《汽車起重機(jī)燃油消耗量試驗方法》國家標(biāo)準(zhǔn)解讀

胡海鵬　朱天罡　張艷　李雪峰　侯政良

摘要：介紹《汽車起重機(jī)燃油消耗量試驗方法》國家標(biāo)準(zhǔn)制定的背景，解讀了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍、主要內(nèi)容，為汽車起重機(jī)行業(yè)各企業(yè)和檢測機(jī)構(gòu)更好地理解和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求，更好地貫徹和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：汽車起重機(jī)；燃油消耗量；試驗方法；國家標(biāo)準(zhǔn)

0? ?引言

在我國汽車起重機(jī)屬于專用汽車中的專項作業(yè)車，是一種配裝起重專用設(shè)備，在設(shè)計和制造上用于工程專項起重作業(yè)的汽車。汽車起重機(jī)作為工程起重機(jī)械的一種，在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著不可替代的作用。當(dāng)前，汽車起重機(jī)主要以燃油發(fā)動機(jī)作為動力，其燃油消耗水平對節(jié)能減排和改善大氣質(zhì)量具有重要意義，統(tǒng)一和規(guī)范汽車起重機(jī)燃油消耗量的試驗方法，是準(zhǔn)確評價其燃油消耗水平的重要依據(jù)。

1? ?標(biāo)準(zhǔn)制定背景

2013年2月6日，國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)節(jié)能減排的意見》，要求健全標(biāo)準(zhǔn)體系，制定內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品燃油消耗限值及測量方法標(biāo)準(zhǔn)。2016年8月1日，質(zhì)檢總局、國家標(biāo)準(zhǔn)委、工業(yè)和信息化部下發(fā)《裝備制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量提升規(guī)劃》，在第五條中要求完善綠色制造標(biāo)準(zhǔn)體系，重點(diǎn)研究“滿足輕量化、無害化、節(jié)能降噪、資源節(jié)約、易拆解、易回收、高可靠性和長壽命等要求的綠色產(chǎn)品評價標(biāo)準(zhǔn)”。

根據(jù)國標(biāo)委綜合〔2017〕128號“關(guān)于下達(dá)第四批國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃的通知”要求，由徐州重型機(jī)械有限公司負(fù)責(zé)制定國家標(biāo)準(zhǔn)《汽車起重機(jī)燃油消耗量試驗方法》，編號20173432-T-604。標(biāo)準(zhǔn)起草工作組成員單位包括江蘇徐工工程機(jī)械研究院有限公司和中機(jī)科（北京）車輛檢測工程研究院有限公司。起草工作組通過分析相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)資料，收集行業(yè)內(nèi)相關(guān)意見，按照GB/T 1.1-2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》規(guī)定及要求，歷時2年時間完成標(biāo)準(zhǔn)報批稿，經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會批準(zhǔn)，于2020年11月19日發(fā)布，2021年6月1日實(shí)施。

2? ?標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

GB/T 39416-2020《汽車起重機(jī)燃油消耗量試驗方法》規(guī)定了以柴油為動力的汽車起重機(jī)燃油消耗量的試驗方法，標(biāo)準(zhǔn)還適用于與汽車起重機(jī)同樣裝備有起重設(shè)備、有臂架伸縮、變幅等機(jī)構(gòu)，用于完成起重作業(yè)的全地面起重機(jī)。

3? ?標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

汽車起重機(jī)作為用于起重作業(yè)的專項作業(yè)汽車，具有場地內(nèi)起重作業(yè)和場地間轉(zhuǎn)場行駛作業(yè)的特點(diǎn)。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)汽車起重機(jī)作業(yè)特點(diǎn)，將汽車起重機(jī)燃油消耗量試驗分為行駛和作業(yè)兩大工況，規(guī)定了汽車起重機(jī)燃油消耗量試驗的術(shù)語和定義、試驗準(zhǔn)備、試驗方法和計算方法。

3.1? ?行駛工況燃油消耗量說明

3.1.1? ?試驗工況選擇

汽車起重機(jī)屬于專用作業(yè)車，屬N類機(jī)動車，其道路行駛主要功能和營運(yùn)貨車相同。目前，我國營運(yùn)貨車燃油消耗量按照J(rèn)T/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行測量，該標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法經(jīng)過了大量產(chǎn)品的驗證，并得到了成熟可靠的應(yīng)用。本標(biāo)準(zhǔn)中汽車起重機(jī)行駛工況的燃油消耗量測試，參考JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的測量方法，并根據(jù)汽車起重機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行部分調(diào)整。

JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》中，營運(yùn)貨車行駛?cè)加拖牧吭囼灧椒òǖ人傩旭偂⒓铀傩旭偤偷∷偃齻€工況，本標(biāo)準(zhǔn)中的加速行駛和怠速工況試驗方法，完全參考JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》。

等速行駛工況試驗方法根據(jù)汽車起重機(jī)的車速特點(diǎn)進(jìn)行了部分調(diào)整，主要因為JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》中，等速試驗規(guī)定的試驗車速為“40km/h、50km/h、60km/h、70km/h、80km/h”，營運(yùn)貨車最高車速多集中在100km/h以上；而汽車起重機(jī)行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品的最高車速一般為70～90km/h，汽車起重機(jī)行駛路面工況較為復(fù)雜，多數(shù)集中在工地、山區(qū)等路面，高速路面行駛時間相比營運(yùn)貨車要少很多。鑒于汽車起重機(jī)與營運(yùn)貨車最高車速及行駛路況存在差異，本標(biāo)準(zhǔn)等速試驗根據(jù)汽車起重機(jī)產(chǎn)品的特點(diǎn)選擇10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h、70km/h為試驗車速。

3.1.2? ?計算公式說明

本標(biāo)準(zhǔn)中加速行駛和怠速工況燃油消耗量按JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》中5.5.2條和5.5.3條的公式計算，等速行駛工況燃油消耗量按JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》中5.5.1條公式計算，但其等速行駛工況速度點(diǎn)個數(shù)與JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》規(guī)定的不同，汽車起重機(jī)試驗點(diǎn)個數(shù)為7。

3.1.3? ?試驗工況權(quán)重系數(shù)說明

本標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重系數(shù)的確定是否科學(xué)、合理，直接影響著燃油消耗量測試結(jié)果的科學(xué)性、合理性。為統(tǒng)計獲得汽車起重機(jī)等速行駛時各車速下的權(quán)重系數(shù)，利用Matlab、Excel等數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件，先對物聯(lián)網(wǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除無效的數(shù)據(jù)點(diǎn)，判斷每個數(shù)據(jù)點(diǎn)的速度區(qū)間，初步分為（5，15]、（15，25]、（25，35]、（35，45]、（45，55]、（55，65]、（65，75]。由于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)來的都是離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并不連續(xù)，數(shù)據(jù)處理時認(rèn)為某一車速前后5s內(nèi)車輛以勻速行駛，計算該車速在此10s內(nèi)的行駛里程，最后將各區(qū)間所有速度點(diǎn)的里程相加匯總。依據(jù)修正后的行駛里程，計算各速度區(qū)間的最終行駛里程占比。

通過物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計了不同地區(qū)在用汽車起重機(jī)等速行駛工況下不同速度的占比，最終計算得到各車速區(qū)間的行駛里程百分比，如表1所示。

為了科學(xué)合理地確定汽車起重機(jī)在行駛過程中等速行駛工況、加速行駛工況和怠速工況的占比，通過徐工物聯(lián)網(wǎng)智能管理平臺獲取6103輛汽車起重機(jī)90天的數(shù)據(jù)。除此之外，汽車起重機(jī)行駛工況與道路運(yùn)輸車輛類似，本標(biāo)準(zhǔn)不同運(yùn)行工況權(quán)重系數(shù)確定過程中，還參考了JT/T 719-2016《營運(yùn)貨車燃料消耗量限值及測量方法》。

綜合汽車起重機(jī)不同運(yùn)行工況的權(quán)重系數(shù)以及等速行駛工況下不同速度點(diǎn)的百分比，構(gòu)建了汽車起重機(jī)行駛工況權(quán)重系數(shù)如表2所示。

3.2? ?作業(yè)工況燃油消耗量說明

3.2.1? ?試驗工況選擇

根據(jù)汽車起重機(jī)作業(yè)特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)既要有先進(jìn)性和科學(xué)性，又要規(guī)范、可操作，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的作業(yè)項目、檢驗方法、手段應(yīng)盡量考慮企業(yè)的實(shí)際情況（設(shè)備條件、場地條件及人員條件等），根據(jù)以上原則，作業(yè)燃油消耗量測試分為支腿伸縮、待機(jī)、伸縮、變幅、起升、回轉(zhuǎn)6大工況。

一是支腿伸縮工況。起重機(jī)置于平坦的瀝青或混凝土地面上，處于駐車狀態(tài)。支腿測試時支腿油門分別置于最低速和最高速位置，測試兩種伸縮速度下的燃油消耗量和時間。支腿油門最低速和最高速，是指各起重機(jī)制造商設(shè)置的支腿工作時發(fā)動機(jī)的最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速。

二是待機(jī)工況。起重機(jī)置于平坦的瀝青或混凝土地面上，水平支腿和垂直支腿全伸，變速器處于制造商規(guī)定的取力擋位，操縱手柄處于中位，油門踏板處于完全松開狀態(tài)，作業(yè)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)保持為起重機(jī)制造廠規(guī)定的怠速轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速偏差為±50r/min。

三是伸縮工況。選取不同噸位的典型產(chǎn)品，測試起重機(jī)主臂在不同仰角下的伸縮工況油耗，發(fā)現(xiàn)仰角變化幾乎不影響主臂伸縮的油耗值，因此認(rèn)為變幅角度對伸縮工況的油耗無影響。考慮伸縮工況的可操作性，將伸縮工況主臂角度定為基本臂最大仰角。通過測試可知，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速對油耗影響顯著，因此伸縮工況油耗測試選擇發(fā)動機(jī)怠速和最高轉(zhuǎn)速分別予以測試。鋼絲繩倍率根據(jù)用戶使用頻次及測試可操作性，選擇4倍率作為測試倍率，同時為了保證試驗安全性、可操作性，規(guī)定操縱手柄在2s內(nèi)平穩(wěn)操作至最大開度。

四是變幅工況。選取不同噸位的典型產(chǎn)品對其基本臂、中長臂、全伸臂的變幅工況燃油消耗量進(jìn)行測試，可知載荷、臂長、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對變幅油耗的影響較大。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，起重機(jī)變幅作業(yè)多集中在基本臂和中長臂工況，因此本標(biāo)準(zhǔn)變幅工況燃油消耗量測試時臂長選取基本臂、中長臂，載荷選取基本臂空載、中長臂空載、中長臂仰角為時的額定載荷，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速選取怠速和最高轉(zhuǎn)速，考慮最高轉(zhuǎn)速帶載變幅下降工況存在一定的危險性，本標(biāo)準(zhǔn)中長臂仰角為時的額定載荷只在怠速下測量。同時為了保證試驗安全性、可操作性及結(jié)果的重復(fù)性，規(guī)定操縱手柄2s內(nèi)平穩(wěn)操作至最大開度。

五是起升工況。選取不同噸位的典型產(chǎn)品對起升工況燃油消耗量進(jìn)行測試，可知在不同變幅角度下，起升油耗基本不發(fā)生變化，而不同臂長、不同載荷和不同的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對起升工況油耗影響較大。同時根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)起升工況數(shù)據(jù)統(tǒng)計及測試可操作性，確定起升工況如下：幅度選取基本臂最大仰角，臂長選取基本臂和中長臂，載荷選取基本臂空載、中長臂空載和相應(yīng)的額定載荷。同時為了保證試驗安全性、可操作性及結(jié)果的重復(fù)性，操縱手柄2s內(nèi)平穩(wěn)操作至最大開度。由于燃油消耗量的測試結(jié)果單位為L/h，根據(jù)起升工況油耗試驗數(shù)據(jù)得出，不同起升高度不會影響最終的燃油消耗量測試值，此處取起升高度為4m。

六是回轉(zhuǎn)工況。回轉(zhuǎn)工況的試驗載荷同主臂起升工況，工況為基本臂空載中長臂相應(yīng)額定載荷。為了保證試驗過程的安全性，只對怠速工況進(jìn)行測試。

3.2.2? ?試驗結(jié)果處理說明

為使試驗車輛在燃油消耗量測量過程中能嚴(yán)格按要求保持測試狀態(tài)，確保試驗結(jié)果的可比性和科學(xué)性，本標(biāo)準(zhǔn)對于試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了相應(yīng)的校正。每個動作油耗試驗均重復(fù)進(jìn)行5次，試驗結(jié)果應(yīng)去除最大和最小兩個試驗數(shù)據(jù)，其余3個試驗數(shù)據(jù)取平均值作為試驗結(jié)果。各動作測得的燃油消耗量算術(shù)平均值，按照 GB/T 12545.2《商用車輛燃料消耗量試驗方法》規(guī)定的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)校正，即為該動作的燃油消耗量校正值，根據(jù)各工況權(quán)重系數(shù)占比，得到起重機(jī)作業(yè)工況燃油消耗量。

3.2.3? ?試驗權(quán)重系數(shù)說明

“權(quán)重系數(shù)”的確定是否科學(xué)、合理，直接影響著燃油消耗量測試結(jié)果的科學(xué)性、合理性。為統(tǒng)計獲得汽車起重機(jī)上車作業(yè)時各動作的權(quán)重系數(shù)，利用Matlab、Excel等數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件，先對物聯(lián)網(wǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除無效的數(shù)據(jù)點(diǎn)。判斷每個數(shù)據(jù)點(diǎn)的動作狀態(tài)，將其分為伸縮工況、變幅工況、回轉(zhuǎn)工況及起升工況。然后再分別統(tǒng)計各動作工況下，不同發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、臂長、吊重量的權(quán)重系數(shù)。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)來的都是離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)，處理時按照累計時間的方法進(jìn)行統(tǒng)計，最后根據(jù)各動作的累計時間計算權(quán)重系數(shù)，見表3。

4? ?標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施意義

GB/T 39416-2020《汽車起重機(jī)燃油消耗量試驗方法》屬于起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)體系“流動式起重機(jī)”小類。在起草過程中，注意到貫徹國家有關(guān)的法令、法規(guī)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)能與之協(xié)調(diào)一致。本標(biāo)準(zhǔn)在起草過程中充分考慮了汽車起重機(jī)特點(diǎn)，將燃油消耗量試驗工況分為作業(yè)工況和行駛工況。對汽車起重機(jī)燃油消耗量試驗的術(shù)語和定義、試驗準(zhǔn)備、試驗方法以及計算方法進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，為規(guī)范和統(tǒng)一汽車起重機(jī)燃油消耗量試驗提供了技術(shù)依據(jù)和指導(dǎo)。筆者希望通過對標(biāo)準(zhǔn)制定背景和主要內(nèi)容的解讀，可以幫助汽車起重機(jī)生產(chǎn)單位、使用單位和檢驗檢測機(jī)構(gòu)更好地貫徹執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)，可以準(zhǔn)確、客觀地評價汽車起重機(jī)燃油消耗量水平。