劉策 呂巖 劉兵 梁榮亮

摘 要：本文結(jié)合對整車高原地區(qū)試驗項目的統(tǒng)計和道路場地的需求，對當前我國可進行高原試驗的社會道路進行調(diào)研分析，包括對青藏線格爾木地區(qū)、川藏線康定地區(qū)、滇藏線迪慶地區(qū)以及西藏拉薩地區(qū)四個地區(qū)的實際海拔道路條件以及做整車試驗項目的特點進行研究分析，闡述不同試驗道路特點，為汽車企業(yè)做高原地區(qū)試驗提供參考。

關(guān)鍵詞：車輛 高原地區(qū) 海拔 道路

1 引言

我國幅員遼闊地形復(fù)雜，南北向緯度不同溫度相差大，東西向經(jīng)度不同海拔相差較大，因其不同的環(huán)境地區(qū)和其不同的氣候特點造成了汽車不同類別的問題影響。對高原地區(qū)來說，其特點為大氣壓力低、空氣密度小、晝夜溫差大、地形復(fù)雜等，低氣壓效應(yīng)導(dǎo)致車輛發(fā)動機動力性能下降、起動困難、密封失效以及可靠性降低等問題。各汽車企業(yè)在應(yīng)對以上這些適應(yīng)性問題時，從產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計直到量產(chǎn)階段都需要進行高原地區(qū)地區(qū)的環(huán)境適應(yīng)性試驗[1]。

與高溫、高寒不同，高原地區(qū)一直沒有獨立封閉的汽車試驗場地。高溫地區(qū)如海南瓊海和新疆吐魯番地區(qū)分別具有濕熱和干熱氣候的大型汽車試驗場;高寒地區(qū)在如東北的內(nèi)蒙古的呼倫貝爾地區(qū)和黑龍江北部的黑河地區(qū)都分散著規(guī)格大小不同的寒區(qū)試驗場。而唯獨高原地區(qū)，據(jù)公開的資料文獻顯示目前國內(nèi)尚無高原地區(qū)的整車測試試驗場，所有高原相關(guān)試驗完全在模擬高原海拔的試驗室以及高原地區(qū)的社會公共道路上進行，雖然室內(nèi)海拔倉技術(shù)不斷發(fā)展升級使試驗參數(shù)以及細節(jié)控制更加精確，但試驗室試驗遠不能完全代替實際道路驗證試驗，對高原地區(qū)整車試驗道路的研究仍有重要意義[2-3]。本文結(jié)合對整車高原地區(qū)試驗項目的統(tǒng)計和道路場地的需求，對當前我國可進行高原試驗的社會道路進行調(diào)研分析，包括對青藏線格爾木地區(qū)、川藏線康定地區(qū)、滇藏線迪慶地區(qū)以及西藏拉薩地區(qū)四個地區(qū)的實際海拔道路條件以及做整車試驗項目的特點進行研究分析，闡述不同試驗道路特點，為汽車企業(yè)做高原地區(qū)試驗提供參考。

2 高原試驗項目及道路需求

高原地區(qū)空氣稀薄含氧量低，使發(fā)動機進氣量減少燃燒不充分，發(fā)動機動力性性能會明顯下降，同時燃料消耗量也會受到很大影響，就需要進行動力性經(jīng)濟性試驗驗證;由于高原空氣密度降低導(dǎo)致散熱器的傳熱系數(shù)和冷卻空氣的質(zhì)量流量均減小，使車輛冷卻系統(tǒng)的散熱能力明顯下降，最終導(dǎo)致車輛在高原工作時熱負荷增大，過熱現(xiàn)象頻發(fā)，就需要進行總成熱狀態(tài)試驗;高原環(huán)境對整車的液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、無線電系統(tǒng)以及機械系統(tǒng)都有不同的針對性影響，因此就需要開展高原地區(qū)的可靠性適應(yīng)性試驗[2-3]。綜上表1中總結(jié)了高原地區(qū)整車測試的試驗項目以及道路需求。

動力性試驗包括整車的加速性能和最高車速試驗，驗證動力性衰減情況，試驗需要在2800m以上不同海拔的直線路上進行;經(jīng)濟性試驗包括多工況燃油消耗試驗和等速油耗試驗，驗證消耗量是否符合設(shè)計范圍，試驗場中該試驗一般在其高速環(huán)路上進行，而在社會道路上則僅能在滿足試驗條件的直線路上即可，海拔同樣要在2800m以上不同海拔;爬長坡下總成熱狀態(tài)試驗，驗證汽車的熱平衡性能，在社會道路設(shè)計中道路最大縱坡一般不大于8%，試驗需要長坡路上進行爬長坡測試，最大海拔最大海拔4200m以上;可靠性適應(yīng)性行駛試驗驗證整車及零部件的可靠性能，需要在2000m以上不同海拔高度下進行，路況要包含高速、市區(qū)、山路、環(huán)路等不同路況，過程中還要對整車的駕駛性、制動力和長怠速的穩(wěn)定性等進行驗證評價試驗。除以上四種驗證性試驗外，還要進行標定類試驗，包括發(fā)動機、變速器以及駕駛性等標定試驗，該項試驗也需要分別在不同海拔高度的直線路進行。

3 我國高原試驗道路條件

我國是世界上高原海拔最高，分布最廣的國家。四大高原分別為青藏高原、內(nèi)蒙古高原、云貴高原和黃土高原。其中內(nèi)蒙高原平均海拔1000m，云貴高原和黃土高原海拔1000-2000m，青藏高原平均海拔在4000m以上。因海拔原因，高原汽車道路試驗基本依托青藏高原進行。結(jié)合考量道路試驗人員的安全條件、試驗車輛的維修服務(wù)以及試驗后勤保障方面三個方面，分別選取滇藏線迪慶地區(qū)、青藏線格爾木地區(qū)、川藏線康定地區(qū)以及西藏拉薩地區(qū)四個地區(qū)（如圖1所示）作為試驗道路考查點，后位將針對此四個地區(qū)進行高原試驗道路條件分析。

3.1 迪慶地區(qū)

迪慶地區(qū)高原試驗基地可以為香格里拉市區(qū)或奔子欄鎮(zhèn)兩地，海拔分別為3280m和2020m，即圖2中左側(cè)的黃色點1和紫色點2，試驗路線為香格里拉市區(qū)至奔子欄鎮(zhèn)和奔子欄鎮(zhèn)至梅里雪山兩段，途中前段路程79km（單程），行車1.3h，海拔最大變化1520m，途徑最大海拔處3515m;后段路程94km（單程），行車2h，海拔最大變化2256m，途徑最大海拔4314m。行駛路段為G214國道，附近無高速路段，環(huán)境特點山中溫度較低霧氣多，道路海拔前段為先升后降后段為逐步升高，雪山景區(qū)附近車流量偏多，其余道路車流量少，如圖2中所示[4]。

3.2 格爾木地區(qū)

格爾木地區(qū)高原試驗基地為格爾木市區(qū)，海拔為2780m，即圖3中左側(cè)的黃色點1，高原試驗路線為格爾木市區(qū)至昆侖山口路段，單程161km，行車3h20min，海拔最大變化2000m，途徑最大海拔4779m。行駛路段為京拉線G109國道。格爾木市區(qū)附近高速公路有兩條，一條為通往北部敦煌方向的G3011柳格高速和向東通往西寧的京藏高速。環(huán)境特點山上下溫差大，空氣干燥紫外線強，道路海拔特點高原路線海拔整體呈逐漸遞增爬坡趨勢，道路狀況除卡站驗證處車輛稍多，其余地點包括高速路口車流量較少。

3.3 拉薩地區(qū)

拉薩地區(qū)高原試驗基地為拉薩市區(qū)，海拔為3650m，即圖4中左側(cè)的黃色點1，高原試驗路線為拉薩市區(qū)至羊八井鎮(zhèn)路段，單程99km，行車2h20min，海拔最大變化963m，途徑最大海拔4280m，行駛路段為G109國道和S304省道。拉薩地區(qū)附近有一條機場高速通往貢嘎國際機場，其余高速公路仍在修建尚未通車。環(huán)境特點高原氣候明顯，羊八井附近非鋪裝公路段較多，道路狀況國道G109車輛進藏方向流量稍大，省道車及機場高速路口車流量較少。

3.4 康定地區(qū)

康定地區(qū)試驗基地為康定市區(qū)，海拔2560m，即圖5中左側(cè)的黃色點1，高原試驗路線為康定市區(qū)至甘孜康定機場路段，途徑折多山，單程44km，行車1h20min，海拔最大變化1870m，途徑最大海拔4319m，行駛路段為滬聶線G318國道及機場路。康定地區(qū)附近無高速公路，道路特點為高原試驗路里程少海拔攀升快，爬山路段陡峭彎道多車流量稍多。

4 不同地區(qū)道路試驗特點分析

結(jié)合表1中所列高原試驗項目及道路需求和我國現(xiàn)有的高原道路試驗條件逐條分析如下：

對于高原的動力性及經(jīng)濟性試驗所需道路條件，四個地區(qū)均有符合道路需求的社會道路，但是條件差異較大，其中拉薩地區(qū)可在拉薩市區(qū)至貢嘎機場高速路段完成，格爾木地區(qū)可在其周邊高速路段完成，而在迪慶地區(qū)和康定地區(qū)則需要在高原爬坡山路中選取滿足海拔的平直線路進行試驗，相比之下前兩種地區(qū)路況的試驗操作相比后兩種更易于把控。動力性試驗所用儀器為GPS性能測試儀，高原地區(qū)空氣稀薄無干擾信號強，測試精度高。表2體現(xiàn)了國內(nèi)某車型在格爾木地區(qū)高原動力性加速試驗的結(jié)果比對，從表中可看出受海拔影響其部分動力性下降程度。

對于爬長坡下的總成狀態(tài)試驗，四個地區(qū)均有爬長坡路段滿足表1要求，即為前文所示圖2至圖5左側(cè)所展示路段，但特點也不盡相同：格爾木地區(qū)道路寬闊、平直，海拔變化大連續(xù)爬坡路程長，沿途植被稀少;康定和迪慶地區(qū)類似，道路彎道多，路程短爬坡高，沿途植被豐富，景區(qū)附近車流量大;拉薩地區(qū)本身已處于較高海拔，試驗段道路寬闊、平直但爬坡海拔攀升小。綜上爬長坡下的總成狀態(tài)試驗最適宜地點為格爾木地區(qū)進行，圖6為某車型格爾木地區(qū)總成熱狀態(tài)溫度結(jié)果圖，試驗儀器為熱電偶及溫度數(shù)據(jù)采集器，試驗開始后車輛起步后油門全開，在安全條件允許的情況下，盡可能高速行駛。對機油、機艙、分動箱、發(fā)動機進水、發(fā)動機出水、變速箱、前橋、中冷出氣、渦輪進氣以及環(huán)境溫度連續(xù)爬坡下進行監(jiān)控。經(jīng)驗證在總成熱狀態(tài)試驗接近平衡時，其各總成溫度均滿足其最大許用溫度設(shè)計要求。

對于可靠性適應(yīng)性試驗，僅考慮海拔參數(shù)單一影響因子，明顯拉薩地區(qū)最高（3650m），迪慶格爾木及康定地區(qū)逐一遞減，其均滿足表1要求，路況方面格爾木和拉薩周邊有可用高速公路，迪慶和康定地區(qū)周邊高海拔高速公路缺少，高速路段試驗僅能在國道或機場路完成;市區(qū)公路、壞路及山路各個地區(qū)均豐富公路資源。環(huán)境適應(yīng)性試驗是指試驗整車在外界環(huán)境刺激影響下的性能表現(xiàn)。試驗需要根據(jù)不同需求，安排試驗里程及路況分配并根據(jù)QC/T 900-1997汽車整車產(chǎn)品質(zhì)量檢驗評定方法進行檢驗[5]。

對于高原標定類試驗，四個地區(qū)除拉薩地區(qū)本身已處于高海拔位置不適合全海拔標定試驗外，其余三處地點均滿足試驗條件道路需求，試驗要求對多個海拔高度下進行，包括冷啟動、冷態(tài)起步行駛、高溫再啟動及暖機行駛、怠速穩(wěn)定性評價、加減速和換擋品質(zhì)評價、市區(qū)和高速駕駛性評價及山路駕駛性評價等試驗項目，標定工程師需針對暴露出的問題進行解決和改善[6]。

5 結(jié)論

通過前文敘述，迪慶地區(qū)、格爾木地區(qū)康定地區(qū)及拉薩地區(qū)均有滿足整車高原地區(qū)路試需求的道路條件，其中整車動力性經(jīng)濟性試驗在拉薩地區(qū)和格爾木地區(qū)相對方便;爬長坡下總成熱狀態(tài)試驗最適合在格爾木地區(qū)進行;可靠性適應(yīng)性不同地區(qū)除海波高外扔有不同的路況及氣候特點，對車輛的試驗結(jié)果也不盡相同，建議各汽車企業(yè)在進行高原地區(qū)道路試驗前，需要對選定地區(qū)的道路條件進行充分調(diào)查研究，制定符合當?shù)靥卣鞯脑囼灤缶V再進行試驗。

致謝：科技部 新能源汽車重點專項項目：整車測試驗證與氫/電安全研究及標準 （2018YFB0105304）

參考文獻：

[1]許翔，張眾杰，鳳蘊，董素榮，劉瑞林.汽車環(huán)境適應(yīng)性試驗綜述[J].裝備環(huán)境工程，2013，10（01）：61-65.

[2]許翔，李玉蘭，劉剛，周廣猛，董素榮，劉瑞林.高原環(huán)境對軍用越野汽車的影響及對策研究[J].裝備環(huán)境工程，2017，14（09）：85-89.

[3]王堅，王保貴，張晨，方洪俊.高原氣候環(huán)境對裝備影響及適應(yīng)性措施[J].環(huán)境技術(shù)，2013，31（06）：25-28.

[4]楊波，王貴勇，宋國富，姚國仲，范會軍，申立中.我國汽車環(huán)境適應(yīng)性標定立體試驗場研究[J].內(nèi)燃機工程，2016，37（02）：105-110.

[5]國家發(fā)展和改革委員會. 汽車整車產(chǎn)品質(zhì)量檢驗評定方法： QC/T 900-1997 [s].北京：中國標準出版社，1997.

[6]任志偉.整車三高標定試驗[J].汽車工程師，2016（05）：55-58.