城市公交车行驶工况构建的研究

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1、城市公交车行驶工况构建的研究马柯摘要：目前国内对于城市公交燃料消耗多采用四工况和城市运转循环法进行评价，由于这两种评价方法与公交车实际运行工况存在差异，所得到的燃料消耗量与实际差异很大，因此构建典型城市公交车行驶工况十分有必要。本文通过主成[1][2]分分析及聚类分析，提出了一种能反映典型城市公交实际工况的方法。关键词：公交车；行驶工况；主成分分析；聚类分析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.前言由于不同国家、城市和地区交通条件不同，造成公交车实际行驶状况差异很大，这种差异使得公交车在不同地方行驶中表现出不同的性能，特别是在经济性方面差异很大。目前欧洲、日本和美国各主要国家都有自己的路谱，以指导汽车的设计工作。我国目前多采用国标四工况法与城市运转循环法，但其路谱特征与实际路谱差异较大。因此为满足国内客车市场，尤其是

4、公交车市场日益增加的需[3]求，开展城市客车行驶工况调查与构建具有十分重要的意义。2.道路研究道路研究是整个路谱建立的第一步，主要确定测试车辆，驾驶员操作习惯，熟悉整条线路的交通状况、红绿灯数目、相邻站点长度等道路基本信息。为了避免人为操作习惯的不同带来的差异，因此全部测试数据均由一个驾驶员完成，最大限度的减小系统误差。本次测试车辆随机选择该线路正常运营公交车，选取任一工作日与非工作日两天(6:30-18:30)进行，所测线路共包括18个红绿灯，沿途经过郊区段、市区段以及乡村路段，单程35个站点共18km，最大坡度4.5%，单程运行时长57min，相邻站点多集中在500-800m，工作日与非工

5、作日路面通勤状况并无明显差异，全天高峰时期多集中于16-17时，高峰时段载客30人左右，其余时段载客集中于10～15人。3.运动学片段的描述车辆从起步到最终停止，期间由于受到交通状况的影响，会有怠速段、加速段、匀速段、减速段。将车辆从一个怠速的开始到下一个怠速的开始称之为一个[4]运动学片段（以下简称片段），而实际的行驶路况就是由这样一个个不同的片段构成。统计各片段的运行里程、运行时间、加减速比例等特征值，并对这些特征值进行主成分分析；在此基础上进行聚类分析，将片段分成不同的类，获得与交通状况对应的分类；利用概率构造出适合的行驶工况。此方法的核心就是运动学片段的研究。以我国某城市某条公交路线为

6、例，建立典型城市公交行驶工况。为了尽可能到达反映真实道路状况的路谱，首先必须有大量实测车速变化数据，然后按照一定原则提炼出有代表性的行驶工况。本次研究采用潍柴动力上海研发中心开发的车辆跟踪系统，通过发动机CAN线进行采样，采样频率1Hz，采集数据见下表。共包含了56704个速度时间点，将这些点分为604个片段。表1采集参数一览表编号采集参数单位1测试距离km2测试时间s3车速km·h-14扭矩N·m5转速r/min6道路坡度%7驻车时间s[5]在分析数据时，需要明确以下几个概念：①怠速模式，发动机处于怠速转速但车速为零；②加速模式，车速变化值为正值且绝对值大于等于0.1m/s²；③减速模式，车

7、速变化值为负且绝对值大于等于0.1m/s²；④匀速模式，车速变化绝对值小于0.1m/s²且车速不为零。为了比较不同片段之间的差异，本文定义了14个特征值作为选择标准：描述片段大小参数：运行里程、运行时间、加速比例、减速比例、匀速比例、怠速比例；描述行驶速度参数：平均车速、平均行驶车速、最大车速、速度标准差；描述加速度参数：最大加速度、最大减速度、加速段平均加速度、减速段平均加速度。经过处理后，形成