规划试车场方法的研究.pdf

1、 规 划 试 车 场 方 法 的 研 究 王 晖 泛 亚 技 术 中 心 有 限 公 司 【 摘 要 】 本 文 阐 述 了 一 种 规 划 试 车 场 的 方 法 在 规 划 前 期 建 立 一 个 由 试 验 道 路 、 试 验 要 求 以 及 相 关 条 件 组 成 的 定 量 矩 阵 分 析 得 到 规 划 的 规 模 给 决 策 者 一 个 战 略 方 向 为 试 车 场 的 选 址 和 初 步 设 计 的 方 案 提 供 理 论 的 依 据 和 数 据 的 支 持 【 关 键 词 】 试 车 场 定 量 矩 阵 : : 引 言 汽 车 产 业 已 经 全 面 进 入 了 全 球 化

2、 从 设 计、 研 发、 生 产 到 销 售 我 国 以 低 成 本、 高 效 率 的 优 势 成 为 全 球 汽 车 产 业 重 要 的 组 成 部 分 年 世 界 汽 车 产 量 万 辆 其 中 我 国 汽 车 产 量 万 辆 占 我 国 汽 车 产 量 已 经 连 续 第 四 年 全 球 排 名 第 一 我 国 汽 车 产 量 占 世 界 汽 车 市 场 的 份 额 从 年、 年 到 年 如 图 所 示 图 年 我 国 和 世 界 汽 车 产 量 和 增 长 率 虽 然 我 国 已 经 进 入 了 汽 车 制 造 大 国 但 不 是 强 国 整 车 制 造 企 业 都 是 花 费 巨 资

3、 购 买 或 引 进 国 外 的 成 熟 产 品 来 生 产 我 国 企 业 已 经 意 识 到 并 且 不 愿 意 再 出 资 购 买 但 现 状 是 我 国 整 车 制 造 企 业 普 遍 缺 乏 研 发 新 产 品 的 能 力 即 技 术 创 新 的 能 力 创 新 是 一 个 美 丽 的 结 果 是 质 变 其 过 程 是 艰 难 的 需 要 大 量 而 长 期 试 验 数 据 的 累 积 这 些 试 验 数 据 经 过 不 断 和 反 复 的 对 比 才 能 满 足 国 家 ( 强 制 法 规) 的 要 求、 企 业 ( 低 成 本、 高 质 量) 和 当 地 客 户 ( 日 益 增

4、 长) 的 需 求 收 集 这 些 试 验 数 据 需 要 一 个 安 全、 高 效 和 稳 定 的 试 验 平 台 即 试 车 场 研 究 对 象 汽 车 试 验 场 起 源 于 世 纪 末 客 户 抱 怨 在 某 条 公 共 道 路 上 行 驶 时 汽 车 制 动 效 果 变 差 汽 车 制 造 企 业 在 该 特 征 道 路 上 进 行 重 现 和 改 进 试 验 在 对 比 试 验 过 程 中 道 路 被 交 通 管 理 部 门 修 复 试 验 被 迫 中 断 他 们 意 识 到 保 持 道 路 特 征 状 态 的 重 要 性 开 始 在 制 造 厂 内 复 制 一 些 特 征 道 路

5、 随 着 道 路 和 车 型 ( 货 车、 越 野 车、 轿 车 和 跑 车 等) 的 发 展 需 要 一 个 封 闭 的 区 域 才 能 容 纳 这 些 试 验 设 施 这 就 是 汽 车 试 验 场 的 雏 形 汽 车 试 验 场 亦 称 试 车 场 是 汽 车 行 驶 专 用 的 各 种 试 验 道 路 的 场 所 贯 穿 于 汽 车 研 发 的 整 个 过 程 其 道 路 和 设 施 具 有 仿 真 程 度 好、 可 比 性 高、 路 面 功 率 相 对 不 变 的 特 点 又 有 经 验 丰 富 的 试 验 专 家 和 专 业 的 维 护 人 员 使 得 试 验 条 件 真 实 化、

6、 典 型 化 测 试 手 段 标 准 化、 专 业 化 可 以 收 集 试 验 数 据 提 高 试 验 效 率 加 快 开 发 周 期 为 新 车 的 研 发 和 快 速 上 市 提 供 保 障 又 满 足 了 研 发 时 车 辆 安 全 性 和 保 密 性 的 要 求 是 整 车 研 发 不 可 缺 少 的 重 要 设 施 之 一 所 以 欧 美 日 等 汽 车 制 造 企 业 均 有 自 己 的 综 合 型 研 发 汽 车 试 验 场 问 题 提 出 目 前 我 国 汽 车 企 业 已 经 从 爆 发 式 成 长 期 进 入 了 平 稳 发 展 期 积 累 了 一 定 的 财 力 和 物

7、力 并 且 意 识 到 建 设 试 车 场 或 试 车 道 的 必 要 性 其 是 一 个 收 集 试 验 数 据 的 平 台 是 汽 车 研 发 企 业 可 持 续 发 展 的 根 本 之 源 如 何 根 据 我 国 汽 车 企 业 各 自 的 现 状 和 未 来 发 展 的 趋 势 规 划 和 建 设 试 车 道 或 试 车 场 是 一 个 普 遍 的 难 题 首 先 我 们 要 了 解 试 车 场 或 试 车 道 由 哪 些 类 型 的 道 路 组 成: 高 速 环 道、 耐 久 型、 环 境 模 拟 试 验 型、 性 能 型 和 坡 道 型 等 如 此 众 多 类 型 的 道 路 如

8、何 选 择 用 何 种 方 法 来 选 择 是 十 分 困 难 的 其 次 本 文 从 规 模 上 分 成 两 大 块: 试 车 场 和 试 车 道 其 中 国 汽 车 工 程 学 会 年 会 论 文 集 一 试 车 场 细 分 为 可 靠 耐 久 性 试 车 场、 常 规 型 认 证 试 车 场 和 综 合 型 研 发 试 车 场 其 二 试 车 道 可 细 分 为 新 车 检 测 道 路、 评 估 型 试 车 道、 研 发 型 试 车 道 根 据 企 业 发 展 的 需 求 和 汽 车 行 业 的 形 势 决 定 试 车 场 或 试 车 道 投 资 的 规 模 综 上 所 述 如 何 来

9、平 衡 试 验 要 求、 道 路 条 件 和 综 合 条 件 之 间 的 关 系 并 且 定 义 每 条 道 路 的 权 重 我 们 需 要 一 个 规 划 的 理 论 和 具 体 的 流 程 来 解 决 这 个 问 题 理 论 基 础 理 论 的 建 立 本 文 根 据 定 量 战 略 计 划 矩 阵 ( 矩 阵) 的 原 理 并 对 该 原 理 中 的 关 键 项 进 行 了 重 新 定 义 即 试 车 场 规 划 的 关 键 项 建 立 了 关 于 试 车 场 定 量 矩 阵 的 原 理 图 显 示 了 认 证 路 径 同 时 运 用 该 新 原 理 建 立 了 一 种 试 车 场 规

10、划 的 框 架 可 以 推 导 出 一 种 合 理 的 试 车 场 规 划 方 案 试 车 场 定 量 矩 阵 的 组 成: 横 向 设 置 为 汽 车 试 验 的 要 求 和 权 重 的 条 件 纵 栏 设 置 为 道 路 的 组 成 ( 包 括 特 征、 道 路 和 设 施) 图 建 立 试 车 场 定 量 规 划 矩 阵 的 认 证 路 径 试 车 场 定 量 矩 阵 的 分 析 原 理: 首 先 对 道 路 试 验 的 功 能 项 进 行 描 述 即 功 能 的 定 义 其 次 根 据 试 验 道 路 的 建 设 成 本、 使 用 效 率、 是 否 用 于 研 发 和 区 域 的 稀

11、缺 性 或 独 特 性 等 设 置 权 重 有 参 数 ( 高) / ( 中) / ( 低) 和 ( 是) 等 然 后 对 试 车 道 和 试 车 场 进 行 分 类 即 根 据 权 重 统 计 的 数 值 进 行 归 类 形 成 试 车 场 或 试 车 道 的 定 量 矩 阵 框 架 最 后 输 入 试 验 要 求 即 选 择 道 路 确 定 权 重 和 数 值 得 出 综 合 分 数 和 试 车 场 规 划 的 规 模 道 路 试 验 功 能 的 定 义 ) 高 速 环 路 和 直 线 性 能 路: 考 核 包 括 车 辆 制 动 性 能 认 证、 高 速 耐 久 性、 暖 风/ 空 调/

12、 发 动 机 冷 却、 车 辆 完 全 加 速、 发 动 机 和 变 速 器 标 定 开 发、 常 规 耐 久 性、 车 辆 牵 引 性 能、 噪 声/ 振 动、 制 动 距 离、 车 辆 动 态 测 试、 滑 行 和 吱 吱 声 与 嗒 嗒 声 评 估 等 高 速 环 路 的 布 置 形 式 有 两 种 方 式: 圆 形、 椭 圆 形 或 哑 铃 形 圆 形 多 在 美 系 试 车 场 中 应 用 优 势 是 施 工 相 对 简 单 以 及 成 本 相 对 低 一 些 劣 势 是 需 要 多 建 一 条 长 而 宽 的 直 线 性 能 路 满 足 大 量 性 能 试 验 的 要 求 椭 圆

13、形 或 哑 铃 形 应 用 居 多 如 德 系 和 日 系 其 优 势 是 提 高 了 高 环 的 使 用 率 可 以 实 现 滑 行、 极 限 性 能 的 测 试 等 劣 势 是 存 在 缓 和 曲 线 段 ( 从 直 线 段 过 渡 到 圆 曲 线 段 或 反 之) 增 加 了 施 工 的 难 度 和 成 本 我 国 国 内 大 多 采 用 椭 圆 形 高 速 环 道 的 布 置 方 式 如 图 所 示 其 中 缓 和 曲 线 有 麦 克 康 奈 尔、 布 劳 斯 曲 线 和 新 型 缓 和 曲 线 关 于 该 新 型 缓 和 曲 线 的 设 计 原 理 参 见 文 献 图 高 速 环 道

14、 布 置 图 ) 动 态 广 场 和 高 侧 向 力: 考 核 防 抱 死 系 统 () 和 牵 引 力 控 制 系 统 () 的 性 能 动 态 广 场 布 置 方 式 有 两 种: 单 环 道 和 双 环 道 根 据 资 金 和 试 验 需 求 结 合 汽 车 速 度 的 高 低 来 决 定 采 用 单 或 双 环 道 德 系 和 日 系 以 单 环 居 多 美 系 有 部 分 是 双 环 道 布 置 的 如 图 所 示 图 动 态 广 场 布 置 图 ) 平 顺 性 环 路: 该 试 验 道 用 于 车 辆 悬 架 系 统 的 开 发 它 包 含 了 许 多 不 同 形 状 的 路 面

15、) 操 纵 性 环 路: 该 试 验 道 用 于 悬 架 系 统 在 高 侧 向 力 极 限 情 况 下 的 性 能 测 试 如 图 所 示 图 操 纵 性 环 路 布 置 图 ) 低 附 着 系 数 路 面: 考 核 制 动 系 统 的 性 能 在 低 附 着 系 数 路 面 上 考 核 车 辆 稳 定 系 统 和 悬 架 系 统 的 性 能 使 全 年 任 何 时 候 都 能 够 进 行 模 拟 冰 雪 路 面 条 件 下 的 试 验 图 所 示 为 玄 武 岩 路 面 模 拟 雪 路 面 关 于 瓷 砖 和 玄 武 岩 路 面 的 施 工 方 法 参 见 文 献 图 玄 武 岩 路 面

16、中 国 汽 车 工 程 学 会 年 会 论 文 集 ) 耐 久 环 路: 该 试 验 道 路 用 于 常 规 耐 久 性 试 验 ) 城 市 广 场/ 蛇 行 广 场 和 倒 车 台: 考 核 车 辆 常 规 耐 久 性 的 试 验 它 用 于 模 拟 车 辆 在 城 市 交 通 情 况 下 行 驶 主 要 工 况 包 括 低 速、 不 同 转 向 角 度 下 的 制 动/ 起 步 和 倒 车 ) 比 利 时 路: 该 试 验 道 主 要 用 于 车 辆 常 规 耐 久 性 和 结 构 件 耐 久 性 道 路 试 验 ( 包 含 腐 蚀 工 况) 并 且 作 为 实 验 室 分 析 的 载 荷

17、 谱 来 源 包 括 作 用 于 车 辆 结 构 件 的 垂 直、 前 后、 侧 向 和 转 向 载 荷 道 路 长 度 从 几 百 米 到 几 公 里 不 等 宽 度 采 用 花 岗 岩 石 块 铺 砌 如 图 所 示 关 于 比 利 时 路 面 的 施 工 方 法 参 见 文 献 图 比 利 时 路 ) 中 等 比 利 时 路: 该 试 验 道 可 用 于 结 构 件 的 快 速 加 速 试 验 并 可 作 为 实 验 室 分 析 的 载 荷 谱 来 源 ) 制 动 滑 移 路: 该 试 验 道 用 于 防 抱 死 系 统 () 和 牵 引 力 控 制 系 统 () 的 开 发 认 证 )

18、 扭 曲 路: 对 车 辆 结 构 产 生 加 速 的 横 向 交 变 ( 扭 曲) 载 荷 ) 砂 石 路: 该 试 验 道 用 于 防 抱 死 系 统 () 和 牵 引 力 控 制 系 统 () 的 开 发 认 证 ) 强 化 砂 石 路: 高 强 度 碎 石 路 用 于 评 估 石 子 冲 击 及 其 对 耐 久 性 试 验 车 辆 腐 蚀 性 的 影 响) 方 坑: 该 路 面 用 于 结 构 件 耐 久 性 试 验 和 轮 辋 轮 胎 系 统 的 认 证 ) 河 床 路: 考 核 底 盘 和 转 向 系 统 的 可 靠 性 和 噪 声 评 估 等 ) 振 动 带、 限 速 坎、 绳

19、索 路: 主 要 用 于 整 车 振 动 频 率 和 噪 声 评 估 等 ) 车 外 噪 声 路: 车 外 噪 声 测 试 设 施 用 于 通 过 噪 声 测 试、 排 气 噪 声 测 试 及 喇 叭 噪 声 等 ) 车 内 噪 声 路: 不 同 的 路 面 将 用 于 评 估 不 同 的 噪 声 源 ) 铺 装 的 长 坡 桥: 主 要 用 于 发 动 机 和 变 速 器 的 开 发 及 常 规 耐 久 性 试 验 ) 铺 装 的 坡 道: 这 些 坡 道 主 要 用 于 变 速 器 和 燃 油 系 统 开 发 认 证 ) 盐 雾 室: 考 核 整 车 防 腐 蚀 的 性 能 ) 盐 溅 槽

20、: 考 核 整 车 防 腐 蚀 的 性 能 ) 砂 石 槽: 考 核 整 车 密 封 性 能 ) 冷 冻 仓: 考 核 发 动 机 冷 起 动 的 性 能 ) 泥 泞 槽: 考 核 整 车 密 封 性 能 ) 高 温 高 湿 仓: 考 核 整 车 在 高 温 下 防 紫 外 线 照 射 的 性 能 ) 涉 水 槽: 考 核 积 水 路 面 对 发 动 机 进 气 系 统 的 影 响 也 可 用 于 研 究 积 水 路 面 对 于 制 动 性 能 的 影 响 ) 自 动 洗 车 机/ 底 盘 清 洗 机: 考 核 整 车 密 封 性 能 总 结 上 述 汽 车 试 验 道 路 的 功 能 和 试

21、 验 需 求 等 我 们 组 成 了 试 车 场 定 量 矩 阵 的 框 架 根 据 资 料 记 载 全 球 共 有 多 个 试 车 场 或 试 车 道 详 见 附 录 我 们 用 试 车 场 定 量 规 划 矩 阵 的 方 法 进 行 了 计 算 本 文 中 展 示 了 部 分 试 车 场 或 试 车 道 的 计 算 数 据 见 表 表 试 车 场 定 量 规 划 矩 阵 的 部 分 数 值注: 对 每 一 个 道 路 设 施 设 置 权 重 本 文 用 “” 代 替 中 国 汽 车 工 程 学 会 年 会 论 文 集 进 一 步 对 这 些 数 据 归 类 分 析 统 计 获 得 不 同

22、试 车 场 或 试 车 道 的 综 合 分 数 本 文 尝 试 用 数 据 定 义 设 施 规 模 与 综 合 分 数 之 间 的 对 应 关 系 见 表 表 试 车 场 定 量 规 划 矩 阵 的 参 考 范 围 设 施 的 规 模 新 车 检 测 道 路 评 估 型 试 车 道 研 发 型 试 车 道 可 靠 耐 久 性 试 车 场 常 规 型 认 证 试 车 场 综 合 型 研 发 试 车 场 参 考 范 围 试 车 场 规 划 方 案 如 果 我 们 需 要 新 规 划 一 个 试 车 场 或 试 车 道 用 试 车 场 定 量 矩 阵 的 原 理 按 照 其 流 程 来 规 划 先

23、明 确 试 验 要 求 再 选 择 试 验 的 道 路 然 后 设 置 权 重 带 入 试 车 场 定 量 矩 阵 后 得 到 设 施 规 模 的 综 合 数 为 见 表 属 于 综 合 型 研 发 试 车 场 根 据 规 划 规 模 进 一 步 我 们 可 以 模 拟 出 其 总 布 置 图 的 方 案 如 图 所 示 表 试 车 场 定 量 规 划 矩 阵 的 数 值注: 对 每 一 个 道 路 设 施 设 置 权 重 本 文 用 “” 代 替 图 模 拟 的 总 布 置 图 结 论 本 文 尝 试 用 一 种 “ 定 量 矩 阵” 的 理 论 来 规 划 试 车 场 或 试 车 道 研

24、究 用 理 论 结 合 数 据 来 分 析 试 车 场 规 划 的 方 法 提 供 试 车 场 预 期 的 建 设 规 模 提 供 投 资 方 一 个 准 确 的 战 略 方 向 为 试 车 场 或 试 车 道 下 一 步 的 选 址 和 初 步 设 计 奠 定 一 定 的 理 论 基 础 和 数 据 的 支 持 本 文 探 讨 的 理 论 是 与 时 俱 进 的 需 根 据 汽 车 行 业 的 发 展 与 人 们 不 断 的 需 求 而 不 断 改 进 我 们 在 试 车 场 规 划 定 量 矩 阵 中 对 试 验 要 求 和 各 地 区 人 们 的 需 求 根 据 新 技 术 的 应 用

25、不 断 更 新 相 应 的 权 重 和 设 施 的 规 模 会 略 有 变 化 但 建 设 试 车 场 核 心 的 目 的 是 为 了 研 发 出 高 质 量、 低 成 本 更 加 符 合 人 们 需 求 的 汽 车 产 品 中 国 汽 车 工 程 学 会 年 会 论 文 集 附 录 根 据 现 有 资 料 统 计 全 球 试 车 场 或 试 车 道 已 超 过 三 百 个 其 分 布 的 百 分 比 为 欧 洲 约、 亚 洲 约、 南 北 美 洲 约、 大 洋 洲 及 非 洲 约 其 中 亚 洲 试 车 场 以 日 本 居 多 全 球 和 亚 洲 汽 车 试 验 场 的 分 布 如 图 所

26、示 在 全 球 汽 车 试 验 场 中 综 合 型 研 发 试 车 场 的 数 量 只 占 整 个 汽 车 试 验 场 数 量 的 其 主 要 分 布 在 南 北 美 洲 ()、 欧 洲 () 和 亚 洲 () 等 如 图 所 示 其 中 亚 洲 的 综 合 型 研 发 试 车 场 也 以 日 本 居 多 图 全 球 和 亚 洲 汽 车 试 验 场 分 布 图 全 球 综 合 型 研 发 试 车 场 分 布 参 考 文 献 国 务 院 发 展 研 究 中 心 产 业 经 济 研 究 部 中 国 汽 车 产 业 发 展 报 告 北 京: 社 会 科 学 文 献 出 版 社 中 国 国 家 经 济

27、 交 流 中 心 中 国 经 济 分 析 与 展 望 . 北 京: 社 会 科 学 文 献 出 版 社 上 海 汽 车 战 略 研 究 中 心 上 海 汽 车 产 业 发 展 报 告 . 上 海: 上 海 社 会 科 学 出 版 社 李 廉 水 中 国 制 造 业 发 展 研 究 报 告 北 京: 科 学 出 版 社 明 茨 伯 格 明 茨 伯 格 论 管 理 . 北 京: 机 械 工 业 出 版 社 纪 宝 成 中 国 人 民 大 学 中 国 经 济 发 展 研 究 报 告 . 北 京: 中 国 人 民 大 学 出 版 社 佟 岩 汽 车 产 业 技 术 进 步 路 径 转 换 研 究. 北 京: 中 国 人 民 大 学 出 版 社 彼 得 德 鲁 克 卓 有 成 效 的 管 理 者 . 北 京: 机 械 工 业 出 版 社 孙 连 举 闫 仕 军 王 晖 一 种 缓 和 曲 线 路 段 的 设 计 方 法: 中 国 . 王 晖 闫 仕 军 孙 连 举 一 种 筑 路 方 法: 中 国 . 王 晖 石 块 路 的 施 工 方 法 及 用 于 该 方 法 的 靠 尺: 中 国 . 中 国 汽 车 工 程 学 会 年 会 论 文 集