淺談汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)低附著系數(shù)路水膜的形成

龍春林 馮威 何厚來(lái) 韋冠 譚勇

關(guān)鍵詞：汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng);低附著系數(shù);水膜

0 引言

汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)中的低附著系數(shù)路是針對(duì)ABS、ESC等電子輔助系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試的典型路面，同時(shí)也模擬了城市、鄉(xiāng)村、山地和冰面等各種環(huán)境下的道路特征。通過(guò)車(chē)輛在該類(lèi)路面中反復(fù)測(cè)試，收集到相關(guān)調(diào)校數(shù)據(jù)，提升系統(tǒng)性能。

本文所探討低附著系數(shù)路的水膜，為進(jìn)行相關(guān)汽車(chē)試驗(yàn)時(shí)保護(hù)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(jié)冰的路面以及積雪的路面，用來(lái)測(cè)試車(chē)輛防抱死制動(dòng)、防側(cè)滑、牽引力控制和操縱穩(wěn)定性等試驗(yàn)。而水膜的作用就是為了保護(hù)像玄武巖路和瓷磚路這樣的低附著系數(shù)路面，避免路面的破損，從而影響路面的摩擦系數(shù)，造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。而要想在試驗(yàn)時(shí)保持低附著系數(shù)路面的濕潤(rùn)并形成均勻水膜，就需要合理地布置噴水/ 溢流設(shè)施及排水溝。

1 噴水/ 溢流設(shè)施施工工藝

1.1 噴水/ 溢流設(shè)施施工工藝

1.1.1 噴水/ 溢流設(shè)施材料選用

噴水/ 溢流設(shè)施的管道布設(shè)材料首選PE 管。PE 管較傳統(tǒng)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(zhǎng)、水流阻力小、重量輕且運(yùn)輸和安裝便捷、焊接工藝簡(jiǎn)單、施工方便以及工程綜合造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

噴水設(shè)施的噴頭選擇需滿足以下條件。

①噴水面要達(dá)到預(yù)定要求，能?chē)婎A(yù)定位置，確保水膜覆蓋整個(gè)路面。

②噴水方向要覆蓋在低附著系數(shù)路面上，避免溢流到路肩及意外區(qū)域。

③噴水量要達(dá)到預(yù)定要求，確?？尚纬煞€(wěn)定的水膜。

目前，市面上主要有可調(diào)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(jī)具有獨(dú)特的電熔連接和熱熔對(duì)接、熱熔承連接技術(shù)，保證了接口的強(qiáng)度及接口的安全可靠。安裝時(shí)需要注意的是，要根據(jù)管徑的大小及時(shí)調(diào)整焊接機(jī)管道固定夾具的大小，避免出現(xiàn)松動(dòng)導(dǎo)致焊偏、脫焊等問(wèn)題。另外，焊接時(shí)需要將對(duì)接處的管口削平再對(duì)接熔焊，以保證焊接的質(zhì)量。

噴頭安裝時(shí)需要注意以下事項(xiàng)。

①由于噴頭噴射時(shí)需要一定的角度，如果噴射角度達(dá)不到預(yù)定效果，則需要加裝彎頭以調(diào)節(jié)噴射角度。經(jīng)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)測(cè)試，一般角度在30 ～ 45°效果較佳。角度太大，噴射的水會(huì)影響試驗(yàn)車(chē)輛的視線;角度太低，無(wú)法達(dá)到預(yù)期噴射距離，無(wú)法形成有效面積的水膜。

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

1.2 噴水/ 溢流設(shè)施規(guī)劃布局

1.2.1 噴水設(shè)施施工規(guī)劃布局

噴水設(shè)施規(guī)劃布局時(shí)，應(yīng)在直線低附著系數(shù)路（玄武巖路和瓷磚路）的兩旁設(shè)置排水溝（圖1），噴射的水在流過(guò)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(nèi)，空間利用率高，工程造價(jià)低。

1.2.2 溢流設(shè)施施工規(guī)劃布局

溢流設(shè)施規(guī)劃布局時(shí)，應(yīng)在坡道低附著系數(shù)路的上段設(shè)置進(jìn)水溢流槽，槽內(nèi)布置進(jìn)水PE 管;在下段設(shè)置排水槽，槽內(nèi)設(shè)置排水管（圖2）。這樣進(jìn)水槽的水溢出后，在流過(guò)低附著系數(shù)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(shù)路面外。

1.3 工藝流程

1.3.1 噴水設(shè)施施工過(guò)程

在直線低附著系數(shù)路兩旁的排水溝內(nèi)布置進(jìn)水管。一般將進(jìn)水管布置在排水溝靠上位置，并在進(jìn)水管上布置噴頭的安裝點(diǎn)。安裝點(diǎn)與路面成30°左右的夾角，且設(shè)置好噴頭的總數(shù)量以及每個(gè)噴頭的間距。如果進(jìn)水管布置得比較低，且安裝點(diǎn)沒(méi)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(shè)施施工過(guò)程

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

1.4 工藝要點(diǎn)

①進(jìn)水溢流槽的格柵蓋板，蓋板橫斷面為直角梯形，上底長(zhǎng)296.00 mm，下底長(zhǎng)400.00 mm，高60.00 mm，直角梯形的銳角為30°，材質(zhì)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(guò)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(zhì)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(guò)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(yàn)壓力采用0.9 MPa。

④?chē)娝O(shè)施的進(jìn)水管每隔約2 500 mm 設(shè)置一個(gè)噴頭。噴頭間隔過(guò)大會(huì)造成路面噴淋范圍不足;噴頭間隔過(guò)密會(huì)增加工程成本。

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

⑥噴水設(shè)施排水溝的格柵蓋板，蓋板寬500.00 mm，厚60.00 mm，材質(zhì)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(guò)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(zhì)量控制

噴水/ 溢流設(shè)施工程中需要關(guān)注的細(xì)節(jié)如下。

2.1 噴頭的選擇

噴頭的選擇，可調(diào)子彈頭噴頭價(jià)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(shù)路坡高的一側(cè);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(jià)格較貴，但噴射面積廣，射程遠(yuǎn)（圖3），一般安裝在雙條直線低附著系數(shù)路坡底的一側(cè);噴出的水花先噴到兩條低附著系數(shù)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(duì)應(yīng)的等效孔徑，例如某條直線低附著系數(shù)路自制噴頭共160 個(gè)，每個(gè)噴頭有8 個(gè)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(jì)算出主管的半徑為35.78 mm，由此推斷選取的管徑不應(yīng)小于71.56 mm。加上余量考慮， 則應(yīng)選取型號(hào)為DN80 的管。

2.3 進(jìn)水溢流槽進(jìn)水量的調(diào)節(jié)

進(jìn)水溢流槽的進(jìn)水量，需要在進(jìn)水管端布置調(diào)節(jié)閥門(mén)，以便對(duì)進(jìn)水量的可控微量調(diào)節(jié)。這樣可以形成理想的均勻水膜，從而避免水量過(guò)大出現(xiàn)流水直接沖出路肩的現(xiàn)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(shù)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(xiàn)水膜直接流出路肩的現(xiàn)象。另外，低附著系數(shù)路兩旁的水膜導(dǎo)流槽，必需滿足最大排水量的要求，避免水膜流出導(dǎo)流槽的現(xiàn)象。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)低附著系數(shù)路噴水設(shè)施的施工工藝以及質(zhì)量控制方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單總結(jié)，并就施工過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題及質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)，希望能為今后的汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)建設(shè)工作提供參考，節(jié)省工程造價(jià)，提高建設(shè)質(zhì)量。