淺談汽車試驗場低附著系數路水膜的形成

龍春林 馮威 何厚來 韋冠 譚勇

關鍵詞：汽車試驗場;低附著系數;水膜

0 引言

汽車試驗場中的低附著系數路是針對ABS、ESC等電子輔助系統進行性能測試的典型路面，同時也模擬了城市、鄉村、山地和冰面等各種環境下的道路特征。通過車輛在該類路面中反復測試，收集到相關調校數據，提升系統性能。

本文所探討低附著系數路的水膜，為進行相關汽車試驗時保護玄武巖路及瓷磚路路面的水膜。玄武巖路和瓷磚路主要是為了模仿結冰的路面以及積雪的路面，用來測試車輛防抱死制動、防側滑、牽引力控制和操縱穩定性等試驗。而水膜的作用就是為了保護像玄武巖路和瓷磚路這樣的低附著系數路面，避免路面的破損，從而影響路面的摩擦系數，造成試驗數據的不穩定。而要想在試驗時保持低附著系數路面的濕潤并形成均勻水膜，就需要合理地布置噴水/ 溢流設施及排水溝。

1 噴水/ 溢流設施施工工藝

1.1 噴水/ 溢流設施施工工藝

1.1.1 噴水/ 溢流設施材料選用

噴水/ 溢流設施的管道布設材料首選PE 管。PE 管較傳統管材，具有耐腐蝕性、抗腐損性能好、良好的柔韌性和耐沖擊性能、使用壽命長、水流阻力小、重量輕且運輸和安裝便捷、焊接工藝簡單、施工方便以及工程綜合造價低等優點。

噴水設施的噴頭選擇需滿足以下條件。

①噴水面要達到預定要求，能噴預定位置，確保水膜覆蓋整個路面。

②噴水方向要覆蓋在低附著系數路面上，避免溢流到路肩及意外區域。

③噴水量要達到預定要求，確保可形成穩定的水膜。

目前，市面上主要有可調子彈頭噴頭、扁嘴扇形噴頭等噴頭可供選擇。

1.1.2 安裝及接縫處理

PE管熱熔器焊接機具有獨特的電熔連接和熱熔對接、熱熔承連接技術，保證了接口的強度及接口的安全可靠。安裝時需要注意的是，要根據管徑的大小及時調整焊接機管道固定夾具的大小，避免出現松動導致焊偏、脫焊等問題。另外，焊接時需要將對接處的管口削平再對接熔焊，以保證焊接的質量。

噴頭安裝時需要注意以下事項。

①由于噴頭噴射時需要一定的角度，如果噴射角度達不到預定效果，則需要加裝彎頭以調節噴射角度。經實際經驗測試，一般角度在30 ～ 45°效果較佳。角度太大，噴射的水會影響試驗車輛的視線;角度太低，無法達到預期噴射距離，無法形成有效面積的水膜。

②噴頭不能露出地面，以免被車輛碾壓壓壞。如安裝位置太低，噴射有可能會直接被排水溝擋住，無法噴射到路面[1]。

1.2 噴水/ 溢流設施規劃布局

1.2.1 噴水設施施工規劃布局

噴水設施規劃布局時，應在直線低附著系數路（玄武巖路和瓷磚路）的兩旁設置排水溝（圖1），噴射的水在流過路面形成水膜后直接排走，避免水在兩旁停留形成積水。另外，將噴水管路及噴頭直接藏在排水溝內，空間利用率高，工程造價低。

1.2.2 溢流設施施工規劃布局

溢流設施規劃布局時，應在坡道低附著系數路的上段設置進水溢流槽，槽內布置進水PE 管;在下段設置排水槽，槽內設置排水管（圖2）。這樣進水槽的水溢出后，在流過低附著系數路面，形成水膜后流入排水槽直接排走，避免水流出低附著系數路面外。

1.3 工藝流程

1.3.1 噴水設施施工過程

在直線低附著系數路兩旁的排水溝內布置進水管。一般將進水管布置在排水溝靠上位置，并在進水管上布置噴頭的安裝點。安裝點與路面成30°左右的夾角，且設置好噴頭的總數量以及每個噴頭的間距。如果進水管布置得比較低，且安裝點沒有與路面形成夾角，則需要安裝噴頭加高連接桿，然后再安裝噴頭。

1.3.2 溢流設施施工過程

首先，在低附著系數坡道路玄武巖路的上端及低附著系數坡道路瓷磚路的上端分別各自布置1 個進水溢流槽，并提前預埋進水PE 管。然后在每個進水槽的頂面用角鋼制作一個格柵固定座，再在固定座上安裝格柵蓋板。在低附著系數坡道路玄武巖路的下端及低附著系數坡道路瓷磚路的下端分別各自布置1 條排水槽，并提前預埋排水PE 管，排水PE 管直接接入排水溝。然后在每個排水槽的頂面用角鋼制作一個格柵固定座，再在固定座上安裝格柵蓋板。

1.4 工藝要點

①進水溢流槽的格柵蓋板，蓋板橫斷面為直角梯形，上底長296.00 mm，下底長400.00 mm，高60.00 mm，直角梯形的銳角為30°，材質為球墨鑄鐵。格柵蓋板需承受“總重最大為7.5 t、軸重不超過5 t”的荷載，且需附膨脹螺栓將其固定于兩旁的鋼筋混凝土上，防止起跳。

②排水槽的格柵蓋板，蓋板寬400.00 mm，厚60.00 mm，材質為球墨鑄鐵。格柵蓋板需承受“總重最大為7.5 t、軸重不超過5.0 t”的荷載，且需附膨脹螺栓將其固定于兩旁的鋼筋混凝土上，防止其移位。

③供水管及回水管管材采用PE 給水管，采用熱熔連接，試驗壓力采用0.9 MPa。

④噴水設施的進水管每隔約2 500 mm 設置一個噴頭。噴頭間隔過大會造成路面噴淋范圍不足;噴頭間隔過密會增加工程成本。

⑤噴水設施的進水管上噴頭與路面保持約 30°的夾角時，可以獲得較理想的噴射效果。

⑥噴水設施排水溝的格柵蓋板，蓋板寬500.00 mm，厚60.00 mm，材質為球墨鑄鐵。格柵蓋板需承受“總重最大為7.5 t、軸重不超過5.0 t”的荷載，且需用附膨脹螺栓將其固定于兩旁的鋼筋混凝土上，防止其移位。

2 質量控制

噴水/ 溢流設施工程中需要關注的細節如下。

2.1 噴頭的選擇

噴頭的選擇，可調子彈頭噴頭價格便宜，出水量可大可小，但是射程近，一般安裝在單條直線低附著系數路坡高的一側;噴出的水花從高處留下低處，形成均勻水膜。而扁嘴扇形噴頭價格較貴，但噴射面積廣，射程遠（圖3），一般安裝在雙條直線低附著系數路坡底的一側;噴出的水花先噴到兩條低附著系數路的中間，在從中間高處留往低處，形成均勻水膜[2]。

2.2 管徑的選擇

管徑的選擇，有主管跟支管之分。主管孔徑的估算：一般噴嘴都有對應的等效孔徑，例如某條直線低附著系數路自制噴頭共160 個，每個噴頭有8 個2 mm 的孔，噴孔總面積S 總則是：

S 總=160×8×πr2=160×8×3.14×（2/2）2=4019.20 mm2

將此作為主管的最小截面積，即可計算出主管的半徑為35.78 mm，由此推斷選取的管徑不應小于71.56 mm。加上余量考慮， 則應選取型號為DN80 的管。

2.3 進水溢流槽進水量的調節

進水溢流槽的進水量，需要在進水管端布置調節閥門，以便對進水量的可控微量調節。這樣可以形成理想的均勻水膜，從而避免水量過大出現流水直接沖出路肩的現象。

2.4 排水槽的排水

排水槽上方的格柵蓋板與低附著系數路連接的上部需留出空隙，以便水膜可直接流入排水槽，避免出現水膜直接流出路肩的現象。另外，低附著系數路兩旁的水膜導流槽，必需滿足最大排水量的要求，避免水膜流出導流槽的現象。

3 結束語

本文對低附著系數路噴水設施的施工工藝以及質量控制方法進行了簡單總結，并就施工過程中的關鍵問題及質量控制要點進行分析和總結，希望能為今后的汽車試驗場建設工作提供參考，節省工程造價，提高建設質量。