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如何执行外场试验：PBN试验纪实
2018-11-04 23:15:02· 来源：公众号：模态空间 作者：谭祥军
外场试验是指远离实验室的试验，需要把试验设备运送到试验现场，因此，外场试验需要做更多的准备工作。对于执行一个外场试验，应包括以下内容：1）调试试验设备
外场试验是指远离实验室的试验，需要把试验设备运送到试验现场，因此，外场试验需要做更多的准备工作。对于执行一个外场试验，应包括以下内容：
1） 调试试验设备；
2） 准备试验方案；
3） 现场分工与试验顺序；
4） 预试验；
5） 正式试验；
6） 检查试验数据；
7） 数据分析，提交报告。
在这以最近执行的通过噪声试验（PBN，Pass-By Noise）为例来说明整个过程。
由于PBN试验是法规性试验，因此，试验之前应该对相应的法规有全面的理解。目前最新的PBN法规是ISO 362-2015和ECE R51.3，为了准备这次试验，我仔细研究了ISO 362-2015，并与ECE R51.3进行了对比，发现二者差异微乎其微。熟悉法规能使我们了解如何执行试验，因为，法规规定了相应的测试要求，如测试质量、车辆参考点选择、目标条件、挡位选择、试验过程和数据处理等方面。对法规有了全面的理解，就熟悉了试验要求与过程，接下来就是准备试验了。
试验准备工作的第一步是调试外场所有要用到的设备，并且是按外场试验要求进行调试。如果不事先对设备进行调试，那么，设备到现场出现任何问题都将会拖延试验进度，造成额外的费用支出。我们本次在调试试验设备时，也不是一次就成功的，总共调试了三次：第一次没有找到调试不成功的问题所在，测量车速的GPS也没正常工作；第二次找到了关键问题所在，测量车速更换成雷达；待解决关键问题之后，第三次调试成功外场要用到的所有设备。正是因为有这三次对设备的调试，才能保证在试验现场时，设备的正常运行。这些调试保证了硬件问题在办公室得到了解决。
对于PBN试验而言，待测车辆的相关参数必须要事先拿到，这些参数包括车长、发动机布置方式、额定功率、额定转速、变速箱类型、各挡位传动比和主减传动比等。这些参数需要输入到测试软件中。通过这些参数能计算出额外的负载大小和测试过程中的发动机转速范围等。
试验方案是试验的一个重要部分，它是试验的指导书。指导试验如何执行并确定采集到所有需要的数据类型。即使常规试验也应当有试验方案，以便每位参与试验的人员都知道试验是如何进行的，需要采集哪些试验数据。当然，现场试验时，可能会对试验方案进行微调，以满足试验要求。详细的试验方案能保证试验的顺利进行，即使不了解试验过程的人员，按照试验方案也能完成试验。通常，试验方案应包含以下内容：
- 试验目的
- 参考或依据
- 测试设备清单
- 测点布置
- 测量工况
- 采样设置：采样率、频率分辨率、采样长度等
- 试验顺序
- 预试验
- 正式试验
- 需要获得的数据
- 时间节点
- 试验报告内容
本次试验，准备的试验方案，目录如图1所示。由于客户是外资企业，项目负责人也是外国人，因此，准备的是英文的试验方案。
图1 测试方案目录
调试完设备之后，按照试验方案中的要求，对软件进行了设置，并保存测试设置，这样现场试验直接打开这个文件就行，减少了现场操作。即使要更改设置，只需要微调即可，节省了现场操作时间，提高了测试效率。
PBN试验场地选择位于山东省招远市的Applus IDIADA中国试验场（又称为中亚轮胎试验场），试验场中用于通过噪声测试的跑道如图2中的红色矩形框所示区域，包含两种路面（图中方形区域），采用的标准分别为ISO 10884：1994（图3）和ISO 10884：2011（图4），加速车道长度达500米，具有供卡车和公交车的通过噪声测试能力。这次试验对两种路面都进行测试，在相同的测试条件下，不同的路面结果相差1.2dBA。
图2 测试场地
图3 ISO 10884：1994路面
图4 ISO 10884：2011路面
到达现场之后，需要查看测试场地与安装额外的负载质量（保证车辆满足测试所要求的重量），在查看场地的同时，相关人员在安装额外的质量配重。车辆准备就位以后，下午开始进行预试验，以确定合适的待测挡位，同时也是为了让驾驶员摸索开车规律，以便尽可能地满足测试要求。
整个试验需要测试两种路面，另外，在ISO 10884：2011路面上还需要测试拆除发动机罩之后的通过噪声。因此，共需要测试三种工况：保留发动机罩测试两种路面和摘除发动机罩后在ISO 10884：2011路面上测试。这样导致布置的设备需要从一个路面移动到另一个路面。
现场测试时，我们的测试顺序是先保留发动机罩，测试新标准路面，然后移动设备到老标准路面进行测试，然后拆除发动机罩，设备移动到新标准路面进行测试。这样，测试设备移动了两次，虽然第二次移动设备与摘除发动机罩同时进行，没有花费额外的时间。但在我看来，如果事前确定合理的测量顺序，可以保证只需要移动一次测试设备即可：首先在保留发动机罩的情况下测试老标准路面，然后移动到新标准路面，最后再测试拆除发动机罩的工况，这样可一定程度上减少设备移动和再次调试的工作量，提高效率。所以，当有多个测试工况时，应在测试之前合理地安排测试顺序，尽可能地提高测试效率。
由于试验场对于待测车辆在场地内的测试是按小时计费（价格不菲），为了节省成本，我们先安排测试设备进场布置调试，待调试完成之后，再让待测车辆进场。车辆进场后便开始了预试验：确定测试要用的挡位、车辆进线车速和发动机转速，让驾驶员熟悉驾驶规律。
图5 测试设备
图6 设备调试
图7 新标准路面现场布置
图8 老标准路面现场布置
挡位选择相对容易，在各挡位下驾驶几趟就能确定试验所需要的挡位，但关键是要在这些挡位下驾驶车辆使其满足试验要求（车速和发动机转速必须位于要求的区间），这一点对于驾驶员来说非常关键，经验丰富的驾驶员可极大的节省试验时间，提高效率。但对我们这次试验而言，预试验效果并不理想，一方面是车辆挡位设置问题，另一方面是驾驶员缺乏通过噪声测试驾驶经验，导致一整个下午，测量了近60组数据，只有2组数据满足要求。可能满足要求的两个挡位，一挡出BB线时车辆接近30km/h，转速极易超出上限；下一挡出BB线时车辆极易超出40km/h，转速又不易满足要求。虽然这一下午测试不理想，但也获得了一些数据，如各挡位下车辆进线转速和车速，是否需要预加速，在什么位置预加速等。
第二天正式试验开始之前，我们讨论了如何提高测试效率，才能使驾驶员尽可能地开出满足要求的车速和转速。这个讨论是非常必要的，经过讨论，我们决定不再让驾驶员自主地驾驶，而是听指令驾驶，安排专人指挥驾驶员，给驾驶员指令：在什么位置开始预加速，进线速度和转速保持多少等。这样一来，极大地提高了效率，第二天我们就完成了所有的测试。标准要求通过噪声试验至少要有4组有效的数据，我们本次试验，每个工况都采集了8组有效数据。每次试验，建议总是要保证数据数量多于试验所要求的数据。
图9 通过噪声试验
第三天上午，我们检查了所有的数据，以确保所有数据都满足要求，不需要再进行补测。这一步工作之后，就可以拆除额外质量负载，将车辆复原了。同时，在现场，我们也给客户提供了满足要求的初步结果。给出了三种结果：一种是所有有效数据对应的结果，一种是选择最大的四组数据对应的结果，第三种是按ECE标准要求的结果。在客户看来，如果最大的四组都满足标准要求，那么，其他的情况都是满足的。确定数据都没有问题之后，待测车辆中午就开始返程了。
进行一次外场试验，通常要想到尽可能出现的状况，比方一些易损件应有备件，易损件包括导线和传感器等，现场供电的解决方案，特别是现场长时间试验时。在拆除测试设备之前要确保所有的数据都是有效的，并且不缺少数据。测试过程要有测试日志，比方，我们在测试时，为了保证驾驶员驾驶状态满足试验要求，我们之前做了大量的统计工作，确定了多大的进线车速和转速才能满足试验要求，车辆在什么位置开始预加速才能满足进线要求，正是因为这些统计工作，才能保证第二天的正式试验大幅度地提高效率。当有多个测试工况时，应事先安排合理的测试顺序，以便提高效率。外场试验在保证数据质量的前提下，所有工作都应以提高试验效率为前提。
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