摘要：滑行試驗(yàn)是車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中一項(xiàng)重要的性能試驗(yàn)，對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性改善有重要意義?；贛ATLAB設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一款專門(mén)用來(lái)處理車(chē)輛滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的軟件，能夠快速讀取試驗(yàn)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)車(chē)速準(zhǔn)確度、根據(jù)試驗(yàn)條件計(jì)算校正系數(shù)，并生成基準(zhǔn)狀態(tài)下的滑行阻力和功率。最后，以某款車(chē)型為例，對(duì)該車(chē)型的滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。結(jié)果表明，此軟件能夠快速地處理車(chē)輛滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高試驗(yàn)人員的工作效率。

關(guān)鍵詞：滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析；軟件設(shè)計(jì)；統(tǒng)計(jì)分析

中圖分類號(hào)：U467" " " "收稿日期：2025-03-15" " " "DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.04.010

Design and Application of Coasting Test Data Processing Software for Commerical Vehicles

Li Anmin" Du Weike" Yang Jian" Zhou Zhiming

Commercial Product Ramp;D Institute，Dongfeng Automobile Co.，Ltd.，Wuhan 430000，China

Abstract：The coastdown test is a critical performance evaluation during the vehicle development process， playing a significant role in optimizing both power performance and fuel economy. A specialized software application was designed and developed using MATLAB to process coastdown test data efficiently. This software enables rapid data acquisition， evaluates speed measurement accuracy， calculates correction factors based on test conditions， and generates coastdown resistance and power values under baseline conditions. A case study was conducted using data from a specific vehicle model to validate the software's functionality. The results demonstrate that this tool significantly accelerates coastdown test data processing and enhances the operational efficiency of test engineers.

Key words：Coastdown test data analysis;Software design;Statistical analysis

1 前言

滑行試驗(yàn)是測(cè)試車(chē)輛在行駛過(guò)程中的阻力大小，檢查汽車(chē)傳動(dòng)系和制動(dòng)系有無(wú)阻滯現(xiàn)象。測(cè)試結(jié)果可用于在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上模擬車(chē)輛在實(shí)際道路上行駛的阻力，進(jìn)而在臺(tái)架上進(jìn)行排放、油耗、EV能耗等試驗(yàn)[1]。上述試驗(yàn)所需的測(cè)量設(shè)備多且繁雜，對(duì)車(chē)輛行駛工況及試驗(yàn)環(huán)境有較高要求，因此在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)可保證試驗(yàn)的一致性。

目前國(guó)內(nèi)行業(yè)對(duì)整車(chē)滑行試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理多是借用Excel軟件及相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析工具，數(shù)據(jù)處理過(guò)程需要工程試驗(yàn)人員逐步進(jìn)行，整個(gè)處理過(guò)程比較繁雜，容易出錯(cuò)且花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)的有效性和一致性難以保證。MATLAB是一款功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及交互式環(huán)境[2]。該軟件中的App Designer可建立直觀且友好的用戶界面，調(diào)用其內(nèi)部的函數(shù)能夠建立數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用系統(tǒng)。針對(duì)上述問(wèn)題，基于MATLAB軟件建立一套整車(chē)滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件，能夠快速讀取試驗(yàn)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)車(chē)速準(zhǔn)確度，并能根據(jù)試驗(yàn)條件計(jì)算車(chē)輛的滾動(dòng)阻力和空氣阻力[3]，生成基準(zhǔn)狀態(tài)（空氣密度1.189 kg/m3，大氣溫度20 ℃，大氣壓力100 kPa）下的校正系數(shù)，從而能夠?qū)Φ缆窚y(cè)定的阻力和功率進(jìn)行校準(zhǔn)，便于相同類型車(chē)輛之間的對(duì)比和分析。

2 軟件設(shè)計(jì)與布局

2.1 軟件設(shè)計(jì)

a.基于軟件人機(jī)交互設(shè)計(jì)理念，根據(jù)所需功能選擇相應(yīng)的模塊，建立各模塊的回調(diào)函數(shù)，使模塊之間能夠相互關(guān)聯(lián)[4]。選擇按鈕、數(shù)軸、表格及列表等菜單選項(xiàng)，合理調(diào)整上述菜單之間的相互位置，使軟件有一個(gè)良好的使用界面。

b.為便于后期對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)條件的查詢，建立整車(chē)滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，可根據(jù)車(chē)型名稱形成車(chē)型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，將車(chē)輛的基本參數(shù)、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果保存至相應(yīng)的車(chē)型名稱下，形成試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

c.采用MATLAB界面設(shè)計(jì)，編寫(xiě)菜單的調(diào)用函數(shù)和部分輔助函數(shù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能、統(tǒng)計(jì)分析、繪圖以及將道路上測(cè)定的阻力和功率校正至基準(zhǔn)狀態(tài)。

2.2 軟件布局

軟件共分為三部分內(nèi)容，分別為車(chē)型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。軟件操作流程如圖1所示，主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

a.建立車(chē)型數(shù)據(jù)庫(kù)，可記錄車(chē)輛基本參數(shù)、試驗(yàn)條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

b.統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和準(zhǔn)確度。

c.根據(jù)車(chē)輛重量、空氣阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積、輪胎型號(hào)、試驗(yàn)時(shí)的大氣壓力和溫度等信息，計(jì)算車(chē)輛的滾動(dòng)阻力、空氣阻力、校正系數(shù)以及校正后的行駛阻力和行駛功率。

d.對(duì)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)不符合要求的可以進(jìn)行刪除選擇，此外可根據(jù)工程人員要求，對(duì)行駛阻力和功率進(jìn)行二次項(xiàng)擬合，并可選擇是否保留一次項(xiàng)。

e.相同類型的車(chē)輛滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)可在同一坐標(biāo)系下進(jìn)行對(duì)比，可同時(shí)4輛車(chē)進(jìn)行對(duì)比。

3 應(yīng)用實(shí)例

以某輕型卡車(chē)的滑行試驗(yàn)為例進(jìn)行研究，下面具體介紹其滑行試驗(yàn)流程。在試驗(yàn)進(jìn)行之前以中高速行駛不少于40 min，然后將車(chē)輛加速至規(guī)定的車(chē)速以上，將變速器置于“空擋”位置進(jìn)行滑行直至車(chē)速小于15 km/h，記錄下此過(guò)程的車(chē)速和時(shí)間，采樣頻率不小于10 Hz。在相反方向重復(fù)上述操作，即完成滑行試驗(yàn)1次，滑行試驗(yàn)總數(shù)不少于4次[5]。

3.1 車(chē)型數(shù)據(jù)庫(kù)建立

根據(jù)試驗(yàn)車(chē)輛型號(hào)建立車(chē)型數(shù)據(jù)庫(kù)，用于保存該車(chē)輛的基本參數(shù)、試驗(yàn)條件和測(cè)試結(jié)果，軟件界面如圖2a所示。界面中有添加、刪除和保存三個(gè)功能，添加按鈕可建立新的車(chē)型數(shù)據(jù)庫(kù)，將車(chē)輛主要參數(shù)和車(chē)輛試驗(yàn)信息填入對(duì)應(yīng)項(xiàng)中，點(diǎn)擊保存按鈕即可將車(chē)輛參數(shù)保存下來(lái)。若車(chē)型建立錯(cuò)誤或需要將某一車(chē)型數(shù)據(jù)庫(kù)刪除，則在下拉菜單中選中該車(chē)型，點(diǎn)擊刪除按鈕即可。在數(shù)據(jù)處理界面，將該車(chē)型的具體處理參數(shù)填入對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目中，在數(shù)據(jù)結(jié)算結(jié)束后，試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果將自動(dòng)保存，后續(xù)查看時(shí)，只需在車(chē)型名稱選項(xiàng)里面選擇要查看的車(chē)型名稱，在數(shù)據(jù)列表選項(xiàng)中選擇試驗(yàn)的次數(shù)，則車(chē)輛的基本信息、試驗(yàn)信息（車(chē)輛迎風(fēng)面積、大氣溫度、氣壓等）和數(shù)據(jù)結(jié)果便能夠顯示出來(lái)，如圖2b所示。同時(shí)，不同用戶處理完的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以相互查閱，方便工程設(shè)計(jì)人員對(duì)數(shù)據(jù)的查閱調(diào)用。

3.2 統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度校驗(yàn)

滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度是指測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值之間的接近程度，反映了數(shù)據(jù)的可靠性。統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度的計(jì)算過(guò)程如下：

此車(chē)型滑行試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度如圖3所示，滑行試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度在30～70 km/h的速度點(diǎn)范圍內(nèi)不應(yīng)大于4%，在其他速度點(diǎn)不應(yīng)大于5%。從圖中可以看出，此次試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度符合要求，說(shuō)明整個(gè)滑行過(guò)程中，試驗(yàn)的一致性保持得比較好，不存在某段車(chē)速滑行時(shí)有外界或人為的干預(yù)情況。如果統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度不能滿足要求，則要按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)增加滑行次數(shù)，同時(shí)檢查試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否異常，分析數(shù)據(jù)異常原因進(jìn)行改進(jìn)。

3.3 計(jì)算校正系數(shù)和行駛阻力

通過(guò)車(chē)輛的輪胎類型和試驗(yàn)時(shí)的質(zhì)量計(jì)算不同車(chē)速對(duì)應(yīng)的滾動(dòng)阻力，由空氣阻力系數(shù)和迎風(fēng)面積計(jì)算不同車(chē)速對(duì)應(yīng)的空氣阻力，根據(jù)滾動(dòng)阻力的溫度校正系數(shù)和試驗(yàn)時(shí)的大氣壓力和大氣溫度，計(jì)算出滑行阻力和功率校正至基準(zhǔn)狀態(tài)下時(shí)的系數(shù)K[6]，其計(jì)算過(guò)程如下：

3.4 結(jié)果對(duì)比

在車(chē)輛滑行試驗(yàn)完成后，相同車(chē)型的滑行阻力均調(diào)整至基準(zhǔn)條件下，軟件可實(shí)現(xiàn)最多4輛車(chē)滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比功能，如圖6所示。從圖中可以顯示出不同車(chē)輛對(duì)應(yīng)的車(chē)型名稱和行駛阻力擬合公式，能夠清晰地比較出滑行阻力隨車(chē)速變化的差異。從圖中可看出，在高速段車(chē)型1阻力大于車(chē)型2，說(shuō)明車(chē)型1的空氣阻力（與速度平方成正比）占比顯著增加，曲線斜率明顯增大，阻力隨速度增長(zhǎng)更快，且高速段曲線的陡峭程度直接反映車(chē)輛空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)劣，車(chē)型1可在車(chē)身流線型、底盤(pán)平整度等方面進(jìn)一步優(yōu)化。低速時(shí)，阻力主要由機(jī)械阻力（滾動(dòng)阻力、傳動(dòng)摩擦、軸承摩擦等）主導(dǎo)，說(shuō)明車(chē)型2可從輪胎阻力和傳動(dòng)系統(tǒng)方面進(jìn)行優(yōu)化改善。通過(guò)車(chē)型3和車(chē)型4對(duì)比發(fā)現(xiàn)，車(chē)型4的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)和機(jī)械阻力方面均優(yōu)于車(chē)型3。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前公司內(nèi)部對(duì)車(chē)輛滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方式效率較低的情況，自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一款商用車(chē)滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件。通過(guò)對(duì)某款商用車(chē)型滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，表明此軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度校驗(yàn)、計(jì)算校正系數(shù)和行駛阻力、滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，以及記錄保存試驗(yàn)條件等功能。通過(guò)此軟件可較大提高滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理效率，傳統(tǒng)人工處理耗時(shí)3～4 h，運(yùn)用軟件只需20 min即可處理完成，可大幅降低工程技術(shù)人員的工作量，為公司車(chē)型滑行試驗(yàn)項(xiàng)目做出一定的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張西振，高元偉.發(fā)動(dòng)機(jī)原理與汽車(chē)?yán)碚揫M].北京：人民交通出版社，2018.

[2]馬相明，孫霞，于華.載荷譜數(shù)據(jù)分析軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].機(jī)械工程師，2015（8）：28-30.

[3]郜琰，喬陽(yáng)陽(yáng).重型商用車(chē)滑行阻力系數(shù)的測(cè)定與研究[J].專用汽車(chē)，2023（9）：92-95.

[4]曾惠霞.基于MATLAB App Designer的數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微型電腦應(yīng)用，2023，39（1）：76-79.

[5]馬紅陽(yáng)，楊劍，李安民，等.輕型商用車(chē)滑行阻力影響因素的試驗(yàn)研究[J].專用汽車(chē)，2023（12）：104-108.

[6]GB/T 27840—2021 重型商用車(chē)輛燃料消耗量測(cè)量方法[S].

作者簡(jiǎn)介：

李安民，男，1991年生，工程師，研究方向?yàn)檎?chē)道路性能試驗(yàn)技術(shù)、車(chē)輛路譜數(shù)據(jù)處理。