基于ECE R117的C1类轮胎雪面抓地性能测试研究*

梁荣亮 高明秋 苑林 徐军辉 王景先

（中国汽车技术研究中心）

基于ECE R117的C1类轮胎雪面抓地性能测试研究*

梁荣亮 高明秋 苑林 徐军辉 王景先

（中国汽车技术研究中心）

分析了欧盟ECE R117针对C1类轮胎的雪面抓地性能测试方法，建立了C1类轮胎的雪面抓地性能测试评价流程，结合CATARC寒区试验场，进行了C1类雪地轮胎雪面抓地性能评价方案的可行性测试试验，为我国轮胎企业的产品性能开发、测试评价标准制定、轮胎与整车性能匹配及申请欧盟认证提供了技术储备。

1 前言

2011年9月，欧洲经济委员会（ECE）颁布的ECE R117法规首次对C1类和C2类雪地轮胎的雪面抓地性能指标提出了要求，并规定自2012年11月1日起，进入欧盟市场申请ECE认证的C1类和C2类雪地轮胎需通过法规附录7规定的雪地性能测试后，才可在轮胎胎侧模刻“Alpine Symbol”山峰雪花符号表示的雪地轮胎标识[1]。

目前关于C1类雪地轮胎的雪面抓地性能测试方法（C2类轮胎测试规程与C1类轮胎类似）主要有ASTM F1805—2006《冰雪路面单轮直线驱动牵引力标准试验方法》和ECE R117法规附录7《轮胎雪地性能试验方法》。ECE R117法规附录7中规定的雪面制动试验方法可替代ASTM F1805-2006[2]的驱动试验方法来确定轮胎的雪面抓地性能，能够确保测试方（认证机构、第三方实验室、测试经营者）和轮胎企业都能执行测试并能够在短暂的冬季对测试活动进行优化。

2 ECE R117雪面抓地性能测试程序

2.1 C1类轮胎雪面抓地性能测试

2.1.1 测试场地及环境

雪面抓地性能测试应在平坦试验路面进行，试验跑道应有足够的长度和宽度，任意方向的最大坡度≤2%，试验路面覆盖有压实的积雪。积雪路面包括厚度不小于3 cm的坚硬压实的积雪和厚度约为2 cm的中度压实且经过特别处理的表面雪层。当采用CTI针入度计测得的雪面压实指数为75～85时，即可判定测试场地雪面压实度符合法规要求。另外，距地面约1 m处的空气温度和积雪路面约1 cm深处的积雪温度均应为-15～-2℃，且应避免阳光直射及日照、湿度和风力有较大变化。

2.1.2 测试车辆及测试轮胎

使用车况良好且装配有ABS的标准乘用车进行测试，同一车辆可测试不同规格的轮胎。试验前轮胎需要在干路面磨合至少100 km，且与雪面接触的轮胎表面应进行清洁。轮胎在安装和进行试验前在室外环境温度下至少放置2 h，并将轮胎充气压力调整至试验规定的数值(冷态240 kPa)。施加在轮胎上的负荷应为轮胎负荷指数对应负荷的60%～90%。

如果车辆不能同时安装标准基准轮胎（下称SRTT）和测试轮胎，可选择1套特定轮胎作为参照轮胎。首先在1辆车上对SRTT和参照轮胎进行测试，然后再在另一辆车上对测试轮胎和参照轮胎进行测试。

2.1.3 测试循环及测试程序

无论是SRTT还是测试轮胎，每套C1类轮胎雪面制动抓地性能测试至少重复进行6次，每次制动均足以促使ABS工作，且每次制动区域不应重叠（若不可避免区域重叠时，测试路面需重新进行处理）。SRTT及测试轮胎可按R1-T-R2或R1-T1-T2-R2测试循环进行。其中R1为SRTT的初次试验，R2为SRTT的重复试验，T为要评估的测试轮胎，即SRTT在重复试验前最多可进行2套测试轮胎的测试评价。SRTT及测试轮胎的对比试验应在2个不同的工作日内进行。

测试过程中测试车辆以不低于28 km/h的速度维持直线方向行驶，当车辆达到测试区域时挂入空挡切断动力传动系统，向制动踏板施加紧急制动力并维持，促使测试车辆的ABS动作并使车辆稳定减速直至车速低于8 km/h。利用车载测试设备获取时间、距离、速度或加速度测量值，计算从25～10 km/h的平均减速度（下称MFDD）。

2.2 测试评估及数据有效性检验

测试轮胎与SRTT的测试循环若为R1-T-R2，则测试轮胎相对于SRTT的MFDD的加权平均值为：

式中，R1为SRTT初次试验的有效MFDD值，R2为 SRTT重复试验的有效MFDD值。

测试轮胎的实际MFDD测量值为t，则测试轮胎在该组测试循环中的雪面抓地性能指数（SGI）为：

测试轮胎与SRTT的测试循环若为R1-T1-T2-R2，则测试轮胎相对于SRTT的MFDD的加权平均值为：

测试轮胎T1、T2的实际MFDD测量值分别为t1和t2，则测试轮胎T1、T2在该组测试循环中的SGI为：

在完成雪面抓地性能测试后，须立即对MFDD平均值与标准偏差的一致性进行检验，要求每套轮胎测试的变异系数C.V≤6%，同时要求前、后2套SRTT测试结果平均值的差异≤5%，即

3 CATARC寒区试验场

CATARC寒区汽车试验场特有的气候环境使其成为整车企业进行寒区耐久试验，寒区整车性能试验，ABS、TSC和ESP匹配标定试验及低温冷起动标定试验等的理想测试场地，其气象条件及场地环境参数见表1。

表1CATARC寒区汽车试验场气象条件及环境参数

4 试验样车、轮毂及测试轮胎

4.1 试验样车的选型

基于现行乘用车等级划分（表2）及各等级车辆所匹配轮胎规格，我国A00级、A0级、A级、B级、C级乘用车所装配轮胎胎宽覆盖175 mm、185 mm、195 mm、205 mm、215 mm、225 mm等规格，所对应的轮毂直径为14英寸、15英寸、16英寸、17英寸等4个规格，对应的轮毂宽度为5.5J、6.0J、6.5J、7.0J（J表示轮毂凸缘形状为沟槽型，宽度为15.7 mm，即轮毂凸缘宽度为15.7 mm。）等4个规格。轮胎行业规定轮毂与轮胎的对应匹配如表3所列。

表2 基于轴距及排量的乘用车等级划分

表3 轮胎行业规定轮毂与轮胎的对应匹配

为客观、科学地反映我国乘用车所装配的C1类雪地轮胎的雪面抓地性能，试验用测试轮胎要保证最大限度地覆盖上述6类胎宽规格。试验样车分别为HG7130FBA型理念牌A级轿车和SVW7166GSD型明锐牌B级轿车，2辆试验样车参数如表4所列。

表4 试验样车参数

4.2 试验用轮毂的选型

理念牌轿车原车采用14×5.5J轮毂，装配175/ 65R14轮胎，可通过更换轮毂的方式实现与175 mm、185 mm、195 mm胎宽的轮胎装配。明锐牌轿车原车采用16×6.5J轮毂，装配205/55R16轮胎，也通过更换轮毂实现与195 mm、205 mm、215 mm、225 mm胎宽的轮胎装配。试验所用轮毂及配对轮胎参数见表5[3，4]。

表5 试验用轮毂及配对轮胎参数

为提高测试效率和测试数据的科学性和公正性，在明锐牌轿车的基础上对195 mm、205 mm、215 mm、225 mm胎宽的系列轮胎进行雪面抓地性能测试时，为避免采用中间参照轮胎的间接法测试造成的资源低效高耗，采用14×6.0J轮毂实现与P195/75R14（SRTT）的装配，并通过在轮毂安装端面加装15 mm厚法兰垫片来调整轮毂偏距值，以避免由于轮毂偏距值过小导致轮毂内侧与制动器背板机械磨损，实现轮毂与整车的装配。

4.3 测试轮胎及SRTT的选型

基于上述试验样车及试验用轮毂的选型分析，针对我国冬季华北及东北地域对雪地轮胎市场需求，着重分析各类主流品牌雪地轮胎的雪面抓地性能。此次选型的雪地轮胎规格及品牌如表6和表7所列，其中适用于理念牌轿车的测试轮胎共4套，分别为175 mm胎宽系列2套，185 mm胎宽系列2套；适用于明锐牌轿车的测试轮胎共11套，分别为195 mm胎宽系列1套，205 mm胎宽系列5套，215 mm胎宽系列2套，225 mm胎宽系列3套。累计采购涵盖9大品牌的15套雪地轮胎，胎宽覆盖乘用车所装配的175 mm、185 mm、195 mm、205 mm、215 mm、225 mm等系列轮胎。根据ECE R117法规附录7关于C1类雪地轮胎雪面抓地性能测试的要求，SRTT采用米其林轮胎公司生产的满足ASTM E1136-2010要求的P195/75R14型轮胎作为所有测试轮胎的基准参比[5]，技术指标见表6，SRTT轮胎实物及200 km磨合前、后的胎面特性如图1～图3所示。

表6 理念牌试验样车的测试轮胎

表7 明锐牌试验样车的测试轮胎

5 测试前期准备

5.1 试验车辆配载

按照ECE R117附录7要求，施加在轮胎上的负荷应为轮胎负荷指数对应负荷的60%～90%（表6～表7），整理出每辆试验样车可装配测试轮胎及SRTT的负荷指数及对应的轮荷、60%的试验轮荷及整车荷载、90%的试验轮荷及整车荷载[6，7]，同时在整个测试循环中坚持“均布载荷、换胎不换载、换胎不换人”的原则进行配载，避免由于载荷波动及测试人员的变更对测试结果造成的影响。

5.2 调整轮胎气压

按照ECE R117附录7要求，将轮胎充气压力调整至测试环境状态下的试验规定数值（冷态240 kPa）。

5.3 试验路面检验及环境参数记录

按照ECE R117附录7要求，用CTI针入度计测量试验场地雪面压实度并记录测试环境温度，每套C1类轮胎雪面制动抓地性能至少重复测试6次，且每次制动轮迹不应重叠。

6 雪面抓地性能测试评价

C1类轮胎雪面抓地性能测试立足于轮胎行业现状，从测试技术服务角度为我国轮胎企业提供测试技术储备，截至目前已累计完成涵盖9大品牌、15套雪地轮胎的雪面抓地性能测试并已搭建C1类轮胎雪面抓地性能测试评价规程。

出于知识产权保护及商业技术保密的目的考虑，随机选取米其林、倍耐力、双钱等三款测试轮胎进行雪面抓地性能测试评价，涵盖195 mm、205 mm、215 mm及225 mm等4大规格胎宽。在测试过程中为尽可能降低试验样车、仪器设备、测试路面、气象环境等偶然性突发因素对测试结果的离散，在ECE R117附录7的基础上进行数据处理优化，每套轮胎进行8次有效测试，剔除最优值及最差值，保留剩余6次有效测试结果用于后续评价。测试数据及评价结果见表8、表9和图4。

表8 225 mm、195 mm测试轮胎测评结果

表9 205 mm、215 mm测试轮胎测评结果

由表7、图4a和图4b可知，在同一测试循环下，胎宽225 mm测试轮胎6次有效制动的平均值比胎宽195 mm测试轮胎缩短0.2 m，有效MFDD增强5.3%，2组轮胎的MFDD变异系数分别为3.5%和4.1%，均满足6%的限值要求，说明胎宽225 mm测试轮胎在雪面抓地性能测试时重复一致性要好于胎宽195 mm测试轮胎。SRTT的有效MFDD均值偏差率为3.8%，满足5%的限值要求，SGI分别为1.20和1.16。

由表8、图4c和图4d可知，在同一测试循环下，胎宽205 mm测试轮胎6次有效制动距离的平均值比胎宽215 mm测试轮胎延长0.1 m，有效MFDD衰减1.7%，2组轮胎的MFDD变异系数分别为6.0%和5.4%，制动距离及MFDD波动较大，且胎宽205 mm测试轮胎的制动距离偏差为0.9 m，胎宽215 mm测试轮胎的制动距离偏差为0.7 m，在雪面抓地性能测试时重复一致性差于前一测试循环组。SRTT在前、后2组测试的有效MFDD均值分别为3.12 m/s2和3.22 m/s2，偏差率为3.1%，满足5%的限值要求，SGI分别为1.12和1.13。

在轮胎测试过程中，由于雪地轮胎胎面沟槽及花纹的积雪残留及空隙率均无法保证前后一致，而且2次测试的制动区域的雪面压实铺装程度也存在微观变化，所以会导致制动距离及MFDD存在细微波动的潜在贡献因素，因此ECE R117规定允许变异系数及SRTT的偏差率分别存在6%和5%的富裕量。

7 结束语

依据ECE R117法规附录7，在CATARC寒区试验场对C1类轮胎雪面抓地性能进行了测试。从轮胎客观评价体系中选取可作为国内轮胎分级制度采用的客观评价专项指标，建立相应的评价指标数据库并进行深入分析，从技术角度研究适合中国国情同时又能推动技术进步的轮胎分级方式及等级划分方法，为轮胎雪地性能的测试评价、轮胎与整车的性能匹配及轮胎的出口认证提供了技术储备。

1 ECE R117-2013 Uniform Provisions concerning the Ap⁃proval of Tyres with regard to Rolling Sound Emissions and/ or to Adhesion on Wet Surfaces and/or to Rolling Resis⁃tance.

2 ASTM F1805-2006 Standard Test Method for Single Wheel Driving Traction in a Straight Line on Snow and Ice-Cov⁃ered Surfaces.

3 ECE R30-2007 Uniform Provisions Concerning the Approv⁃al of Pneumatic Tyresfor Motor Vehicles and Their Trailers.

4 ECE R54-2003 Uniform Provisions Concerning the Approv⁃al of Pneumatic Tyresfor Commercial Vehicles and Their Trailers.

5 ASTM E1136-2010 Standard Specification forP195/75R14 Radial Standard Reference Test Tire.

6 GB 9743-2007轿车轮胎.

7 GB/T2978-2008轿车轮胎规格、尺寸、气压与负荷.

（责任编辑文 楫）

修改稿收到日期为2014年5月30日。

由图10可看出，人工控制下排放检测耗时较长，整个过程耗时为80 s，比怠速控制的方式多消耗近20 s，关键原因在于高怠速稳定时间比自动控制方式长，人工控制发动机很难一开始就将转速稳定在2 500±1 000 r/min的状态。

7 结束语

开发了基于OBD的车辆下线双怠速排放检测自动控制系统，该系统通过发送OBD指令控制发动机高、低怠速，通过检测软件完成排放流程自动控制。测试结果表明，在下线检测中，该系统通过诊断接口给ECU发送OBD指令的同时还可采集冷却液温度和发动机转速值，此种方式不仅高效，而且还免去了转速测量设备及冷却液温度测量设备的使用，节省了检测时间，减轻了工人劳动强度。目前，所开发的系统已在某企业下线检测工位上得到应用。

参考文献

1 杨志刚.汽车生产企业检测线流程探讨.装备与制造技术,2011（9）:174～176.

2 胡杰,盛祥政,李洪飞,等.基于智能手机的汽车故障诊断系统研究与开发.汽车技术,2011（9）:4～10.

3 刘国权,张伯英,宋卫锋.KWP2000协议分析及开发测试.汽车技术,2006（5）:20～24.

4 王鱻文.基于OBDⅡ的汽车故障诊断仪的研制.自动化技术与应用,2007,26（6）:62～64.

5 ISO 14230-3,Road vehicles diagnostic system keyword pro⁃tocol 2000 Application layer.1999.

6 ISO 15765-3,Road vehicles—Diagnostics on Controller Ar⁃ea Networks（CAN）—Part 3:Implementation of unified di⁃agnostic services（UDS on CAN）.2004.

（责任编辑文 楫）

修改稿收到日期为2014年10月16日。

The Experimental Research of Snow Grip Performance of C1 Tyre Based on ECE R117

Liang Rongliang,Gao Mingqiu,Yuan Lin,Xu Junhui,Wang Jingxian
（China Automotive Technology and Research Center,Tianjin）

European ECE R117 concerning the test method for C1 tyre snow grip performance is analyzed,and the test&evaluation process for C1 tyre snow grip performance is established.The feasibility test for C1 tyre snow grip performance evaluation is carried out in CATARC cold area test ground,which provides technical reserve for products performance development of domestic tyre manufacturers,establishment of test&evaluation criteria,matching of tyre with vehicle performance as well as application for EU certification.

C1 tyre,Grip performance,Test

C1类轮胎 雪面抓地性能 测试

U467.1+1

A

1000-3703（2015）01-0052-07

中国汽车技术研究中心十二五汽车测试平台重大科研专项（项目编号：CATARC13140101）。