南京市轻型车不同工况下污染物排放分析

为对比南京市市区轻型车实际行驶工况与标准工况(含检测工况)在工况特征和排放特性上的差异水平,以南京市轻型汽油车为对象,采用车载测试系统和底盘测功机对各种工况进行排放测试。标准工况的CO2、CO和HC的平均排放速率是实际工况下的1.2～2.4倍,实际行驶工况下对应的污染物排放速率是标准工况下的1.1～2.2倍。由于实际道路运行条件下的车辆频繁加减速,导致实际工况的NOx排放速率高于标准工况的NOx排放速率(达到1.3倍)。结果显示,检测工况可以合理反映出实际道路下的匀速和怠速排放情况,但检测工况下的排放速率较低。标准工况仅能反映出污染物的基本排放规律,不能较好地表达实际工况车辆频繁加速、减速导致的污染物排放差异。     

随机数在汽车行驶工况构建中的应用

为了研究车辆速度微小瞬变和不确定性对行驶工况构建模型的影响,将汽车行驶状况看作随时间变化的马尔科夫过程.利用最大似然估计法,按照怠速、加速、减速和匀速将实验数据分类,构成模型事件集,并把具有相似平均速度的模型事件组合在一起,构成6个不同的状态,计算出各个状态之间的转移概率.在此基础上,构造满足状态转移概率分布的随机数,以此扩展行驶工况的长度.分析合肥市行驶工况实验数据表明:典型行驶工况的行驶特征参数与实验数据的平均相对误差为7.81%,比传统方法降低了14.72%.     

城市混合道路行驶工况的能量利用率研究

随着机动车保有量的不断增加,汽车燃油消耗迅速增加,能源短缺问题越来越严峻。汽车的污染物排放、燃油消耗量和运行经济性受汽车实际行驶工况的影响较大。在分析国内外行驶工况研究现状的基础上,根据车辆在城市混合道路上经历加速、匀速、减速、怠速各种工况变化的行驶情况,定义能耗、能态、能量利用率的概念,利用车辆没有制动行驶克服空气阻力和滚动阻力下的自由行驶距离构建能量利用率模型,并将此模型在我国市区的行驶工况下进行应用,计算出标准工况下的能量利用率。研究表明:车辆的能量利用率不到40%,提升空间较大,为减少能源消耗提供新的研究方向。     

基于python的汽车运行状态参数对油耗影响的聚类

随着汽车保有量持续不断上升,石化燃料消耗量也随之不断增加,汽车节能问题引人关注。为找出车辆运行工况和发动机工作状态参数对油耗的影响。文章通过OBD检测仪获取车辆运行状态参数,即怠速比例(I R)、匀速比例(C R)、加速比例(A R)、减速比例(R R)、平均速度(v A)、平均转速(N A)、热车时间(T H)、平均节气门开度变化率(P A)、平均节气门开度(T A)和平均油耗(F A)等行程片段的数据,利用Python编程语言平台,使用K-means算法对其进行聚类分析,使用轮廓系数法和手肘法确定聚类数,根据聚类结果可分析出车辆在市区内运行时,在车辆运行工况一组聚类中,处于怠速比例高的簇中,匀速比例较少,频繁地加减速行驶以致于一部分能量以加速阻力或制动时的热能形式消失,导致油耗较高。在发动机工作状态参数一组聚类中,油耗高的簇是由于其平均车速较低,发动机处于低负荷运行状态所致。     

基于十五工况法的轻型汽车能量利用率研究

介绍了国内外行驶工况的研究现状,总结了能量消耗研究模型,提出了能耗、能态、各种能量利用率的概念。在不考虑空气阻力的基础上根据车辆在加速、减速、怠速各种工况下的行使距离及自由行使距离建立了多种能量利用率模型;将此模型在欧洲十五工况法下进行应用,计算轻型车相应的全行程利用能量利用率、半行程能量利用率、自由行程能量利用率。结果表明:能量都没有被有效利用,有很大提升空间,为汽车在安全、节能、环保等方面提供新的研究方向。     

城市道路汽车行驶工况构建方法

为了优化汽车行驶性能, 制定了反映中国实际道路行驶状况的测试工况, 以轻型汽车道路实测数据为数据源, 提出了城市道路汽车行驶工况构建方法; 数据采集覆盖主要时段和道路, 剔除了异常数据, 并引入多尺度小波变换对车速降噪; 利用3层小波分解过滤地面扰动的影响, 保留车速关键信息; 基于9种与行驶特性密切相关且具有代表性的特征参数建立汽车运动学片段特征体系; 分别利用主成分分析和自编码器对特征降维处理, 使用K-means++聚类算法确定运动学片段, 并引入Silhouette函数筛选聚类结果以替代人工选择, 确定聚类类别为2类; 以与相应聚类中心的距离为指标, 筛选出各类别中最能反映本类别特性的200个运动学片段, 作为候选运动学片段, 最终以基于最小性能值的评估方法确定代表性运动学片段, 完成了汽车行驶工况的构建, 分别得到主成分分析和自编码器2种降维处理对应的汽车行驶工况曲线。计算结果表明: 以主成分分析和自编码器2种处理方法为基础构建的汽车行驶工况对数据源均体现了较高的代表性与合理性, 基于主成分分析降维最终得到的数据与数据源的相对误差绝对值多数低于10%, 其中平均速度、平均行驶速度、怠速时间比、加速时间比、减速时间比、平均加速度、加速度标准差、平均减速度的相对误差分别为0.75%、5.50%、9.14%、9.80%、9.98%、8.45%、6.17%、7.73%, 仅速度标准差的相对误差较大, 为24.31%, 与自编码器方法得到的结果相比具有更强的综合代表性, 更适合用于汽车行驶工况的构建。      

丰田普锐斯典型工况测试及控制策略分析

通过丰田专用车载诊断测试仪器对普锐斯汽车各动力总成在车辆起步、加速、匀速及减速滑行等典型工况下进行道路试验测试,得到各工况下且SOC值不同状态下的发动机转速、发电机转速和输出扭矩、电动机转速和输出扭矩以及SOC值随时间变化的实时数据,并拟合成曲线。通过该曲线分析普锐斯在不同工况下的控制策略,为科学合理地制定混联式混合动力汽车的控制策略提供试验基础和参考。     

公交车辆节能减排驾驶技术研究

本文通过实测数据分析了南京市公交车运行工况,结合实验所得排放数据,运用碳平衡法计算燃油消耗量。基于工况与油耗数据,分析两者之间的关系,发现加速工况的油耗贡献率最大,因此需要改善公交车辆的加速工况。此外应当选择合理的速度匀速行驶以控制匀速工况下的油耗量。并进一步分析了速度、加速度对油耗量的影响,发现当速度大于25km／h,加速度在0．1m／s^2-0．4m／s^2范围内,减速度在0．1m／s^2-0．1m／s^2左右时油耗量较小。最后根据分析结果,提出绿色驾驶理念下,针对车速及加减速控制的公交车节能减排驾驶技术。     

交通路网中重型柴油车油耗和排放多层次分析

利用车载尾气检测系统（PEMS）进行北京市交通路网中重型柴油车实时油耗、排放和行驶数据收集,并从微观、中观和宏观三个层次对动态交通网络中的油耗和排放规律及其影响因素进行深入分析. 行驶特征分析表明：重型柴油车在低、中速状态下行驶时间最长;在中速状态下行驶里程最长;同时匀速工况下的行驶时间和里程所占比例最高. 油耗和排放分析表明：重型柴油车（国III）平均油耗水平为18.6L／100km,NOx和PM污染水平分别为4.63g／km和0.087g／km. 其中在微观层次,高速和高加速是引起车辆瞬时高油耗和排放的主要原因;在中观层次,怠速和低速行驶是造成单位距离高油耗和排放的主要原因;在宏观层次,行驶里程是总油耗和排放评估的一个重要影响参数.     

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利用车载尾气检测系统（PEMS）进行北京市交通路网中重型柴油车实时油耗、排放和行驶数据收集,并从微观、中观和宏观三个层次对动态交通网络中的油耗和排放规律及其影响因素进行深入分析. 行驶特征分析表明：重型柴油车在低、中速状态下行驶时间最长;在中速状态下行驶里程最长;同时匀速工况下的行驶时间和里程所占比例最高. 油耗和排放分析表明：重型柴油车（国III）平均油耗水平为18.6L／100km,NOx和PM污染水平分别为4.63g／km和0.087g／km. 其中在微观层次,高速和高加速是引起车辆瞬时高油耗和排放的主要原因;在中观层次,怠速和低速行驶是造成单位距离高油耗和排放的主要原因;在宏观层次,行驶里程是总油耗和排放评估的一个重要影响参数.     

车路协同环境下群体车辆诱导与协同运行方法

为解决城市发展带来的交通拥堵问题,发掘道路交通的潜力,提高车路协同环境下车辆在路网中的行驶效率,面向群体车辆提出了一种诱导优化方法和协同控制策略;在车辆诱导分配方面,在起始点和目的地之间的可达路径中,以交通效率最优、车辆排放最小为目标,设计了基于道路饱和度、车辆行程时间和延误的群体车辆分配规则,建立了群体车辆诱导分配优化模型,并用多目标非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)和多目标粒子群优化算法进行求解;在车辆协同运行控制策略方面,基于引力场思想建立了多车协同运行模型,并提出了多车协同加减速策略;通过仿真验证比较了不同网联自动驾驶车辆(CAV)渗透率下的车辆诱导优化结果,同时仿真了车辆协同加减速策略,并将诱导优化方法和协同控制策略进行了联合仿真。仿真结果表明:多目标诱导分配方法可以提升车辆速度和环境效益,且群体车辆平均速度与CAV渗透率正相关;在四车组队行驶环境中,车辆协同加减速策略能够将车辆在加速和减速时的初始平均加速度分别提高15.0%和8.2%,让车辆快速达到目标速度,保障行车安全;在联合仿真环境中,路网群体车辆的加速度平均提高了11.6%,速度平均提高了1.6%,碳氧化合物排放量减少约4.9%。由此可见,提出的方法能够提高路网通行效率,降低车辆能源消耗,减少对环境造成的不良影响。      

乘用车谱聚类FCAS/PCW风险等级分类算法研究

从实车道路测试数据库中提取紧急制动事件的减速度曲线,基于模糊谱聚类分析研发了在线风险等级分类的避碰算法(FCAS/PCW),并进行Euro-NCAP 2020测试场景下的仿真测试,结果表明:在前车静止、前车低速行驶、前车紧急制动等场景下,试验车以20~80 km·h-1的速度行驶,运用文中算法均能成功避碰,且制动时机更合理,两车最终相对距离为2~12 m,有效减少了对驾驶员正常驾驶的干扰。     

基于路侧毫米波雷达的车辆碰撞概率计算方法

为定量化得出高速公路同一车道中前后相邻车辆的碰撞概率,从制动减速度的角度出发, 提出一种新的前后相邻车辆碰撞概率计算方法。分别考虑前后车发生碰撞的3种不同情况,推导出如果发生碰撞前车需要的最小制动减速度。基于路侧毫米波雷达获取海量车辆运行状态真实数据,包括轨迹、速度以及制动减速度的变化规律,采用广义帕累托分布(Generalized Pareto Distribution,GPD)建立制动减速度分布模型,进一步基于GPD模型计算出在不同场景下如果发 生碰撞所需最小制动减速度的发生概率,将该概率值确定为碰撞概率。研究结果表明,在本研究路段,约99.10%的加速度在[-1, 1] m·s-2 的区间范围内波动,车辆制动减速度的分布具有“长尾” 特征,较大的制动减速度占比非常小。内侧1车道、2车道加速分布比3车道的分布更为集中,大型货车的加速度分布比小客车的加速度分布更集中。最后,基于真实的危险场景数据以及模拟的典型危险场景数据进行验证,将该方法的计算结果与传统方法的计算结果相比较,表明该方法的计算结果连续,且可迅速、准确地识别各类危险场景。     

运行车速预测新方法及其应用

为了在道路设计阶段预测车速,保证公路几何线形的协调性,建立了考虑侧向容许加速度、纵向加速度、制动减速度、制动热衰退和环境速度与线形参数关系的模型,计算了期望速度;建立了公路-驾驶者-车辆-环境仿真系统,对在三维路面上的行驶车辆进行仿真,得到并分析了试验道路的运行速度曲线.结果表明:(1)为有效控制速度波动,应取相近的曲线半径和直线长度,且直线不宜过长;(2)出弯道加速长度大于进弯道减速长度,且二者都大于回旋线长度;(3)山区路线由多个急弯构成时,速度曲线频繁波动的部分原因是车辆自身旋转动能和平动动能的相互转化;(4)运行速度协调性方法不适用于四级公路的线形评价;(5)偏角越小,轨迹对弯道的切角作用越大,弯道车速越高.     

桥隧组合复杂场景速度行为特性及线形评价

为研究山地城市快速路桥隧组合场景的“车-路”耦合环境和线形协调程度,在重庆市主城区快速路3隧2桥组合场景开展自然驾驶实验,采集18名驾驶员的实时运行速度和13个断面的小型车地点车速,根据道路条件和运行速度数据构建线形综合评价模型。实验结果表明：在隧道-桥梁-隧道多场景切换连接方式中,主线路段的运行速度均值分布在50.00～64.25 km·h^-1;驾驶员在桥梁路段行驶最为警惕,从桥梁驶进衔接匝道或隧道入口时,车辆速度明显减小,有15%以下的车辆会低速通行或经历严重的交通拥堵,其速度分布在8.00～39.50 km·h^-1;验算实验路段的“车-路”耦合强度发现,实验路段整体运行安全状况水平良好,线形条件较好。对山地城市快速路桥隧组合场景的速度行为管控不能只依靠对单体隧道或桥梁的交通管理手段和治理措施,需考虑与上游道路衔接路段的距离和受信号控制的时长等。     

山区公路回头曲线的车道偏移行为与自由行驶轨迹模型

为揭示山区公路回头曲线路段的车道偏移行为和轨迹特征，建立了自由行驶轨迹模型；在一条山区复杂线形公路上开展了实车驾驶试验，使用高精度车载设备收集自然驾驶状态下的车辆行驶轨迹、速度和偏移数据；基于轨迹相对位置曲线定义了回头曲线路段左右转车辆的自由行驶轨迹模式；以曲线转角180°为界，建立了回头曲线路段车辆相对位置拟合模型，设计了基于偏移量的自由行驶轨迹计算方法，并以其他道路的回头曲线作为算例进行模型验证。研究结果表明:回头曲线左转车辆呈现出4种轨迹模式，右转车辆呈现出3种轨迹模式；车辆轨迹在回头曲线的入弯、弯中和出弯阶段均出现了较大的偏移，偏移量大于40%，此时车身侵占对向车道，不同的轨迹模式具有不同的偏移特征；不同位置所对应的速度与偏移量的分布较离散，当速度折减小于6.5 km·h-1时，驾驶人可以通过占用对向车道来降低回头曲线行驶时的速度折损；基于横向偏移量建立的不同曲线转角下的轨迹拟合模型中，当回头曲线转角约为180°时，拟合模型的精度最大，左转拟合精度介于0.90~0.97，右转拟合精度介于0.65~0.97；当回头曲线转角大于180°时，拟合模型最大拟合精度0.97发生在右转，当回头曲线转角小于180°时，拟合模型最大拟合精度0.89发生在左转。可见，本文建立的轨迹模型具有较强的适用性，可为山区公路回头曲线的行驶轨迹预测提供手段和方法。      

大型货运车辆生态驾驶及节油潜力评估

改善驾驶行为、推广生态驾驶是未来降低机动车辆燃油消耗和污染排放的重要潜在方式.分析由车辆远程在线监控技术(OBD)获取的199辆大型货车在观测的4 d内的位置、速度、油耗等微观运行状态的逐秒数据，提出判定急加速、过急加速、急减速、过急减速和超长怠速等5种不良驾驶行为的统计方法，并建立面板数据固定效应回归模型分析5种不良驾驶行为对大型货车油耗的影响，进而定量评估改善不良驾驶行为的节油潜力.研究结果表明，超长怠速和过急减速行为会显著增加大型货车的油耗，减少超长怠速时间和过急减速行为的节油潜力分别可达2.6%和3.8%.