城市混合道路行驶工况构建及工况评价方法研究

行驶工况是车辆进行排放水平测试、能量消耗检测、动力总成匹配的一项基础核心技术。我国诸多测试法规中的测试工况直接采用欧洲的“ECE+EUDC”工况,而中国的交通环境、城市道路情况与欧洲差异较大,因此用欧洲的工况来对中国的车辆进行匹配、测试和评价是不合理,也是不科学的。所以,建立能够正确反映我国道路工况特征的行驶工况具有重要的现实意义,然而找到一个快速、准确的工况构建方法,并提出一套切实可行的工况评价指标,是构建典型行驶工况的两个关键点。本课题的主要工作包括:1)以天津市滨海公交503路为研究对象,搭建了车载工况数据采集及分析平台。真实、全面的车辆行驶工况样本数据是工况合成工作的基础,通过设计合理的车辆行驶工况数据采集方案,采集了共1400圈超过10万公里的车辆运行数据,覆盖了不同城市道路类型、不同季节、不同运行时段、不同司机类型及不同附件(含空调)的使用情况。2)针对WLTP方法随机选择造成的计算量庞大和计算时间过长的问题,提出基于联合分布检验与聚类分析相结合的工况合成方法。该方法将整条线路分为三个典型地域工况类型,分别构建了短行程和怠速片段数据库,对于工况片段的组合和选取进行优化处理,进而获得该线路的备选典型行驶工况组。本方法了避免了WLTP合成方法中的随机抽样过程,解决了由此带来的计算量庞大和合成时间过长的问题,结果表明,在处理本文所解决的问题时,本文所提方法的计算量仅为WLTP方法的1/(3.32×1012)。3)针对速度-加速度分布欧式距离的工况评价方法的不足,提出一种基于油耗特征的行驶工况有效性评价方法。在通过欧式距离方法选取了10条备选工况的基础上,进一步对工况特征参数进行油耗相关性的分析,并以此为基础构建备选工况综合评价指标。依据该指标在备选典型工况中选取最优的工况曲线,解决了现有工况评价方法中使用速度-加速度分布欧式距离方法的分辨率低和指标单一的问题。4)分别利用特征参数检验法、速度加速度联合分布检验法与基于GT模型的油耗仿真方法对基于以上方法构建的503线路典型行驶工况进行了有效性验证,结果表明,特征参数的平均相对误差为4.72%,速度—加速度区间的平均相对误差为6.06%,百公里油耗相对误差仅为0.03%。证明了本研究在工况构建和工况评价指标上的研究是合理和可靠的。