寒區(qū)汽車試驗(yàn)場:道路類型、地理分布和發(fā)展趨勢

何俊南 陳顥 茍麗娟 王雪穎

摘 要：寒區(qū)汽車試驗(yàn)場是車輛進(jìn)行高寒環(huán)境下標(biāo)定試驗(yàn)和適應(yīng)性試驗(yàn)的重要硬件設(shè)施，承擔(dān)著汽車技術(shù)開發(fā)和性能驗(yàn)證等多項(xiàng)功能。本文歸納了寒區(qū)汽車試驗(yàn)場主要的道路類型;分析了世界范圍內(nèi)寒區(qū)試驗(yàn)場的地理分布情況。最后，結(jié)合汽車工業(yè)的發(fā)展情況，為未來的寒區(qū)試驗(yàn)場建設(shè)提出建議。

關(guān)鍵詞：汽車;寒區(qū)試驗(yàn)場;環(huán)境試驗(yàn);智能網(wǎng)聯(lián)汽車

1 引言

GJB 4239《裝備環(huán)境工程通用要求》中定義，環(huán)境試驗(yàn)是“將裝備（產(chǎn)品）暴露于特定的環(huán)境中，確定環(huán)境對(duì)其影響的過程”。[1]為保證汽車在不同氣候環(huán)境下的綜合性能，研發(fā)人員需在各種環(huán)境下開展汽車性能研發(fā)和驗(yàn)證，這樣的測試稱之為汽車環(huán)境性能試驗(yàn)。

其中，高寒環(huán)境試驗(yàn)是汽車環(huán)境試驗(yàn)的重要組成部分，在高寒環(huán)境下汽車的性能如駕駛性能、安全性能等均會(huì)發(fā)生明顯下降，尤其是隨著新能源汽車市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高寒環(huán)境對(duì)新能源汽車性能的影響愈加凸顯，是目前國際公認(rèn)的技術(shù)難題，也是當(dāng)前新能源汽車運(yùn)行的“禁區(qū)”。[2]受控封閉的寒區(qū)試驗(yàn)場作為汽車高寒環(huán)境試驗(yàn)重要的硬件設(shè)施，是測試工作的重要組成部分，得到了產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界越來越多的重視。[3]因此，本文針對(duì)世界范圍內(nèi)寒區(qū)試驗(yàn)場的道路類型和地理分布進(jìn)行分析，并總結(jié)其發(fā)展趨勢，以對(duì)我國規(guī)劃建設(shè)寒區(qū)試驗(yàn)場提供借鑒。

2 道路類型

汽車高寒環(huán)境試驗(yàn)利用低溫環(huán)境及冰雪路面對(duì)車輛的整車動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、底盤懸架系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性驗(yàn)證，及對(duì)系統(tǒng)零部件進(jìn)行標(biāo)定和匹配。[4]目前，世界范圍內(nèi)的寒區(qū)試驗(yàn)場均分布于高緯度或高海拔的寒冷地區(qū)，測試道路可建立在陸地或者冰面上，使用頻率較高的測試道路及其功能匯總?cè)绫?所示。

3 地理分布

3.1 國外寒區(qū)汽車試驗(yàn)場分布

1973年，德國博世集團(tuán)的ABS工程師為了尋找良好的低附試驗(yàn)道路，在瑞典阿杰洛格的湖面上建設(shè)了世界上第一條冰雪試驗(yàn)道路，由此拉開了汽車高寒試驗(yàn)場建設(shè)的序幕。[5]隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，目前高寒汽車試驗(yàn)場在世界范圍內(nèi)呈集群式分布。

在歐洲，寒區(qū)汽車試驗(yàn)場主要分布在北歐國家靠近北極圈的地區(qū)和俄羅斯遠(yuǎn)東地域，包括瑞典阿杰洛格和阿維斯焦，芬蘭拉普蘭伊瓦洛鎮(zhèn)，俄羅斯薩哈共和國（雅庫特）等。瑞典和芬蘭等北歐國家在20世紀(jì)70年代已經(jīng)開始著手發(fā)展高寒汽車測試產(chǎn)業(yè)，吸引了大批的歐洲汽車相關(guān)企業(yè)，而俄羅斯薩哈共和國（雅庫特）則是2018年開始投資建設(shè)，其優(yōu)勢是測試季氣溫低且持續(xù)時(shí)間長，平均溫度在0℃以下的時(shí)間可達(dá)到6-7個(gè)月。

在北美洲，寒區(qū)汽車試驗(yàn)場主要分布在靠近北極圈的地域及五大湖附近的寒冷地區(qū)，包括美國的阿拉斯加州、明尼蘇達(dá)州和密歇根州，加拿大的安大略省等。在亞洲，寒區(qū)汽車試驗(yàn)場主要分布在北部寒冷地區(qū)，包括中國的黑河和呼倫貝爾，日本的北海道等。在南半球，新西蘭南島地區(qū)是世界上唯一一個(gè)反季節(jié)冬季汽車試驗(yàn)場集群，依托于南阿爾卑斯山的特殊氣候，縮小了與北半球冬季之間的時(shí)間差距，將車輛測試周期有效縮短6個(gè)月。每年7-9月份，世界各地的汽車及相關(guān)企業(yè)的測試人員將匯聚于此，開展各類高寒環(huán)境試驗(yàn)。世界范圍內(nèi)具有代表性的試驗(yàn)場匯總?cè)绫?所示。

3.2 國內(nèi)寒區(qū)汽車試驗(yàn)場分布

20世紀(jì)80年代，一汽集團(tuán)的解放卡車與上汽大眾的桑塔納轎車率先在黑河進(jìn)行高寒環(huán)境試驗(yàn)，拉開了國內(nèi)汽車高寒環(huán)境試驗(yàn)的序幕。2006年初，黑河市成立國內(nèi)首家政府為企業(yè)提供服務(wù)的專職機(jī)構(gòu)——黑河市試車市場領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，并于同年10月建立第一家對(duì)外開放式的冬季汽車試驗(yàn)場——紅河谷冬季汽車試驗(yàn)場。2008年，德國博世集團(tuán)在呼倫貝爾市牙克石市建設(shè)的冬季汽車試驗(yàn)場建成并投入使用，是呼倫貝爾市第一家冬季汽車試驗(yàn)場。2010年，自主品牌汽車逐漸崛起，支撐企業(yè)自主研發(fā)的高寒試驗(yàn)大量增加，在黑河市和呼倫貝爾市陸續(xù)涌現(xiàn)了一批冬季汽車試驗(yàn)場，高寒試驗(yàn)場地服務(wù)逐漸走向產(chǎn)業(yè)化。2015年，隨著新能源汽車市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高寒環(huán)境對(duì)新能源汽車性能的影響愈加凸顯，高寒環(huán)境試驗(yàn)規(guī)模進(jìn)入快速增長期。黑河市統(tǒng)計(jì)的2006-2007測試季至2018-2019測試季的試驗(yàn)車輛數(shù)據(jù)如圖1所示。

目前，國內(nèi)的寒區(qū)汽車試驗(yàn)場主要位于黑龍江黑河市和內(nèi)蒙古呼倫貝爾市，該類地區(qū)氣溫較低且低溫持續(xù)時(shí)間較長，是進(jìn)行汽車高寒環(huán)境試驗(yàn)的優(yōu)勢地區(qū)，建設(shè)或運(yùn)營單位主要包括專業(yè)的場地服務(wù)機(jī)構(gòu)、整車企業(yè)、零部件企業(yè)、檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)等，國內(nèi)典型的寒區(qū)汽車試驗(yàn)場匯總?cè)绫?所示。

4 發(fā)展趨勢

4.1 完整的寒區(qū)汽車試驗(yàn)場建設(shè)規(guī)范

目前寒區(qū)試驗(yàn)場內(nèi)的測試道路仍處于依托經(jīng)驗(yàn)的粗放型建設(shè)階段，不同地域或不同機(jī)構(gòu)的測試道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摂?shù)據(jù)支撐，尤其是對(duì)于冰雪路面摩擦系數(shù)的研究不足，對(duì)測試道路性能的長期一致性和試驗(yàn)結(jié)果的有效性造成嚴(yán)重影響。

4.2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試道路

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的快速發(fā)展，相應(yīng)的高寒環(huán)境測試研究已初步開展，比如降雪天氣的雪花或污泥會(huì)遮蓋傳感器，影響傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)?，從而影響?duì)于車輛的控制。目前寒區(qū)試驗(yàn)場常用的測試道路無法滿足該類測試的順利進(jìn)行，故需針對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)車的測試建設(shè)新型測試道路。如：加拿大安大略省，自2016年以來引資約7.65億美元投向智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試，以期利用其特殊的冬季冰雪氣候，打造一個(gè)“北方硅谷”。

4.3 全季節(jié)室內(nèi)寒區(qū)試驗(yàn)場

隨著全球變暖的趨勢，“暖冬”現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)，如2018-2019測試季，中國呼倫貝爾市與黑河市的日最低溫度低于-30℃的天數(shù)分別為31天與3天，低溫維持時(shí)間縮短，為汽車高寒試驗(yàn)的順利進(jìn)行造成阻礙。全季節(jié)室內(nèi)寒區(qū)試驗(yàn)場可實(shí)現(xiàn)全年進(jìn)行汽車高寒環(huán)境測試，室內(nèi)氣溫及路面溫度均能得到有效的一致性控制，極大提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。著名汽車測試機(jī)構(gòu)TEST WORLD在芬蘭拉普蘭伊瓦洛鎮(zhèn)建設(shè)了世界上首個(gè)全季節(jié)室內(nèi)寒區(qū)汽車試驗(yàn)場，從2012年開始陸續(xù)建設(shè)并投入使用，至2018年基本建成。

5 結(jié)束語

本文歸納了寒區(qū)汽車試驗(yàn)場主要的測試道路類型，分析了世界范圍內(nèi)的地理分布情況，最后對(duì)寒區(qū)汽車試驗(yàn)場的未來發(fā)展提出建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]GJB 4239，《裝備環(huán)境工程通用要求》[S]，2001.

[2]王文偉，孫逢春. 全氣候新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)及展望[J].中國工程科學(xué)，2019（3）：47-55.

[3]李贊峰.國內(nèi)外汽車試驗(yàn)場的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].汽車與配件，2008（51）：64-67.

[4]趙紅星，方紅燕.我國冬季汽車試驗(yàn)場能力分析及發(fā)展建議[J].汽車工業(yè)研究， 2017（11）：33-37.

[5]孫建忠，李澤藝等. 汽車寒區(qū)試驗(yàn)場基礎(chǔ)技術(shù)研究[J].汽車工業(yè)研究，2018（12）：21-27.