鄧植譯，謝靜，蒲文先，姚磊

（四川華新現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院應(yīng)用技術(shù)系，四川 成都 610107）

前言

成都市作為一個擁有千萬人口的特大型中心城市，它的道路主要體現(xiàn)為典型的環(huán)形加放射形的道路網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，本文選取了兩條典型的路線，作為試驗數(shù)據(jù)采集路線，第一條路線是英國小鎮(zhèn)至行政學(xué)院，這條路線的選取主要是由于它是成都西區(qū)主要的進(jìn)城通道，車流量較大，西可至溫江區(qū)、郫縣等，東可至龍泉驛區(qū)；第二條路線是天府廣場至理工大學(xué)，選取時主要考慮到，它不僅連接了天府廣場到火車北站，而且還選取了一段繞城高速，這樣就大大豐富了試驗數(shù)據(jù)來源的可靠性，使得制定出的新標(biāo)準(zhǔn)更具有代表性和實用性[1]。

由于我國是采用模擬汽車實際運行工況的方法來測量汽車的燃料消耗量，進(jìn)而評價汽車燃料經(jīng)濟性好壞。因此對選取出的成都市兩條路線分別進(jìn)行了20次道路試驗，道路試驗均是按照下列所述的試驗方法和試驗條件進(jìn)行的，并且是在兩個典型交通時段 7：00～9：00、11：30～13：30、17：00～20：00進(jìn)行的試驗。對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選，刪除了錯誤數(shù)據(jù)和小概率數(shù)據(jù)，剩余的數(shù)據(jù)經(jīng)過檢驗均符合正態(tài)分布。兩條路線市區(qū)和市郊的怠速時間占運行總時間的 25.41%和7.9%，加速時間占運行總時間的 33.62%和 37.27%，減速時間占運行總時間的30%和26.15%，勻速時間占運行總時間的10.96%和28.68%。因此，所采集的試驗數(shù)據(jù)能夠反映出城市的實際運行狀況，為新標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

新標(biāo)準(zhǔn)建立的評價試驗工況，是將不同工況分類，汽車的整個行駛過程分成市區(qū)循環(huán)工況和市郊循環(huán)工況。然后按照不同的工況進(jìn)行細(xì)分，市區(qū)循環(huán)工況可以分為勻速工況、加速工況、減速工況和怠速工況，而勻速工況又是以10km/h為間隔劃分，最后用統(tǒng)計方法計算出不同細(xì)分工況下在整個汽車行駛工況中的比例，此比例即為各工況下的系數(shù)，從而合成新的標(biāo)準(zhǔn)。本文是在采集和分析了成都市典型路況的汽車運轉(zhuǎn)循環(huán)工況試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了適用于成都市汽車運轉(zhuǎn)循環(huán)工況的燃料經(jīng)濟性評價方法，同時，提出的評價方法為我國制定合理的燃料經(jīng)濟性評價方法提供了參考，只要對我國主要城市汽車運轉(zhuǎn)循環(huán)工況數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的統(tǒng)計和分析工作，就能制定出合理的汽車燃料經(jīng)濟性評價方法[2]。

1 成都市路況統(tǒng)計分析

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，成都市在道路建設(shè)方面成績顯著，目前市區(qū)已經(jīng)形成以蜀都大道和人民南路為交點—天府廣場為中心，一環(huán)路、二環(huán)路、三環(huán)路和繞城高速公路相環(huán)繞的環(huán)狀放射性道路交通體系。目前，成都市一環(huán)路總長約19.75公里；二環(huán)路總長約28.3公里；三環(huán)路總長約51.42公里；繞城高速約85公里；第二繞城高速約223公里，現(xiàn)已通車。

根據(jù)以上的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和分析，以及實際的道路交通狀況調(diào)查，再結(jié)合抽樣理論，得出成都市區(qū)道路總里程為 2431公里，能夠計算出樣本容量為104公里，其中，快速路37.8公里，占全長36.35%；主干道55.4公里，占全長53.27%；次干道10.8公里，占全長10.38%[3]。

2 汽車行駛工況試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

本文選取了成都汽車行駛工況的兩條具有代表性的路線，兩條路線基本包括了成都市的各類道路，跨越市區(qū)和市郊，并對汽車行駛路線分別進(jìn)行了20次試驗。記錄了車輛運行數(shù)據(jù)，即車速、運行各工況下的時間、路程、加速度、減速度等數(shù)據(jù)。

選取的第一條典型路線，途徑英國風(fēng)情小鎮(zhèn)→婦女兒童醫(yī)院→青羊萬達(dá)廣場→蘇坡鄉(xiāng)→西單商場→成溫高架路→清江東路→中醫(yī)附院→人民公園→天府廣場→人南立交橋→二環(huán)路高架路→萬年場→多寶寺→十陵立交橋→航天立交橋→成都行政學(xué)院，該路線全長36.2 km。其中成溫高架路3.8km，二環(huán)高架路長約7.8km，三環(huán)路長約5.3 km，市區(qū)道路長約23.7 km，郊區(qū)道路長約12.5km，如圖1所示。

圖1 英國小鎮(zhèn)～行政學(xué)院

選取的第二條典型路線，途徑天府廣場→文殊院→金牛萬達(dá)廣場→火車北站→八里橋路→鳳凰立交橋→川陜立交橋→三河場立交橋→繞城高速→螺獅壩立交橋→成都理工大學(xué)，該路線全長42.6km，其中二環(huán)路長約2.8km，三環(huán)路長約3.1 km，繞城高速路長約15.0 km，市區(qū)道路長約9.2 km，郊區(qū)道路長約33.4km，如圖2所示。

圖2 天府廣場～理工大學(xué)

記錄的數(shù)據(jù)中主要包括以下特征值：平均速度（km /h）、平均加速度（m/s2）、平均減速度（m/s2）、怠速時間比例（%）、加速時間比例（%）、勻速時間比例（%）、減速時間比例（%）、行駛路程（km）、行駛時間（s）等[4,5]。

3 新標(biāo)準(zhǔn)汽車運轉(zhuǎn)循環(huán)

新標(biāo)準(zhǔn)汽車運轉(zhuǎn)循環(huán)是在綜合考慮各方面的影響因素后，分別合成市區(qū)和市郊兩組循環(huán)工況，新標(biāo)準(zhǔn)汽車運轉(zhuǎn)循環(huán)是由市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)（1部）和市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)（2部）組成，如圖3所示。

圖3 新標(biāo)準(zhǔn)汽車運轉(zhuǎn)循環(huán)

4 新標(biāo)準(zhǔn)市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)單元分析

新標(biāo)準(zhǔn)1部是由三個市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)單元構(gòu)成，每個市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)單元包含了17個工況，具體由怠速、加速、減速、勻速、換擋等工況組成，如表1所示。市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)單元反映的是城市中心區(qū)的道路交通狀況，市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)單元的平均車速為 27km/h，最高車速為 60km/h，每個運轉(zhuǎn)循環(huán)單元有效行駛時間為173s，總計時間為519s，每個運轉(zhuǎn)循環(huán)單元當(dāng)量行駛距離為 1.295km，得到的總計當(dāng)量行駛距離為3.885km，擋位的換擋點分別在15km/h，30km/h，40km/h，最高擋位設(shè)置成四擋，其每次換擋的時間為2s，換擋穿插在整個運轉(zhuǎn)循環(huán)過程中。新標(biāo)準(zhǔn)具體構(gòu)成，如圖4所示。

圖4 新標(biāo)準(zhǔn)市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)示意圖

表1 新標(biāo)準(zhǔn)市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)

5 新標(biāo)準(zhǔn)市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)單元分析

新標(biāo)準(zhǔn)的市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)只由一個運轉(zhuǎn)循環(huán)單元構(gòu)成，如表2所示。即2部運轉(zhuǎn)循環(huán)，共有15個工況，包括了怠速、空擋減速、換擋、加速、勻速、減速等工況，市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)單元反映的是城市近郊的道路情況，市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)單元的平均車速為59km/h，最高車速為120km/h，最低車速為40km/h，運轉(zhuǎn)循環(huán)單元的有效行駛時間為200s，每個運轉(zhuǎn)循環(huán)理論行駛距離為 3.282km，最大加速度為 1.39m/s2，最大減速度為-1.19m/s2，最高的擋位為五擋，其每次換擋的時間為2s，換擋穿插在整個運轉(zhuǎn)循環(huán)過程中，市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)具體的構(gòu)成，如圖5所示。

圖5 新標(biāo)準(zhǔn)市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)示意圖

表2 新標(biāo)準(zhǔn)市郊運轉(zhuǎn)循環(huán)

6 汽車燃料經(jīng)濟性評價方法的制定

車輛在實際的駕駛過程中，是由很多的運轉(zhuǎn)循環(huán)構(gòu)成的，各個地方由于天氣、季節(jié)、地理環(huán)境不一樣，行駛的運轉(zhuǎn)循環(huán)也有很大的差異，但總結(jié)起來主要是由勻速、加速、減速、怠速等循環(huán)工況組成。

最后可以計算出汽車的其它循環(huán)工況在整個循環(huán)工況中的比例，如表3所示。

表3 汽車整個循環(huán)工況比例統(tǒng)計

根據(jù)上面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以推算出新標(biāo)準(zhǔn)整個循環(huán)工況過程中汽車百公里燃料消耗量計算的表達(dá)式為：

式中：Pi—各工況在整個循環(huán)工況中所占比例；Fi—各工況的百公里燃料消耗量（L）；β1、β2、…、β7—分別是20～30km/h、30～40km/h、50～60km/h、70～80km/h、80～90km/h、90～100km/h、110～120km/h各速度段在整個循環(huán)工況中所占比例；β8、β9、β10—分別是-0.1～-0.5m/s2、-0.5～-1.0 m/s2、-1.0～-1.5 m/s2各減速度段在整個循環(huán)工況中所占比例；β11、β12、β13—分別是 0.1～0.5m/s2、0.5～1.0 m/s2、1.0～1.5 m/s2各加速度段在整個循環(huán)工況中所占比例；β14—怠速在整個循環(huán)工況中所占比例。

7 結(jié)論

該標(biāo)準(zhǔn)可按照國內(nèi)典型城市汽車行駛工況的大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果，對汽車燃料消耗量在不同車速和加速工況的運行比例進(jìn)行加權(quán)，計算出汽車總的燃料消耗量。

不同速度和加速工況的燃料消耗量可按碳平衡法試驗和計算，為了簡化，也可直接按發(fā)動機萬有特性曲線估算[6]。

[1] 余柳燕.汽車燃油經(jīng)濟性試驗方法與評價體系[M].武漢理工大學(xué),2008.5.

[2] 姜艷.成都市城市交通可持續(xù)發(fā)展研究[M].西南交通大學(xué)2013.11.

[3] 藺宏良.西安市交通環(huán)境轎車行駛工況與燃油消耗研究[D].長安大學(xué),2013.12.

[4] 劉希玲,丁焰.我國城市汽車行駛工況調(diào)查研究[J].環(huán)境科學(xué)研究.2000(01):23-27.

[5] 張全,靳文舟.大城市公交車行駛工況研究中的實驗路線選擇[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2005 (01):59-62.

[6] 王波.碳平衡法測量汽油車燃油消耗量的試驗研究[M].長安大學(xué),2006.5.