浅谈汽车试验场低附着系数路水膜的形成

龙春林 冯威 何厚来 韦冠 谭勇

关键词：汽车试验场;低附着系数;水膜

0 引言

汽车试验场中的低附着系数路是针对ABS、ESC等电子辅助系统进行性能测试的典型路面，同时也模拟了城市、乡村、山地和冰面等各种环境下的道路特征。通过车辆在该类路面中反复测试，收集到相关调校数据，提升系统性能。

本文所探讨低附着系数路的水膜，为进行相关汽车试验时保护玄武岩路及瓷砖路路面的水膜。玄武岩路和瓷砖路主要是为了模仿结冰的路面以及积雪的路面，用来测试车辆防抱死制动、防侧滑、牵引力控制和操纵稳定性等试验。而水膜的作用就是为了保护像玄武岩路和瓷砖路这样的低附着系数路面，避免路面的破损，从而影响路面的摩擦系数，造成试验数据的不稳定。而要想在试验时保持低附着系数路面的湿润并形成均匀水膜，就需要合理地布置喷水/ 溢流设施及排水沟。

1 喷水/ 溢流设施施工工艺

1.1 喷水/ 溢流设施施工工艺

1.1.1 喷水/ 溢流设施材料选用

喷水/ 溢流设施的管道布设材料首选PE 管。PE 管较传统管材，具有耐腐蚀性、抗腐损性能好、良好的柔韧性和耐冲击性能、使用寿命长、水流阻力小、重量轻且运输和安装便捷、焊接工艺简单、施工方便以及工程综合造价低等优点。

喷水设施的喷头选择需满足以下条件。

①喷水面要达到预定要求，能喷预定位置，确保水膜覆盖整个路面。

②喷水方向要覆盖在低附着系数路面上，避免溢流到路肩及意外区域。

③喷水量要达到预定要求，确保可形成稳定的水膜。

目前，市面上主要有可调子弹头喷头、扁嘴扇形喷头等喷头可供选择。

1.1.2 安装及接缝处理

PE管热熔器焊接机具有独特的电熔连接和热熔对接、热熔承连接技术，保证了接口的强度及接口的安全可靠。安装时需要注意的是，要根据管径的大小及时调整焊接机管道固定夹具的大小，避免出现松动导致焊偏、脱焊等问题。另外，焊接时需要将对接处的管口削平再对接熔焊，以保证焊接的质量。

喷头安装时需要注意以下事项。

①由于喷头喷射时需要一定的角度，如果喷射角度达不到预定效果，则需要加装弯头以调节喷射角度。经实际经验测试，一般角度在30 ～ 45°效果较佳。角度太大，喷射的水会影响试验车辆的视线;角度太低，无法达到预期喷射距离，无法形成有效面积的水膜。

②喷头不能露出地面，以免被车辆碾压压坏。如安装位置太低，喷射有可能会直接被排水沟挡住，无法喷射到路面[1]。

1.2 喷水/ 溢流设施规划布局

1.2.1 喷水设施施工规划布局

喷水设施规划布局时，应在直线低附着系数路（玄武岩路和瓷砖路）的两旁设置排水沟（图1），喷射的水在流过路面形成水膜后直接排走，避免水在两旁停留形成积水。另外，将喷水管路及喷头直接藏在排水沟内，空间利用率高，工程造价低。

1.2.2 溢流设施施工规划布局

溢流设施规划布局时，应在坡道低附着系数路的上段设置进水溢流槽，槽内布置进水PE 管;在下段设置排水槽，槽内设置排水管（图2）。这样进水槽的水溢出后，在流过低附着系数路面，形成水膜后流入排水槽直接排走，避免水流出低附着系数路面外。

1.3 工艺流程

1.3.1 喷水设施施工过程

在直线低附着系数路两旁的排水沟内布置进水管。一般将进水管布置在排水沟靠上位置，并在进水管上布置喷头的安装点。安装点与路面成30°左右的夹角，且设置好喷头的总数量以及每个喷头的间距。如果进水管布置得比较低，且安装点没有与路面形成夹角，则需要安装喷头加高连接杆，然后再安装喷头。

1.3.2 溢流设施施工过程

首先，在低附着系数坡道路玄武岩路的上端及低附着系数坡道路瓷砖路的上端分别各自布置1 个进水溢流槽，并提前预埋进水PE 管。然后在每个进水槽的顶面用角钢制作一个格栅固定座，再在固定座上安装格栅盖板。在低附着系数坡道路玄武岩路的下端及低附着系数坡道路瓷砖路的下端分别各自布置1 条排水槽，并提前预埋排水PE 管，排水PE 管直接接入排水溝。然后在每个排水槽的顶面用角钢制作一个格栅固定座，再在固定座上安装格栅盖板。

1.4 工艺要点

①进水溢流槽的格栅盖板，盖板横断面为直角梯形，上底长296.00 mm，下底长400.00 mm，高60.00 mm，直角梯形的锐角为30°，材质为球墨铸铁。格栅盖板需承受“总重最大为7.5 t、轴重不超过5 t”的荷载，且需附膨胀螺栓将其固定于两旁的钢筋混凝土上，防止起跳。

②排水槽的格栅盖板，盖板宽400.00 mm，厚60.00 mm，材质为球墨铸铁。格栅盖板需承受“总重最大为7.5 t、轴重不超过5.0 t”的荷载，且需附膨胀螺栓将其固定于两旁的钢筋混凝土上，防止其移位。

③供水管及回水管管材采用PE 给水管，采用热熔连接，试验压力采用0.9 MPa。

④喷水设施的进水管每隔约2 500 mm 设置一个喷头。喷头间隔过大会造成路面喷淋范围不足;喷头间隔过密会增加工程成本。

⑤喷水设施的进水管上喷头与路面保持约 30°的夹角时，可以获得较理想的喷射效果。

⑥喷水设施排水沟的格栅盖板，盖板宽500.00 mm，厚60.00 mm，材质为球墨铸铁。格栅盖板需承受“总重最大为7.5 t、轴重不超过5.0 t”的荷载，且需用附膨胀螺栓将其固定于两旁的钢筋混凝土上，防止其移位。

2 质量控制

喷水/ 溢流设施工程中需要关注的细节如下。

2.1 喷头的选择

喷头的选择，可调子弹头喷头价格便宜，出水量可大可小，但是射程近，一般安装在单条直线低附着系数路坡高的一侧;喷出的水花从高处留下低处，形成均匀水膜。而扁嘴扇形喷头价格较贵，但喷射面积广，射程远（图3），一般安装在双条直线低附着系数路坡底的一侧;喷出的水花先喷到两条低附着系数路的中间，在从中间高处留往低处，形成均匀水膜[2]。

2.2 管径的选择

管径的选择，有主管跟支管之分。主管孔径的估算：一般喷嘴都有对应的等效孔径，例如某条直线低附着系数路自制喷头共160 个，每个喷头有8 个2 mm 的孔，喷孔总面积S 总则是：

S 总=160×8×πr2=160×8×3.14×（2/2）2=4019.20 mm2

将此作为主管的最小截面积，即可计算出主管的半径为35.78 mm，由此推断选取的管径不应小于71.56 mm。加上余量考虑， 则应选取型号为DN80 的管。

2.3 进水溢流槽进水量的调节

进水溢流槽的进水量，需要在进水管端布置调节阀门，以便对进水量的可控微量调节。这样可以形成理想的均匀水膜，从而避免水量过大出现流水直接冲出路肩的现象。

2.4 排水槽的排水

排水槽上方的格栅盖板与低附着系数路连接的上部需留出空隙，以便水膜可直接流入排水槽，避免出现水膜直接流出路肩的现象。另外，低附着系数路两旁的水膜导流槽，必需满足最大排水量的要求，避免水膜流出导流槽的现象。

3 结束语

本文对低附着系数路喷水设施的施工工艺以及质量控制方法进行了简单总结，并就施工过程中的关键问题及质量控制要点进行分析和总结，希望能为今后的汽车试验场建设工作提供参考，节省工程造价，提高建设质量。