西安市公交線路模態(tài)行駛工況構(gòu)建

茍琦智 楊陽 朱輝 程吉鵬

摘 要：采用GPS設備對西安城市公交典型線路的運行工況進行實測，利用短行程劃分及聚類分析方法構(gòu)建瞬態(tài)工況?；谝褬?gòu)建瞬態(tài)工況，運用瞬轉(zhuǎn)模的方法完成模態(tài)工況構(gòu)建。最后，選取10個具有統(tǒng)計意義的特征參數(shù)完成瞬態(tài)和模態(tài)工況與總樣本的誤差計算，結(jié)果表明，瞬態(tài)工況和模態(tài)工況與樣本平均誤差分別為5.91%和8.69%，能夠真實反映西安市公交線路實際行駛特性。

關(guān)鍵詞：城市公交線路;瞬態(tài)工況;模態(tài)工況;誤差分析

中圖分類號：U469.13??文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）10-133-02

Development of Mode Driving Conditions for Urban Bus?Lines in Xi'an^*

Gou Qizhi， Yang Yang，?Zhu Hui， Cheng Jipeng

（?Automobile Engineer School， Shaanxi Polytechnic Institute，?Shaanxi?Xianyang 712000?）

Abstract：?The operating conditions of typical city?lines?in Xi'an were measured by GPS equipment， and the transient conditions were constructed by short stroke division and cluster analysis. The transient mode method is used to complete the modal condition construction based on the transient condition. Finally， 10 statistically significant characteristic parameters were selected to complete the error calculations for transient， modal conditions and total samples. The results show that the transient， modal conditions and sample errors are 5.91% and 8.69%， which can truly reflect actual driving characteristics of Xi'an bus lines.

Keywords：?City?bus line; Transient condition; Modal condition; Error analysis

CLC NO.： U469.13??Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）10-133-02

前言

汽車行駛工況是用來描述特定交通環(huán)境下車輛行駛特征的速度-時間歷程，對汽車領(lǐng)域的相關(guān)研究有著重要作用，是汽車研發(fā)、試驗和檢測重要的數(shù)據(jù)支撐。模態(tài)工況是由勻速、怠速、勻加速和勻減速運動組成，形態(tài)規(guī)則，外形簡單，具有較好的測試操作性以及重復性，便于臺架試驗和實車驗證。國內(nèi)外瞬態(tài)行駛工況研究方法主要集中于聚類分析法、V-A矩陣法、隨機過程選擇方法等，而對模態(tài)工況構(gòu)建方法研究卻相對較少^[1-2]。故有必要針對城市特定區(qū)域模態(tài)行駛工況構(gòu)建方法進行研究。

1 瞬態(tài)工況構(gòu)建

本文以西安市某公交典型線路為例，通過合理規(guī)劃行駛工況數(shù)據(jù)采集線路，在城市線路運行車輛安裝GPS采集設備，采集車輛全天運行數(shù)據(jù)方法，總計得到544700條有效采樣數(shù)據(jù)。

本文采用短行程和聚類分析方法構(gòu)建城市公交車瞬態(tài)工況，將數(shù)據(jù)進行運動學片段劃分為短行程片段。采集樣本數(shù)據(jù)共劃分4839個代表片段，并對每個短行程求解具有統(tǒng)計意義的10個特征參數(shù)，主要包括：平均車速V_mean、平均運行車速V_mr、速度標準偏差V_sd、平均加速度A_mean、平均減速度D_mean、加速度度標準偏差A_sd和加、減、勻、怠速比例P_a，P_d，P_c，P_i。利用SPSS軟件對特征參數(shù)進行主成分分析和聚類分析，將運動片段解析出三類代表工況：擁堵、一般、通暢，并確定各類短行程數(shù)占比。依據(jù)各類片段與總樣本特征參數(shù)相對誤差最小原則選擇各類代表片段，按照各類占比組合成西安城市公交車瞬態(tài)行駛工況^[3-5]，本文按照上述方法求解出西安市區(qū)和市郊線路瞬態(tài)行駛工況，如圖1所示。

2 模態(tài)工況構(gòu)建

基于已構(gòu)建瞬態(tài)工況，本文運用瞬轉(zhuǎn)模的方法進行模態(tài)工況構(gòu)建，具體流程如下：

基于瞬態(tài)工況，利用小波去噪處理濾去瞬態(tài)工況中的毛刺數(shù)據(jù)、噪聲信號和尖點數(shù)據(jù);將不規(guī)則的瞬態(tài)工況曲線變成光滑曲線;按照一定的規(guī)則將去噪擬合后的數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理，將光滑的曲線變成由勻加速、勻速和勻減速運動組成的形狀規(guī)則的片段，將片段按照時間順序拼接完成模態(tài)工況構(gòu)建。在瞬態(tài)轉(zhuǎn)模態(tài)處理時，一方面要使曲線形狀規(guī)則且滿足操作性要求，另一方面又要盡可能貼近瞬態(tài)工況曲線，以真實反映汽車的實際運行狀態(tài)。

3?工況驗證

為對所構(gòu)建的模態(tài)工況做出評價，選取V_mean、V_mr、V_sd、A_mean、D_mean、A_sd、P_a、P_d、P_c、P_i共10個影響比較大且具有統(tǒng)計意義的特征參數(shù)進行誤差計算^[6-7]。誤差計算結(jié)果如表1所示。

由表3可計算出，本文構(gòu)建的瞬態(tài)工況和模態(tài)工況與樣本平均誤差分別為5.91%和8.69%。

4?結(jié)論

本文通過實際采集城市公交線路行駛數(shù)據(jù)，基于聚類分析法構(gòu)建的瞬態(tài)工況，運用瞬態(tài)轉(zhuǎn)模態(tài)方法完成西安城市公交線路模態(tài)工況構(gòu)建。構(gòu)建的瞬態(tài)工況和模態(tài)工況與樣本平均誤差分別為5.91%和8.69%，表明構(gòu)建的瞬態(tài)工況和模態(tài)工況精度較高，能夠比較真實地反映西安市公交線路實際行駛特性。

參考文獻

[1] 孫強，白書戰(zhàn)，韓爾樑，郭春艷，李國祥.基于試驗測量的瞬時行駛工況構(gòu)建[J].吉林大學學報（工學版），2015，（02）：364-370.

[2] 王矗，韓秀坤.北京市公交車典型行駛工況的構(gòu)建[J].汽車工程，2010，32（8）：703-706.

[3] Fen Guo， et Al.， A study of driving cycle for electric cars on Beijing urban and suburban roads[C] 2016 IEEE International Conference on Power and Renewable Energy， Shanghai， 319-322.

[4]?邵攀登，宋偉萍，劉洋，任田園.基于瞬時最優(yōu)的西安市某線路公交行駛工況構(gòu)建[J].汽車實用技術(shù)，2019（02）：125-126.

[5]?李耀華，茍琦智，任田園，邵攀登，宋偉萍.城市公交線路模態(tài)行駛工況構(gòu)建研究——以西安市公交線路為例[J].交通信息與安全，?2018，36（03）：92-98.

[6]?李耀華，劉鵬，楊煒，劉晶郁.西安市純電動城市客車行駛工況研究[J].中國科技論文，2016，（07）：754-759.

[7]?石琴，仇多洋，吳靖.基于主成分分析和FCM聚類的行駛工況研究[J].環(huán)境科學研究，2012，（01）：70-76.