《汽車起重機燃油消耗量試驗方法》國家標準解讀

胡海鵬　朱天罡　張艷　李雪峰　侯政良

摘要：介紹《汽車起重機燃油消耗量試驗方法》國家標準制定的背景，解讀了標準的適用范圍、主要內(nèi)容，為汽車起重機行業(yè)各企業(yè)和檢測機構(gòu)更好地理解和執(zhí)行標準要求，更好地貫徹和實施標準內(nèi)容提供指導。

關鍵詞：汽車起重機；燃油消耗量；試驗方法；國家標準

0? ?引言

在我國汽車起重機屬于專用汽車中的專項作業(yè)車，是一種配裝起重專用設備，在設計和制造上用于工程專項起重作業(yè)的汽車。汽車起重機作為工程起重機械的一種，在國家經(jīng)濟建設的各領域中被廣泛應用，發(fā)揮著不可替代的作用。當前，汽車起重機主要以燃油發(fā)動機作為動力，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)范汽車起重機燃油消耗量的試驗方法，是準確評價其燃油消耗水平的重要依據(jù)。

1? ?標準制定背景

2013年2月6日，國務院下發(fā)《關于加強內(nèi)燃機工業(yè)節(jié)能減排的意見》，要求健全標準體系，制定內(nèi)燃機產(chǎn)品燃油消耗限值及測量方法標準。2016年8月1日，質(zhì)檢總局、國家標準委、工業(yè)和信息化部下發(fā)《裝備制造業(yè)標準化和質(zhì)量提升規(guī)劃》，在第五條中要求完善綠色制造標準體系，重點研究“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)品評價標準”。

根據(jù)國標委綜合〔2017〕128號“關于下達第四批國家標準制修訂計劃的通知”要求，由徐州重型機械有限公司負責制定國家標準《汽車起重機燃油消耗量試驗方法》，編號20173432-T-604。標準起草工作組成員單位包括江蘇徐工工程機械研究院有限公司和中機科（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標準資料，收集行業(yè)內(nèi)相關意見，按照GB/T 1.1-2009《標準化工作導則第1部分：標準的結(jié)構(gòu)和編寫》規(guī)定及要求，歷時2年時間完成標準報批稿，經(jīng)國家標準化管理委員會批準，于2020年11月19日發(fā)布，2021年6月1日實施。

2? ?標準適用范圍

GB/T 39416-2020《汽車起重機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燃油消耗量的試驗方法，標準還適用于與汽車起重機同樣裝備有起重設備、有臂架伸縮、變幅等機構(gòu)，用于完成起重作業(yè)的全地面起重機。

3? ?標準主要內(nèi)容

汽車起重機作為用于起重作業(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。本標準根據(jù)汽車起重機作業(yè)特點，將汽車起重機燃油消耗量試驗分為行駛和作業(yè)兩大工況，規(guī)定了汽車起重機燃油消耗量試驗的術(shù)語和定義、試驗準備、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

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

JT/T 719-2016《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》中，營運貨車行駛?cè)加拖牧吭囼灧椒òǖ人傩旭?、加速行駛和怠速三個工況，本標準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)汽車起重機的車速特點進行了部分調(diào)整，主要因為JT/T 719-2016《營運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”，營運貨車最高車速多集中在100km/h以上；而汽車起重機行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品的最高車速一般為70～90km/h，汽車起重機行駛路面工況較為復雜，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貨車要少很多。鑒于汽車起重機與營運貨車最高車速及行駛路況存在差異，本標準等速試驗根據(jù)汽車起重機產(chǎn)品的特點選擇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

本標準中加速行駛和怠速工況燃油消耗量按JT/T 719-2016《營運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個數(shù)與JT/T 719-2016《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》規(guī)定的不同，汽車起重機試驗點個數(shù)為7。

3.1.3? ?試驗工況權(quán)重系數(shù)說明

本標準權(quán)重系數(shù)的確定是否科學、合理，直接影響著燃油消耗量測試結(jié)果的科學性、合理性。為統(tǒng)計獲得汽車起重機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)進行篩選，剔除無效的數(shù)據(jù)點，判斷每個數(shù)據(jù)點的速度區(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，并不連續(xù)，數(shù)據(jù)處理時認為某一車速前后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。

為了科學合理地確定汽車起重機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90天的數(shù)據(jù)。除此之外，汽車起重機行駛工況與道路運輸車輛類似，本標準不同運行工況權(quán)重系數(shù)確定過程中，還參考了JT/T 719-2016《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》。

綜合汽車起重機不同運行工況的權(quán)重系數(shù)以及等速行駛工況下不同速度點的百分比，構(gòu)建了汽車起重機行駛工況權(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)汽車起重機作業(yè)特點，標準既要有先進性和科學性，又要規(guī)范、可操作，標準規(guī)定的作業(yè)項目、檢驗方法、手段應盡量考慮企業(yè)的實際情況（設備條件、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、伸縮、變幅、起升、回轉(zhuǎn)6大工況。

一是支腿伸縮工況。起重機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，是指各起重機制造商設置的支腿工作時發(fā)動機的最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速。

二是待機工況。起重機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)動機轉(zhuǎn)速應保持為起重機制造廠規(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行測試，可知載荷、臂長、發(fā)動機轉(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，起重機變幅作業(yè)多集中在基本臂和中長臂工況，因此本標準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，本標準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?；剞D(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額定載荷。為了保證試驗過程的安全性，只對怠速工況進行測試。

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)果的可比性和科學性，本標準對于試驗數(shù)據(jù)進行了相應的校正。每個動作油耗試驗均重復進行5次，試驗結(jié)果應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)定的方法進行標準狀態(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、合理，直接影響著燃油消耗量測試結(jié)果的科學性、合理性。為統(tǒng)計獲得汽車起重機上車作業(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)進行篩選，剔除無效的數(shù)據(jù)點。判斷每個數(shù)據(jù)點的動作狀態(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，處理時按照累計時間的方法進行統(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? ?標準實施意義

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