酷跑:冰上驾驶如何帮助塑造未来的车辆

在瑞典一组结冰的湖泊上进行汽车的冬季测试，已经成为各种汽车技术发展的一个关键岗位。Jon Excell报道

每年12月，在瑞典遥远的北部，距离北极圈边缘仅几英里的地方，工程界会发生一种更不寻常的现象。

随着冬天的结冰，气温降至零下30°C，卫星导航的车辆编队驶向这片人烟稀少的地区，开始在冰上小心翼翼地蚀刻出奇怪的图案。

从空中看，这幅由圆圈和摆动的线条组成的复杂挂毯——奇怪地让人想起20世纪90年代英国麦田怪圈的恶作剧——为这幅本已超现实的景观增添了神秘色彩。

在地面上，由于无处不在的汽车广告牌，其更实际的目的很快变得明显。在接下来的三个月里，世界各地的汽车制造商纷纷涌向该地区，在这些结冰的测试轨道上独特的低摩擦表面上测试他们的技术。这是牵引控制系统和动力传动系统创新的最终试验场，这些创新使我们的车辆更安全、更高效、更容易驾驶。

由于地理位置和运气的巧合，大部分活动都集中在拉普兰的诺伯滕县的阿耶普罗格小镇周围:这里每年都会涌入工程师、技术人员和机械师，人口在1月到3月之间从不足2000人膨胀到近4000人。

该地区的测试始于1973年，当时欧宝的工程师们正在寻找一个合适的地点来测试刚刚起步的防抱死制动系统(ABS)，他们在瑞典最大、最深的湖泊之一霍纳文湖(Lake Hornaven)的冰冻冰面上发现了一条飞机跑道。

虽然这些早期的先驱资源有限，技术支持也很少，但“wintertest”现在是一项大业务:它是当地经济的主要贡献者，也是各种汽车技术发展的关键驿站。

英国工程跨国公司GKN的汽车部门GKN Driveline是该地区长期存在的一家公司。在最近一次参观公司位于阿耶普罗格科利米斯试验场的基地时，工程师亲眼看到了为什么这些设施如此重要。

GKN的工程师Heinrich Huchtkoetter已经协调公司的冬季测试超过20年了，见证了它从两到三辆车和一个租来的车库发展到一个密集的项目，包括20辆车，8条独立的轨道和一个由20名工程师组成的长期团队。

你需要在冰上驾驶，因为在冰上你能真正感受到不同技术之间的差别

这种规模的增长与技术优先级的变化有很大关系。Huchtkoetter说，30年前，该设备主要用于测试机械传动系统的解决方案，如在四轮驱动(AWD)应用中用于传递扭矩的粘性联轴器。但今天的重点是快速发展的电子控制牵引增强系统领域，而结冰的湖面是调整和完善这项技术的最佳场所。他解释说:“要做到这一点，你真的需要低浓度的表面。”“你需要在冰上驾驶，因为在那里你能真正感受到一种技术和另一种技术的差异，而在高湿度的路面上，这几乎是不可能的。”

在未来的几年里，随着环保立法对制造商开发替代动力系统技术施加更大的压力，冬季测试预计将成为开发过程中越来越重要的一步。事实上，GKN汽车公司的首席执行官彼得•莫格(Peter Moelgg)预测，到2025年，电池和内燃机将在汽车的动力中占同等比例。

正如今年冬天测试的许多车辆所证明的那样——包括一辆配备了gkn开发的电动前轴的宝马i8混合动力车——这远非一个不切实际的目标。同样显而易见的是，虽然电气化一度被视为效率和性能之间的一种权衡，但情况已不再如此。

毫无疑问，像eTwinster这样的扭矩矢量系统有助于提高效率和安全性，但同样地，这些系统也带来了性能上的显著改善。事实上，根据huchtkotter的说法，在冰上测试这些技术的能力在提高性能方面发挥了作用。“当我们开始冬季测试时，一切都是关于牵引力，然后我们发现我们的系统改善牵引力也会影响车辆的动力学。路面摩擦越低，就越容易调整和校准系统。”

不用说，在结冰的湖面上开车是一件很有趣的事，而且这些设施对客户和媒体都是一个很好的展示。但是，正如GKN的eDrive系统总监西奥·加斯曼(Theo Gassmann)很快指出的那样，这一切都有一个严肃的目的。“人们不仅仅在冰上开车,很开心,一些记者和oem汽车有多好:他们有一个扩展的测试程序列表通过签署,然后,最终,有客户,有一个最终检查和签收的车。”

这是一个严格的过程:车辆通常会经过一系列低负荷和高负荷的测试周期，然后最终签署。为了确保生成的数据是可靠的，重要的是冰层本身的条件要尽可能一致。

这可能相对简单，如果冰没有一个不方便的融化习惯。但每到春天，随着白昼变长，这个先进的研究设施就会融化，就像它从未存在过一样。每年冬天，它都必须仔细地按照一套精确的规格进行重建。“我们每年都使用相同的布局，因为测试需要重复，”Gassmann说，“每条曲线每年都有完全相同的形状。你需要了解赛道，并在使用的软件中考虑到这一点。”

除了球场的形状，它在湖面上的位置也很重要。虽然湖面结冰了，但随着水被抽走供给海岸上的水力发电站，冰的水平发生了变化。科尔米斯试验场的总经理哈拉尔德Fjellström表示，这个数字有时会下降200万。如果轨道不在正确的位置，这可能会导致问题。他说:“我们把铁轨放在同一个地方非常重要，因为那个地区有石头和岩石。”“当我们开始的时候，我们不知道它是什么样子的，突然石头开始从轨道上冒出来。”

该球场将于12月开始施工，届时冰面厚度约为5-10厘米。一辆装有全球定位系统的滑板车驶上湖面，开始把雪压实，让它结冰，并标出测试赛道的路线。随着冰层继续变厚，车队被派去准备赛道:Fjellström说:“30厘米高的小型绿色拖拉机带着除雪机把雪拖走。”“当高度达到40厘米时，我们就用重型车辆，45厘米时用犁，55厘米时用刮刀。”

在整个过程中，实际上在整个测试季节中，使用车载雷达仪器仔细测量和监测冰的厚度。当厚度达到65cm左右时，可以开始冬季测试。一旦赛道建成，技术人员就会对其进行维护，他们24小时轮班工作，清除新雪，并确保赛道上最极端的部分——光滑的冰尽可能地保持滑。

尽管有着良好的安全记录——从来没有人掉进过冰里——Fjellström的团队仍然不断地检查湖面是否有裂缝。有趣的是，天气越冷，就越危险。在-30°C以下，冰变得更脆，更容易破裂。Fjellström表示:“在零下30度的气温下，我们不会使用大型机器，因为刮土机可以移除大块物体。”最佳工作温度为-5至-15°c

过去，我们可以在9月底到湖上去，但过去10年里，冬天总是来得更晚

随着传动技术发展的步伐不断加快，像这样的设备将变得越来越重要。事实上，GKN目前正在考虑如何扩大其活动。但是地平线上乌云密布。虽然对这些设施的需求正在增加，Fjellström担心可能与气候变化有关的暖冬可能会在未来几年给该行业带来压力。“我们开始的时候已经注意到秋天暖和多了。过去我们可以在9月底到湖上去，但过去10年里，冬天来得更晚。”到目前为止，这还没有影响到测试季节的开始，Fjellström仍然保证在1月开始测试，但秋季变暖的趋势令人担忧。

考虑到这一点，冬季测试社区提出了一个根本性的解决方案:一个巨大的室内测试设施，这将保护和延长测试季节，确保全年为当地经济做出贡献。这个被称为北极弧的55000平方米的设施将以一系列轨道为特色，并使用制冷技术将温度保持在恒定的-7°C。

该赛道位于现有的Colmis试验场附近，还将设有一个加热的室外沥青区域，以便高负荷测试和寒冷天气测试可以同时进行。据Fjellström报道，这个最先进的设施预计将在2018年建成并运行，并将帮助Arjeplog在未来许多年保持在最寒冷的地图上。