寒區汽車試驗場:道路類型、地理分布和發展趨勢

何俊南 陳顥 茍麗娟 王雪穎

摘 要：寒區汽車試驗場是車輛進行高寒環境下標定試驗和適應性試驗的重要硬件設施，承擔著汽車技術開發和性能驗證等多項功能。本文歸納了寒區汽車試驗場主要的道路類型;分析了世界范圍內寒區試驗場的地理分布情況。最后，結合汽車工業的發展情況，為未來的寒區試驗場建設提出建議。

關鍵詞：汽車;寒區試驗場;環境試驗;智能網聯汽車

1 引言

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

其中，高寒環境試驗是汽車環境試驗的重要組成部分，在高寒環境下汽車的性能如駕駛性能、安全性能等均會發生明顯下降，尤其是隨著新能源汽車市場規模的不斷擴大，高寒環境對新能源汽車性能的影響愈加凸顯，是目前國際公認的技術難題，也是當前新能源汽車運行的“禁區”。[2]受控封閉的寒區試驗場作為汽車高寒環境試驗重要的硬件設施，是測試工作的重要組成部分，得到了產業界和學術界越來越多的重視。[3]因此，本文針對世界范圍內寒區試驗場的道路類型和地理分布進行分析，并總結其發展趨勢，以對我國規劃建設寒區試驗場提供借鑒。

2 道路類型

汽車高寒環境試驗利用低溫環境及冰雪路面對車輛的整車動力系統、傳動系統、轉向系統、制動系統、底盤懸架系統、燃料供給系統進行適應性驗證，及對系統零部件進行標定和匹配。[4]目前，世界范圍內的寒區試驗場均分布于高緯度或高海拔的寒冷地區，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如表1所示。

3 地理分布

3.1 國外寒區汽車試驗場分布

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

在歐洲，寒區汽車試驗場主要分布在北歐國家靠近北極圈的地區和俄羅斯遠東地域，包括瑞典阿杰洛格和阿維斯焦，芬蘭拉普蘭伊瓦洛鎮，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70年代已經開始著手發展高寒汽車測試產業，吸引了大批的歐洲汽車相關企業，而俄羅斯薩哈共和國（雅庫特）則是2018年開始投資建設，其優勢是測試季氣溫低且持續時間長，平均溫度在0℃以下的時間可達到6-7個月。

在北美洲，寒區汽車試驗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，包括美國的阿拉斯加州、明尼蘇達州和密歇根州，加拿大的安大略省等。在亞洲，寒區汽車試驗場主要分布在北部寒冷地區，包括中國的黑河和呼倫貝爾，日本的北海道等。在南半球，新西蘭南島地區是世界上唯一一個反季節冬季汽車試驗場集群，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間差距，將車輛測試周期有效縮短6個月。每年7-9月份，世界各地的汽車及相關企業的測試人員將匯聚于此，開展各類高寒環境試驗。世界范圍內具有代表性的試驗場匯總如表2所示。

3.2 國內寒區汽車試驗場分布

20世紀80年代，一汽集團的解放卡車與上汽大眾的桑塔納轎車率先在黑河進行高寒環境試驗，拉開了國內汽車高寒環境試驗的序幕。2006年初，黑河市成立國內首家政府為企業提供服務的專職機構——黑河市試車市場領導小組辦公室，并于同年10月建立第一家對外開放式的冬季汽車試驗場——紅河谷冬季汽車試驗場。2008年，德國博世集團在呼倫貝爾市牙克石市建設的冬季汽車試驗場建成并投入使用，是呼倫貝爾市第一家冬季汽車試驗場。2010年，自主品牌汽車逐漸崛起，支撐企業自主研發的高寒試驗大量增加，在黑河市和呼倫貝爾市陸續涌現了一批冬季汽車試驗場，高寒試驗場地服務逐漸走向產業化。2015年，隨著新能源汽車市場規模的不斷擴大，高寒環境對新能源汽車性能的影響愈加凸顯，高寒環境試驗規模進入快速增長期。黑河市統計的2006-2007測試季至2018-2019測試季的試驗車輛數據如圖1所示。

目前，國內的寒區汽車試驗場主要位于黑龍江黑河市和內蒙古呼倫貝爾市，該類地區氣溫較低且低溫持續時間較長，是進行汽車高寒環境試驗的優勢地區，建設或運營單位主要包括專業的場地服務機構、整車企業、零部件企業、檢驗檢測機構等，國內典型的寒區汽車試驗場匯總如表3所示。

4 發展趨勢

4.1 完整的寒區汽車試驗場建設規范

目前寒區試驗場內的測試道路仍處于依托經驗的粗放型建設階段，不同地域或不同機構的測試道路建設標準不一，缺乏嚴謹的理論數據支撐，尤其是對于冰雪路面摩擦系數的研究不足，對測試道路性能的長期一致性和試驗結果的有效性造成嚴重影響。

4.2 智能網聯汽車測試道路

隨著智能網聯汽車的快速發展，相應的高寒環境測試研究已初步開展，比如降雪天氣的雪花或污泥會遮蓋傳感器，影響傳感器的數據采集與傳輸等，從而影響對于車輛的控制。目前寒區試驗場常用的測試道路無法滿足該類測試的順利進行，故需針對智能網聯車的測試建設新型測試道路。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聯汽車測試，以期利用其特殊的冬季冰雪氣候，打造一個“北方硅谷”。

4.3 全季節室內寒區試驗場

隨著全球變暖的趨勢，“暖冬”現象時常出現，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℃的天數分別為31天與3天，低溫維持時間縮短，為汽車高寒試驗的順利進行造成阻礙。全季節室內寒區試驗場可實現全年進行汽車高寒環境測試，室內氣溫及路面溫度均能得到有效的一致性控制，極大提高試驗結果的準確性。著名汽車測試機構TEST WORLD在芬蘭拉普蘭伊瓦洛鎮建設了世界上首個全季節室內寒區汽車試驗場，從2012年開始陸續建設并投入使用，至2018年基本建成。

5 結束語

本文歸納了寒區汽車試驗場主要的測試道路類型，分析了世界范圍內的地理分布情況，最后對寒區汽車試驗場的未來發展提出建議。

參考文獻：

[1]GJB 4239，《裝備環境工程通用要求》[S]，2001.

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

[3]李贊峰.國內外汽車試驗場的現狀與發展趨勢[J].汽車與配件，2008（51）：64-67.

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

[5]孫建忠，李澤藝等. 汽車寒區試驗場基礎技術研究[J].汽車工業研究，2018（12）：21-27.