基于数据驱动的商用物流车行驶工况构建与能效特征研究

作     者：范童谣 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡博

授予年度：2024年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：商用物流车 遗传聚类 行驶工况 比功率 燃油消耗 

摘      要：商用物流车是公路运输的重要交通工具,因其载重大、行驶时间长的特点,导致燃油消耗量巨大,严重影响了环境与经济发展。党中央提出建设“生态文明,节能是目前汽车工业的重要发展方向。同时车辆行驶工况为燃油经济性和排放特性分析等提供了重要依据,利用商用物流车的实车数据构建行驶工况具有重要的现实意义。 以商用物流车为研究对象,收集重庆市的商用物流车在实际道路的行驶数据,构建了典型行驶工况,分析影响商用物流车油耗的因素,对实际道路的总体能效特征进行研究,并建立商用物流车的油耗模型。 (1)行驶试验数据的采集和分析。以重庆市的快速道路为例,基于数据驱动的方式,对采集的试验数据进行数据预处理,对行驶工况划分短行程,再将各个短行程进行聚类处理。利用主成分分析法进行降维,再通过肘部法和轮廓系数法综合得出聚类数目。 (2)商用物流车典型行驶工况构建。通过马尔科夫链生成的状态转移概率矩阵生成候选工况,采用遗传算法将候选工况进行交叉和变异,从而生成典型行驶工况,对构建后的典型行驶工况和论文试验所采集的工况数据进行对比分析。 (3)实际道路总体能效特征。引入比功率VSP(Vehicle Specific Power,VSP)的概念,对重庆市商用物流车的VSP中的参数和油耗的关系做了分析,提出商用物流车在实际道路上对能效的影响因素,其中速度对能效的影响较大。 (4)基于VSP的商用物流车油耗计算模型。在对商用物流车能效特征的分析基础上,考虑到VSP作为行驶工况的唯一参数,不能完整表示商用物流车运行工况对油耗的影响,增加对能效影响较大的速度作为另一个参数,将VSP和速度划分成31个Bin区间,建立重庆市商用物流车油耗模型。通过比较油耗的仿真数据和实测结果,认为怠速模型模拟误差在5%之内,而高速模拟燃油消耗偏差仅在1%以内,中低速燃油消耗模拟误差均在10%之内。可能是因为在中低速范围内,车辆的行驶情况更为复杂,受到各种外部因素的影响较大,导致模型的预测精度有所降低,但总体而言模型具有较高的可靠性。