基于统计学方法对试验室结果一致性、有效性分析

卢浩宜

摘 要：文章论述了新建整车国六排放试验室的构成及各部分的功能用途，并以试验室测试结果为依据，通过不同的统计学方法对试验室结果自身一致性进行统计验证分析，指出不同方法的差异，通过比对分析，评估新建试验室结果的一致性，为进行多个试验室之间比对打下基础：以同一台试验车在不同3家单位试验室的测试结果通过能力统计量Z比分数比对分析。指出不同试验室结果的差异，并通过ZB值的比对判定，得出新建试验室结果符合满意值判定，结合自身一致性验证分析，可知新建试验室测试结果是有效的。

关键词：新建试验室;统计学方法;试验室比对

中圖分类号：U462  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）04-125-04

前言

自2020年7月1日起，中国将正式全面实施《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）为国家污染物排放标准，该法规确定了更为严格的排放限值。以此降低车辆废气污染物排放量。

按目前各地区公布的征求意见稿，部分地区会在2019年提前实施国六标准的排放控制要求。满足新的排放法规要求，是各汽车研发机构在技术改进的一个重要课题。如果汽车研发机构要对新的排放法规运用新的技术来改善尾气污染物质量，首先需要升级现有或新建符合汽车整车排放测试要求的排放分析设备。整车国六排放试验室的建立可以满足最新的中国第六阶段排放标准且可扩展欧洲 Ⅵ、EPA等最新排放法规试验的相关技术要求。

1 整车国六排放试验室基本构成及功能

整车国六排放试验室采用奥地利AVL排放测试底盘测功机，德国WEISS环境仓，日本HORIBA超低排放测试分析系统。如图1所示，是一个完整的整车国六排放试验室构成图。

（1）AVL排放测试底盘测功机采用ROADSIM 48”MIM 4x2 LIGHT TRUCK 四驱转鼓，惯量模拟范围454kg∽5448kg、轴距范围2～4.6m，最大速度250km/h。

（2）超低排放测试分析系统采用日本HORIBA型号为MEXA-7400LE系统，该系统主要由定容取样系统，普通量程分析单元，超低量程分析单元，稀释空气净化系统和颗粒物采样及颗粒计数单元。排放分析系统采用配备有4个不同流量的文丘里管的定容取样系统，通过其不同的组合形成不同的稀释排气流量。稀释的样气和环境空气收集到取样袋中，并将部分尾气通过颗粒称重单元及颗粒计数单元来测量颗粒物质量及颗粒个数。将取样袋中的样气通过气体分析单元进行测量分析样气中CO，THC，CH₄，NO_X，CO₂的含量。

（3）WEISS环境仓的温度工作范围为-40℃∽+60℃，相对湿度工作范围为15%∽95%，最大新风量达3000 m?/h，主要用于模拟排放法规低温排放试验-7℃冷启动环境温度。同时配套了一套全光谱日照系统。

2 基于统计学方法对试验室结果一致性、有效性验证比对分析

单个试验室自身测试结果运用统计学方法的一致性判定，能及时的发现是否存在异常值，及时的剔除异常值后，需要重新做测试，直至测试结果满足判定要求为止。同时作为新建试验室测试结果是否一致的一种判定方法。作为不同试验室间测试结果比对分析的前提，以此为新建试验室测试结果的有效性统计打下基础。

3 比对试验基本情况

为验证测试结果的一致性及有效性。为此选取3辆测试样车，每辆试验次数3次，本次比对试验项目均为排放国标规定的I型常温排放试验，试验流程和条件均按照标准规定控制。为了方便，本次测试样车的名称分别用A车型、B车型、C车型表示，不同单位排放室分别用01、02、03表示，其中01为比对排放室，02、03为参比排放室。

4 单个试验室自身测试结果一致性验证分析

运用格拉布斯检测法对A车型、B车型2辆测试样车测试结果进行处理，判断测试结果中是否存在异常值，A、B车型测试车辆均依据GB 18352.5-2013常温排放I型试验进行6次试验，每台次重复3次，测试结果如表1表2：

统计量反映的是自身3次数据间的差异以及测试数据与标准限值的偏差，3次结果之间差异越小，平均值离标准限值越远，则统计量越大。从表5中可判定测试结果的一致性为满意。

5 新建试验室结果自身一致性不同方法验证的差异分析

原始数据中，A车型的3次结果差异比B车型的大，各污染物平均值、标准差均比B车型的大。运用不同统计方法计算后，当平均值大的A车型中，最大值判定结果已接近格拉布斯检测法限值，同时统计量计算结果均比B车型小，考虑到统计量反映的是自身3次数据间的差异以及试验数据与标准限值的偏差，3次结果之间差异越小，平均值离标准限值越远，则统计量越大。虽然两种方法对结果的判定均通过一致性，但统计量方法有标准限值计算因素在，所以对于新建试验室结果自身一致性验证，更适合统计量方法判定分析。

6 新建试验室测试结果有效性比对验证

本次有效性比对验证，选取了02、03两家单位作为参比。C车型测试车辆均依据GB 18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）常温排放I型试验项目，每个排放室进行了3次I型试验，试验流程和条件均按照标准规定控制。（测试结果如表7）

7 结论

（1）通过对两台测试车辆在新建试验室进行多次的重复性测试试验，并运用格拉布斯检测法、统计量方法对其测试结果计算判定分析，确定了该新建整车国六排放试验室的自身结果一致性较好。

（2）原始数据中，A车型的3次结果差异比B车型的大，各污染物平均值、标准差均比B车型的大。运用不同统计方法计算后，当平均值大的A车型中，最大值判定结果已接近格拉布斯检测法限值，同时统计量计算结果均比B车型小，考虑到统计量反映的是自身3次数据间的差异以及试验数据与标准限值的偏差，3次结果之间差异越小，平均值离标准限值越远，则统计量越大。虽然两种方法对结果的判定均通过一致性，但统计量方法有标准限值计算因素在，所以对于新建试验室结果自身一致性验证，用统计量方法计算判定更严谨。

（3）通过比对不同单位排放室的测试结果，并运用基于稳健的Z比分数统计法对测试结果处理分析判定，确定了该新建整车国六排放试验室的测试结果是满意的：结合自身一致性结果，综合判定新建整车国六排放试验室的测试结果是有效的。

参考文献

[1] GB 18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法.

[2] GB 18352.5_2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法.

[3] CNAS-GL02能力验证结果的统计处理和能力评价指南.

[4] GB/T 28043-2011利用实验室间比对进行能力验证的统计方法.