基于整车试验的我国高原地区试验道路研究

刘策 吕岩 刘兵 梁荣亮

摘 要：本文结合对整车高原地区试验项目的统计和道路场地的需求，对当前我国可进行高原试验的社会道路进行调研分析，包括对青藏线格尔木地区、川藏线康定地区、滇藏线迪庆地区以及西藏拉萨地区四个地区的实际海拔道路条件以及做整车试验项目的特点进行研究分析，阐述不同试验道路特点，为汽车企业做高原地区试验提供参考。

关键词：车辆 高原地区 海拔 道路

1 引言

我国幅员辽阔地形复杂，南北向纬度不同温度相差大，东西向经度不同海拔相差较大，因其不同的环境地区和其不同的气候特点造成了汽车不同类别的问题影响。对高原地区来说，其特点为大气压力低、空气密度小、昼夜温差大、地形复杂等，低气压效应导致车辆发动机动力性能下降、起动困难、密封失效以及可靠性降低等问题。各汽车企业在应对以上这些适应性问题时，从产品开发设计直到量产阶段都需要进行高原地区地区的环境适应性试验[1]。

与高温、高寒不同，高原地区一直没有独立封闭的汽车试验场地。高温地区如海南琼海和新疆吐鲁番地区分别具有湿热和干热气候的大型汽车试验场;高寒地区在如东北的内蒙古的呼伦贝尔地区和黑龙江北部的黑河地区都分散着规格大小不同的寒区试验场。而唯独高原地区，据公开的资料文献显示目前国内尚无高原地区的整车测试试验场，所有高原相关试验完全在模拟高原海拔的试验室以及高原地区的社会公共道路上進行，虽然室内海拔仓技术不断发展升级使试验参数以及细节控制更加精确，但试验室试验远不能完全代替实际道路验证试验，对高原地区整车试验道路的研究仍有重要意义[2-3]。本文结合对整车高原地区试验项目的统计和道路场地的需求，对当前我国可进行高原试验的社会道路进行调研分析，包括对青藏线格尔木地区、川藏线康定地区、滇藏线迪庆地区以及西藏拉萨地区四个地区的实际海拔道路条件以及做整车试验项目的特点进行研究分析，阐述不同试验道路特点，为汽车企业做高原地区试验提供参考。

2 高原试验项目及道路需求

高原地区空气稀薄含氧量低，使发动机进气量减少燃烧不充分，发动机动力性性能会明显下降，同时燃料消耗量也会受到很大影响，就需要进行动力性经济性试验验证;由于高原空气密度降低导致散热器的传热系数和冷却空气的质量流量均减小，使车辆冷却系统的散热能力明显下降，最终导致车辆在高原工作时热负荷增大，过热现象频发，就需要进行总成热状态试验;高原环境对整车的液压系统、电气系统、无线电系统以及机械系统都有不同的针对性影响，因此就需要开展高原地区的可靠性适应性试验[2-3]。综上表1中总结了高原地区整车测试的试验项目以及道路需求。

动力性试验包括整车的加速性能和最高车速试验，验证动力性衰减情况，试验需要在2800m以上不同海拔的直线路上进行;经济性试验包括多工况燃油消耗试验和等速油耗试验，验证消耗量是否符合设计范围，试验场中该试验一般在其高速环路上进行，而在社会道路上则仅能在满足试验条件的直线路上即可，海拔同样要在2800m以上不同海拔;爬长坡下总成热状态试验，验证汽车的热平衡性能，在社会道路设计中道路最大纵坡一般不大于8%，试验需要长坡路上进行爬长坡测试，最大海拔最大海拔4200m以上;可靠性适应性行驶试验验证整车及零部件的可靠性能，需要在2000m以上不同海拔高度下进行，路况要包含高速、市区、山路、环路等不同路况，过程中还要对整车的驾驶性、制动力和长怠速的稳定性等进行验证评价试验。除以上四种验证性试验外，还要进行标定类试验，包括发动机、变速器以及驾驶性等标定试验，该项试验也需要分别在不同海拔高度的直线路进行。

3 我国高原试验道路条件

我国是世界上高原海拔最高，分布最广的国家。四大高原分别为青藏高原、内蒙古高原、云贵高原和黄土高原。其中内蒙高原平均海拔1000m，云贵高原和黄土高原海拔1000-2000m，青藏高原平均海拔在4000m以上。因海拔原因，高原汽车道路试验基本依托青藏高原进行。结合考量道路试验人员的安全条件、试验车辆的维修服务以及试验后勤保障方面三个方面，分别选取滇藏线迪庆地区、青藏线格尔木地区、川藏线康定地区以及西藏拉萨地区四个地区（如图1所示）作为试验道路考查点，后位将针对此四个地区进行高原试验道路条件分析。

3.1 迪庆地区

迪庆地区高原试验基地可以为香格里拉市区或奔子栏镇两地，海拔分别为3280m和2020m，即图2中左侧的黄色点1和紫色点2，试验路线为香格里拉市区至奔子栏镇和奔子栏镇至梅里雪山两段，途中前段路程79km（单程），行车1.3h，海拔最大变化1520m，途径最大海拔处3515m;后段路程94km（单程），行车2h，海拔最大变化2256m，途径最大海拔4314m。行驶路段为G214国道，附近无高速路段，环境特点山中温度较低雾气多，道路海拔前段为先升后降后段为逐步升高，雪山景区附近车流量偏多，其余道路车流量少，如图2中所示[4]。

3.2 格尔木地区

格尔木地区高原试验基地为格尔木市区，海拔为2780m，即图3中左侧的黄色点1，高原试验路线为格尔木市区至昆仑山口路段，单程161km，行车3h20min，海拔最大变化2000m，途径最大海拔4779m。行驶路段为京拉线G109国道。格尔木市区附近高速公路有两条，一条为通往北部敦煌方向的G3011柳格高速和向东通往西宁的京藏高速。环境特点山上下温差大，空气干燥紫外线强，道路海拔特点高原路线海拔整体呈逐渐递增爬坡趋势，道路状况除卡站验证处车辆稍多，其余地点包括高速路口车流量较少。

3.3 拉萨地区

拉萨地区高原试验基地为拉萨市区，海拔为3650m，即图4中左侧的黄色点1，高原试验路线为拉萨市区至羊八井镇路段，单程99km，行车2h20min，海拔最大变化963m，途径最大海拔4280m，行驶路段为G109国道和S304省道。拉萨地区附近有一条机场高速通往贡嘎国际机场，其余高速公路仍在修建尚未通车。环境特点高原气候明显，羊八井附近非铺装公路段较多，道路状况国道G109车辆进藏方向流量稍大，省道车及机场高速路口车流量较少。

3.4 康定地区

康定地区试验基地为康定市区，海拔2560m，即图5中左侧的黄色点1，高原试验路线为康定市区至甘孜康定机场路段，途径折多山，单程44km，行车1h20min，海拔最大变化1870m，途径最大海拔4319m，行驶路段为沪聂线G318國道及机场路。康定地区附近无高速公路，道路特点为高原试验路里程少海拔攀升快，爬山路段陡峭弯道多车流量稍多。

4 不同地区道路试验特点分析

结合表1中所列高原试验项目及道路需求和我国现有的高原道路试验条件逐条分析如下：

对于高原的动力性及经济性试验所需道路条件，四个地区均有符合道路需求的社会道路，但是条件差异较大，其中拉萨地区可在拉萨市区至贡嘎机场高速路段完成，格尔木地区可在其周边高速路段完成，而在迪庆地区和康定地区则需要在高原爬坡山路中选取满足海拔的平直线路进行试验，相比之下前两种地区路况的试验操作相比后两种更易于把控。动力性试验所用仪器为GPS性能测试仪，高原地区空气稀薄无干扰信号强，测试精度高。表2体现了国内某车型在格尔木地区高原动力性加速试验的结果比对，从表中可看出受海拔影响其部分动力性下降程度。

对于爬长坡下的总成状态试验，四个地区均有爬长坡路段满足表1要求，即为前文所示图2至图5左侧所展示路段，但特点也不尽相同：格尔木地区道路宽阔、平直，海拔变化大连续爬坡路程长，沿途植被稀少;康定和迪庆地区类似，道路弯道多，路程短爬坡高，沿途植被丰富，景区附近车流量大;拉萨地区本身已处于较高海拔，试验段道路宽阔、平直但爬坡海拔攀升小。综上爬长坡下的总成状态试验最适宜地点为格尔木地区进行，图6为某车型格尔木地区总成热状态温度结果图，试验仪器为热电偶及温度数据采集器，试验开始后车辆起步后油门全开，在安全条件允许的情况下，尽可能高速行驶。对机油、机舱、分动箱、发动机进水、发动机出水、变速箱、前桥、中冷出气、涡轮进气以及环境温度连续爬坡下进行监控。经验证在总成热状态试验接近平衡时，其各总成温度均满足其最大许用温度设计要求。

对于可靠性适应性试验，仅考虑海拔参数单一影响因子，明显拉萨地区最高（3650m），迪庆格尔木及康定地区逐一递减，其均满足表1要求，路况方面格尔木和拉萨周边有可用高速公路，迪庆和康定地区周边高海拔高速公路缺少，高速路段试验仅能在国道或机场路完成;市区公路、坏路及山路各个地区均丰富公路资源。环境适应性试验是指试验整车在外界环境刺激影响下的性能表现。试验需要根据不同需求，安排试验里程及路况分配并根据QC/T 900-1997汽车整车产品质量检验评定方法进行检验[5]。

对于高原标定类试验，四个地区除拉萨地区本身已处于高海拔位置不适合全海拔标定试验外，其余三处地点均满足试验条件道路需求，试验要求对多个海拔高度下进行，包括冷启动、冷态起步行驶、高温再启动及暖机行驶、怠速稳定性评价、加减速和换挡品质评价、市区和高速驾驶性评价及山路驾驶性评价等试验项目，标定工程师需针对暴露出的问题进行解决和改善[6]。

5 结论

通过前文叙述，迪庆地区、格尔木地区康定地区及拉萨地区均有满足整车高原地区路试需求的道路条件，其中整车动力性经济性试验在拉萨地区和格尔木地区相对方便;爬长坡下总成热状态试验最适合在格尔木地区进行;可靠性适应性不同地区除海波高外扔有不同的路况及气候特点，对车辆的试验结果也不尽相同，建议各汽车企业在进行高原地区道路试验前，需要对选定地区的道路条件进行充分调查研究，制定符合当地特征的试验大纲再进行试验。

致谢：科技部 新能源汽车重点专项项目：整车测试验证与氢/电安全研究及标准 （2018YFB0105304）

参考文献：

[1]许翔，张众杰，凤蕴，董素荣，刘瑞林.汽车环境适应性试验综述[J].装备环境工程，2013，10（01）：61-65.

[2]许翔，李玉兰，刘刚，周广猛，董素荣，刘瑞林.高原环境对军用越野汽车的影响及对策研究[J].装备环境工程，2017，14（09）：85-89.

[3]王坚，王保贵，张晨，方洪俊.高原气候环境对装备影响及适应性措施[J].环境技术，2013，31（06）：25-28.

[4]杨波，王贵勇，宋国富，姚国仲，范会军，申立中.我国汽车环境适应性标定立体试验场研究[J].内燃机工程，2016，37（02）：105-110.

[5]国家发展和改革委员会. 汽车整车产品质量检验评定方法： QC/T 900-1997 [s].北京：中国标准出版社，1997.

[6]任志伟.整车三高标定试验[J].汽车工程师，2016（05）：55-58.