基于聚类分析的城市公交线路工况构建

针对西安市城市公交线路工况构建,提出了采用线路强度来筛选采样线路的方法和根据样本综合稳定度指标来判定工况数据采样量饱和的判据,并基于聚类分析法构建了西安市某城市公交线路工况,通过平均误差和V-A概率二维分布矩阵相似度验证了构建工况的有效性。试验数据表明:采样数据与构建工况之间平均误差为7.3%,两者的V-A分布概率矩阵的相似系数为0.9957,表明采用聚类法构建得出的工况误差较小,符合实际行驶情况。     

基于车辆能耗状态的济南市道路行驶工况构建

为指导车辆设计及优化整车动力系统性能,对道路坡度、瞬时比功率、车速等反映车辆能耗的关键因素进行分析,在建立运动学片段特征值的基础上,运用主成分分析方法及快速聚类分析方法分析了运动学片段特征值,构建了候选工况,综合运用相关系数、相对误差及关键参数概率分布选出了代表性行驶工况,该代表性工况即为构建的济南市道路行驶工况.研究结果表明,以车速信息为基础的特征值与总体样本的相对误差平均值为2.82%,反映道路坡度和能耗状态的特征值与总体样本误差平均值为3.40%,表明构建的工况特征值能够表征车辆实际道路行驶状态.      

有轨电车典型行驶工况的构建

为合理评估有轨电车在轨道交通中的行驶特征及运行指标，为有轨电车设计与控制提供依据，对有轨电车典型行驶工况进行构建. 首先，以巴黎、布达佩斯、墨尔本城市的有轨电车线路及行驶数据为基础，采用聚类方法获取降维行驶特征；然后，基于马尔可夫链理论，构建有轨电车典型行驶工况；最后，将构建工况与实际工况进行特征值对比分析，并基于所构建的典型工况进行仿真验证. 结果表明:构建的典型行驶工况与实际工况样本数据库总体特征的平均偏差仅为2.63%，满足偏差低于5%的开发精度要求；此外，典型行驶工况与实际行驶工况下的需求功率误差也仅为1.78%，验证了典型工况模型的准确性和有效性.      

基于K-均值聚类和支持向量机的电动汽车行驶工况研究

针对现有行驶工况难以反映车辆真实驾驶情况的问题,以国内典型大中型城市——西安市为例,对电动汽车行驶工况构建方法进行研究.根据西安市道路布局,设计了城市道路行驶工况数据采集方案;提出了一种K-均值聚类和支持向量机相结合的半监督分类模型,构建了西安工况;最后将西安工况与原始试验数据和国际标准行驶工况进行对比.研究结果表明:西安工况与实际道路行驶数据特征参数的相对误差均小于5％,平均相对误差仅为2.66％,构建的行驶工况能够真实反映西安市车辆的运动特征;且由于动力系统的差异,电动汽车工况比内燃机车工况更为激进.     

基于运行工况的旅游城镇小客车排放测算

获取车辆的实际运行工况,是准确进行污染物排放测算的关键工作.以韶山为例,通过调查本地驾驶员和外地驾驶员在不同道路类型上驾驶小客车行驶的逐秒GPS数据,统计分析相应的运行工况分布并导入MOVES模型,采用先按类分解再聚类合计的方法测算污染物排放因子,据此评估交通管理与控制策略对污染物排放的影响.研究发现,采用MOVES默认的运行工况分布,得出的排放结果将会产生较大误差;相对于外地驾驶员,韶山本地驾驶员平均车速更高,车辆比功率分布更离散,运行工况的差别使得本地驾驶员的污染物排放因子在所有道路类型上全部高于外地驾驶员,景区道路上高出更多;韶山实施游客换乘方案后, 2016年8月各污染物总减排比例为73%~78%.     

面向实际交通状态的混合动力汽车能耗和CO2排放模型

由于混合动力汽车与传统燃油车的能耗排放因子具有差异性，导致机动车交通路网能耗排放的量化评估存在不确定性。本文建立混合动力汽车在实际交通状态中的能耗和CO2排放因子测算模型，基于车辆比功率VSP(Vehicle Specific Power)作为车辆行驶状态与能耗排放之间耦合关系的表征参数。通过引入内燃机转速区分内燃机开启和关闭工作状态，并计算内燃机开启状态下VSP对应的平均能耗率，同时，建立能够解析混合动力汽车能耗排放产生机理的VSP分布。通过收集典型行驶工况下车辆测试油耗数据和北京市车辆实际行驶轨迹数据，验证了模型的准确性，并应用模型测算混合动力汽车不同速度区间下的油耗和CO2排放因子。研究结果表明：在城市行驶工况(UDDS)和高速行驶工况(HWY)中，模型测算能耗排放因子与真实值的平均相对误差分别为3.7%和-1.7%，与不考虑内燃机开启状态相比，测算误差减少5.6%和4.3%；在实际交通状态下，采用传统燃油车的测算方法会导致混合动力汽车行驶平均速度为高速区间时油耗和CO2排放量被低估，当行驶平均速度为低速区间时油耗和CO2排放量会被高估。     

基于短行程法的轻型乘用车行驶工况构建

针对轻型车行驶特征与能耗的关联性进行分析时直接进行大量实测数据比对会造成数据分析时间倍增及比对结果失真。机动车行驶工况是车辆实际道路行驶特征的集中体现,是分析机动车油耗及排放的重要手段。以私家车和出租车为轻型车研究对象,在采集了大量车辆的实际行驶数据的基础上采用短行程法为构建方法分别构建了私家车和出租车的行驶工况。最后对所构建的工况的有效性进行了验证,分别比对了所构建的私家车和出租车行驶工况和实际行驶工况的速度及加速度概率分布,结果显示了良好的一致性,表明了所构建的轻型车行驶工况在表征车辆实际道路行驶特征方面的有效性。     

基于聚类和马尔可夫链的货车实际工况构建方法研究

针对货车法规工况与实际使用工况的油耗等性能相差较大问题,利用车联网平台获取目标样车实车行驶数据,提出基于高斯混合模型聚类和马尔可夫链结合的货车实际工况构建方法。通过主成分分析、高斯混合模型聚类分析将运动学片段分类,类中以速度区间划分行驶状态,采用Laplace Smoothing方法来估计状态转移概率,利用马尔可夫链法合成类内候选工况,选择类内最佳工况,构建目标货车实际行驶工况。结果表明：与原始数据相比,所建工况速度-加速度联合概率密度分布吻合较好,整体特征参数平均相对误差为4.32%;与实测百公里油耗相比,法规工况和所建工况的仿真油耗相对误差分别为26.33%、4.86%。所建工况精度较高,能够有效反映车辆实际行驶特征及油耗性能,可以为车辆的精细化设计和实际道路整车性能评价提供条件和依据。     

基于工况分布的轻型车速度排放修正因子的建立方法

速度排放修正因子(Speed Correction Factors,SCF)是评估速度变化对车辆排放影响的重要参数.然而,传统的SCF建立方法耗时长、成本较高,且获取的SCF分辨率较低.为了得到高分辨率的SCF,基于北京市大量的实测工况数据和排放率数据,提出了北京市轻型车SCF的建立方法.首先,对采集的工况数据进行60 s短行程划分及2 km/h行程速度的聚类;在此基础上,建立不同道路类型和速度区间下的比功率分布(Vehicle Specific Power,VSP);然后,结合排放率和建立的VSP分布,建立不同道路类型、排放标准的各污染物的SCF.经过分析,得出相比传统的SCF建立方法,本文提出的方法更能反映车辆的实际行驶特征、且获得的SCF的速度分辨率更高.     

城市道路轻型汽车行驶工况构建

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.      

基于比功率分布的排放因子速度修正误差控制研究

高分辨率的排放因子是进行交通能耗排放测算的重要参数，然而，由于数据采集与质量控 制问题，排放因子速度修正曲线常存在异常波动。为提高排放因子速度修正结果的准确性，本文 分别从比功率分布和排放率两个角度分析排放因子敏感性和区间容许误差，建立机动车工况数 据和PEMS排放数据需求量计算模型。敏感性分析结果表明，个别比功率区间分布误差是造成 排放因子速度修正曲线产生异常波动的重要原因；排放率误差会导致排放因子速度修正结果出 现整体性误差。数值模拟计算结果表明，在95%的置信水平下，平均速度在20~120 km·h-1内，控 制快速路CO2排放因子速度修正误差不超过1%：需采集40 min的排放数据，细化至1 kW·t-1 粒度 下各比功率区间数据需求量差异显著；各平均速度下需采集710 min工况数据，相同误差下，80~ 120 km·h-1 内工况数据需求量更低；为进一步消除曲线的异常波动，需大量增加平均速度为64~ 80 km·h-1 范围内的工况数据量。本文的研究结果对工况和排放数据的采集工作有实际指导意 义，可有效克服曲线异常波动问题，提高排放因子结果可靠性，为节能减排工作提供支持。     

城市公交车行驶工况的构建

以城市公交车为研究对象,运用覆盖率、路段频度等方法,选取城市典型的公交运行线路,并进行大量的实验和实际运行数据的采集。利用主成分析和聚类分析构建行驶工况,研究表明,将众多反映道路交通特征的运动学片段特征值用主成分析法压缩成代表原始数据80%以上信息的3个或4个公因子的方法是可行的,接着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选择并重组实际运动学片段,并以典型公交线路为研究对象进行分析,得出一个基于实际公交车速度的行驶工况,构建能反映典型公交线路交通状况的工况。     

基于行驶工况的零部件耐久性测试工况构建

针对汽车零部件耐久性测试工况获取过程复杂的问题,提出了通过实际行驶工况解析出零部件耐久性测试工况的方法.基于西安市某线路纯电动公交车实际运行数据构建得出行驶工况,根据车辆实际参数建立整车仿真模型,仿真并计算得到基于实际行驶工况的电机输出轴应力载荷工况.由线性疲劳累计损伤理论和电机输出轴材料S-N曲线得出电机输出轴损伤值计算方法,并通过四峰谷值雨流计数法统计出不同应力载荷工况下的电机输出轴受到的损伤值,从而得出对应的循环寿命,选择寿命最短的行驶工况对应的电机转速工况和转矩工况作为电机输出轴耐久性测试工况.     

基于行驶工况的零部件耐久性测试工况构建

针对汽车零部件耐久性测试工况获取过程复杂的问题,提出了通过实际行驶工况解析出零部件耐久性测试工况的方法.基于西安市某线路纯电动公交车实际运行数据构建得出行驶工况,根据车辆实际参数建立整车仿真模型,仿真并计算得到基于实际行驶工况的电机输出轴应力载荷工况.由线性疲劳累计损伤理论和电机输出轴材料S-N曲线得出电机输出轴损伤值计算方法,并通过四峰谷值雨流计数法统计出不同应力载荷工况下的电机输出轴受到的损伤值,从而得出对应的循环寿命,选择寿命最短的行驶工况对应的电机转速工况和转矩工况作为电机输出轴耐久性测试工况.     

分道路类型的不同速度行驶工况开发方法

针对传统行驶工况建立方法存在的问题,提出基于逐秒浮动车数据的分道路类型和速度的行驶工况的建立方法,并提出利用机动车功率分布选择短行程的方法。应用上述方法建立的行驶工况能够反映不同交通状态之下油耗和排放测算的机动车行为特征。     

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。     

不同路况下汽车行驶工况的测试与分析

利用自主开发的一套车载测试系统，采用双参数法（发动机转速和发动机转矩）对试验车辆在不同道路上行驶时的实际行驶工况进行统计分析，从而分析比较了不同路况下车辆行驶工况分布以及档位使用概率的差别，为试验车辆传动系统及发动机性能的优化匹配提供试验依据．     

基于HBEFA 的城市交通温室气体排放模型—— 以北京本地化建模为例

交通温室气体排放和空气污染越来越受到国内各城市的广泛关注.控制温室 气体排放和污染物排放的关键是找到排放的源头并进行科学量化,从而制定有针对性的 政策措施.鉴于我国目前还没有发布全国性的交通排放评估方法,本文基于欧洲道路排放 因子模型并结合北京实际的道路交通运行工况和车辆结构数据,采用自下而上的建模方 法,利用车型分类、交通状态、工况单元和活动水平进行模型的数据划分,使用平均速度 （V）、行驶过程中停车时间比例（SP）和相对正加速度（RPA）三个特征值作为描述工况单 元的统计特征参数,借用计算机仿真构建了本地化的交通排放因子库,并在此基础上开 发了基于交通活动水平的交通排放测算模型.该模型不仅能够建立北京市的交通能源消 耗、温室气体排放和污染物排清单,而且能够与宏观交通模型无缝衔接,评估不同的交通 政策对交通减排的潜在影响.     

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。     

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。