Light-Duty Vehicles Driving Cycle Construction Based on Urban Roads
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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.Abstract: In order to regulate vehicle energy consumption, calibrate vehicle emission and optimize vehicle performance, the driving cycles of light-duty vehicles on the urban roads of Hohhot is analyzed. Firstly, the 74 sample data of driving cycles were collected through special data acquisition equipments of CATC (China automotive test cycle). These samples cover tall types of roads, light-duty vehicles and drivers. Secondly, weights were assigned to different vehicles to set vehicle type proportion. The sample data are processed by principal component analysis and clustering analysis and the short segment rules are formulated. Finally the kinematic segments are clipped and their characteristics values are classified. Thus, the operating conditions of light-duty vehicles on urban roads are constructed. The results show that the average speed of CATC is 25.87 km/h, average running speed is 33.92 km/h, uniform speed ratio is 20.59%, idling ratio is 23.72%, acceleration ratio is 28.56% and deceleration ratio is 27.13%. Compared to the European Union (EU) cycle test condition, the average speed, average running speed and uniform speed ratio are lower than those of the EU standard, while the acceleration ratio, deceleration ratio and idling ratio are higher.
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Key words:
- light-duty vehicles /
- driving cycle /
- short segment /
- urban transportation
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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 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 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 F1 45.900 000 45.900 000 F2 20.500 000 66.400 000 F3 13.800 000 80.200 000 F4 8.600 000 88.800 000 F5 5.300 000 94.100 000 F6 2.800 000 96.900 000 F7 1.400 000 98.300 000 F8 0.800 000 99.100 000 F9 0.600 000 99.700 000 F10 0.200 000 99.900 000 F11 0.090 000 99.980 000 F12 0.006 000 99.980 000 F13 0.000 900 99.989 000 F14 0.000 010 99.989 100 F15 0.000 008 99.989 170 F16 0.000 000 100.000 000 表 5 聚类分析迭代表
Table 5. Cluster analysis
聚类类别 迭代次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 类1 0.369 0.298 0.220 0.126 0.071 0.072 0.044 0.032 0.021 0.010 0 类2 4.235 0.296 0.196 0.135 0.056 0.055 0.033 0.024 0 类3 5.768 0.996 0.632 0.438 0.239 0.152 0.073 0.062 0.057 0.032 0.021 0.015 0.005 0.003 0 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 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/% 27.34 22.28 25.95 18.40 20.59 怠速比例/% 16.52 31.61 17.77 20.15 23.72 加速比例/% 25.29 22.83 29.11 32.30 28.56 减速比例/% 30.85 23.28 27.16 29.15 27.13 平均速度/(km•h−1) 19.98 14.96 14.14 32.39 25.87 -
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