4 哪种软件都没说 国产在用客_货汽车高速运行工况统计.pdf

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1、Vol119No15公 路 交 通 科 技2002年10月JOURNAL OF HIGHWAYAND TRANSPORTATION RESEARCH AND DEVELOPMENT文章编号:10020268(2002)05015204收稿日期:20010618基金项目:交通部重点资助项目(98040618)作者简介:肖新华(1964-),男,湖南南县人,工学硕士,讲师,主要从事汽车理论与运用、汽车电子技术、可靠性工程、产品质量控制等方面的教学和科研工作 1国产在用客、货汽车高速运行工况统计模型肖新华1,秦中喜2,吴义虎1,苏汉元1,袁 翔1(11 长沙交通学院,湖南 长沙 410076;21

2、广东省中山市公共汽车公司,广东 中山 528471)摘要:通过大量的统计数据分析,获得了国产在用客、货汽车高速运行工况的统计模型及其分布参数估计值,为开发适应高速运输需要的客、货汽车及在用客、货汽车的性能(动力性匹配、空气动力性能、操纵稳定性及行驶平顺性能等)改进提供了理论依据。关键词:国产;汽车;高速工况;统计模型中图分类号:U46213 文献标识码:AStatistical Models of Domestic Coaches and Trucks under High Speed Driving ConditionXIAO Xinhua(Changsha Communications I

3、nstitute,HunanChangsha410076,China)Abstract:The statistical models of domestic coaches and trucks have been set up based on statistical analysis of the survey and test da2ta1Preliminary precept of the dynamic matching、improvingof manipulate stability and travel placidity are provided1All of these co

4、nclu2sions are useful in developing new products and improving inuse vehiclesperformances1Key words:Domestic;Automobiles;High speed;Statistical models0 前言实行改革开放政策以来,中国公路运输进入了一个新的发展时期,公路里程、公路运输量和民用汽车保有量均在大幅度增长。特别是高速公路的发展大大提高了中、长途运输的效率。与高速公路的迅速发展相比较,目前国产在用客、货车在结构和使用性能上明显地不能适应其高速运输的需要,主要表现在动力性低,燃油经济性差,

5、操纵稳定性、舒适性、安全性和可靠性等等方面所存在的与高速工况不相适应等问题。因此,为了迎接中国高速公路运输的新时代,改善国产客、货汽车的高速行驶性能,对其进行高速性能研究和在此基础上提出改进方法和措施就很有必要性和紧迫性。1 高速运行工况调研模型111 调查对象及方法在调查路段及车型的选择上,根据典型性和具有代表性的原则,确定为在目前已建成通车的高等级公路上的主流车型,综合考虑线路的地理位置分布及建成通车时间等因素,其线路选择及道路基本情况见表1。调查车型根据实地调查情况确定为目前占中国高速公路客运90%以上的国产及合资中、高档客车(考虑了尽量选用纯国产车),其车型及主要技术参数见表2。调查方

6、法采用跟车记录运行数据、问卷调查与当面交流等相结合的方式。调查对象涉及参与5条线路运输的近20家运输公司、近百名运输管理人员及驾 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/驶员。调查线路基本情况表1线路通车时间长度(km)宽度车流量(辆/昼夜)路面状况沈大1990368双向四车道8000良好(局部维护)成渝1995360双向四车道10000良好(局部维护)沪杭1998132双向四车道8000良好(局部维护)北宁1999169双向四车道7500良好(局部维护)汉宜1

7、995180双向四车道7000良好(局部维护)注:车流量数据为根据调研情况的估计值。调查车辆基本技术参数表2车型发动机最大功率(kW)/n发动机最大扭矩(Nm)/n额定总质量(kg)比功率(kW/t)设计最高车速(km/h)油耗(L/100km)VOLVO273/22001040/140018000151212522DAEWOO 272/23001352/130016500161512023KSETRA269/22001619/130017500151412521DD6112A6 191/2600830/165016000111912023SFQ6830 11716/2900431/17509

8、37512159521112 调查内容调查内容包括所调查路段的基本情况(路面的基本情况及路况),车流量,车速,档位使用情况等。调查时间为2000年8月15日至8月31日,各路段调查均选择在天气晴朗时进行,尽可能地减少环境因素(气温、气压、风向、风力、雨水等)对车辆行驶性能的影响,如气温均在2032 之间,风速均 3m/s等(满足G B/T 1253490要求)。113 统计数据5条线路调查车型车速区间频率(%)统计数据见表3。档位分布主要集中在最高档和次高档(达90%以上)。空档的排档率与道路的状况及驾驶员的操作习惯等因素有关,某些车辆在坡度与弯道比较多的线路上行驶空档排档率高达10%以上,绝

9、大部分车辆空档排档率小于10%。114 统计概率模型将表3中的数据输入计算机处理,得所有车型的车速u的分布满足分段威布尔分布模型F(u)=1-exp-(u/1)m1,0 u1-exp-(u/2)m2,120平均技术车速(km/h)VOLVO012013012011012013018112716121830173514101210611DAEWOO01101401501911111311821361523123412211261510016KESTRA012013013012012014015311517121734153613516105SFQ6830012012011011011012114

10、11961133213212 8717DD6112A60130150160181121141173122412481615215 9017式中,m为模型形状参数;为尺度参数(车辆在运行过程中的最低车速总是为零,因此,其位置参数=0,即三参数威布尔分布简化成以上的二参数威布尔分布);为分段系数。图1 统计车辆行驶工况威布尔分布检验用威布尔分布概率纸进行检验,其威布尔线图形状见图1,由图1可知车速分布能较好地拟合两条相交直线,满足分段威布尔分布。用最小方差分析对分段拟合直线进行最优拟合后作参数估计,结果见表10。2 高速运行工况道路试验模型211 试验装置试验仪器主要有山东淄博科大微机应用研究所生

11、产的CTM8型非接触汽车、拖拉机综合测试仪,长沙华众电脑有限公司提供的LPM41T便携式工控机(16路单端/8路双端A/D,100kHz采集速率,带LEOA822PG L加强型数据采集及放大卡、后备式4h延时UPS、INTOUTH710组态软件),电脉冲式发动机转速传感器,电位计式节气门位置传感器以及自主开发的数据采集及处理系统。所有仪器与测试系统均在室内及装车后路上试运行调试通过。国产在用客、货汽车高速运行工况统计模型 肖新华等153 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserve

12、d.http:/212 试验路段及车型试验路段及线路基本情况见表4。试验线路基本情况表4线路通车时间 长度(km)宽度车流量(辆/昼夜)路面状况长潭199832双向四车道8000良好长常1999180双向四车道7500良好 试验车辆及其主要技术参数见表5。试验过程中车辆装载质量在考虑试验人员及设备仪器质量的基础上按G B/T1253490进行配重。213 试验内容及数据试验时间客车为2000年12月68日,货车为2001年12月1516日,天气情况良好(晴天,气温试验车辆基本技术参数表5车型发动机最大功率(kW)发动机最大扭矩(Nm)额定总质量me(kg)最高设计车速(km/h)平均技术车速(

13、km/h)比功率(kW/t)百公里油耗(L/100km)云马牌Y M697099133531079085591291228东风EQ1090E993539310905715101625151020,风速 3m/s,满足G B/T1253490所要求的气候条件)。试验内容包括车辆运行速度、发动机转速、节气门开度及档位使用情况等。试验统计数据见表6,表7,表8及表9。档位使用情况基本上集中在最高档,其使用相对频率长潭线为9715%,长常线为9512%。试验客车车速分布情况表6车速(km/h)01010202030304040505060607070808090平均技术车速(km/h)相对频率(%)长

14、潭0186211731143180316919198481141810301206011长常01282160410471571111816160321552418701305813试验客车发动机转速分布情况表7转速(r/min)0600 600950 9501300 13001650 16502000 20002350 23502700270030503050340034003750相对频率(%)长潭0154111011424120418651591611139124251940100长常01755116416871721311412196161843710711670100试验客车节气门开度

15、分布情况表8节气门开度(%)0101020203030404050506060707080809090100相对频率(%)长潭616281051614318160131071219714157810701571104长常12199101501210912119121571810616191411801380114试验货车车速分布情况表9车速(km/h)01010202030304040505060607070808090平均技术车速(km/h)相对频率(%)长潭01550181111741562111344181261560141 5318长常0131018201971142310720182

16、63151818101186119214 统计模型21411 客车车速分布试验模型将表6中数据输入计算机进行处理,并经威布尔概率纸检验,得其客车车速分布规律服从分段威布尔分布(参见图1),分布模型为F(u)=1-exp-(u/1)m1,0 u1-exp-(u/2)m2,u90(2)用最小方差分析对分段拟合直线进行最优拟合后作参数估计,结果见表10。21412 客车发动机转速分布模型将表7中数据输入计算机进行处理,得其客车发动机转速分布规律服从分段威布尔分布(参见图1),分布模型为F(ne)=1-exp-(ne/1)m1,0 ne1-exp-(ne/2)m2,ne3 400(3)用最小方差分析对

17、分段拟合直线进行最优拟合后作参数估计,结果见表10。21413 客车节气门开度分布模型将表8中数据输入计算机进行处理,节气门开度区间相对频率分布见图2、图3。由图分析可知,两公路交通科技 2002年 第5期154 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/条线路节气门开度区间相对频率分布离散程度较大,不能用确定的数学模型来描述,原因是汽车的行驶工况受多种随机因素(道路、交通流量、驾驶员的操作习惯等)的综合影响,具有较大的离散性。图2 长潭线节气门开度区间相对频率分

18、布图3 长常线节气门开度区间相对频率分布21414 货车车速分布试验模型将表9中数据输入计算机进行处理,得试验货车车速分布规律服从分段威布尔分布,分布模型为F(u)=1-exp-(u/1)m1,0 u1-exp-(u/2)m2,u90(4)用威布尔分布概率纸进行检验,其威布尔线图形状见图1,由图1可知车速分布能较好地拟合两条相交直线,满足分段威布尔分布。用最小方差分析对分段拟合直线进行最优拟合后作参数估计,结果见表10。以上得出了车辆运行车速、发动机转速分布模型,其分布模型在概率纸上能够拟合曲线就说明其满足相应的概率分布,为了更进一步检验其拟合的优度,可采用完全子样的KS(柯尔莫哥洛夫 斯米尔

19、诺夫)检验法进行检验3。给定显著水平=011及0105的检验结果均满足分段威布尔分布。汽车高速运行工况模型是在对大量现场统计与试验数据分析的基础上获得的,因此,模型反映了目前已建成通车的高速公路在用客、货汽车运行的基本情况。模型明确了运行车辆车速、档位、发动机转速以及节气门开度等的分布状况,为建立和开发汽车的各种动态仿真系统以及新产品的动力性匹配、空气动力性能、车辆结构件优化设计及座椅阻振性能等方面的研究提供了理论依据。模型参数估计结果表10车 型m11m22调查车辆车速分布VOLVO0181200081510062DAEWOO11637891810283KESTRA0181800913102

20、6715SFQ6830017880001317906115DD6112A61135590916927115试验客车车速分布长潭1125198618621547长常211807156053试验客车发动机转速公布长潭2.74400111329502600长益2.53100131727502700试验货车车速分布长潭0.942006184731长常1.452091759433 结论(1)汽车高速运行条件下的车速和发动机转速均服从分段威布尔分布。其分布模型对开发新产品及在用车辆的改进设计具有一定的指导意义。(2)目前已建成通车的高速公路通行能力(30005 000辆/昼夜1)还远未能得到充分发挥,其主

21、要原因是国产在用客、货汽车动力性能差,主要表现在汽车比功率低,设计最高时速低,不能满足高速运行的需要。(3)国产在用客、货汽车在高速行驶中存在的主要问题有动力性低,行驶稳定性能、高速制动性能、舒适性能、燃油经济与排放性能、可靠性能等差。(4)高速公路运输应充分考虑使用经济性,优化产品结构,合理配备车辆及规范交通运输管理。高速公路运输应开发专用车辆。(5)模型可用于汽车的各种动态仿真系统的研制以及产品的动力性匹配、空气动力性能改进、结构件优化设计及座椅阻振性能等方面的研究。参考文献:1 高延龄 1 汽车运用工程 1 北京:人民交通出版社,199912 余志生 1 汽车理论 1 北京:机械工业出版社,199713 贺国芳 1 可靠性数据的收集与分析 1 北京:国防工业出版社,199514 蒋仁言 1 威布尔模型族 特性、参数估计和应用 1 北京:科学出版社,199815 刘星荣等 1 汽车离合器可靠性统计模型 1 汽车工程,1996(4):211-21716 李东军等 1 中国典型城市车辆行驶状况的测试统计 1 汽车技术,1998(3):13-151国产在用客、货汽车高速运行工况统计模型 肖新华等155 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/