城市公交車行駛工況構(gòu)建的研究

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1、城市公交車行駛工況構(gòu)建的研究馬柯摘要：目前國內(nèi)對于城市公交燃料消耗多采用四工況和城市運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)法進(jìn)行評價(jià)，由于這兩種評價(jià)方法與公交車實(shí)際運(yùn)行工況存在差異，所得到的燃料消耗量與實(shí)際差異很大，因此構(gòu)建典型城市公交車行駛工況十分有必要。本文通過主成[1][2]分分析及聚類分析，提出了一種能反映典型城市公交實(shí)際工況的方法。關(guān)鍵詞：公交車；行駛工況；主成分分析；聚類分析AStudyontheConstructionofCityBusDrivingCycleMaKe,LiMingan,YanJiang,HeSijie,ZhangYou(WeichaiPowerCo.,Ltd.ShanghaiR&DCente

2、r,Shanghai)Abstract:Nowadays,citydrivingcyclesareusedforthefuelconsumptionofcitybus.Whilethedifferencesbetweenthesemethodswiththeactualdrivingcycle,willmakeabiggapwithactualfuelconsumption.It'snecessarytoconstructtheactualcitybusdrivingcycle.Thisarticlerevealedamethodtoconstructthecitybusdrivingcycl

3、ewhichcanreflectthetypicalroute,byprincipleanalysisandclusteranalysis.KeyWords:CityBus;DrivingCycle;PrincipleAnalysis;ClusterAnalysis.1.前言由于不同國家、城市和地區(qū)交通條件不同，造成公交車實(shí)際行駛狀況差異很大，這種差異使得公交車在不同地方行駛中表現(xiàn)出不同的性能，特別是在經(jīng)濟(jì)性方面差異很大。目前歐洲、日本和美國各主要國家都有自己的路譜，以指導(dǎo)汽車的設(shè)計(jì)工作。我國目前多采用國標(biāo)四工況法與城市運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)法，但其路譜特征與實(shí)際路譜差異較大。因此為滿足國內(nèi)客車市場，尤其是

4、公交車市場日益增加的需[3]求，開展城市客車行駛工況調(diào)查與構(gòu)建具有十分重要的意義。2.道路研究道路研究是整個(gè)路譜建立的第一步，主要確定測試車輛，駕駛員操作習(xí)慣，熟悉整條線路的交通狀況、紅綠燈數(shù)目、相鄰站點(diǎn)長度等道路基本信息。為了避免人為操作習(xí)慣的不同帶來的差異，因此全部測試數(shù)據(jù)均由一個(gè)駕駛員完成，最大限度的減小系統(tǒng)誤差。本次測試車輛隨機(jī)選擇該線路正常運(yùn)營公交車，選取任一工作日與非工作日兩天(6:30-18:30)進(jìn)行，所測線路共包括18個(gè)紅綠燈，沿途經(jīng)過郊區(qū)段、市區(qū)段以及鄉(xiāng)村路段，單程35個(gè)站點(diǎn)共18km，最大坡度4.5%，單程運(yùn)行時(shí)長57min，相鄰站點(diǎn)多集中在500-800m，工作日與非工

5、作日路面通勤狀況并無明顯差異，全天高峰時(shí)期多集中于16-17時(shí)，高峰時(shí)段載客30人左右，其余時(shí)段載客集中于10～15人。3.運(yùn)動(dòng)學(xué)片段的描述車輛從起步到最終停止，期間由于受到交通狀況的影響，會(huì)有怠速段、加速段、勻速段、減速段。將車輛從一個(gè)怠速的開始到下一個(gè)怠速的開始稱之為一個(gè)[4]運(yùn)動(dòng)學(xué)片段（以下簡稱片段），而實(shí)際的行駛路況就是由這樣一個(gè)個(gè)不同的片段構(gòu)成。統(tǒng)計(jì)各片段的運(yùn)行里程、運(yùn)行時(shí)間、加減速比例等特征值，并對這些特征值進(jìn)行主成分分析；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行聚類分析，將片段分成不同的類，獲得與交通狀況對應(yīng)的分類；利用概率構(gòu)造出適合的行駛工況。此方法的核心就是運(yùn)動(dòng)學(xué)片段的研究。以我國某城市某條公交路線為

6、例，建立典型城市公交行駛工況。為了盡可能到達(dá)反映真實(shí)道路狀況的路譜，首先必須有大量實(shí)測車速變化數(shù)據(jù)，然后按照一定原則提煉出有代表性的行駛工況。本次研究采用濰柴動(dòng)力上海研發(fā)中心開發(fā)的車輛跟蹤系統(tǒng)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)CAN線進(jìn)行采樣，采樣頻率1Hz，采集數(shù)據(jù)見下表。共包含了56704個(gè)速度時(shí)間點(diǎn)，將這些點(diǎn)分為604個(gè)片段。表1采集參數(shù)一覽表編號(hào)采集參數(shù)單位1測試距離km2測試時(shí)間s3車速km·h-14扭矩N·m5轉(zhuǎn)速r/min6道路坡度%7駐車時(shí)間s[5]在分析數(shù)據(jù)時(shí)，需要明確以下幾個(gè)概念：①怠速模式，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速轉(zhuǎn)速但車速為零；②加速模式，車速變化值為正值且絕對值大于等于0.1m/s2；③減速模式，車

7、速變化值為負(fù)且絕對值大于等于0.1m/s2；④勻速模式，車速變化絕對值小于0.1m/s2且車速不為零。為了比較不同片段之間的差異，本文定義了14個(gè)特征值作為選擇標(biāo)準(zhǔn)：描述片段大小參數(shù)：運(yùn)行里程、運(yùn)行時(shí)間、加速比例、減速比例、勻速比例、怠速比例；描述行駛速度參數(shù)：平均車速、平均行駛車速、最大車速、速度標(biāo)準(zhǔn)差；描述加速度參數(shù)：最大加速度、最大減速度、加速段平均加速度、減速段平均加速度。經(jīng)過處理后，形成