• ISSN 0258-2724
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城市道路轻型汽车行驶工况构建

张宏 姚延钢 杨晓勤

张宏, 姚延钢, 杨晓勤. 城市道路轻型汽车行驶工况构建[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(6): 1139-1146, 1154. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180224
引用本文: 张宏, 姚延钢, 杨晓勤. 城市道路轻型汽车行驶工况构建[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(6): 1139-1146, 1154. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180224
ZHANG Hong, YAO Yangang, YANG Xiaoqin. Light-Duty Vehicles Driving Cycle Construction Based on Urban Roads[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(6): 1139-1146, 1154. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180224
Citation: ZHANG Hong, YAO Yangang, YANG Xiaoqin. Light-Duty Vehicles Driving Cycle Construction Based on Urban Roads[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(6): 1139-1146, 1154. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180224

城市道路轻型汽车行驶工况构建

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180224
基金项目: 内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2019MS07021);内蒙古自治区交通运输厅科技项目(NJ-2017-8);中央高校基本科研业务费资助资金项目(310822171134);中国国家留学基金资助项目(201806815002)
详细信息
    作者简介:

    张宏(1981—),女,副教授,博士,研究方向为城市交通数据科学及应用,E-mail:zhang2001hong@126.com

  • 中图分类号: U461

Light-Duty Vehicles Driving Cycle Construction Based on Urban Roads

  • 摘要: 为了制定标准车辆能耗规范和标定车辆排放,优化汽车使用性能,以呼和浩特市区道路上轻型汽车为研究对象,对轻型汽车行驶工况进行了分析. 首先通过中国汽车检测工况研究和开发(China automotive test cycle,CATC)专用数据采集设备,收集了74台车辆的行驶工况样本数据,数据采集覆盖所有时段类型、道路类型、轻型车类型和驾驶员类型;其次通过加权二次构建控制不同车辆类型的比例,采用主成分分析和聚类分析预处理数据,制定短行程规则;最后将运动学片段进行裁剪和特征值分类,构建了城市道路轻型汽车行驶工况. 研究结果表明:CATC平均速度为25.87 km/h,运行平均速度为33.92 km/h、匀速比例为20.59%,怠速比例为23.72%,加速比例为28.56%,减速比例为27.13%. 与欧盟提出的轻型车循环测试工况相对比,平均速度、运行平均速度、匀速比例低于欧洲工况,加速比例、减速比例、怠速比例高于欧洲工况.

     

  • 图 1  实时数据查询

    Figure 1.  Real-time data query

    图 2  历史数据查询

    Figure 2.  Historical data query

    图 3  城市道路轻型汽车行驶工况构建基本过程

    Figure 3.  Basic process of constructing the automobile driving cycle on urban roads

    图 4  私家车、出租车、公务车出行特征分析

    Figure 4.  Travel feature analysis of private,taxi and financing vehicles

    图 5  城市道路轻型汽车行驶工况

    Figure 5.  Light-duty vehicles condition on urban roads

    表  1  CATC信息化系统菜单功能

    Table  1.   Menu function of CATC information system

    一级菜单二级菜单
    车辆监控 全屏地图检测
    历史轨迹查询与下载
    历史轨迹对比
    实时数据查询
    数据管理 历史数据查询与下载
    文件下载
    车辆与终端 车辆信息管理
    终端管理
    车辆与终端绑定
    车辆与终端快速注册
    SIM卡管理
    SIM卡流量流水查询
    城市监控 全国城市监控
    各城市监控详情
    单车数据监控
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    表  2  部分数据格式要求

    Table  2.   Data format requirements

    数据表示内容数据类型描述及要求
    VIN STRING 识别码是识别的唯一标识,由 17 位字码构成,不足 17 位后补“\0”,例如车架号、产品条码、SIM卡号等
    经度 DWORD 以度为单位的经度值 × 106,精确到百万分之一度
    纬度 DWORD 以度为单位的纬度值 × 106,精确到百万分之一度
    方向 WORD 0~360o,正北为 0,顺时针
    速度 WORD 0~220 km/h,最小计量单元:0.1 km/h
    CAN 车速 WORD 0~220 km/h,最小计量单元:0.1 km/h,“0xFF,0xFE”表示异常,“0xFF,0xFF”表示无效
    里程 DWORD GPS 车速积分累计里程,有效值范围 0~429 496 729.5 km,最小计量单元: 0.1 km
    海拔 WORD 单位:m
    电机转速 WORD 0~65 532 r/min(数值偏移量 20 000,有效转速 −20 000~45 532 r/min),最小计量单元:1 r/min,“0xFF,0xFE”表示默认值,“0xFF,0xFF”表示无效
    档位 WORD 0 表示空档,1~6 分别表示 1~6 档,254 表示自动档,255 表示倒退档
    电机负荷百分比 BYTE 0~100%,最小计量单元 1%,0xFE 表示默认值,0xFF 表示无效
    发动机转速 WORD 0~65 532 r/min(数值偏移量 20 000,有效转速 −20 000~45 532 r/min),最小计量单元:1 r/min,“0xFF,0xFE” 表示异常,“0xFF,0xFF” 表示无效
    发动机扭矩百分比 BYTE 0~100%,最小计量单元 1%, 0xFE 表示默认值,0xFF 表示无效
    发动机负荷百分比 BYTE 0~100%,最小计量单元 1%, 0xFE 表示默认值,0xFF 表示无效效
    电池电流 WORD 最小计量单元:0.05 A,偏移 −1 600 A,有效范围:−80~1 000 A
    电池电压 WORD 最小计量单元:0.05 A,“0xFF,0xFE” 表示默认值,“0xFF,0xFF” 表示无效
    空调 on/off BYTE 1 开,0 关,0xFE 表示默认值,0xFF 表示无效
    环境温度 BYTE 0~250 ℃,最小计量单元 1 ℃(数值偏移量 50 表示 −50~200 ℃),0xFE 表示默认值,0xFF 表示无效
    环境湿度 BYTE 0~100%,最小计量单元 1%,0xFE 表示默认值,0xFF 表示无效
    大气压力 DWORD 单位 Pa
    油门踏板开度 BYTE 有效范围:0~200 (表示 0~100%),最小计量单元 0.5%,“0xFE” 表示异常,“0xFF” 表示无效
    空燃比 WORD 0~100,最小计量单元 0.01,“0xFF,0xFE” 表示默认值,“0xFF,0xFF” 表示无效
    瞬时油耗 WORD 0~65 532 L,最小计量单元 0.01 L,“0xFF,0xFE” 表示默认值,“0xFF,0xFF” 表示无效
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    表  3  参数筛选前后的对比

    Table  3.   The parameters are compared before and after the screening

    时间筛选前怠
    速比例/%
    筛选后怠
    速比例/%
    筛选前平
    均加速度/
    (m•s−2
    筛选后平
    均加速度/
    (m•s−2
    筛选前平
    均速度/
    (km•h −1
    筛选后平
    均速度/
    (km•h −1
    筛选前平
    均减速度/
    (m•s−2
    筛选后平
    均减速度/
    (m•s−2
    2016 年 11 月 23.30 24.40 0.50 0.45 26.3 27.5 −0.55 −0.54
    2016 年 12 月 24.50 25.20 0.40 0.36 24.6 23.6 −0.50 −0.53
    2017 年 01 月 27.30 28.30 0.45 0.46 23.3 23.5 −0.56 −0.55
    2017 年 02 月 25.60 24.50 0.48 0.47 25.5 24.3 −0.52 −0.53
    2017 年 03 月 26.40 27.10 0.47 0.46 24.4 24.6 −0.51 −0.51
    2017 年 04 月 24.10 23.80 0.42 0.45 25.9 24.5 −0.52 −0.53
    2017 年 05 月 24.80 24.50 0.46 0.43 25.5 24.8 −0.54 −0.53
    2017 年 06 月 25.00 24.90 0.49 0.45 25.3 25.0 −0.52 −0.52
    2017 年 07 月 23.80 23.20 0.48 0.44 26.3 24.8 −0.53 −0.54
    2017 年 08 月 23.20 23.50 0.45 0.46 25.4 24.8 −0.51 −0.53
    2017 年 09 月 24.70 24.80 0.46 0.45 24.8 24.9 −0.52 −0.53
    2017 年 10 月 23.40 23.50 0.48 0.46 26.5 26.3 −0.53 −0.52
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    表  4  各主成分贡献率及累计贡献率

    Table  4.   Contribution rate and cumulative contribution rate of each principal component %

    主成分贡献率累计贡献率
    F145.900 00045.900 000
    F220.500 00066.400 000
    F313.800 00080.200 000
    F48.600 00088.800 000
    F55.300 00094.100 000
    F62.800 00096.900 000
    F71.400 00098.300 000
    F80.800 00099.100 000
    F90.600 00099.700 000
    F100.200 00099.900 000
    F110.090 00099.980 000
    F120.006 00099.980 000
    F130.000 90099.989 000
    F140.000 01099.989 100
    F150.000 00899.989 170
    F160.000 000100.000 000
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    表  5  聚类分析迭代表

    Table  5.   Cluster analysis

    聚类类别迭代次数
    123456789101112131415
    类10.3690.2980.2200.1260.0710.0720.0440.0320.0210.0100
    类24.2350.2960.1960.1350.0560.0550.0330.0240
    类35.7680.9960.6320.4380.2390.1520.0730.0620.0570.0320.0210.0150.0050.0030
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    表  6  实际采集数据与典型法规工况比较

    Table  6.   Comparison of actual data and typical statutory conditions

    工况平均速度/(km•h−1运行平均速度/(km•h−1匀速比例%怠速比例%加速比例%减速比例%
    实际行驶工况 24.50 32.60 22.90 24.84 26.60 25.66
    CATC 25.87 33.92 20.59 23.72 28.56 27.13
    FTP75 33.89 40.93 24.65 17.20 31.10 27.05
    WLTP 46.42 53.15 27.83 12.67 30.94 28.56
    NEDC 33.34 43.48 37.54 22.63 23.22 16.61
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    表  7  不同城市轻型汽车行驶工况对比

    Table  7.   Comparison of driving conditions in different cities of China

    参数北京上海广州深圳呼和浩特
    匀速比例/%27.3422.2825.9518.4020.59
    怠速比例/%16.5231.6117.7720.1523.72
    加速比例/%25.2922.8329.1132.3028.56
    减速比例/%30.8523.2827.1629.1527.13
    平均速度/(km•h−119.9814.9614.1432.3925.87
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-27
  • 修回日期:  2018-09-07
  • 网络出版日期:  2018-10-24
  • 刊出日期:  2019-12-01

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