車(chē)輛數(shù)據(jù)采集方法及燃油消耗的研究

王昱潭、郭曉云、劉向南、汪洋

0 前言

本文描述了試驗(yàn)車(chē)輛的數(shù)據(jù)采集方法，基于銀川市區(qū)車(chē)輛行駛情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，論述了試驗(yàn)車(chē)輛各數(shù)據(jù)參數(shù)對(duì)燃油消耗的影響程度。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于燃油消耗的測(cè)定方法一般有2種：一種是通過(guò)碳平衡法在底盤(pán)測(cè)功機(jī)進(jìn)行的室內(nèi)試驗(yàn)；另一種是在試驗(yàn)場(chǎng)的路面上進(jìn)行室外試驗(yàn)[1-3]。但是室內(nèi)試驗(yàn)與試驗(yàn)場(chǎng)的室外試驗(yàn)均不能真實(shí)反映車(chē)輛在實(shí)際道路中的運(yùn)行情況[4]。

本文通過(guò)對(duì)銀川市三區(qū)車(chē)齡分布在2～6年以上的駕駛員進(jìn)行車(chē)輛活動(dòng)特征問(wèn)卷調(diào)查的方式，以及通過(guò)在車(chē)輛上安裝車(chē)載儀器進(jìn)行道路實(shí)時(shí)測(cè)量的方式，對(duì)車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證數(shù)據(jù)的精確性。并對(duì)2種方式采集到的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，研究?jī)煞N數(shù)據(jù)采集方法下的車(chē)輛燃油經(jīng)濟(jì)性變化規(guī)律，及各參數(shù)的變化情況對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響。

1 數(shù)據(jù)采集方法

本次車(chē)輛活動(dòng)特征調(diào)查是通過(guò)傳統(tǒng)紙質(zhì)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查。車(chē)輛活動(dòng)特征調(diào)查的統(tǒng)計(jì)結(jié)果一般都能被量化出來(lái)，方便進(jìn)行分析與數(shù)據(jù)挖掘[5]。

道路實(shí)時(shí)測(cè)試平臺(tái)監(jiān)測(cè)法，在試驗(yàn)前并沒(méi)有規(guī)劃行駛路線，采用自主行駛法，保證試驗(yàn)車(chē)輛參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行車(chē)輛參數(shù)之間誤差較小。本試驗(yàn)采用車(chē)載數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，利用車(chē)輛的信息OBD接口和基于GPS實(shí)現(xiàn)車(chē)輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程傳輸。道路實(shí)時(shí)測(cè)試平臺(tái)監(jiān)測(cè)法，既可以保持?jǐn)?shù)據(jù)特征又可以控制數(shù)據(jù)質(zhì)量。行駛路線的不確定性完全符合實(shí)際車(chē)輛行駛中涉及的復(fù)雜道路因素及車(chē)輛燃油的消耗，這對(duì)構(gòu)建本地區(qū)車(chē)輛行駛工況起到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)真實(shí)性的作用。

2 測(cè)試方案

2.1 試驗(yàn)路線

采用自主行駛法對(duì)車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集，試驗(yàn)要求對(duì)于交通流量大的道路，在試驗(yàn)過(guò)程中要準(zhǔn)確覆蓋。數(shù)據(jù)采集過(guò)程中包含工作日與非工作日，這對(duì)研究本地區(qū)工況構(gòu)建起到完整的數(shù)據(jù)支持[6]。車(chē)輛運(yùn)行一段時(shí)間后，通過(guò)信息管理平臺(tái)統(tǒng)計(jì)行駛路線對(duì)區(qū)域覆蓋的情況，如出現(xiàn)區(qū)域不能覆蓋完全，則對(duì)車(chē)輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，本試驗(yàn)路線覆蓋如圖1所示。以15天為一個(gè)周期，將平臺(tái)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)下載，利用ArcMap軟件加載試驗(yàn)車(chē)輛的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，得到試驗(yàn)車(chē)輛覆蓋路線較為全面的行車(chē)路線圖。

圖1 覆蓋路線圖

2.2 試驗(yàn)車(chē)輛與儀器

選擇性能穩(wěn)定、保有量較大的試驗(yàn)車(chē)輛。試驗(yàn)儀器要保證采集數(shù)據(jù)的精確度、可靠性，采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量要達(dá)到較好以上，選用中汽中心（CATC）車(chē)載數(shù)據(jù)采集終端。道路實(shí)時(shí)測(cè)試平臺(tái)監(jiān)測(cè)法是基于GPS終端采集系統(tǒng)，逐秒采集車(chē)輛數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)車(chē)輛的運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而為車(chē)輛燃油消耗的分析提供實(shí)際的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3 試驗(yàn)內(nèi)容

車(chē)輛活動(dòng)特征調(diào)查共收集銀川市三區(qū)，滿足條件的駕駛員對(duì)各自擁有車(chē)輛出行特征參數(shù)的填寫(xiě)，共收集1 000份以上的特征調(diào)查，隨機(jī)抽取100份車(chē)輛問(wèn)卷進(jìn)行研究分析。道路實(shí)時(shí)測(cè)試平臺(tái)監(jiān)測(cè)法使用GPS終端設(shè)備，對(duì)試驗(yàn)車(chē)輛有單獨(dú)的SD卡進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，計(jì)算機(jī)平臺(tái)可實(shí)時(shí)顯示單輛車(chē)運(yùn)行位置監(jiān)控，較為全面的考慮到不同道路類(lèi)型、不同交通強(qiáng)度。對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)涉及不到的參數(shù)，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究不同參數(shù)對(duì)燃油消耗的影響，相同參數(shù)對(duì)比分析形成的差異。

3 討論與分析

車(chē)輛活動(dòng)特征調(diào)查法中包含發(fā)動(dòng)機(jī)排量、空調(diào)使用頻率等參數(shù)，道路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)法中包含運(yùn)行車(chē)輛的經(jīng)緯度信息、車(chē)速等系列參數(shù)。2種車(chē)輛數(shù)據(jù)采集方法在參數(shù)設(shè)置方面存在一定差異，對(duì)相同參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，分析兩種方法采集到相同參數(shù)存在差異的因素，研究各部分參數(shù)對(duì)車(chē)輛燃油經(jīng)濟(jì)性的影響。通過(guò)車(chē)輛活動(dòng)特征調(diào)查得出，銀川市大部分駕駛員在行車(chē)時(shí)的空調(diào)使用特征（圖2），發(fā)現(xiàn)銀川市車(chē)輛駕駛員對(duì)制冷的需求比制熱需求更大。

圖2 空調(diào)使用特征

分析平臺(tái)行駛里程（圖3），日平均行駛里程為224.30 km。對(duì)100份車(chē)輛活動(dòng)特征調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析（圖4），發(fā)現(xiàn)銀川市車(chē)輛普遍年行駛里程范圍在1～2萬(wàn)km，日平均行駛里程為287.67 km。道路實(shí)時(shí)測(cè)試與特征調(diào)查得出的結(jié)論存在一定差距，道路實(shí)時(shí)測(cè)試是在車(chē)輛行駛過(guò)程中直接記錄車(chē)輛數(shù)據(jù)，存在的誤差較?。欢鴨?wèn)卷調(diào)查得到的數(shù)據(jù)結(jié)論，則是大范圍的具有代表性。

圖3 平臺(tái)行駛里程

圖4 問(wèn)卷行駛里程

通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的整理分析（圖5、6），發(fā)現(xiàn)工作日的平均車(chē)速范圍在15～28 km/h，而非工作日的平均車(chē)速在30～55 km/h范圍內(nèi)。工作日車(chē)輛的車(chē)速相對(duì)非工作日較低，主要由于行駛車(chē)輛經(jīng)常出現(xiàn)遇紅燈怠速停車(chē)等現(xiàn)象。結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，銀川市的平均車(chē)速為20～25 km/h，表明銀川市的道路特征分布較為合理，平均車(chē)速較高，且銀川市處于西北地區(qū)，夏季白晝較長(zhǎng)，黑夜較短，所以晚高峰比一般城市要延后一些。

圖5 問(wèn)卷平均時(shí)速

圖6 平臺(tái)平均時(shí)速

兩種方法得到的百公里油耗如圖7所示。道路實(shí)時(shí)測(cè)試平臺(tái)及特征調(diào)查中顯示，100 km燃油消耗量在5 L以下的車(chē)輛占比較高，說(shuō)明銀川市的道路較為暢通，不會(huì)因?yàn)榈缆窢顩r而使車(chē)輛額外增加燃油消耗。車(chē)輛活動(dòng)特征數(shù)據(jù)與平臺(tái)數(shù)據(jù)相差較小，一方面說(shuō)明問(wèn)卷數(shù)據(jù)保證了數(shù)據(jù)大范圍內(nèi)的可靠性，另一方面通過(guò)這兩種方式的數(shù)據(jù)對(duì)比，真實(shí)地反映銀川市三區(qū)車(chē)輛行車(chē)中的燃油消耗。

圖7 百公里油耗

4 結(jié)束語(yǔ)

車(chē)輛活動(dòng)特征問(wèn)卷調(diào)查法是基于紙質(zhì)版的填寫(xiě)，而道路實(shí)時(shí)測(cè)試平臺(tái)監(jiān)測(cè)法是通過(guò)安裝終端設(shè)備進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集，兩種方法分析得出的結(jié)果表明行駛里程存在一定差距，平均速度和油耗相差較小。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)基本吻合，而且采集的數(shù)據(jù)是基于大量的、符合初始條件的駕駛員進(jìn)行訪問(wèn)填寫(xiě)，涵蓋了各方面的細(xì)節(jié)因素，對(duì)銀川市交通的綜合治理和統(tǒng)籌規(guī)劃提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論鋪墊。

通過(guò)研究?jī)煞N采集方法之間數(shù)據(jù)存在的差異，以及針對(duì)兩種方法采集參數(shù)的不同，分別研究各參數(shù)對(duì)車(chē)輛燃油消耗的影響。在保證數(shù)據(jù)真實(shí)性和準(zhǔn)確性的前提下，通過(guò)數(shù)據(jù)分析表明，車(chē)輛的使用特征對(duì)車(chē)輛燃油消耗量的影響較大。

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