简单分析汽车试验场 新车上市前的必经之路

汽车试验场是重现汽车使用中遇到的各种各样的道路条件和使用条件的试验场。试验道路是实际存在的各种各样的道路经过集中、浓缩、不失真的强化并典型化的道路。汽车在试验场试验比在试验室或一般行驶条件下的试验更严格、更科学、更迅速。

英国的MIRA汽车公司、美国的GM和Ford汽车公司、德国的大众汽车公司、以及日本的本田、日产、丰田等世界著名汽车公司早在20世纪中叶就建有自己的试验场。我国最早的汽车试验场是1958年开工建设的海南汽车试验场。随着我国汽车工业的发展，又先后建成安徽定远汽车试验场、东风襄樊汽车试验场、交通部公路交通试验场、一汽农安汽车试验场和上海大众汽车试验场、上汽通用广德汽车试验场（安徽）、天津滨海汽车试验场、比亚迪韶关汽车试验场、盐城国际汽车试验场和长安垫江汽车试验场。

1.功用与类型

汽车试验场的主要功用：
1）汽车产品的质量鉴定试验；
2）汽车新产品的开发、鉴定与认证试验；
3）为试验室零部件试验或整车模拟试验以及计算机模拟确定工况、提供采样条件；
4）汽车标准及法规的研究和验证试验等。

汽车试验场从功能上可分为综合性试验场和专用试验场。从规模上来看，可分为大型、中型和小型试验场。大型试验场面积在10Km2以上，试验道路总长超过100Km，道路种类相对比较齐全，多属于综合性试验场。通用、福特和克莱斯勒公司等都有这样的大型综合性试验场。在各种汽车试验场中，中小规模的占大多数，其中综合试验场由于受面积限制，布置相对比较紧凑，但试验道路和设施的种类比较齐全，亚洲和欧洲大部分试验场属于此类。在中小型规模的汽车试验场中，很大一部分是汽车零部件公司为满足产品开发和法规要求而修建的专用功能试验场。如德国WABCO公司设在汉诺威附近的试验场，其主要试验道路系数从0.15-0.5以上的五条制动是试验路，以满足该公司开发和评价制动防抱死系统ABS、ASR和EBS等需要。当然，专用功能汽车试验场也有大型的，如美国通用汽车公司在马萨的沙漠热带汽车试验场，总面积大18Km2 。当地气候干燥，夏季最高温度可达45。C，是鉴定发动机冷却系、供油系以及整车的动力性、经济性、空调系统等性能的理想实验环境。

2.试验道路

由于规模和功能的差别，各汽车试验场的试验道路和设施的种类、几何形状、道路参数等各不相同，甚至同样的设施具有不同的名称，以下仅就常规道路和设施进行说明。

2.1高速环形跑道

高速环形跑道为车辆进行连续高速行驶而建立，是构成试验场的核心道路之一。常见的环形跑道形状有椭圆形、电话听筒形、三角形和圆形等，长度从每圈几百米到数千米不等。高速环形跑道一般由进行直线加速的平坦直线部分和维持高速转弯的带倾斜的曲线部分，以及连接这两部分的过渡曲线部分组成。有的环形跑道还在不同位置设置了大型鼓风机，以产生侧向风，用于评价侧向风对车辆及驾驶人的影响。


高速环形跑道

2.2综合性能试验道路

综合性能试验道路又称水平直线性道路。一般是电话听筒形，直线部分是试验段，要求路面平坦均匀；横坡在保证排水的前提下尽量小，纵坡不得大于0.2%，最好是水平的；长度在1000m以上，宽度大于8m。主要进行汽车动力性、经济性、制动性能等试验。有些中小型试车场将直线线段中间加宽到数十米，进行操纵稳定性等试验，两端是回转弯道，主要起掉头和加速作用。在直线段不是足够长时，回转弯道设一定的超高以提高试验车速。

2.3回转特性试验广场

回转特性试验广场一般是直径100m左右的圆形广场，内倾坡或外倾坡小于0.5%，路面平坦均匀，而且能长期保持比较稳定的附着系数，主要用于测量和评价汽车转向特性。有的还设有淋水或溢水设施，用来测试汽车在湿滑路面上的回转特性。

2.4低附着系数试验道路

低附着系数试验道路，又称ABS性能试验路，用于模拟冰冻、降雪、下雨等易打滑路面，是进行防抱死制动、防侧滑、牵引力控制、四轮制动驱动控制以及操纵稳定性试验等不可缺少的路面。车轮与路面的地附着系数通常采用在柏油路面或经特殊材料加工处理后的路面洒上水实现。为使路面形成均匀水膜，路面铺装是横向坡度一般控制在0.5%左右，且在道路两侧安装喷水设施，以便调整喷水量。


低附着系数试验道路

2.5操纵性和平顺性试验道路

试验路由不同半径的弯曲路（包括回头弯和S弯）以及存在各种缺陷的路段组成，弯道一般不设超高。缺陷路上布置有凸出或凹下去的阴井盖、横沟、铁路岔口、局部修补的补丁和反向超高等。其主要用于检验汽车的操纵性、稳定性、平顺性及噪声等，同时也作为一种典型的坏路进行汽车可靠性行驶试验。


阴井盖群试验道路

2.6石块路

石块路是汽车行业一致认同的汽车可靠性行驶试验道路，长从几百米到几千米，宽为3.5-4.0m，几乎每个试验场都有，因为这种路最早取自比利时某些年久失修的石块路，所以又称比利时路，是考核汽车轮胎、悬架系统、车身、车架以及结构部件的强度、振动和可靠性地理想试验道路。


石块路

2.7卵石路

卵石路是将直径为180-310mm的鹅卵石稀疏地、不规则的埋入水泥混凝土路槽中。卵石高出地表面部分高度为40-120mm，铺砌成几百米长的卵石路。汽车在卵石路上行驶时，除了引起垂直跳动外，不规则分布的卵石路还对车轮、转向系统和悬架系统造成较大的纵向冲击。卵石路是大中型载货汽车、自卸车可靠性试验道路之一。作


卵石路

2.8扭曲路

扭曲路由左右两排互相交错分布的凸块组成，凸块形状以梯形最简单，也有正弦波形或环锥形，作用都是一致的，就是使汽车产生强烈的扭曲，以检验车辆的车架、车身结构强度和各系统的连接强度、干涉等。凸块高度一般为80-200mm，分别修筑成甲、乙、丙等扭曲路。规定大中型载货汽车要通过200mm的甲种扭曲路面，微型车只需通过80mm的丙种扭曲路面。


扭曲路

2.9搓板路

搓板路每个凸起近似于正弦波，是沙石路上常见的路况。波距以500-900mm不等，行驶车速很高的波距可达到1000m。汽车以较高车速在搓板路上行驶时，簧下质量呈高频振动，簧上质量较平稳。试验场用水泥混凝土修筑的搓板路大多采用的波高为25mm，波距为500-800mm。为了造成左右车轮的相位差，常将左右两侧的搓板错位布置或斜置某一角度。搓板路用于汽车的振动特性、平顺性和可靠性试验。


搓板路

2.10标准坡道

标准坡道用于汽车爬坡性能、驻车制动器驻坡性能、坡道起步和离合器研究开发等试验。标准坡道是常用坡道从10%-60%并列布置或阴阳坡两面布置的数条坡道，坡长不小于20m。为了满足越野车辆试验要求，坡道的坡度可到100%（45度）。大于20%的坡道需嵌有横木条以增加附着力。为了保证试验安全，在坡顶还可设置绞盘牵引机构及回转平台。随着制动驱动控制技术的发展，为了评价新技术性能，国外也有在坡道上贴瓷砖以降低附着系数的坡道。


标准坡道

2.11山路

山路一般利用自然地形修建，也可利用现有公路改建，通常考验汽车发动机、传动系和制动系的使用性能。中国定远汽车试验场场区山路全场5700m，路面由混凝土铺装，最大坡度20%，连续坡长2000m，平均坡度5%。

除了上道路和设施之外，有些汽车试验场还有长坡路、枕木路、砾石路、盐水池、灰尘洞、噪声发生路、静路（标准路面）、以及沙石路、越野路等。越野路主要是崎岖不平的、无铺装路面的道路，同时有沙地、沼泽地等地面通过性试验设施以及弹坑、横沟、垂直台阶、驼峰等地形通过性试验设施，用于考核越野车在无路区的通过性。

2.12溅水池与涉水池

溅水池一般与石块路并行，水深0.15m左右且可调，池两侧设挡水墙。汽车连续在石块路上行驶时，悬架系统，特别是减震器发热严重，造成非正常损坏。所以试验场一般规定汽车在石块路上每转两圈必须通过一次溅水池，起到冷却悬架系统作用。

涉水池可修成环形或长条形，水深可调，用于制动器浸水恢复试验，汽车下部和底板浸水密封性以及电器装置防水性能等试验。


溅水池和涉水池

3.试验场主要配套实验室

3.1噪声和振动实验室

通过噪声和振动实验室能够开发出舒适和低噪声的汽车。它提供的服务项目从发动机或零部件的噪声研究、评价、认证,到整车的噪声和振动性能开发。采用的新技术包括脉冲容量的声级测量,根据发动机和零部件的噪声参数预计车辆内部的噪声水平,用激光扫描干涉测量法绘制车辆表面的振动图,估算发动机进气和排气系统的噪声性能。

试验设施主要有整车半消声室、发动机半消声室、发动机全消声室、独立的排气系统试验装置和变速器传动试验间。

主要设备包括底盘测功机和噪声测量仪器。

3.2排放实验室

排放实验室主要用于冷和热测试、化学实验室物质分类、多用途催化剂的效率分析、增强蒸发的排放测量、用户自定义试验、代用燃油试验、高海拔试验和各国法规规定的试验等。

主要设备包括底盘测功机、废气分析仪、密闭舱和低温舱等。

3.3碰撞实验室

在碰撞实验室中可以进行国际法规认证试验、车辆碰撞性能和乘员保护系统的独立评价、使用最新科技设计并开发车辆原型、为厂家保密的例行碰撞试验等,以解决各种有关碰撞难题。

主要仪器设备包括实车碰撞系统和模拟碰撞系统,其中包含照明、假人、牵引、数据采集、高速摄像和图像数据分析系统。

3.4电磁干扰实验室(EMC)

该设施用来对工作状态中的机动车及其它设备进行完全辐射敏感度和电磁辐射度的测试:在人工操作状态下测试车辆在城市及郊区遇到的宽频带电磁环境;在正常操作环境下车辆电子配件互相作用的影响;车辆系统电压改变和瞬变的影响;从附近发射机、动力线和闪电来的外部电磁辐射对车辆产生的影响;车辆上的移动无线发射机产生辐射的影响;车辆系统辐射(点火、发动机微机控制、数字时钟等)对环境的影响。

3.5发动机实验室

发动机及传动系统耐久性室内模拟试验、新型发动机设计、提高燃油经济性、降低有毒物质的排放以及改善发动机性能等。

3.6车辆结构实验室

车辆结构实验室从事车身部件结构整体性的研究和开发工作。结构分析包括线性和非线性、静态和动态有限元模型计算、结构模型分析、碰撞分析和系统模拟等。

3.7零部件耐久性实验室

零部件耐久性实验室的主要试验项目包括结构或部件的断裂、失效、静态受力、振动试验;弯曲、扭转、剪切等组合应力分析;通过机械、气压、电液压方法产生的随机负荷输入、单一负荷输入以及程序控制的负荷输入;锈蚀、湿度、高低温、灰尘进入对汽车部件的影响;用于凸轮和随动件、车轮、齿轮的专用试验装置;空气、润滑油和燃油滤清器试验;零部件失效分析;为客户设计并建造特殊的试验台架或实验室。

3.8人体工程学实验室

人体工程学是汽车设计和试验工作中必须考虑的重要课题,主要指人与车辆相互作用的关系,包括驾驶过程的工作量、乘座舒适性、行人安全性和维修人员的操作简便性等。

3.9腐蚀实验室

腐蚀实验室能够进行车辆的加速腐蚀性实验。其由六面双层隔热板包围而成,拥有先进的空气自动控制系统。室内温度、湿度都可根据需要进行调节。所有设备都进行了防腐蚀处理,并有安全保护装置。汽车在腐蚀实验室内进行50天实验与实际使用5年所受的腐蚀等效,从而大大缩短了试验周期。

4.汽车试验场典型的试验项目

汽车试验场典型的试验项目包括设计和工程开发;车身强度、刚度、耐久性能和碰撞性能研究;发动机和变速器的安装和性能;振动、噪声的评价和改进;空气动力学、冷却加热通风系统;悬挂系统及部件的强度和耐久性;整车性能和耐久性;制动系统开发;世界各国的法规认证试验。

试验场建设是一项复杂的系统工程,涉及规划、土地、建设、环保、绿化等多个政府部门的审批,需要道路、桥梁、汽车、给排水、交通工程、建筑等多专业的人才,建设周期长,施工难度大,原材料价格波动大,经常出现超概算的情况,因此,应做好前期预可、工可、工艺设计工作,筹组富有战斗力的团队,在尽可能短的时间完成。