论文部分内容阅读
摘 要：寒区汽车试验场是车辆进行高寒环境下标定试验和适应性试验的重要硬件设施，承担着汽车技术开发和性能验证等多项功能。本文归纳了寒区汽车试验场主要的道路类型;分析了世界范围内寒区试验场的地理分布情况。最后，结合汽车工业的发展情况，为未来的寒区试验场建设提出建议。
关键词：汽车;寒区试验场;环境试验;智能网联汽车
1 引言
GJB 4239《装备环境工程通用要求》中定义，环境试验是“将装备（产品）暴露于特定的环境中，确定环境对其影响的过程”。[1]为保证汽车在不同气候环境下的综合性能，研发人员需在各种环境下开展汽车性能研发和验证，这样的测试称之为汽车环境性能试验。
其中，高寒环境试验是汽车环境试验的重要组成部分，在高寒环境下汽车的性能如驾驶性能、安全性能等均会发生明显下降，尤其是随着新能源汽车市场规模的不断扩大，高寒环境对新能源汽车性能的影响愈加凸显，是目前国际公认的技术难题，也是当前新能源汽车运行的“禁区”。[2]受控封闭的寒区试验场作为汽车高寒环境试验重要的硬件设施，是测试工作的重要组成部分，得到了产业界和学术界越来越多的重视。[3]因此，本文针对世界范围内寒区试验场的道路类型和地理分布进行分析，并总结其发展趋势，以对我国规划建设寒区试验场提供借鉴。
2 道路类型
汽车高寒环境试验利用低温环境及冰雪路面对车辆的整车动力系统、传动系统、转向系统、制动系统、底盘悬架系统、燃料供给系统进行适应性验证，及对系统零部件进行标定和匹配。[4]目前，世界范围内的寒区试验场均分布于高纬度或高海拔的寒冷地区，测试道路可建立在陆地或者冰面上，使用频率较高的测试道路及其功能汇总如表1所示。
3 地理分布
3.1 国外寒区汽车试验场分布
1973年，德国博世集团的ABS工程师为了寻找良好的低附试验道路，在瑞典阿杰洛格的湖面上建设了世界上第一条冰雪试验道路，由此拉开了汽车高寒试验场建设的序幕。[5]随着汽车工业的发展，目前高寒汽车试验场在世界范围内呈集群式分布。
在欧洲，寒区汽车试验场主要分布在北欧国家靠近北极圈的地区和俄罗斯远东地域，包括瑞典阿杰洛格和阿维斯焦，芬兰拉普兰伊瓦洛镇，俄罗斯萨哈共和国（雅库特）等。瑞典和芬兰等北欧国家在20世纪70年代已经开始着手发展高寒汽车测试产业，吸引了大批的欧洲汽车相关企业，而俄罗斯萨哈共和国（雅库特）则是2018年开始投资建设，其优势是测试季气温低且持续时间长，平均温度在0℃以下的时间可达到6-7个月。
在北美洲，寒区汽车试验场主要分布在靠近北极圈的地域及五大湖附近的寒冷地区，包括美国的阿拉斯加州、明尼苏达州和密歇根州，加拿大的安大略省等。在亚洲，寒区汽车试验场主要分布在北部寒冷地区，包括中国的黑河和呼伦贝尔，日本的北海道等。在南半球，新西兰南岛地区是世界上唯一一个反季节冬季汽车试验场集群，依托于南阿尔卑斯山的特殊气候，缩小了与北半球冬季之间的时间差距，将车辆测试周期有效缩短6个月。每年7-9月份，世界各地的汽车及相关企业的测试人员将汇聚于此，开展各类高寒环境试验。世界范围内具有代表性的试验场汇总如表2所示。
3.2 国内寒区汽车试验场分布
20世纪80年代，一汽集团的解放卡车与上汽大众的桑塔纳轿车率先在黑河进行高寒环境试验，拉开了国内汽车高寒环境试验的序幕。2006年初，黑河市成立国内首家政府为企业提供服务的专职机构——黑河市试车市场领导小组办公室，并于同年10月建立第一家对外开放式的冬季汽车试验场——红河谷冬季汽车试验场。2008年，德国博世集团在呼伦贝尔市牙克石市建设的冬季汽车试验场建成并投入使用，是呼伦贝尔市第一家冬季汽车试验场。2010年，自主品牌汽车逐渐崛起，支撑企业自主研发的高寒试验大量增加，在黑河市和呼伦贝尔市陆续涌现了一批冬季汽车试验场，高寒试验场地服务逐渐走向产业化。2015年，随着新能源汽车市场规模的不断扩大，高寒环境对新能源汽车性能的影响愈加凸显，高寒环境试验规模进入快速增长期。黑河市统计的2006-2007测试季至2018-2019测试季的试验车辆数据如图1所示。
目前，国内的寒区汽车试验场主要位于黑龙江黑河市和内蒙古呼伦贝尔市，该类地区气温较低且低温持续时间较长，是进行汽车高寒环境试验的优势地区，建设或运营单位主要包括专业的场地服务机构、整车企业、零部件企业、检验检测机构等，国内典型的寒区汽车试验场汇总如表3所示。
4 发展趋势
4.1 完整的寒区汽车试验场建设规范
目前寒区试验场内的测试道路仍处于依托经验的粗放型建设阶段，不同地域或不同机构的测试道路建设标准不一，缺乏严谨的理论数据支撑，尤其是对于冰雪路面摩擦系数的研究不足，对测试道路性能的长期一致性和试验结果的有效性造成严重影响。
4.2 智能网联汽车测试道路
随着智能网联汽车的快速发展，相应的高寒环境测试研究已初步开展，比如降雪天气的雪花或污泥会遮盖传感器，影响传感器的数据采集与传输等，从而影响对于车辆的控制。目前寒区试验场常用的测试道路无法满足该类测试的顺利进行，故需针对智能网联车的测试建设新型测试道路。如：加拿大安大略省，自2016年以来引资约7.65亿美元投向智能网联汽车测试，以期利用其特殊的冬季冰雪气候，打造一个“北方硅谷”。
4.3 全季节室内寒区试验场
随着全球变暖的趋势，“暖冬”现象时常出现，如2018-2019测试季，中国呼伦贝尔市与黑河市的日最低温度低于-30℃的天数分别为31天与3天，低温维持时间缩短，为汽车高寒试验的顺利进行造成阻碍。全季节室内寒区试验场可实现全年进行汽车高寒环境测试，室内气温及路面温度均能得到有效的一致性控制，极大提高试验结果的准确性。著名汽车测试机构TEST WORLD在芬兰拉普兰伊瓦洛镇建设了世界上首个全季节室内寒区汽车试验场，从2012年开始陆续建设并投入使用，至2018年基本建成。
5 结束语
本文归纳了寒区汽车试验场主要的测试道路类型，分析了世界范围内的地理分布情况，最后对寒区汽车试验场的未来发展提出建议。
参考文献：
[1]GJB 4239，《装备环境工程通用要求》[S]，2001.
[2]王文伟，孙逢春. 全气候新能源汽车关键技术及展望[J].中国工程科学，2019（3）：47-55.
[3]李赞峰.国内外汽车试验场的现状与发展趋势[J].汽车与配件，2008（51）：64-67.
[4]赵红星，方红燕.我国冬季汽车试验场能力分析及发展建议[J].汽车工业研究， 2017（11）：33-37.
[5]孫建忠，李泽艺等. 汽车寒区试验场基础技术研究[J].汽车工业研究，2018（12）：21-27.
关键词：汽车;寒区试验场;环境试验;智能网联汽车
1 引言
GJB 4239《装备环境工程通用要求》中定义，环境试验是“将装备（产品）暴露于特定的环境中，确定环境对其影响的过程”。[1]为保证汽车在不同气候环境下的综合性能，研发人员需在各种环境下开展汽车性能研发和验证，这样的测试称之为汽车环境性能试验。
其中，高寒环境试验是汽车环境试验的重要组成部分，在高寒环境下汽车的性能如驾驶性能、安全性能等均会发生明显下降，尤其是随着新能源汽车市场规模的不断扩大，高寒环境对新能源汽车性能的影响愈加凸显，是目前国际公认的技术难题，也是当前新能源汽车运行的“禁区”。[2]受控封闭的寒区试验场作为汽车高寒环境试验重要的硬件设施，是测试工作的重要组成部分，得到了产业界和学术界越来越多的重视。[3]因此，本文针对世界范围内寒区试验场的道路类型和地理分布进行分析，并总结其发展趋势，以对我国规划建设寒区试验场提供借鉴。
2 道路类型
汽车高寒环境试验利用低温环境及冰雪路面对车辆的整车动力系统、传动系统、转向系统、制动系统、底盘悬架系统、燃料供给系统进行适应性验证，及对系统零部件进行标定和匹配。[4]目前，世界范围内的寒区试验场均分布于高纬度或高海拔的寒冷地区，测试道路可建立在陆地或者冰面上，使用频率较高的测试道路及其功能汇总如表1所示。
3 地理分布
3.1 国外寒区汽车试验场分布
1973年，德国博世集团的ABS工程师为了寻找良好的低附试验道路，在瑞典阿杰洛格的湖面上建设了世界上第一条冰雪试验道路，由此拉开了汽车高寒试验场建设的序幕。[5]随着汽车工业的发展，目前高寒汽车试验场在世界范围内呈集群式分布。
在欧洲，寒区汽车试验场主要分布在北欧国家靠近北极圈的地区和俄罗斯远东地域，包括瑞典阿杰洛格和阿维斯焦，芬兰拉普兰伊瓦洛镇，俄罗斯萨哈共和国（雅库特）等。瑞典和芬兰等北欧国家在20世纪70年代已经开始着手发展高寒汽车测试产业，吸引了大批的欧洲汽车相关企业，而俄罗斯萨哈共和国（雅库特）则是2018年开始投资建设，其优势是测试季气温低且持续时间长，平均温度在0℃以下的时间可达到6-7个月。
在北美洲，寒区汽车试验场主要分布在靠近北极圈的地域及五大湖附近的寒冷地区，包括美国的阿拉斯加州、明尼苏达州和密歇根州，加拿大的安大略省等。在亚洲，寒区汽车试验场主要分布在北部寒冷地区，包括中国的黑河和呼伦贝尔，日本的北海道等。在南半球，新西兰南岛地区是世界上唯一一个反季节冬季汽车试验场集群，依托于南阿尔卑斯山的特殊气候，缩小了与北半球冬季之间的时间差距，将车辆测试周期有效缩短6个月。每年7-9月份，世界各地的汽车及相关企业的测试人员将汇聚于此，开展各类高寒环境试验。世界范围内具有代表性的试验场汇总如表2所示。
3.2 国内寒区汽车试验场分布
20世纪80年代，一汽集团的解放卡车与上汽大众的桑塔纳轿车率先在黑河进行高寒环境试验，拉开了国内汽车高寒环境试验的序幕。2006年初，黑河市成立国内首家政府为企业提供服务的专职机构——黑河市试车市场领导小组办公室，并于同年10月建立第一家对外开放式的冬季汽车试验场——红河谷冬季汽车试验场。2008年，德国博世集团在呼伦贝尔市牙克石市建设的冬季汽车试验场建成并投入使用，是呼伦贝尔市第一家冬季汽车试验场。2010年，自主品牌汽车逐渐崛起，支撑企业自主研发的高寒试验大量增加，在黑河市和呼伦贝尔市陆续涌现了一批冬季汽车试验场，高寒试验场地服务逐渐走向产业化。2015年，随着新能源汽车市场规模的不断扩大，高寒环境对新能源汽车性能的影响愈加凸显，高寒环境试验规模进入快速增长期。黑河市统计的2006-2007测试季至2018-2019测试季的试验车辆数据如图1所示。
目前，国内的寒区汽车试验场主要位于黑龙江黑河市和内蒙古呼伦贝尔市，该类地区气温较低且低温持续时间较长，是进行汽车高寒环境试验的优势地区，建设或运营单位主要包括专业的场地服务机构、整车企业、零部件企业、检验检测机构等，国内典型的寒区汽车试验场汇总如表3所示。
4 发展趋势
4.1 完整的寒区汽车试验场建设规范
目前寒区试验场内的测试道路仍处于依托经验的粗放型建设阶段，不同地域或不同机构的测试道路建设标准不一，缺乏严谨的理论数据支撑，尤其是对于冰雪路面摩擦系数的研究不足，对测试道路性能的长期一致性和试验结果的有效性造成严重影响。
4.2 智能网联汽车测试道路
随着智能网联汽车的快速发展，相应的高寒环境测试研究已初步开展，比如降雪天气的雪花或污泥会遮盖传感器，影响传感器的数据采集与传输等，从而影响对于车辆的控制。目前寒区试验场常用的测试道路无法满足该类测试的顺利进行，故需针对智能网联车的测试建设新型测试道路。如：加拿大安大略省，自2016年以来引资约7.65亿美元投向智能网联汽车测试，以期利用其特殊的冬季冰雪气候，打造一个“北方硅谷”。
4.3 全季节室内寒区试验场
随着全球变暖的趋势，“暖冬”现象时常出现，如2018-2019测试季，中国呼伦贝尔市与黑河市的日最低温度低于-30℃的天数分别为31天与3天，低温维持时间缩短，为汽车高寒试验的顺利进行造成阻碍。全季节室内寒区试验场可实现全年进行汽车高寒环境测试，室内气温及路面温度均能得到有效的一致性控制，极大提高试验结果的准确性。著名汽车测试机构TEST WORLD在芬兰拉普兰伊瓦洛镇建设了世界上首个全季节室内寒区汽车试验场，从2012年开始陆续建设并投入使用，至2018年基本建成。
5 结束语
本文归纳了寒区汽车试验场主要的测试道路类型，分析了世界范围内的地理分布情况，最后对寒区汽车试验场的未来发展提出建议。
参考文献：
[1]GJB 4239，《装备环境工程通用要求》[S]，2001.
[2]王文伟，孙逢春. 全气候新能源汽车关键技术及展望[J].中国工程科学，2019（3）：47-55.
[3]李赞峰.国内外汽车试验场的现状与发展趋势[J].汽车与配件，2008（51）：64-67.
[4]赵红星，方红燕.我国冬季汽车试验场能力分析及发展建议[J].汽车工业研究， 2017（11）：33-37.
[5]孫建忠，李泽艺等. 汽车寒区试验场基础技术研究[J].汽车工业研究，2018（12）：21-27.