排队车辆工况构建及经济效益分析

收费站前,车辆排队等候服务的现象普遍存在,一方面排队现象增加了车辆的行程延误,另一方面排队中车辆频繁启停,增加了车辆的能耗以及对环境的污染。对于收费站而言,车辆的运行状态与车辆距离收费站的距离有着更加明显的关系,越接近收费站,车辆受前车影响越大,车辆的起停更加频繁,相比于速度-时间描述车辆的行驶工况,构建速度-空间的行驶工况更符合车辆在收费站前的运行特征。基于对行驶工况模型现有的研究,通过分析高速公路收费站出口处排队车辆运行工况数据,使用聚类分析和马尔可夫过程结合的方法构建排队车辆空间工况模型。模型主要包含划分空间区段、建立空间工况数据库、拼接工况片段3部分。通过与实际工况数据的速度-加速度联合分布进行对比表明模型能够很好地拟合出排队车辆的运行工况。另外,根据排队车辆的油耗及排放与VSP之间的关系,借助构建的空间工况模型对排队区间车辆的行程延误、油耗增加量以及排放增加量进行分析:将行程延误和油耗增加量量化为道路使用者成本增加量,将排放增加量量化为政府环境治理投入的增加量,分析了收费站出口处的排队现象的经济效益。     

高原山区乘用车行驶工况构建方法研究

针对传统的行驶工况构建方法不适用于道路环境复杂的高原山区这一问题,提出了一种新的行驶工况构建方法——改进的短行程法.选定青藏高原G318川藏公路南段(得达乡—海子山段)为试验道路,试验车辆为乘用车,进行多次数据采集试验.先采用马尔可夫蒙特卡洛模拟法构建行驶工况,根据预处理后的试验数据计算出状态转移矩阵,再按照蒙特卡洛模...     

太原市轻型车实际行驶工况构建

为了构建基于实际情况的太原市轻型车道路行驶工况,采用自主行驶法采集试验数据并从中提取出2 208个有效运动学片段,通过因子分析、K-means聚类分析方法以及相关系数比较最终拟合出长度为1 184 s的太原市轻型车实际行驶工况,将之与国内其他城市以及国际4类标准工况进行对比分析,得出太原市轻型车行驶工况具有加减速比例高、匀速行驶比例低和低速行驶比例高等特点。     

一种城市典型道路工况研究

正工况循环是用来测量车辆污染物排放量、燃油消耗量等技术指标的重要手段,目前各国采用的排放标准主要是引用欧洲或美国的排放测试方法,然而车辆在实际道路行驶过程中,受到区域、时间等外部因素的影响,排放法规中所引用的测试工况循环往往不能很好的体现特定区域内的车辆行驶特征。"在构建工况时,通过在不同的道路上采集车辆的实际行驶状况数据,用一系列特征参数对车辆的运动学片段进行描述,在采用主成份分析和聚类分析的方法构建完成的工况循环。"     

基于危险场景聚类分析的前车随机运动状态预测研究

我国道路情况复杂多变,构建合适的测试场景对汽车智能驾驶系统测试和评价的有效性起着决定性作用。本文中从我国实际道路出发,从自然驾驶数据中提取具有中国特色的典型场景,筛选出自然驾驶数据中危险工况数据片段,基于此提取出汽车智能驾驶系统综合测试的场景特征要素,并利用聚类分析法得到3类典型危险场景。采用马尔可夫链理论表征前车人类驾驶员驾驶车辆的随机运动特性,将聚类得到各场景下的自车数据作为前车历史工况数据,归纳学习得出马氏链转移概率,并通过马尔可夫链蒙特卡洛模拟预测未来时刻的状态,基于此得到危险场景中前车随机运动预测模型,通过对比原始工况数据验证预测模型的有效性,有效解决了由于采集设备精度低导致的前车数据不准、在测试场景中不能准确表征前车人类驾驶员驾驶车辆随机运动的问题。     

基于实车道路数据的插电式混合动力能耗敏感性分析

为评价插电式混合动力(PHEV)在实际行驶过程中的能耗水平,分析影响PHEV能耗水平的关键因素,本文中基于180人次的实车行驶记录数据,构建车辆行驶状态和驾驶员驾驶行为与PHEV整车综合能耗之间的相关关系。首先,利用主成分分析法,对行驶工况参数矩阵进行特征解耦,提取对整体信息累计贡献度达84%的5项主成分,并根据影响系数矩阵的数值分布对主成分进行指标定义。然后,基于运动学片段,利用K均值聚类算法对各主成分进行依次约束,从而形成目标实车道路工况,并将其代入整车能量流仿真模型中计算综合能耗水平。最后,计算各主成分与综合能耗水平之间的皮尔逊相关系数和协方差值,并对其进行聚类和敏感性定义。结果表明,本文中提取出的人-车-路3项代表性指标与能耗呈现出较强的敏感性关系。本文中的结论对于插电式混合动力汽车整车参数和控制参数的选取有重要的指导意义。     

典型工况构建方法对新能源汽车能耗评价的影响分析

新能源汽车的能耗及其经济性与行驶工况高度关联。为了对新能源汽车的能耗进行合理评估，以西安市为例，分别应用聚类分析法、聚类马尔可夫分析法、短行程车速-加速度(Velocity-Acceleration,V-A)矩阵法和变步长V-A矩阵法构建城市客车运行工况，并进一步提出基于自组织映射(Self-organizing Maps,SOM)神经网络聚类的V-A矩阵法。对5种方法构建的工况进行对比和误差分析。在此基础上，基于一款插电式混合动力城市客车，应用全局优化方法——庞特里亚金最小值原理设计能量管理策略，分析车辆能耗和经济性以及5种工况的优缺点。研究结果表明：聚类分析法构建工况的平均特征值误差最大，计算量较大；变步长V-A矩阵法的平均特征值误差小于聚类法，计算量最小；短行程V-A矩阵法与变步长V-A矩阵法误差接近；聚类马尔可夫法的误差居中，计算量最大；基于SOM聚类的V-A矩阵法的平均特征值误差最小，能反映不同路段以及运行时间的差异，且能在聚类之后快速提取短行程的同时兼顾速度和加速度的分布；从能耗角度来看，基于SOM聚类的V-A矩阵法的能耗在5种方法中居中；聚类分析法构建的工况平均车速低于其他工况，但加减速频繁，能耗成本最高；聚类马尔可夫法由于对车速进行平滑处理，加减速频繁程度最小，能耗成本最低。     

基于ETC循环功的大型车辆道路NO_x排放分析

利用车载设备采集大型车辆在实际运营道路上NO x排放数据和发动机信息等,采用基于发动机ETC循环功的数据分析方法,对测试数据进行分析。结果表明:循环片段内的NO x排放受发动机的运行工况影响较大,当片段内的发动机输出转矩较小、转速较低的工况较多时,片段内的NO x比排放升高,反之下降;说明该方法能有效分辨出车辆在实际道路行驶时的排放水平,为政府监管车辆实际道路上的NO x排放提供了技术支持。     

重型柴油车实际道路行驶工况试验研究

本文针对现有行驶循环不能真实评价实际道路整车性能的问题,基于实际道路行驶数据,采用主成分分析与聚类分析和基于速度-加速度短片段寻优等多元统计方法构建重型柴油车实际道路行驶工况,分析了行驶工况多项特征参数。结果表明,构建的重型柴油车实际道路行驶工况能基本体现重型柴油车在实际道路上的行驶特征。构建的行驶工况与WHTC循环有较大差异,其平均运行车速为30.5km/h,行驶里程13.379km,怠速时间占比12.4%,加减速时间占比86.6%。在中低速和中高速区转速和转矩波动较大,反映了拥挤的交通状况和复杂的驾驶环境。在高速区转速和转矩较为平稳,说明车辆处于平顺的驾驶环境。怠速和极端驾驶产生的燃油消耗占比不大,高速区燃油消耗远高于其他速度区。     

重型柴油车实际道路行驶工况试验研究

本文针对现有工况循环不能真实评价实际道路整车性能的问题,基于实际道路行驶数据,采用多元统计方法构建重型柴油车实际道路行驶工况,分析了行驶工况多项特征参数。结果表明,构建的重型柴油车实际道路行驶工况能够基本体现重型柴油车在实际道路的行驶特征。发现构建的行驶工况与WHTC循环有较大差异,行驶工况平均运行车速为30.5km/h,行驶里程13.379km,怠速时间占比12.4%,加减速时间占比86.6%。在中低速、中高速区转速、扭矩波动较大,反映了拥挤的交通状况和复杂的驾驶环境。在高速区转速、扭矩变化较为平稳,说明车辆处于平顺的驾驶环境。怠速和极端驾驶产生的燃油消耗占比不大,高速区燃油消耗远高于其他速度区。瞬时耗油率最大值出现在高速区和中低速、中高速区部分。     

基于行驶特征区间划分的重型载货汽车 实际道路能耗评价方法

提出一种基于行驶特征区间划分的能耗评价方法。通过对中国货车行驶工况的工况点分布特征进行分析,确定 了速度和加速度区间的数量与边界的划分方案。考虑道路坡度的影响,进行实际道路试验数据筛选,并用于计算不同行 驶特征区间内的燃油消耗量平均值。结合中国货车行驶工况在不同行驶特征区间内的累计行驶里程,计算能耗评价结 果。为了验证该方法的有效性,开展了 3次底盘测功机试验和 2次实际道路行驶试验,结果表明,所提出的能耗评价方 法能提高重型载货汽车实际道路能耗评价结果的复现性。     

哈尔滨城区乘用车行驶工况的构建

以哈尔滨市乘用车作为研究对象,利用GPS设备对哈尔滨主城区运行的乘用车工况数据进行了测试,将采集到的车速数据曲线分割为多个短行程片段,提取了片段中最具有代表性的11个工况特征参数,利用主成分分析法和聚类分析法对特征参数进行了降维和分类处理。利用相关系数提取了代表性行驶工况片段,进而构建了具有代表性的哈尔滨市主城区乘用车典型行驶工况,并与NEDC和Japan10-15乘用车道路工况进行了对比分析。分析结果表明:哈尔滨城区乘用车工况的平均车速为15 km/h,低于NEDC和Japan10-15乘用车行驶工况;加速、减速特征参数比例分别为33.57%和29.70%,高于NEDC和Japan10-15乘用车行驶工况的相关参数;现有的欧洲和日本道路工况参数与构建的哈尔滨市城区乘用车行驶工况具有较大的差异,利用基于运行数据构建的行驶工况可以更好地反映地方乘用车的运行特征。     

基于激光雷达的纵向坡路动态可行驶性预测

为解决智能汽车在含有纵向坡路的环境中行驶时所涉及的环境感知与路面可行驶性理解问题,提出了一种基于激光雷达的动态、不确定性路面可行驶性预测方法。首先,利用PreScan,CarSim与MATLAB软件搭建虚拟行驶环境,并建立激光雷达物理模型提高虚拟点云的保真度。其次,进行基于激光雷达的动态可行驶性研究,利用路面激光雷达点云数据基于车辆未来行驶方向建立笛卡尔坐标系下的间隔栅格地图;在间隔内进行平面拟合得到路面的法向量,利用平面法向量计算路面纵向坡角并利用车辆姿态补偿得到大地坐标系下的间隔坡角和道路轮廓信息,并探讨天气对道路轮廓估计结果的影响;基于车辆纵向动力学特性和道路参数估计结果,计算可行驶性概率并预测可行驶性。为了快速仿真验证所提出的可行驶性预测方法,搭建相应的自动测试环境并设计测试方法。首先分析并测试车辆行驶过程中容易因失效造成预测失败的临界关键工况,接着在虚拟行驶环境中建立自动化测试流程,加强对关键工况区的采样,总计通过402组测试工况验证可行驶性预测算法,预测准确率达到87.81%。最后,在实车平台和真实测试道路上对算法流程进行验证。研究结果表明:该方法能够很好地对车辆在纵向坡路上的可行驶性进行动态的、基于概率性指标的预测。     

基于激光雷达的纵向坡路动态可行驶性预测（双语出版）

为解决智能汽车在含有纵向坡路的环境中行驶时所涉及的环境感知与路面可行驶性理解问题,提出了一种基于激光雷达的动态、不确定性路面可行驶性预测方法。首先,利用PreScan,CarSim与MATLAB软件搭建虚拟行驶环境,并建立激光雷达物理模型提高虚拟点云的保真度。其次,进行基于激光雷达的动态可行驶性研究,利用路面激光雷达点云数据基于车辆未来行驶方向建立笛卡尔坐标系下的间隔栅格地图;在间隔内进行平面拟合得到路面的法向量,利用平面法向量计算路面纵向坡角并利用车辆姿态补偿得到大地坐标系下的间隔坡角和道路轮廓信息,并探讨天气对道路轮廓估计结果的影响;基于车辆纵向动力学特性和道路参数估计结果,计算可行驶性概率并预测可行驶性。为了快速仿真验证所提出的可行驶性预测方法,搭建相应的自动测试环境并设计测试方法。首先分析并测试车辆行驶过程中容易因失效造成预测失败的临界关键工况,接着在虚拟行驶环境中建立自动化测试流程,加强对关键工况区的采样,总计通过402组测试工况验证可行驶性预测算法,预测准确率达到87.81%。最后,在实车平台和真实测试道路上对算法流程进行验证。研究结果表明：该方法能够很好地对车辆在纵向坡路上的可行驶性进行动态的、基于概率性指标的预测。     

基于FCM聚类算法的电动车城市循环工况构建

针对传统循环工况难以表征电动汽车特性的问题,以典型大中型城市西安为研究对象,对电动汽车城市循环工况构建方法进行了研究。研究工作主要体现在试验路线构建、试验数据处理和循环工况合成。在试验路线构建过程中,首先以2016年西安市城市道路交通地图为参考,应用ArcGIS软件计算了西安市城市道路总长度及各种类型道路长度,然后采集了西安市各种类型道路进行交通流量,采用重复抽样假设检验法确定了试验路线长度,采用层次分析法获得了试验路线中各种类型道路的长度和比例,并且基于西安市城市道路整体综合特征构建了试验路线。在试验数据处理过程中,首先采用小波分解和重构法对原始数据进行去噪,然后基于主成分分析法确定了运动学片段特征参数,基于模糊C均值(FCM)聚类分析法将试验数据划分成稳定流动工况、拥堵工况、畅通工况3种运动学片段。在循环工况合成过程中,根据3种运动学片段类的比例,选取离聚类中心最近的运动学片段合成一个完整的行驶工况。最后将西安市城市循环工况与中国典型工况,NEDC,UDDS,ECE15,EUDC,FTP-15等行驶工况的特征参数进行了对比,并且进行了试验对比研究。试验结果表明:西安城市工况下的续驶里程与实际续驶里程相差11. 72 km,相对误差为3. 91%,说明所建立的电动汽车城市循环工况能够真实反映西安市交通总体特征,所构建的行驶工况具有较高的真实性。     

基于高精地图的车辆节能巡航控制方法研究

传统的定速巡航模式可在一定程度上缓解驾驶疲劳,并在平坦道路上使车辆行驶保持较好的燃油经济性,但在具有坡度的道路上,定速巡航往往会导致燃油消耗增多,不利于节能减排。随着车用导航高精地图的不断发展与普及,智能网联车辆可依靠实时地图信息提前获取前方道路坡度及交通流信息,这使得车辆节能巡航成为可能。基于车用导航高精地图,以旅途耗时和总燃油消耗作为代价函数,利用正向动态规划求解节能巡航车速;采用Matlab 软件的 Simulink 工具,构建车辆行驶计算模型,并输入溧宁高速约 10 km 的道路信息进行仿真验证。结果表明：相较于普通定速巡航,基于车用导航高精地图的车辆节能巡航可在通行时间延误不超过 1.24% 的前提下降低 5.95% 的燃油消耗。     

主成分分析在车辆行驶工况中的应用

在车辆行驶工况构建过程,提出了主成分分析与聚类分析的构建工况的方法,并利用该方法建立了昆明市道路代表性行驶工况。利用主成分分析对大量的运动学片段的特征参数进行压缩,选出能代表原始数据80%以上的3个主成分;其次用聚类分析提炼这些运动学片段;根据统计分析的概率随机并重组运动学片段,构建出能反映出昆明市典型公交车线路交通状况的工况。     

合肥市汽车行驶工况的研究

将主成分分析法应用于车辆实际行驶工况开发中的交通特征分析环节的研究结果表明,利用主成分分析法,将反映道路交通特征的短行程特征值压缩成代表原始数据80%以上信息的3个或4个主成分的方法是可行的.构建一系列的候选工况,以主成分参数为准则,从大量实际行驶速度中提炼出一段速度变化曲线作为代表性行驶工况,并以合肥市典型道路为研究对象进行分析,得出了一个基于实际汽车速度的行驶工况.建议合肥地区车辆排放检测法规中采用该行驶工况.     

基于道路行驶工况辨识的重型载货汽车排气制动系统主动控制研究

针对长下坡路段行驶的重型载货汽车因驾驶人路况不熟悉而行车制动系统使用不当引发制动器热衰退风险的问题，本文提出了基于道路行驶工况辨识的重型载货汽车排气制动系统主动控制策略。考虑到山区路段道路纵向坡度信息难准确获取，且制动踏板动作特征与其他路段存在显著的差异，文中选取时间窗内制动踏板平均开度、持续作用时间和制动踏板作用时间比例分别建立了下坡路段行驶制动工况和其他路面制动工况，利用制动踏板动作与开启排气制动系统的因果关系建立了具有连续时间序列特性隐马尔可夫模型。考虑到时间窗长度对控制效果的影响，文中建立时间窗长度为30、60、90和120 s的4种模型，利用京昆高速雅安-西昌段K25-K174左线和右线试验数据进行离线训练和在线辨识验证。道路试验和仿真结果表明：文中提出的控制策略能够准确辨识车辆行驶工况，能够实现排气制动系统主动控制，降低了对驾驶人的高度依赖，从而提高了重型载货汽车下坡路段行驶安全性。     

基于实际运行工况的电动商用车能耗仿真与参数优化

在商用车电气化趋势下,如何准确研究车辆参数对能耗的影响,制定优化方案以降低能耗、提升续航里程成为影响电动商用车未来发展的重要问题。为此,应用短行程法构建目标车型的实际运行工况,采用ADVISOR车辆仿真器,以整车质量、滚阻系数、附件功率等5项车辆参数为变量,以设计优化区间为参数调整范围,开展实际运行工况下的能耗仿真,获得实际运行工况场景下各车辆参数与百公里耗电量的数量关系;在此基础上,通过分析各参数优化百分比与百公里耗电节省量的关系,构建体现各项参数能耗敏感性的节电系数;基于敏感性分析结果,对预计优化效益较高的参数进行优化,并对各优化方案进行成本-收益分析。研究结果表明：相较于“新欧洲驾驶循环”(New European Driving Cycle,NEDC)工况,实际运行工况下的能耗仿真结果与实际能耗相对误差降低超过10%;按能耗敏感性由高到低对各车辆参数排序,依次为整车质量、传动效率、滚阻系数、风阻系数、附件功率;各参数优化方案中,采用铝制白车身、配备低滚阻轮胎和热泵空调具有正面静态收益;利用实际运行工况进行能耗仿真可得到更符合目标车型实际能耗的仿真结果,以该仿真结果为基础的能耗敏感性分析和参数优化具有良好的实际指导意义。