湿操控和湿圆环测试道概述

朱 遥，施 磊，张榕梁

（中汽研汽车试验场股份有限公司，江苏 盐城 224100）

湿操控和湿圆环测试道作为整车、轮胎及其零配件在开发验证产品性能过程中的重要测试道路，可用于轮胎性能、整车操控[1]、侧向水漂[2]、驾驶培训、悬架、转向以及其他零部件的主观评价试验[3]。世界范围内大型的整车、轮胎企业及第三方汽车试验场均建有该测试道，在国外方面，具有代表性的Laurens轮胎试验场、IDIADA试验场、博世BOXBERG试验场、戴姆勒IMMENDINGEN测试中心和Mira汽车试验场；在国内方面，已经建成并投入使用的玲珑集团中亚轮胎试验场、玛吉斯轮胎昆山试验场、博世东海试验场，还有即将投入建设位于盐城的中汽试验场。

本工作对比国内外4个试验场湿操控和湿圆环测试道的参数特点，并对湿操控和湿圆环测试道的线型设计、喷淋系统及安全设施3个方面进行阐述，旨在为湿操控和湿圆环测试道的前期技术输入提供参考。

1 湿操控和湿圆环测试道参数

为直观地对比国内外试验场湿地操控测试道的参数情况，本文综合对比了4个试验场的湿操控和湿圆环测试道的参数，如表1所示。

表1 国内外湿操控和湿圆环测试道参数比较

2 湿操控和湿圆环测试道设计

2.1 线型设计

湿操控测试道的线型设计方案包括可快速行驶的直线路段以及转弯半径和坡度变化的弯道路段。弯道部分一般根据客户需求布置，采用大小弯道有机的结合；线型布置方面应当充分考虑安全测试的需求，在车辆高速行驶位置及可能冲出赛道的部分预留充足的缓冲区域；同时应充分考虑周边的水土环境及土地红线的限制，依据地形进行设计，尽可能减少填挖土方量，确保设计的道路满足经济性的前提下能与当地环境充分融合。线型设计方面比较有代表性为米其林Laurens轮胎试验场的湿地操控测试道，因外形酷似鸭子，也被称为“鸭子赛道”，如图1所示。该测试道线型设计可以满足不同驾驶行为需求，如快速过弯（侧向力加速度）和连续转向（受力转换）。

图1 米其林Laurens轮胎试验场湿地操控测试道

关于客户对湿操控和湿圆环测试道的需求，中汽试验场调研了6家企业客户的需求，其中整车企业有戴姆勒股份公司和浙江吉利控股集团有限公司，轮胎企业有安徽佳通乘用子午线轮胎有限公司、美国固特异轮胎橡胶公司、倍耐力轮胎有限公司和德国大陆轮胎公司，调研客户需求如下：（1）湿地操控测试道总长度为2 km，整车企业客户要求超过2 km；（2）水膜厚度均要求使用固定水膜，水膜厚度约为1 mm，喷水方式为漫水和低喷；（3）要求摩擦因数（μ）为0.55～0.60；（4）道路宽度约为7 m，能满足大部分客户的需求，其中2个客户要求道路宽度达到8 m；（5）多数客户对弯道半径要求为20～100 m，仅以高端轮胎开发为主的倍耐力客户要求为50～150 m；（6）仅戴姆勒客户对线型设计的直线段有需求，要求直线段长度为300～600 m，其他客户无此项需求；（7）50%的企业客户对侧向水漂有测试需求；（8）多数客户建议设计存在海拔高度差的道路；（9）除佳通和戴姆勒外，其他客户对湿圆环无测试需求。

2.2 喷淋系统

湿操控和湿圆环测试道的喷淋系统一般由泵站、供水管、喷淋设施和回水沟等组成。喷淋系统的工作原理为首先泵站将水通过压力管道泵至喷淋设施[4-5]，喷淋设施喷水形成湿滑路面，道路表面的水经由路面横纵向流淌至回水沟，最终通过排水管道汇集至蓄水池。收集水在进入蓄水池前应进行过滤处理，可将水中的砂石、杂草、轮胎磨损颗粒物分离去除，流向示意见图2。

图2 喷淋系统的工作原理示意

喷淋系统形成的水膜条件是否均匀稳定，对驾驶员的重复测试评价产品的湿地性能有重要影响，同一区域的水膜条件若一直处于波动状态，驾驶员在评价产品湿地性能时会出现偏差[6]。为确保测试区域的水膜稳定，应尽量控制水膜的均匀性；喷淋设施技术方案的确定通常取决于以下方面：水膜厚度和喷淋系统的要求、测试路面拟进行的测试种类、喷淋路面的形状以及路面的纹理结构和材质[7]。喷淋设施的产品选择及后续的施工质量均对最终的水膜效果产生影响，应根据喷淋设施技术方案的要求选择相应的喷淋设施。目前常见的喷淋设施有以下几类。

2.2.1 溢出式排水沟

溢出式排水沟多用于轮胎水漂及湿圆环测试道，如图3所示。

图3 溢出式排水沟

溢出式排水沟的优点包括可以提供一条拥有稳定水量的路面，形成均匀稳定的水膜厚度；水流出时不会喷淋至空中和轮胎表面，水量损失小，驾驶员的视野不受遮挡；车辆也可行驶至排水沟上，行车较安全；整个溢出式排水沟嵌入沥青路面，维护保养容易。其缺点为对路面的平整度要求极高，对于有坡度变化的路面不适用，路面结构一旦出现沉降[8]，喷淋质量无法保证。

2.2.2 低喷式喷淋设施

针对道路湿滑状态可采用低喷式喷淋设施的种类很多，广泛应用的一种低喷式喷淋设施如图4所示。

图4 低喷式喷淋设施（EVERTZ公司产品）

低喷式喷淋设施的优点包括喷淋头的压力和出水量可调节，喷洒的水膜均匀稳定；喷淋时不会对驾驶员视野造成影响，同时喷出的水不会直接喷射到制动盘表面；喷射面积大，无需布置过多的喷头；车辆可以直接行驶至喷头上，行驶较安全。其缺点为安装时需预制混凝土构件[9]和聚乙烯连接管，成本昂贵，且后期维护费用相对较高。

2.3 安全设施

除道路自身的线型设计外，测试道路的缓冲区域及轮胎墙是车辆失控时主要的安全措施[10-11]。缓冲区域可采用如下形式布置：赛道内侧及外侧车辆可能冲出区域加装路肩，路肩外侧延伸沥青缓冲区域，沥青缓冲区外部铺设碎石草坪，该布置可发挥更好的缓冲效果。

除了缓冲区域，测试道路外侧可布置轮胎墙，其已被证明是在车辆发生碰撞时吸收能量的有效手段，还可减小碰撞的严重程度，从而降低驾驶员和车辆受损的风险。轮胎墙外侧可加装传送带，将传送带、轮胎墙和防撞护栏三者有效固定的安全设施如图5所示。

图5 安全设施

3 结语

随着社会对雨雪天气交通安全事故关注度的提升，越来越多的主机厂将车辆及其零部件在极限低附沥青测试道路下的性能表现纳入到其道路研发验证体系中，如制动系统、车身稳定系统在低附沥青路面的测试指标、整车底盘调整、轮胎侧向水漂和轮胎主观评价等。但目前我国大部分汽车试验场受各种因素影响，在湿操控和湿圆环测试道方面，还存在建设相对滞后、综合能力偏弱、硬件设施配套不全等一系列问题，与快速发展的汽车市场不相匹配，无法充分满足专业测试需求。在此背景下，道路设计、施工建设和后续维护保养中的重难点是开发湿操控和湿圆环测试道的发展方向。