较围，去一以为轵围；参分轵围，去一以为 pagenumber_ebook=86,pagenumber_book=76 围”［121］。意思是说，舆人制作车箱时所遵从的“模数”标准为：车轮的高度、车箱的宽度、车衡的长度，三者相等，称为叁称；以车箱宽度的三分之二作为车箱之长；将车箱长度三等分，三分之一在前，三分之二在后，在这个位置安装车轼；以车箱宽度的二分之一作为轼的高度，以车箱长度的二分之一作为较的高度；以车箱宽度的六分之一作为轸的周长；以轸的周长的三分之二作为轼的周长；以轼的周长的三分之二作为较的周长；以较的周长的三分之二作为轵的周长；以轵的周长的三分之二作为 pagenumber_ebook=86,pagenumber_book=76 的周长。“舆人为舆”的主要部件参数尺寸及参数方程为：

轮崇A＝车广G＝衡长H＝A，LA＝LG＝LH＝A

隧I＝2/3车广，LI＝2/3G＝2/3A

轼崇J＝1/2车广，LJ＝1/2A

较崇K＝1/2隧，LK＝1/2I＝1/2×2/3A＝1/3A

轸围L＝1/6车广，LL＝1/6G＝1/6A

式围M＝2/3轸围，LM＝2/3L＝2/3×1/6G＝1/9G＝1/9A

较围N＝2/3式围，LN＝2/3M＝2/3×2/3L＝2/3×1/9A＝2/27A

轵围O＝2/3较围，LO＝2/3N＝2/3×2/27A＝4/81A

pagenumber_ebook=86,pagenumber_book=76 围P＝2/3轵围，LP＝2/3O＝2/3×4/81A＝8/243A

再如，车辀部分的模数制应用，《考工记》云：“辀人为辀，…… pagenumber_ebook=86,pagenumber_book=76 前十尺，而策半之。凡任木，任正者，十分其辀之长，以其一为之围。衡任者，五分其长，以其一为之围，小于度谓之无任，五分其轸间，以其一为之轴围，十分其辀之长，以其一为之当兔之围，参分其兔围，去一以为颈围，五分其颈围，去一以为踵围”［121］。意思是说，辀在 pagenumber_ebook=86,pagenumber_book=76 前的长度为十尺，马鞭的长度为它的一半。凡车上用以受力载荷的木材，车箱下承受重压的，以辀长的十分之一作为其周长。两轭之间的衡，以它的长度的五分之一作为周长。小于这个标准，就不能胜任负载。以两轸之间距离的五分之一作为轴的周长。以辀长的十分之一作为当兔的周长，以当兔周长的三分之二作为辀颈的周长，以辀颈周长的五分之四作为辀踵的周长。“辀人为辀”以辀长为固定参数，然后按不同的参数方程确定各部件的尺寸长度：