茍琦智，楊陽，朱輝，程吉鵬

城市公交線路模態(tài)工況構(gòu)建方法研究*

茍琦智，楊陽，朱輝，程吉鵬

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院，陜西 咸陽 712000）

采用GPS設(shè)備對(duì)西安城市公交典型線路的運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)測，分別運(yùn)用瞬態(tài)轉(zhuǎn)模態(tài)方法和多目標(biāo)優(yōu)化法構(gòu)建出城市客車模態(tài)工況。以8個(gè)特征參數(shù)相對(duì)誤差為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩種方法的精度進(jìn)行了對(duì)比研究。研究表明，兩種方法均能有效地完成工況構(gòu)建，其中多目標(biāo)優(yōu)化法精度最高，瞬態(tài)轉(zhuǎn)模態(tài)方法簡單快捷，從而為工況構(gòu)建方法的選取提供了思路和數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

模態(tài)工況；瞬態(tài)轉(zhuǎn)模態(tài)法；多目標(biāo)優(yōu)化法；誤差分析

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(shí)間歷程，對(duì)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(yàn)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(yùn)動(dòng)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(fù)性，便于臺(tái)架試驗(yàn)和實(shí)車驗(yàn)證。國內(nèi)外模態(tài)工況構(gòu)建方法研究卻相對(duì)較少[1-2]，目前主要有瞬態(tài)轉(zhuǎn)模態(tài)和模型優(yōu)化兩種方法構(gòu)建模態(tài)工況。故有必要針對(duì)模態(tài)行駛工況構(gòu)建方法進(jìn)行對(duì)比研究。

1 瞬態(tài)轉(zhuǎn)模態(tài)法

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(yùn)行車輛安裝GPS采集設(shè)備，采集車輛全天運(yùn)行數(shù)據(jù)方法，總計(jì)得到544700條有效采樣數(shù)據(jù)[3]。

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，如圖1所示。

基于已構(gòu)建瞬態(tài)工況，本文運(yùn)用瞬轉(zhuǎn)模的方法具體流程如圖2所示[4-5]，完成瞬態(tài)轉(zhuǎn)模態(tài)工況構(gòu)建，如圖3所示。

圖1 西安市公交線路瞬態(tài)行駛工況

圖2 瞬轉(zhuǎn)模法流程圖

圖3 瞬轉(zhuǎn)模法模態(tài)工況（SZM-MD）

2 多目標(biāo)優(yōu)化法

基于采集數(shù)據(jù)樣本庫，建立模態(tài)工況模型，通過優(yōu)化算法求解目標(biāo)函數(shù)完成多目標(biāo)優(yōu)化法模態(tài)工況構(gòu)建[6-7]，具體流程如圖4所示，多目標(biāo)優(yōu)化法模態(tài)工況如圖5所示。

圖4 多目標(biāo)優(yōu)化法流程圖

圖5 多目標(biāo)優(yōu)化法模態(tài)工況（DMB-MD）

3 構(gòu)建方法對(duì)比分析

為對(duì)所構(gòu)建的模態(tài)工況做出評(píng)價(jià)，選取Vmean、Vmr、Amean、Dmean、Pa、Pd、Pc、Pi共8個(gè)影響比較大且具有統(tǒng)計(jì)意義的特征參數(shù)進(jìn)行誤差計(jì)算[4-6]。誤差計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 模態(tài)工況與總樣本相對(duì)誤差分析

由上表可知，SZM-MD工況與總樣本平均誤差最大，為11.19%；DMB-MD工況與總樣本平均誤差最小，為5.68%。

4 結(jié)論

本文通過瞬轉(zhuǎn)模和多目標(biāo)優(yōu)化兩種方法進(jìn)行公交模態(tài)工況構(gòu)建并完成誤差分析。結(jié)果表明，瞬轉(zhuǎn)模法工況與樣本誤差較大，為11.19%，但是方法較簡單直接，可流程化將任何瞬態(tài)工況實(shí)現(xiàn)模態(tài)化。多目標(biāo)優(yōu)化法與樣本誤差較小，為5.68%，但是方法較復(fù)雜，對(duì)數(shù)據(jù)分析精度要求較高，需要大量樣本數(shù)據(jù)支撐，參考模型未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 孫強(qiáng),白書戰(zhàn),韓爾樑,郭春艷,李國祥.基于試驗(yàn)測量的瞬時(shí)行駛工況構(gòu)建[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)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] 邵攀登,宋偉萍,劉洋,任田園.基于瞬時(shí)最優(yōu)的西安市某線路公交行駛工況構(gòu)建[J].汽車實(shí)用技術(shù),2019(02):125-126.

[4] 張鵬.基于城市道路汽車行駛工況的能量利用評(píng)價(jià)方法研究[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2015.

[5] 荊哲鋮.電動(dòng)汽車模態(tài)行駛工況構(gòu)建方法研究[D].鎮(zhèn)江:江蘇大學(xué), 2015.

[6] 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.

[7] 劉鵬,張璇,茍琦智等.基于多目標(biāo)優(yōu)化理論的西安市市區(qū)城市客車模態(tài)行駛工況開發(fā).中國汽車工程學(xué)會(huì).第18屆亞太汽車工程年會(huì)暨2016中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C].中國汽車工程學(xué)會(huì),2016:5.

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 )

The operating conditions of typical city lines in Xi'an were measured by GPS equipment, the transient to modal method and the multi-objective optimization method are used to construct the modal operating conditions of the city bus. The relative errors of eight characteristic parameters are used as the standard to compare the accuracy of the two methods. The results show that methods can effectively complete the construction of working conditions, the multi-objective optimization method has the highest accuracy, and the transient to modal method is simple and quick, which provides ideas and data verification for the selection of the construction method of working conditions.

Modal condition; The transient to modal method; The multi-objective optimization method; Error analysis

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.026

U469.13

A

1671-7988(2021)07-79-02

U469.13

A

1671-7988(2021)07-79-02

茍琦智，男，碩士研究生，助教，就職于陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院，主要研究方向：新能源汽車。

基于運(yùn)行工況的純電動(dòng)城市客車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配優(yōu)化研究（編號(hào)：ZK19-27）項(xiàng)目資助。