电动乘用车试车跑道设计

柴书杰 王许涛 孙东

摘 要：本文结合电动乘用车的下线检测内容，针对电动乘用车整车稳定性、操控稳定性、操作安全性等性能检测，介绍了电动乘用车试验场试车跑道的特殊路段深坑路、涉水路、凸起路、坡度试验台、接缝路、卵石路、低μ路、块石路、噪声测试路段设计要求和试验要求。

关键词：深坑路 涉水路 凸起路 坡度试验台 接缝路 卵石路 低μ路 块石路 噪声测试路段

1 引言

电动车作为新能源汽车的一种，在节能环保的大趋势下，在市场的占有率逐年上升，与传统汽车相比，电动车是近年来逐步发展起来的，技术相对传统汽车来说不是那么成熟，电动车的安全性能和操控稳定性能的检测，在电动车的下线检测中显得尤为重要，如何模拟电动车的使用工况，在下线检测过程中更好的针对电动车的使用工况对电动车进行检测是保证电动车的安全性和操控稳定性的重要手段。

试车跑道是一种包含多种特殊路段的道路，能很好的实现电动车在不同工况条件下的道路测试，车辆通过凸起路、凹凸路、低μ路、高速路、蛇形路、涉水路、搓板路、噪声测试路段等路段的测试来保证安全性和操控稳定性。

2 道路试验目的

实现电动车下线后对悬架可靠性、减震器可靠性、电机悬置可靠性、制动浸水恢复性能、密封性试验、车辆的可靠性、耐久性、舒适型、ABS测试、噪声测试、车架结构强度试验、车身强度结构试验、各系统连接强度试验、各系統干涉问题、操控性能和平顺性的检测。

3 路段选择和分布

试验场道路总长1886米，规划建设有加速路段、高速路段，减速路段、蛇形路、起伏路、低μ路、深坑路、块石路、卵石路、搓板路、凹凸路、凸起路、涉水路、底盘检查台、接缝路、冲撞路、道钉路、坡度试验台（20%，30%）、噪声测试路，8字回旋场、分道线路等路段。

路段设计规划如图1所示。

4 主要路段功能和设计要求

4.1 深坑路

深坑路全长7m，包含4个水坑，水坑尺寸0.9m×0.7m，深15mm，包含5cm、10cm、15cm三个深度档次，可根据不同车辆进行调节。水坑横向中心距根据车辆轮距设计为1.5m，纵向中心距6m，可满足不同型号车型的试验。

深坑路主要测试电动车悬架可靠性、减震器可靠性、电机悬置可靠性。

4.2 涉水路

涉水路全长65m，有效涉水长度50m，最大通过宽度3.3m，最大涉水深度参照国内不同省份电动乘用车涉水要求综合考虑设置为500mm，满足国内电动车涉水试验最大深度要求。

涉水路主要用来进行车辆的涉水试验、制动浸水恢复试验、底部密封性能试验、悬架冷却试验，试验要求参照GB/T18384 电动汽车安全要求。

4.3 凸起路

凸起路全长107m，宽4m，道路路面凸起部分高（40～50）mm，几何尺寸（200～400）mm，每米3～4个随机摆放。

凸起路，主要用来进行车辆可靠性试验、耐久性试验、舒适性试验

4.4 坡度试验台（20%，30%）

坡度试验台建设有标准坡道（20%，30%），最大允许通过宽度3.6m主要用来测试车辆的爬坡性能，驻坡性能、半坡起步测试标准参照GB/T35349执行

4.5 接缝路

接缝路总长90m，宽4m，接缝间隔5m，接缝宽度20mm，路面设计为混凝土路面。

接缝路主要用于车辆操纵性、平顺性试验。

4.6 卵石路

卵石路全长100m，宽4m，表面鹅卵石间距（80～140）mm，外露（20～50）mm，鹅卵石表面光滑，直径为（60～120）mm，卵石在铺设时应大端朝上，以减少卵石对轮胎的摩擦，卵石的排列如图2所示。

卵石路主要用于车辆的可靠性、耐久性和整车舒适性试验。

4.7 低μ路

低μ路全长50米，宽4m，为保证路面摩擦系数≤0.3，路面材料选用玄武岩，玄武岩上开有沟槽，如图3所示，道路两侧设有喷水装置，使车辆在行驶过低μ路时在路面于轮胎之间形成一层水膜，减小摩擦力，玄武岩缝间采用环氧树脂粘贴。

玄武岩材料应符合以下要求：

（1）玄武岩抗压强度（300～450）Mpa;

（2）玄武岩抗弯强度≥45;

（3）表面摩擦系数0.25～0.30;

（4）切边处圆滑过渡;

（5）表面气孔每块少于3个，气孔直径≤2mm。

低μ路主要用于ABS试验。

4.8 块石路

块石路全长100m，宽4m，石块横向间距15mm，纵向间距20mm，石块横向间距对齐，纵向间距相互错开，路面高程设计通过以下函数确定

各列高程的空间功率谱密度函数Gd（n）：它描述了高程的能量及在频率域内的分布;

任意两列间的空间相干函数γij2（n）：描述了任意两列间的相相互关系;

各列高程的整体统计标准差δ：反映了各列高程的整体能量;

沿车辙方向相邻两石块之间的间距Δl：决定了高程能量的空间上限频率。

设各列高程的空间自功率谱密度均为Gd（n）;相邻高程的列空间相干函数为γ2（n）;在保持任意相邻列间相关关系相同的情况下，则任意两列i和j之间的相干函数应该是：

γij2（n）=γ2（j-i）（n）

若随机高程序列共有k列，其空间功率谱密度函数矩阵为[Gi，j（n）]k×k，其主对角元素（即各列高程的自谱）为：

Gi，j（n）=Gd（n）

任一非对角元素（即任意两列之间的互谱）Gi，j（n）可以借助于相干函数按照下式计算：

Gi，j（n）=γij（n）×Gd（n）=γ（j-i）（n）×Gd（n）

由于矩阵[Gi，j（n）]k×k为正定对称矩阵，因此可以作三角化分解并进行变换：

其中：[Ai，j（n）]和[Ai，j*（n）]分别为[Gi，j（n）]的下、上三角矩阵;

[Wi，j（n）]和[Wi，j*（n）]分别为单位随机白噪声谱向量及共轭;

[Xi（n）]和[Xi*（n）]分别为具有所要求的功率谱和列间相关性的随机序列的傅里叶谱矩阵及其共轭。

对[Xi（n）]进行傅里叶逆变换即可得到随机的高程序列。

块石路路面块石采用花岗岩材料，边缘位置进行倒角处理，块石铺设时高程分布按照计算结果进行。

块石路铺设平面布置如图4所示

4.9 噪声测试路段

噪声测试路段全长40m，宽20m，噪声测试路段路面为沥青混凝土路面，铺筑完成后路面应满足以下要求：

（1）铺筑后路面混凝土空隙率Vc≤8%;

（2）铺筑后试验路面吸声系数α≤0.10;

（3）按体积法测量道路表面构造深度满足：MTD≥0.4mm;

（4）应用粘稠沥青混凝土;

（5）最大碎石子尺寸8mm;

（6）磨耗层厚度应≥30mm;

（7）铺路面的瀝青应是一定针入度及的未改性沥青针入度（60～80）;

（8）石子应是破碎的（100%的破碎面），并且是高硬度的石料;

（9）混合料所用石子应清洗干净;

（10）路面上不应额外添加任何石子。

噪声测试路段主要对对车辆行驶过程中车外噪声进行测试，车辆行驶时延中心线通过，通过时速参照附表，测量区和传声器的布置如5图所示，噪声测试具体测量方法参照GB1945执行。

5 试验车速

车辆通过各路段推荐车速如表1所示。

参考文献：

[1]中华人民共和国标准.GB/T 7031.车辆振动输入路面平整度表示方法.

[2]中华人民共和国标准.GB1945.汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法.

[3]李晨阳.比利时石块路路面不平度设计，上海汽车2005（5）.