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。     

基于细胞自动机方法的车行运动模型及信号灯控制策略研究

采用细胞自动机方法研究了在单向道路上行驶的2辆不同性能(加速度能力、最大速度等)车辆的运动状态和相互关系,以及性能参数对行驶状态的影响.讨论了在设置路口和信号灯的情况下,不同信号灯控制策略(信号灯的时间周期及绿信比)对车辆运动状态的影响.细胞自动机方法通过JAVA编程进行数值模拟,得到车辆行驶时间-位置之间的关系,结果与预期相同.该模型退化为匀速运动状态情形时,所得结果与近期文献的结果相一致,也证明了文中所用方法的可靠性和合理性.     

高速公路车辆行驶安全度评价模型研究

基于运动状态建立了高速公路车辆行驶安全度评分模型,可更加有效地实施实时交通预警。引进了一种新的速度离散度作为运动状态指标,分析了新定义的速度离散度与传统速度离散度-车速标准差之间的关系,表明两者有函数关系。在把新定义的速度离散度作为运动状态的基础上,加入了人、车、路、气候等因素,构成了驾驶员、车辆、车路、道路线形、气候、车辆行驶状态等6大指标,并筛选了各大指标下的子指标,建立了相应的评价指标体系。利用层次分析法计算各参数权重来构建模型,建立了总的车辆行驶安全度评分模型。实例验证表明:模型符合客观实际,具有一定的可行性。     

立体车库的排队与效率分析

应用排队论方法对巷道堆垛式立体车库进行建模,给出了车库运行效率的主要指标参数。在仅采用调度堆垛机数量的传统方法下,总结出立体车库在不同车辆到达率下的调度规律。在达到率处于某些时段,总结出了该调度方法存在效率偏低的问题;提出了一种根据车辆到达率的变化,采用调度堆垛机数量和运行速度相结合的新调度策略。在车辆到达率处于欠平峰和过平峰时段,新调度策略更合理有效和节能,从而使车库在到达率全范围内更好满足了各项效能指标。     

基于定数理论过饱和交叉口车辆能耗研究

针对过饱和信号交叉口车辆高能耗问题,以信号交叉口整个过饱和交通状态持续时间作为研究时段,利用定数理论分析车辆排队长度、停车次数和通行时间,确定车辆在信号交叉口的减速、怠速、加速和匀速行驶时间,进一步依据车辆在不同行驶状态下的能源消耗率,建立了过饱和交叉口所有车辆第1次停车至通过停车线的平均能耗模型.为了验证模型的准确性,以某个两相位过饱和交叉口为例,对不同交通流量下的车辆能耗进行计算,并将计算结果与VISSIM仿真结果对比分析,结果表明,本文模型对过饱和信号交叉口的车辆能耗分析具有一定的合理性.同时,依据此模型分析了信号配时对过饱和交叉口车辆能耗的影响,说明了优化配时参数对于过饱和交叉口车辆节能具有重要意义.     

基于期望车速的跟驰模型研究

期望车速是驾驶员驾车过程中依据道路条件、车流状况、所驾驶车辆性能等因素,经综合考虑后存在于自身心目中并认为可以实现的一种＂目标车速＂,它对行驶车辆的实际行车速度高低产生影响。为了反映车辆运行过程中不同驾驶员运行车速选择的差异,本文提出了基于期望车速的跟驰模型。该模型能够解释不同驾驶员在相同道路条件下选择不同行车速度的原因。在建立模型的基础之上,作者讨论了保持交通流稳定性的充分和必要条件。最后,文中给出了应用实例。结果表明：当驾驶员的期望车速接近均衡车速时,交通流是稳定的;反之,当驾驶员期望车速与均衡车速差异较大时,交通流的稳定性可能下降。     

混合动力城市公交车节能环保效益分析与研究

通过对6类城市公交车(5种混合动力公交车和1种常规柴油公交车)污染物排放(HC,CO,NOx和PM)和能量消耗两个方面的性能进行测试,结合在北京市121公交线路中的实际运行成本分析,将混合动力城市公交车的排放、能耗以及运营过程中的成本与常规柴油车辆进行对比研究,分析混合动力公交车相对于同等级纯柴油公交车带来的节能环保效益.研究结果表明:混合动力城市公交车具有良好的节能环保效果,节能环保效益最好的车型在生命周期内能够收回较常规柴油车辆多出的全部成本增量;在车辆生命周期内,5辆不同类型混合动力城市公交车累计可节省燃油14.05万L,减少污染物的排放量达5.28 t;当节油率达到了26%,除了产生巨大环保效益外,在车辆生命周期内可以收回全部成本增量.     

铁道车辆振动响应特性

为改善车辆的乘坐舒适性,研究了车辆的振动响应特性,建立了车辆系统动力学模型,计算了转向架蛇行运动模态和车体固有振动模态的频域模态参数与车辆在不同速度下的时域平稳性指标。计算结果表明:转向架蛇行运动频率和轨道激扰主频率随着车辆运行速度的增大而增大,而车体的固有振动频率是不随速度而变化的;在某一速度下,转向架的蛇行运动频率和轨道激扰主频率必然与车体相关振动的固有频率接近而发生共振,共振会严重恶化车辆的平稳性,因此,应采取适当措施使共振速度区远离车辆的常用运行速度,以保证车辆运行平稳。     

半挂汽车列车高速变道稳定域估计

为改善传统稳定域在评价铰接列车非稳态转向稳定性方面的不足, 提出了一种适用于半挂汽车列车的高速变道稳定域的估计方法; 建立了包含Pacejka魔术公式的半挂汽车列车四自由度非线性动力学模型, 通过半挂汽车列车高速变道的仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性; 在构建车辆系统Jacobian矩阵的基础上, 应用特征根法分析了车辆在高速阶跃转向和正弦转向2种情况下的稳定性; 基于Lyapunov稳定性定理, 通过构建Lyapunov能量函数, 分析了车辆极限状态时的系统能量与能量变化阈值, 获得了车辆高速变道稳定域, 并利用半挂汽车列车30m·s-1变道试验验证稳定域。分析结果表明: 高速变道过程中车辆系统Jacobian矩阵特征根大于0, 但最终收敛至小于0, 系统仍可保持稳定; 车辆高速变道稳定域为近似凹形曲面, 能量越接近中心区的低点, 车辆系统越稳定, 而一旦接近甚至超过能量阈值, 车辆系统将临近或发生失稳; 在半挂汽车列车30m·s-1变道试验中, 当Lyapunov能量接近阈值3.863 6J时, 车辆系统处于临近失稳状态。可见, 确定的半挂汽车列车高速变道稳定域, 能够较好地表征车辆系统在高速瞬态连续转向状态下的稳定性, 可为半挂汽车列车操纵稳定性评价和控制提供有益参考。      

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。     

车路协同雾天预警系统对车辆运行生态特性的影响

为探究车路协同技术对车辆运行生态特性的影响，基于驾驶模拟试验平台构建车路协同条件下的雾天预警系统，测试了驾驶人在浓雾条件下驾驶车辆的能耗排放特征；设计了空白对照组、可变情报板(DMS)预警组、人机交互界面(HMI)预警组以及DMS+HMI预警组4种试验场景，招募43名驾驶人开展驾驶模拟试验，通过对比不同预警方式作用下车辆总体和道路关键区段的能耗排放差异，明确不同预警系统对车辆运行生态特性的影响效用。分析结果表明:相对于空白组，3种车路协同雾天预警系统均能显著降低车辆整体能耗与排放，但是不同预警方式的作用效果并无明显差别；道路场景分为了预警前、预警区、渐变区和雾区4个关键区段，3种预警系统在预警区及渐变区均可有效降低车辆能耗及排放；HMI从发出预警信息后开始生效，DMS可在车辆进入预警区前产生效果，DMS+HMI在预警区的效果最为显著，但进入雾区后不能有效降低车辆能耗与排放。可见，虽然车路协同雾天预警系统整体可以提升车辆运行生态特性，但是单一增加预警强度或改变预警方式并不能有效保证整个雾天影响区域不同区段均具有节能减排效用，合理设置车路协同预警系统应综合考虑不同预警方式、预警信息触发点位及时机、驾驶人特性等因素的匹配关系。      

基于多速度调控的城轨列车区间运行策略优化

针对城市轨道交通区间运行时分要求,将列车在区间的最高运行速度、最低惰行速度作为速度参数,提出多速度参数调控的城轨列车区间运行策略优化问题。考虑线路平纵断面、列车性能等的影响,以及区间限速、运行时分限制等约束,以区间运行能耗最小化为目标,建立均布质量模型下的给定运行时分下基于多速度参数调控的列车运行节能优化策略模型,优化确定各速度参数取值和对应的区间运行控制方案,设计针对多速度参数综合调控的模拟退火求解方法。以广州地铁8号线中大-晓港为例,测算不同时分下的运行控制方案。结果表明：最高运行速度参数可有效控制区间运行时分取值;最低惰行速度的合理取值可显著降低能耗,最多可降低4.68%;列车操纵模式的确定需综合考虑区间运行时分、节能效果和惰行次数,节能操纵模式在较长运行时分下节能作用更为显著。优化结果可为城轨节能化列车运行组织提供决策支持。     

轻轨车辆节能运行的模糊控制方法研究

本文根据轻轨车辆传动系统的特点及其能耗最小的运行方式,给出了轻轨车辆节能运行的模糊控制(FC)方案,以及相应的软硬件配置.并利用所编制的仿真程序探讨了该方案的可行性.     

交通同步流中的能耗与减速车辆分布研究

在开放边界条件下,从统计分布研究刹车灯(braking light,BL)模型的能耗问题,研究混合交通流中交通同步流的特性。通过引入能耗和确定(随机)减速过程中动能减少的车辆分布,讨论了车辆的最大速度,快车慢车混合比和车长对交通同步流的影响,发现了车辆的最大速度对混合交通流中交通同步流起着极其重要的作用,交通同步流中的能耗和减速车辆的分布也与交通处于自由状态和堵塞状态时有着极大的区别。当所有车辆具有共同的最大速度且最大速度大于15时,混合交通同步流显示明显,这已通过计算交叉关联系数,即计算密度与流量的协方差得到证实,更重要的是在交通同步流区域能耗并不随着密度的增加而增加,减速车辆的统计分布也几乎是显示着一个不变的平台,这是一个有趣的现象,这可以帮助我们更进一步了解交通同步流以及在车辆交通中如何有效的减少能耗。     

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。     

铝的使用对车辆生命周期能耗影响分析

假设某汽车发动机上的某铸铁部件由铝合金部件替换,对由此导致的发动机质量变化和材料变化对车辆生命周期燃料循环和车辆循环两种不同的能量循环的影响进行分析。分析结果表明:当发动机上铝的质量增加,燃料循环阶段能耗明显降低,车辆循环阶段能耗增加,但影响不大,总体效果使得车辆生命周期能耗明显降低。     

基于多源数据的公交车能耗碳排放测算模型

公交车能耗碳排放强度与车辆、线路和驾驶员有显著相关关系，为精准刻画其能耗碳排放强度特征，整合OBD监测数据、加油(气)数据、运营排班数据等多源数据资源. OBD监测数据和加油(气)数据呈显著的线性关系，证明修正后的OBD监测数据可满足分析要求. 搭建“速度-能耗碳排放强度曲线”测算模型，幂函数关系的拟合优度R2 =0.972 6 为最高. 实证研究发现，平均速度在10~60 km/h 变化时，液化天然气(LNG)车比柴油车能耗碳排放强度高 3.3%~33.7%，双层车比铰接车高2.4%~13.3%；LNG铰接车在不同线路、相同速度下的强度相差9.6%；不同驾驶员在相同线路的能耗碳排放强度可相差24.2%. 模型为各城市基于多源数据开展公交能耗碳排放目标设定提供数据支撑.     

多柔体车辆耦合系统对动力学性能的影响

研究轨道车辆在运行状态下,刚柔耦合建模方式的车辆系统对动力学性能的影响程度.以某型高速动车组拖车为研究对象,基于SIMPACK多体动力学软件分别建立多刚体车辆模型和由柔性轮对、柔性构架以及柔性车体结构耦合的刚柔耦合车辆模型,通过对两者在不同运行速度和不同运行线路工况仿真计算的结果进行对比,从而评价采用刚柔耦合建模方式对动力学性能方面的影响.结果表明:对比多刚体车辆计算结果,刚柔耦合车辆整体上在稳定性、运行品质和曲线通过性能等指标结果表现较差,尤其在高速运行状态下,刚柔耦合车辆在垂向方向上影响更加剧烈.     

列车节能运行的算法及实施技术研究

根据国内外列车节能研究的最新成果，综合利用既有的节能优化操纵方法，设计了列车节能运行的计算机算法，建立了列车节能运行的模拟系统。同时根据模拟系统的功能要求对不同目标速度及线路改造的情况进行了节能模拟，研究了不同目标速度、不同线路条件下的列车节能效果。结论指出：目标速度由60km/h降低为50km/h时，能耗消耗可减少14．4％；对线路进行适当改造可使能耗消耗减少9．2％，运营费支出降低8．9％。     

基于仿真的城市道路交叉口最小安全间距研究

采用仿真的方法,研究了不同环境和交通流状态下,车辆驶出交叉口后在路段上的速度和车辆之间交互状态的变化规律.根据车队离散理论和交通冲突理论,以断面车辆速度标准差SD和交通冲突数量作为判断交通安全性的指标,通过判断车辆驶出交叉口后的运行状态,寻求车辆达到稳定状态时所需的距离,并以此距离作为道路交叉口之间的最小安全间距;最后建立了交叉口最小安全间距与各影响因素之间的函数关系.