基于路譜采集對某城市客車動力性和經(jīng)濟性的分析

張金一

（廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建廈門361023）

基于路譜采集對某城市客車動力性和經(jīng)濟性的分析

張金一

（廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建廈門361023）

通過HOLUX軟件實地采集寧波市大目灣專線城市客車運行路譜，提出動力鏈優(yōu)化方案，并通過AVL-CRU ISE軟件仿真對比分析優(yōu)化前后的整車動力性與經(jīng)濟性。

城市客車；路譜采集；整車動力性；燃油經(jīng)濟性

近年城市客車擁有量逐年增加，在原本就十分短缺的道路時空資源條件下，如何有效地利用城市道路時空資源，緩解城市交通的緊張局面，優(yōu)先發(fā)展公共交通是全世界公認的一種解決大城市交通問題的基本途徑［1］。而公交公司主營業(yè)務沒有得到有效緩解，整車的運行成本已經(jīng)是各公交公司關注的重點，尤其是在招標前期對購買車輛的動力性、經(jīng)濟性的合理匹配方案的訴求越來越強烈。整車的動力性、經(jīng)濟性能否很好地滿足當?shù)毓痪€路的運行，已經(jīng)成為公交公司關注的重點之一。在此環(huán)境下，各客車生產(chǎn)廠家紛紛提出了針對方案，即在客戶購買車輛前，在車輛實際運行地進行路譜采集，為客戶提供定制化的動力匹配方案，讓整車的動力性和經(jīng)濟性在客戶實際運行的線路上達到最優(yōu)匹配，為客戶帶來長期利益。為此，特對寧波市大目灣專線城市客車運行線路進行實地路譜采集，并在此基礎上進行仿真優(yōu)化分析，為客戶后續(xù)購買車輛的動力性、經(jīng)濟性進行優(yōu)化匹配。

1　車輛基本參數(shù)及路譜采集與優(yōu)化

在進行實地采集路譜前，需要事先收集被采集車輛的基本參數(shù)，為后續(xù)仿真分析做數(shù)據(jù)收集準備。該車型基本配置參數(shù)簡化后整理如表1所示。其發(fā)動機萬有特性見圖1。

表1　整車基本參數(shù)

通過HOLUX軟件［2］，對寧波市大目灣專線城市客車運行路譜采集如圖2和圖3所示。

從運行過程換檔情況看，整車需要在40 km/h時才能掛入5檔；而從運行車輛車速特點圖2中分析，該城市客車行駛車速較低，要求在低車速下盡量提高高檔位的利用率，再從此大目灣線路特點分析，40 km/h車速掛入5檔有些偏晚，所以優(yōu)化就需要從降低5檔使用的最低車速方面入手，這樣才能在更低車速情況下、更早地掛入直接檔，滿足城市客車運行時速低的同時降低整車油耗［3-4］。從這個角度出發(fā)，初步考慮優(yōu)化主減速比至5.13。優(yōu)化后，校核后橋承受極限扭矩為16 378 N·m，小于此車型選用車橋的許用扭矩為18 000 N·m。在降低5檔最低允許使用車速的同時，增加整車動力性［5］。

2　動力性和經(jīng)濟性仿真對比分析

2.1動力性對比分析

1）最高車速。因為城市客車限速69 km/h，所以需要進一步分析最高檔在車速69 km/h時，發(fā)動機對應轉(zhuǎn)速是否合適。經(jīng)校核，當車速69 km/h時，最高檔對應發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1 912 r/min，結(jié)合發(fā)動機萬有特性可以看出，此轉(zhuǎn)速對應發(fā)動機經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)的上限，基本滿足性能要求；經(jīng)仿真計算4.88主減狀態(tài)最高車速為97.41 km/h；5.13主減狀態(tài)最高車速為92.66 km/h，再從實地車輛車速信息出發(fā)，可以發(fā)現(xiàn)該車運行工況中車速一般不會超過50 km/h，校核4.88主減比狀態(tài)，此車速對應最高檔發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1 385 r/min，結(jié)合發(fā)動機萬有特性可以看出，此轉(zhuǎn)速對應發(fā)動機經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)的下限，沒有很好地利用發(fā)動機的經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)；校核5.13主減比狀態(tài)，此車速對應最高檔發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1 456 r/min，結(jié)合發(fā)動機萬有特性可以看出，此轉(zhuǎn)速已經(jīng)向發(fā)動機經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)的中心靠近，有助于增加整車在經(jīng)濟區(qū)的運行比例，對節(jié)油起到有利作用［6-9］。

2）連續(xù)起步換檔加速時間。對于城市客車的起步換檔加速時間，按標準校核0～50 km/h加速時間應小于等于25 s［10］，經(jīng)仿真計算，4.88主減比狀態(tài)0～50 km/h加速時間為14.81 s，5.13主減比狀態(tài)0～50 km/h加速時間為14.66 s?？梢钥闯?，當增大主減速比后，加速時間減小，對整車動力性能起到有利作用，此仿真結(jié)果基本滿足起步換檔加速性能要求。

3）直接檔加速時間。對于城市客車的起步換檔加速時間，按經(jīng)驗校核30～70 km/h加速時間應小于35 s。經(jīng)仿真計算，4.88主減比狀態(tài)30～70 km/h直接檔加速時間為32.86 s，5.13主減比狀態(tài)30～70 km/h直接檔加速時間為30.29 s?？梢钥闯?，當增大主減速比后，加速時間縮短2 s以上，對整車動力性能起到有利作用，此仿真結(jié)果基本滿足起步換檔加速性能要求。

4）各檔最大爬坡度。對于城市客車的爬坡度一般要求一檔大于30%、最高檔大于3.2%，經(jīng)仿真計算，4.88主減狀態(tài)各檔最大爬坡度分別為31.74%，19.75%，10.89%，6.32%，3.91%；5.13主減比狀態(tài)各檔最大爬坡度分別為33.57%，20.86%，11.51%，6.7%，4.19%。此仿真結(jié)果基本滿足爬坡性能要求，再結(jié)合實地采集運行道路的最大坡度為7.8%，根據(jù)分析可以用3檔完成此最大坡度路段的運行。需要說明的是，增大主減后，各檔最大爬坡度對應車速降低，可更及時地提供動力，這對該城市客車運行起到有利作用。

2.2經(jīng)濟性對比分析

1）采集路譜處理。根據(jù)實地采集的路譜信息，經(jīng)整理處理異常點后輸入CRUISE仿真軟件路譜設定中［11］。為便于分析去程與回程的油耗數(shù)據(jù)，仿真將整段路譜分拆成去程與回程，分別如圖4和圖5所示。

2）仿真計算結(jié)果。從表2中可以看出，去程與回程的油耗差異在3 L/100 km左右，此差異除駕駛員操作因素外，還與路況擁堵條件有關。所以采集實地城市客車的路譜需要采集峰值與谷值時間段路譜各一次，需要全面了解匹配車輛的運行路況條件，從而保證優(yōu)化匹配方案的準確性。

表2　百公里油耗對比分析表

3　結(jié)束語

從上述對比分析可以初步看出，整車的動力性、經(jīng)濟性并不是完全矛盾的，要結(jié)合整車運行的路況特點來綜合分析判斷。本文從實地路譜采集分析大目灣城市客車整車需要的動力性出發(fā)，優(yōu)化主減速比，進行仿真對比分析，得出在提高整車動力性的基礎上，整車經(jīng)濟性也得到了改善，從而體現(xiàn)了定制化路譜采集匹配整車動力鏈的價值。

［1］王玉萍，馬超群.公共交通特性分析與發(fā)展對策研究［J］.西安建筑科技大學學報：自然科學版，2006，（6）

［2］HOLUX ezTour User’s Manual，2011.

［3］王文閣.改變傳動系單一匹配提高整車燃油經(jīng)濟性［J］.汽車技術，2000，（11）

［4］何仁，劉星榮，何澤民.汽車動力傳動系統(tǒng)最優(yōu)匹配的研究和發(fā)展［J］.江蘇理工大學學報，1997，（1）

［5］劉惟信.汽車車橋設計［M］.北京：清華大學出版社，2006.5.

［6］余志生.汽車理論［M］.5版.北京：機械工業(yè)出版社，2010.5.

［7］廖發(fā)良.汽車動力性與經(jīng)濟性模擬計算分析［J］.公路與汽運，2010，（4）

［8］劉崢，王建昕.汽車發(fā)動機原理教程［M］.北京：清華大學出版社，2001.9.

［9］王望予.汽車設計［M］.4版.北京：機械工業(yè)出版社，2004.8.

［10］JT/T 888-2014，公共汽車類型劃分及等級評定［S］.北京：交通人民出版社，2014.

［11］AVLCruise User’s Guide李斯特技術中心（上海），2011.

修改稿日期：2014-09-23

Analysis on Dynam ic Performance and Fuel Econom y Based on Road Spectrum Collection for a City Bus

Zhang Jinyi
（Xiamen King LongUnited Automotive Industry Co.，Ltd，Xiamen 361023，China）

Through collecting a city bus's road spectrum using the HOLUX software in Ningbo big bay，the author proposes the vehicle power chain optimization scheme，simulates and compares the vehicle power performance and fuel economy before and after optimization through the AVL-CRUISE software.

city bus；road spectrum collection；vehicle power performance；fuel economy

U469.13；U 461.8

B

1006-3331（2015）03-0022-03

張金一（1985-），男，工程師；整車動力經(jīng)濟性工程師；研究方向：客車動力性經(jīng)濟性匹配優(yōu)化。