基于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)試驗(yàn)室結(jié)果一致性、有效性分析

盧浩宜

摘 要：文章論述了新建整車國(guó)六排放試驗(yàn)室的構(gòu)成及各部分的功能用途，并以試驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果為依據(jù)，通過不同的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)試驗(yàn)室結(jié)果自身一致性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證分析，指出不同方法的差異，通過比對(duì)分析，評(píng)估新建試驗(yàn)室結(jié)果的一致性，為進(jìn)行多個(gè)試驗(yàn)室之間比對(duì)打下基礎(chǔ)：以同一臺(tái)試驗(yàn)車在不同3家單位試驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果通過能力統(tǒng)計(jì)量Z比分?jǐn)?shù)比對(duì)分析。指出不同試驗(yàn)室結(jié)果的差異，并通過ZB值的比對(duì)判定，得出新建試驗(yàn)室結(jié)果符合滿意值判定，結(jié)合自身一致性驗(yàn)證分析，可知新建試驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果是有效的。

關(guān)鍵詞：新建試驗(yàn)室;統(tǒng)計(jì)學(xué)方法;試驗(yàn)室比對(duì)

中圖分類號(hào)：U462? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2019）04-125-04

前言

自2020年7月1日起，中國(guó)將正式全面實(shí)施《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）為國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，該法規(guī)確定了更為嚴(yán)格的排放限值。以此降低車輛廢氣污染物排放量。

按目前各地區(qū)公布的征求意見稿，部分地區(qū)會(huì)在2019年提前實(shí)施國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的排放控制要求。滿足新的排放法規(guī)要求，是各汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)在技術(shù)改進(jìn)的一個(gè)重要課題。如果汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)要對(duì)新的排放法規(guī)運(yùn)用新的技術(shù)來改善尾氣污染物質(zhì)量，首先需要升級(jí)現(xiàn)有或新建符合汽車整車排放測(cè)試要求的排放分析設(shè)備。整車國(guó)六排放試驗(yàn)室的建立可以滿足最新的中國(guó)第六階段排放標(biāo)準(zhǔn)且可擴(kuò)展歐洲 Ⅵ、EPA等最新排放法規(guī)試驗(yàn)的相關(guān)技術(shù)要求。

1 整車國(guó)六排放試驗(yàn)室基本構(gòu)成及功能

整車國(guó)六排放試驗(yàn)室采用奧地利AVL排放測(cè)試底盤測(cè)功機(jī)，德國(guó)WEISS環(huán)境倉，日本HORIBA超低排放測(cè)試分析系統(tǒng)。如圖1所示，是一個(gè)完整的整車國(guó)六排放試驗(yàn)室構(gòu)成圖。

（1）AVL排放測(cè)試底盤測(cè)功機(jī)采用ROADSIM 48”MIM 4x2 LIGHT TRUCK 四驅(qū)轉(zhuǎn)鼓，慣量模擬范圍454kg∽5448kg、軸距范圍2～4.6m，最大速度250km/h。

（2）超低排放測(cè)試分析系統(tǒng)采用日本HORIBA型號(hào)為MEXA-7400LE系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由定容取樣系統(tǒng)，普通量程分析單元，超低量程分析單元，稀釋空氣凈化系統(tǒng)和顆粒物采樣及顆粒計(jì)數(shù)單元。排放分析系統(tǒng)采用配備有4個(gè)不同流量的文丘里管的定容取樣系統(tǒng)，通過其不同的組合形成不同的稀釋排氣流量。稀釋的樣氣和環(huán)境空氣收集到取樣袋中，并將部分尾氣通過顆粒稱重單元及顆粒計(jì)數(shù)單元來測(cè)量顆粒物質(zhì)量及顆粒個(gè)數(shù)。將取樣袋中的樣氣通過氣體分析單元進(jìn)行測(cè)量分析樣氣中CO，THC，CH₄，NO_X，CO₂的含量。

（3）WEISS環(huán)境倉的溫度工作范圍為-40℃∽+60℃，相對(duì)濕度工作范圍為15%∽95%，最大新風(fēng)量達(dá)3000 m?/h，主要用于模擬排放法規(guī)低溫排放試驗(yàn)-7℃冷啟動(dòng)環(huán)境溫度。同時(shí)配套了一套全光譜日照系統(tǒng)。

2 基于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)試驗(yàn)室結(jié)果一致性、有效性驗(yàn)證比對(duì)分析

單個(gè)試驗(yàn)室自身測(cè)試結(jié)果運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的一致性判定，能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)是否存在異常值，及時(shí)的剔除異常值后，需要重新做測(cè)試，直至測(cè)試結(jié)果滿足判定要求為止。同時(shí)作為新建試驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果是否一致的一種判定方法。作為不同試驗(yàn)室間測(cè)試結(jié)果比對(duì)分析的前提，以此為新建試驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果的有效性統(tǒng)計(jì)打下基礎(chǔ)。

3 比對(duì)試驗(yàn)基本情況

為驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果的一致性及有效性。為此選取3輛測(cè)試樣車，每輛試驗(yàn)次數(shù)3次，本次比對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目均為排放國(guó)標(biāo)規(guī)定的I型常溫排放試驗(yàn)，試驗(yàn)流程和條件均按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定控制。為了方便，本次測(cè)試樣車的名稱分別用A車型、B車型、C車型表示，不同單位排放室分別用01、02、03表示，其中01為比對(duì)排放室，02、03為參比排放室。

4 單個(gè)試驗(yàn)室自身測(cè)試結(jié)果一致性驗(yàn)證分析

運(yùn)用格拉布斯檢測(cè)法對(duì)A車型、B車型2輛測(cè)試樣車測(cè)試結(jié)果進(jìn)行處理，判斷測(cè)試結(jié)果中是否存在異常值，A、B車型測(cè)試車輛均依據(jù)GB 18352.5-2013常溫排放I型試驗(yàn)進(jìn)行6次試驗(yàn)，每臺(tái)次重復(fù)3次，測(cè)試結(jié)果如表1表2：

統(tǒng)計(jì)量反映的是自身3次數(shù)據(jù)間的差異以及測(cè)試數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)限值的偏差，3次結(jié)果之間差異越小，平均值離標(biāo)準(zhǔn)限值越遠(yuǎn)，則統(tǒng)計(jì)量越大。從表5中可判定測(cè)試結(jié)果的一致性為滿意。

5 新建試驗(yàn)室結(jié)果自身一致性不同方法驗(yàn)證的差異分析

原始數(shù)據(jù)中，A車型的3次結(jié)果差異比B車型的大，各污染物平均值、標(biāo)準(zhǔn)差均比B車型的大。運(yùn)用不同統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算后，當(dāng)平均值大的A車型中，最大值判定結(jié)果已接近格拉布斯檢測(cè)法限值，同時(shí)統(tǒng)計(jì)量計(jì)算結(jié)果均比B車型小，考慮到統(tǒng)計(jì)量反映的是自身3次數(shù)據(jù)間的差異以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)限值的偏差，3次結(jié)果之間差異越小，平均值離標(biāo)準(zhǔn)限值越遠(yuǎn)，則統(tǒng)計(jì)量越大。雖然兩種方法對(duì)結(jié)果的判定均通過一致性，但統(tǒng)計(jì)量方法有標(biāo)準(zhǔn)限值計(jì)算因素在，所以對(duì)于新建試驗(yàn)室結(jié)果自身一致性驗(yàn)證，更適合統(tǒng)計(jì)量方法判定分析。

6 新建試驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果有效性比對(duì)驗(yàn)證

本次有效性比對(duì)驗(yàn)證，選取了02、03兩家單位作為參比。C車型測(cè)試車輛均依據(jù)GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）常溫排放I型試驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)排放室進(jìn)行了3次I型試驗(yàn)，試驗(yàn)流程和條件均按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定控制。（測(cè)試結(jié)果如表7）

7 結(jié)論

（1）通過對(duì)兩臺(tái)測(cè)試車輛在新建試驗(yàn)室進(jìn)行多次的重復(fù)性測(cè)試試驗(yàn)，并運(yùn)用格拉布斯檢測(cè)法、統(tǒng)計(jì)量方法對(duì)其測(cè)試結(jié)果計(jì)算判定分析，確定了該新建整車國(guó)六排放試驗(yàn)室的自身結(jié)果一致性較好。

（2）原始數(shù)據(jù)中，A車型的3次結(jié)果差異比B車型的大，各污染物平均值、標(biāo)準(zhǔn)差均比B車型的大。運(yùn)用不同統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算后，當(dāng)平均值大的A車型中，最大值判定結(jié)果已接近格拉布斯檢測(cè)法限值，同時(shí)統(tǒng)計(jì)量計(jì)算結(jié)果均比B車型小，考慮到統(tǒng)計(jì)量反映的是自身3次數(shù)據(jù)間的差異以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)限值的偏差，3次結(jié)果之間差異越小，平均值離標(biāo)準(zhǔn)限值越遠(yuǎn)，則統(tǒng)計(jì)量越大。雖然兩種方法對(duì)結(jié)果的判定均通過一致性，但統(tǒng)計(jì)量方法有標(biāo)準(zhǔn)限值計(jì)算因素在，所以對(duì)于新建試驗(yàn)室結(jié)果自身一致性驗(yàn)證，用統(tǒng)計(jì)量方法計(jì)算判定更嚴(yán)謹(jǐn)。

（3）通過比對(duì)不同單位排放室的測(cè)試結(jié)果，并運(yùn)用基于穩(wěn)健的Z比分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)法對(duì)測(cè)試結(jié)果處理分析判定，確定了該新建整車國(guó)六排放試驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果是滿意的：結(jié)合自身一致性結(jié)果，綜合判定新建整車國(guó)六排放試驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果是有效的。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 18352.6-2016輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法.

[2] GB 18352.5_2013輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法.

[3] CNAS-GL02能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評(píng)價(jià)指南.

[4] GB/T 28043-2011利用實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)進(jìn)行能力驗(yàn)證的統(tǒng)計(jì)方法.