電動乘用車試車跑道設計

柴書杰 王許濤 孫東

摘 要：本文結合電動乘用車的下線檢測內容，針對電動乘用車整車穩定性、操控穩定性、操作安全性等性能檢測，介紹了電動乘用車試驗場試車跑道的特殊路段深坑路、涉水路、凸起路、坡度試驗臺、接縫路、卵石路、低μ路、塊石路、噪聲測試路段設計要求和試驗要求。

關鍵詞：深坑路 涉水路 凸起路 坡度試驗臺 接縫路 卵石路 低μ路 塊石路 噪聲測試路段

1 引言

電動車作為新能源汽車的一種，在節能環保的大趨勢下，在市場的占有率逐年上升，與傳統汽車相比，電動車是近年來逐步發展起來的，技術相對傳統汽車來說不是那么成熟，電動車的安全性能和操控穩定性能的檢測，在電動車的下線檢測中顯得尤為重要，如何模擬電動車的使用工況，在下線檢測過程中更好的針對電動車的使用工況對電動車進行檢測是保證電動車的安全性和操控穩定性的重要手段。

試車跑道是一種包含多種特殊路段的道路，能很好的實現電動車在不同工況條件下的道路測試，車輛通過凸起路、凹凸路、低μ路、高速路、蛇形路、涉水路、搓板路、噪聲測試路段等路段的測試來保證安全性和操控穩定性。

2 道路試驗目的

實現電動車下線后對懸架可靠性、減震器可靠性、電機懸置可靠性、制動浸水恢復性能、密封性試驗、車輛的可靠性、耐久性、舒適型、ABS測試、噪聲測試、車架結構強度試驗、車身強度結構試驗、各系統連接強度試驗、各系統干涉問題、操控性能和平順性的檢測。

3 路段選擇和分布

試驗場道路總長1886米，規劃建設有加速路段、高速路段，減速路段、蛇形路、起伏路、低μ路、深坑路、塊石路、卵石路、搓板路、凹凸路、凸起路、涉水路、底盤檢查臺、接縫路、沖撞路、道釘路、坡度試驗臺（20%，30%）、噪聲測試路，8字回旋場、分道線路等路段。

路段設計規劃如圖1所示。

4 主要路段功能和設計要求

4.1 深坑路

深坑路全長7m，包含4個水坑，水坑尺寸0.9m×0.7m，深15mm，包含5cm、10cm、15cm三個深度檔次，可根據不同車輛進行調節。水坑橫向中心距根據車輛輪距設計為1.5m，縱向中心距6m，可滿足不同型號車型的試驗。

深坑路主要測試電動車懸架可靠性、減震器可靠性、電機懸置可靠性。

4.2 涉水路

涉水路全長65m，有效涉水長度50m，最大通過寬度3.3m，最大涉水深度參照國內不同省份電動乘用車涉水要求綜合考慮設置為500mm，滿足國內電動車涉水試驗最大深度要求。

涉水路主要用來進行車輛的涉水試驗、制動浸水恢復試驗、底部密封性能試驗、懸架冷卻試驗，試驗要求參照GB/T18384 電動汽車安全要求。

4.3 凸起路

凸起路全長107m，寬4m，道路路面凸起部分高（40～50）mm，幾何尺寸（200～400）mm，每米3～4個隨機擺放。

凸起路，主要用來進行車輛可靠性試驗、耐久性試驗、舒適性試驗

4.4 坡度試驗臺（20%，30%）

坡度試驗臺建設有標準坡道（20%，30%），最大允許通過寬度3.6m主要用來測試車輛的爬坡性能，駐坡性能、半坡起步測試標準參照GB/T35349執行

4.5 接縫路

接縫路總長90m，寬4m，接縫間隔5m，接縫寬度20mm，路面設計為混凝土路面。

接縫路主要用于車輛操縱性、平順性試驗。

4.6 卵石路

卵石路全長100m，寬4m，表面鵝卵石間距（80～140）mm，外露（20～50）mm，鵝卵石表面光滑，直徑為（60～120）mm，卵石在鋪設時應大端朝上，以減少卵石對輪胎的摩擦，卵石的排列如圖2所示。

卵石路主要用于車輛的可靠性、耐久性和整車舒適性試驗。

4.7 低μ路

低μ路全長50米，寬4m，為保證路面摩擦系數≤0.3，路面材料選用玄武巖，玄武巖上開有溝槽，如圖3所示，道路兩側設有噴水裝置，使車輛在行駛過低μ路時在路面于輪胎之間形成一層水膜，減小摩擦力，玄武巖縫間采用環氧樹脂粘貼。

玄武巖材料應符合以下要求：

（1）玄武巖抗壓強度（300～450）Mpa;

（2）玄武巖抗彎強度≥45;

（3）表面摩擦系數0.25～0.30;

（4）切邊處圓滑過渡;

（5）表面氣孔每塊少于3個，氣孔直徑≤2mm。

低μ路主要用于ABS試驗。

4.8 塊石路

塊石路全長100m，寬4m，石塊橫向間距15mm，縱向間距20mm，石塊橫向間距對齊，縱向間距相互錯開，路面高程設計通過以下函數確定

各列高程的空間功率譜密度函數Gd（n）：它描述了高程的能量及在頻率域內的分布;

任意兩列間的空間相干函數γij2（n）：描述了任意兩列間的相相互關系;

各列高程的整體統計標準差δ：反映了各列高程的整體能量;

沿車轍方向相鄰兩石塊之間的間距Δl：決定了高程能量的空間上限頻率。

設各列高程的空間自功率譜密度均為Gd（n）;相鄰高程的列空間相干函數為γ2（n）;在保持任意相鄰列間相關關系相同的情況下，則任意兩列i和j之間的相干函數應該是：

γij2（n）=γ2（j-i）（n）

若隨機高程序列共有k列，其空間功率譜密度函數矩陣為[Gi，j（n）]k×k，其主對角元素（即各列高程的自譜）為：

Gi，j（n）=Gd（n）

任一非對角元素（即任意兩列之間的互譜）Gi，j（n）可以借助于相干函數按照下式計算：

Gi，j（n）=γij（n）×Gd（n）=γ（j-i）（n）×Gd（n）

由于矩陣[Gi，j（n）]k×k為正定對稱矩陣，因此可以作三角化分解并進行變換：

其中：[Ai，j（n）]和[Ai，j*（n）]分別為[Gi，j（n）]的下、上三角矩陣;

[Wi，j（n）]和[Wi，j*（n）]分別為單位隨機白噪聲譜向量及共軛;

[Xi（n）]和[Xi*（n）]分別為具有所要求的功率譜和列間相關性的隨機序列的傅里葉譜矩陣及其共軛。

對[Xi（n）]進行傅里葉逆變換即可得到隨機的高程序列。

塊石路路面塊石采用花崗巖材料，邊緣位置進行倒角處理，塊石鋪設時高程分布按照計算結果進行。

塊石路鋪設平面布置如圖4所示

4.9 噪聲測試路段

噪聲測試路段全長40m，寬20m，噪聲測試路段路面為瀝青混凝土路面，鋪筑完成后路面應滿足以下要求：

（1）鋪筑后路面混凝土空隙率Vc≤8%;

（2）鋪筑后試驗路面吸聲系數α≤0.10;

（3）按體積法測量道路表面構造深度滿足：MTD≥0.4mm;

（4）應用粘稠瀝青混凝土;

（5）最大碎石子尺寸8mm;

（6）磨耗層厚度應≥30mm;

（7）鋪路面的瀝青應是一定針入度及的未改性瀝青針入度（60～80）;

（8）石子應是破碎的（100%的破碎面），并且是高硬度的石料;

（9）混合料所用石子應清洗干凈;

（10）路面上不應額外添加任何石子。

噪聲測試路段主要對對車輛行駛過程中車外噪聲進行測試，車輛行駛時延中心線通過，通過時速參照附表，測量區和傳聲器的布置如5圖所示，噪聲測試具體測量方法參照GB1945執行。

5 試驗車速

車輛通過各路段推薦車速如表1所示。

參考文獻：

[1]中華人民共和國標準.GB/T 7031.車輛振動輸入路面平整度表示方法.

[2]中華人民共和國標準.GB1945.汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法.

[3]李晨陽.比利時石塊路路面不平度設計，上海汽車2005（5）.