汽車輪胎剛性及接地印痕試驗室間比對分析

劉振國　崔恩有　馬弋洋　劉鳳陽

摘 要：本文介紹了汽車輪胎剛性及接地印痕試驗室比對的關鍵點，并對比對結果進行了分析。首先，對參加比對的試驗室的基本情況，比對樣品的均勻性和穩定性檢驗及數據處理方式，以及比對試驗室結果的統計分析和評價原則進行了詳細的介紹。其次，對比對試驗各個項目的數據結果分別進行了統計分析，依照設計的評價原則對比對結果進行了評價。并以測試結果的統計數據為基礎，分析對比了輪胎剛性試驗和接地印痕試驗不同試驗室間的比對結果，揭示了目前各試驗室輪胎剛性測試水平差距明顯的現狀，并推斷出接地印痕試驗設備的一致性優于剛性設備，也反映了建立行業基準試驗室或者建立完善的比對機制的重要性。

關鍵詞：輪胎剛性 接地印痕 比對試驗

1 引言

輪胎是汽車上重要的組成部件之一，是橡膠工業的重要產品。輪胎剛性對輪胎舒適性、操穩性能有著重要影響，而輪胎靜態壓力分布直接呈現了輪胎接地時的受力狀態，二者皆是輪胎性能研究的重要技術參考。開展本次比對試驗的目的是驗證國內輪胎企業試驗室評價汽車輪胎剛性及接地印痕的能力，為試驗室提供一個評估檢測數據可靠性的客觀依據。通過比對，可以客觀反映各參加單位檢測水平，幫助試驗室發現日常測試中存在的問題，從而了解行業內測試能力的整體水平，促進行業內試驗室檢測能力的提升。

2 基本信息

2.1 參加比對試驗室信息

此次比對試驗共有10個試驗室參加，且最終獲得實際數據反饋的也共有10個試驗室。參加本次比對的試驗室主要來自輪胎制造企業及檢測機構。參比試驗室地域分布詳見表1。

2.2 比對試驗項目及參考標準

此次比對試驗項目為輪胎剛性及接地印痕兩項，其中輪胎剛性分別對輪胎縱向剛性和橫向剛性各試驗室間結果進行比對，接地印痕則對輪胎接地印痕寬度和接地印痕長度進行比對。

輪胎剛性和接地印痕兩項比對試驗標準分別為GB/T23663《汽車輪胎縱向和橫向剛性試驗方法送審稿》、GB/T 22038-2018《汽車輪胎靜態接地壓力分布試驗方法》。

3 比對試驗樣品分析

為減小樣品差異對比對試驗結果的影響，比對前對樣品進行均勻性和穩定性檢驗，確保樣品符合試驗室間比對的要求。

選擇6條型號規格為205/55R16的輪胎進行比對，其中5條分別發于各試驗室間進行比對測試，1條作為備用樣品留存。 根據比對試驗項目的特點，對樣品分別進行輪胎徑向剛性和橫向剛性試驗以驗證其均勻性和穩定是否符合CNAS－GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》的要求。

3.1 比對試驗樣品均勻性檢驗

據CNAS－GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》要求，將試驗輪胎分別進行橫向剛度和縱向剛度檢驗。參照GB/T23663《汽車輪胎縱向和橫向剛性試驗方法送審稿》試驗方法及數據處理方法進行測試和數據處理，結果見表2和表3。

橫向剛度試驗采用單因子方差分析的方法，統計量F（2.389）＜自由度為（f1，f2）及給定的顯著性水平α（α=0.05）的臨界值3.97，表明樣品內及樣品間無顯著性差異。

縱向剛度試驗采用單因子方差分析的方法，統計量F（3.597）＜自由度為（f1，f2）及給定的顯著性水平α（α=0.05）的臨界值3.97，表明樣品內及樣品間無顯著性差異。

結論：樣品是均勻的。

3.2 比對試驗樣品穩定性檢驗

依據CNAS－GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》要求，試驗室對樣品在不同時間進行了兩次測試，每種情況下進行6個試樣的測試，采用t檢驗法評價樣品的穩定性，結果見表4和表5：

橫向剛度試驗采用t檢驗法分析，t值（1.440）＜自由度為10及給定的顯著性水平α（α=0.05）的臨界值2.228，表明兩個平均值之間無顯著性差異。

縱向剛度試驗采用t檢驗法分析，t值（1.860）＜自由度為10及給定的顯著性水平α（α=0.05）的臨界值2.228，表明兩個平均值之間無顯著性差異。

結論：樣品是穩定的。

4 統計分析的設計及結果評價原則

4.1 統計分析的設計

本次比對試驗統計分析采用穩健（Robust）統計技術處理，即采用穩健統計的中位值作為指定值，標準化四分位距（NIQR）作為能力評定標準差，計算各試驗室結果的Z值（Z比分數）：

Z =（x-X）/σ

式中：x—試驗室測試結果；

X—指定值（本次評定采用“中位值”）；

σ—能力評定標準差（本次評定采用“標準化四分位距（NIQR）”）。

除Z值外，涉及的統計量還有：結果數、中位值、NIQR、穩健變異系數（CV）、最小值、最大值和極差等。各統計量的意義及相關計算方法參見CNAS－GL002：2018 《能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》。

4.2 結果評價原則

本次比對試驗以Z值評價試驗室的結果，即：

|Z| ≤ 2 為滿意結果；

2 ＜|Z|＜3為有問題結果；

|Z| ≥ 3 為不滿意結果（離群值）。

為清晰表示各試驗室參加比對試驗的結果，將Z值按大小順序排列作柱狀圖，每一個柱條標有該試驗室的代碼。從該柱狀圖上，每個試驗室很容易將其結果與其他試驗室進行比較，了解其結果在本次比對試驗中所處的水平。詳細結果見第4章。

5 統計處理結果及結果評價

5.1 汽車輪胎橫向剛性處理及統計結果

橫向剛性檢測及統計處理結果見表6：

從橫向剛性檢測統計結果可知，根據Z比分數進行判定，有兩家試驗室數據為有問題結果。

縱向剛性檢測及統計處理結果見表7：

從縱向剛性檢測統計結果可知，根據Z比分數進行判定，有一家試驗室測試結果為有問題結果，有兩家試驗室測試結果為不滿意結果。

接地長度檢測及統計處理結果見表8：

從接地長度檢測統計結果可知，根據Z比分數進行判定，有一家試驗室測試結果為為不滿意結果。

接地寬度檢測及統計處理結果見表9：

從接地寬度檢測統計結果可知，根據Z比分數進行判定，有一家試驗室測試結果為為有問題結果。

5.2 總計統計量結果及評價分析

1）由表10的綜合統計指標對輪胎剛性和接地印痕整體進行分析比較可知，行業內試驗室間，接地印痕的比對結果的穩健變異系數，極差等指標都較大程度的優于輪胎剛性的比對結果，因測試是按照相同標準的要求進行，人員等變量對測試結果影響較小，測試設備的不同是導致測試結果出現較大差異的主要原因，也可推斷，各試驗室間印痕設備的一致性優于剛性設備。

2）印痕測試結果中接地長度和接地寬度在進行測試時，兩者數值可同時測出，而由標準IQR及極差分析比較接地長度和接地寬度可知，不同的測試項目對比對測試項目的結果也有著較大的影響。

6 總結及意義

本文較為詳細的闡述了進行輪胎剛性和印痕比對試驗時的關鍵要點，同時展示并分析比對試驗的數據結果，可得出以下結論：

（1）行業內輪胎剛性試驗整體一致性差，不同試驗室間測量結果差別很大，個別試驗室結果已超出合理范疇；

（2）輪胎印痕試驗比對結果效果較好，各試驗室間測試結果差別較小，但仍有個別試驗室數據存在偏差；

通過此次輪胎剛性及印痕的試驗室間比對研究，較為清晰的展示了行業內試驗室間現狀，不同試驗室間整體水平層次不齊，差距較大。后續因針對結果差異性較大的試驗室進行更詳細的分析，尋找原因。此次試驗室比對也揭示了建立行業基準試驗室的必要性，行業內部應推動建立基準試驗室或相關比對機制，提高行業內測試水平，進而推動行業相關技術的進步。

參考文獻：

[1]CNAS－GL003：2018《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》.

[2]CNAS－GL002：2018 《能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》.

[3]GB/T 23663《汽車輪胎縱向和橫向剛性試驗方法送審稿》.

[4]GB/T 22038-2018《汽車輪胎靜態接地壓力分布試驗方法》.