[发明专利]城市坡道行驶工况构建方法及应用

说明书

本发明公开了一种城市坡道行驶工况构建方法及应用，首先选取含有坡道的城市道路作为试验路线，并在试验路线上进行速度、坡角信息的采集，然后对采集的数据进行预处理得到有效数据，再根据有效数据进行短行程划分、主成分分析，根据主成分分析结果采用SOM神经网络进行短行程聚类分析，再根据聚类分析结果对短行程进行筛选，最后利用筛选出的短行程组合成满足要求的城市坡道行驶工况。由于将坡道相关参数列入短行程特征参数、并将城市坡道信息包含在所构建的行驶工况中，从而使构建的行驶工况蕴含了城市坡道行驶特征，能够满足汽车城市坡道行驶性能测试的要求，在汽车台架性能实验和性能仿真实验中可作为汽车城市坡道行驶性能测试的基准工况。

技术领域

本发明属于城市标准行驶工况构建领域，涉及具有坡道信息的城市行驶工况构建及所构建的城市坡道行驶工况的应用。

背景技术

汽车行驶工况一般是指汽车在特定交通环境(如高速公路、城市道路等)下行驶时的速度-时间曲线，主要用于在汽车新技术开发与评估中测试汽车能耗/油耗、排放等性能指标，是汽车工业的一项共性核心技术。

世界范围内被广泛应用于汽车能耗/油耗、排放测试的三大典型工况体系分别是美国行驶工况、日本行驶工况和欧洲行驶工况。美国行驶工况种类繁多，包括认证工况(FTP系)、研究工况(WVU系)和短工况(I/M系)三大体系，其中广为熟知的有联邦测试程序FTP75、洛杉矶工况(LA92)和负荷模拟工况(IM240)，还有美国环保局(EPA)用于乘用车高速公路油耗测试的循环工况(HWFET)、用于测试道路坡度对高速公路行驶汽车油耗影响而开发的可变坡道的高速公路循环工况(HWFET-MTN)等。日本行驶工况主要使用10工况、11工况和10-15工况三种工况；从2005年开始，日本轻型车尾气排放测试采用由88％的10-15工况和12％的11工况共同构成的行驶工况。欧洲行驶工况主要包括新欧洲行驶工况(NEDC)和世界轻型汽车测试循环(WLTC)；NEDC行驶工况包括(1)主要反映机动车在欧洲城市道路上行驶特征的的城市行驶工况(UDC)和(2)主要反映机动车在郊外公路上行驶特征的市郊行驶工况(EUDC)。

国内对汽车行驶工况进行了很多研究，制定了包括《汽车燃料消耗量试验方法》(GB/T12545.1-2008)、《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》(GB18352.5—2013)和《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(GB18352.6—2016，2020-07-01实施)在内的油耗、排放测试方法，其中国五、国六排放标准分别采用NEDC和WLTC行驶工况。

由上可知，目前已有应用于不同测试目的的汽车行驶工况，通常都是基于速度-时间的工况曲线，均没有将城市坡道因素考虑进去，没有可用于测试汽车能耗/油耗、排放等性能指标的城市坡道行驶工况，不能反映城市坡道行驶特征，均不能用来测试汽车在城市坡道上行驶的性能。

发明内容

本发明的目的旨在针对上述现有技术中的不足，提供一种城市坡道行驶工况构建方法，以获得能够准确反映汽车城市坡道行驶特征的速度-时间曲线和坡角-时间工况曲线，从而为汽车在城市坡道上行驶的性能测试提供基准工况。

本发明的另一个目的在于提供上述方法所构建的城市坡道行驶工况的应用。

本发明提供的城市坡道行驶工况构建方法，将坡道相关参数增设为短行程的特征参数，利用自组织映射(Self-Organizing Mapping，SOM)神经网络对短行程的主要主成分进行聚类分析，并按衔接处坡角-时间曲线变化平滑的条件进行短行程衔接构建工况，采用该方法构建的工况曲线能够准确反映汽车城市坡道行驶特征。该城市坡道行驶工况构建方包括以下步骤：

(S1)城市坡道行驶数据采集：通过对具有坡道的城市道路调查，选取有效试验路线，并在设定试验时间内对所选取的有效试验路线进行车辆及道路数据采集，所述车辆及道路数据包括车辆行驶的车速、相应行驶时间及车辆所在位置的道路坡角信息；