基于路谱采集对某城市客车动力性和经济性的分析

张金一

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建厦门361023）

基于路谱采集对某城市客车动力性和经济性的分析

张金一

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建厦门361023）

通过HOLUX软件实地采集宁波市大目湾专线城市客车运行路谱，提出动力链优化方案，并通过AVL-CRU ISE软件仿真对比分析优化前后的整车动力性与经济性。

城市客车；路谱采集；整车动力性；燃油经济性

近年城市客车拥有量逐年增加，在原本就十分短缺的道路时空资源条件下，如何有效地利用城市道路时空资源，缓解城市交通的紧张局面，优先发展公共交通是全世界公认的一种解决大城市交通问题的基本途径［1］。而公交公司主营业务没有得到有效缓解，整车的运行成本已经是各公交公司关注的重点，尤其是在招标前期对购买车辆的动力性、经济性的合理匹配方案的诉求越来越强烈。整车的动力性、经济性能否很好地满足当地公交线路的运行，已经成为公交公司关注的重点之一。在此环境下，各客车生产厂家纷纷提出了针对方案，即在客户购买车辆前，在车辆实际运行地进行路谱采集，为客户提供定制化的动力匹配方案，让整车的动力性和经济性在客户实际运行的线路上达到最优匹配，为客户带来长期利益。为此，特对宁波市大目湾专线城市客车运行线路进行实地路谱采集，并在此基础上进行仿真优化分析，为客户后续购买车辆的动力性、经济性进行优化匹配。

1　车辆基本参数及路谱采集与优化

在进行实地采集路谱前，需要事先收集被采集车辆的基本参数，为后续仿真分析做数据收集准备。该车型基本配置参数简化后整理如表1所示。其发动机万有特性见图1。

表1　整车基本参数

通过HOLUX软件［2］，对宁波市大目湾专线城市客车运行路谱采集如图2和图3所示。

从运行过程换档情况看，整车需要在40 km/h时才能挂入5档；而从运行车辆车速特点图2中分析，该城市客车行驶车速较低，要求在低车速下尽量提高高档位的利用率，再从此大目湾线路特点分析，40 km/h车速挂入5档有些偏晚，所以优化就需要从降低5档使用的最低车速方面入手，这样才能在更低车速情况下、更早地挂入直接档，满足城市客车运行时速低的同时降低整车油耗［3-4］。从这个角度出发，初步考虑优化主减速比至5.13。优化后，校核后桥承受极限扭矩为16 378 N·m，小于此车型选用车桥的许用扭矩为18 000 N·m。在降低5档最低允许使用车速的同时，增加整车动力性［5］。

2　动力性和经济性仿真对比分析

2.1动力性对比分析

1）最高车速。因为城市客车限速69 km/h，所以需要进一步分析最高档在车速69 km/h时，发动机对应转速是否合适。经校核，当车速69 km/h时，最高档对应发动机转速为1 912 r/min，结合发动机万有特性可以看出，此转速对应发动机经济转速区的上限，基本满足性能要求；经仿真计算4.88主减状态最高车速为97.41 km/h；5.13主减状态最高车速为92.66 km/h，再从实地车辆车速信息出发，可以发现该车运行工况中车速一般不会超过50 km/h，校核4.88主减比状态，此车速对应最高档发动机转速为1 385 r/min，结合发动机万有特性可以看出，此转速对应发动机经济转速区的下限，没有很好地利用发动机的经济转速区；校核5.13主减比状态，此车速对应最高档发动机转速为1 456 r/min，结合发动机万有特性可以看出，此转速已经向发动机经济转速区的中心靠近，有助于增加整车在经济区的运行比例，对节油起到有利作用［6-9］。

2）连续起步换档加速时间。对于城市客车的起步换档加速时间，按标准校核0～50 km/h加速时间应小于等于25 s［10］，经仿真计算，4.88主减比状态0～50 km/h加速时间为14.81 s，5.13主减比状态0～50 km/h加速时间为14.66 s。可以看出，当增大主减速比后，加速时间减小，对整车动力性能起到有利作用，此仿真结果基本满足起步换档加速性能要求。

3）直接档加速时间。对于城市客车的起步换档加速时间，按经验校核30～70 km/h加速时间应小于35 s。经仿真计算，4.88主减比状态30～70 km/h直接档加速时间为32.86 s，5.13主减比状态30～70 km/h直接档加速时间为30.29 s。可以看出，当增大主减速比后，加速时间缩短2 s以上，对整车动力性能起到有利作用，此仿真结果基本满足起步换档加速性能要求。

4）各档最大爬坡度。对于城市客车的爬坡度一般要求一档大于30%、最高档大于3.2%，经仿真计算，4.88主减状态各档最大爬坡度分别为31.74%，19.75%，10.89%，6.32%，3.91%；5.13主减比状态各档最大爬坡度分别为33.57%，20.86%，11.51%，6.7%，4.19%。此仿真结果基本满足爬坡性能要求，再结合实地采集运行道路的最大坡度为7.8%，根据分析可以用3档完成此最大坡度路段的运行。需要说明的是，增大主减后，各档最大爬坡度对应车速降低，可更及时地提供动力，这对该城市客车运行起到有利作用。

2.2经济性对比分析

1）采集路谱处理。根据实地采集的路谱信息，经整理处理异常点后输入CRUISE仿真软件路谱设定中［11］。为便于分析去程与回程的油耗数据，仿真将整段路谱分拆成去程与回程，分别如图4和图5所示。

2）仿真计算结果。从表2中可以看出，去程与回程的油耗差异在3 L/100 km左右，此差异除驾驶员操作因素外，还与路况拥堵条件有关。所以采集实地城市客车的路谱需要采集峰值与谷值时间段路谱各一次，需要全面了解匹配车辆的运行路况条件，从而保证优化匹配方案的准确性。

表2　百公里油耗对比分析表

3　结束语

从上述对比分析可以初步看出，整车的动力性、经济性并不是完全矛盾的，要结合整车运行的路况特点来综合分析判断。本文从实地路谱采集分析大目湾城市客车整车需要的动力性出发，优化主减速比，进行仿真对比分析，得出在提高整车动力性的基础上，整车经济性也得到了改善，从而体现了定制化路谱采集匹配整车动力链的价值。

［1］王玉萍，马超群.公共交通特性分析与发展对策研究［J］.西安建筑科技大学学报：自然科学版，2006，（6）

［2］HOLUX ezTour User’s Manual，2011.

［3］王文阁.改变传动系单一匹配提高整车燃油经济性［J］.汽车技术，2000，（11）

［4］何仁，刘星荣，何泽民.汽车动力传动系统最优匹配的研究和发展［J］.江苏理工大学学报，1997，（1）

［5］刘惟信.汽车车桥设计［M］.北京：清华大学出版社，2006.5.

［6］余志生.汽车理论［M］.5版.北京：机械工业出版社，2010.5.

［7］廖发良.汽车动力性与经济性模拟计算分析［J］.公路与汽运，2010，（4）

［8］刘峥，王建昕.汽车发动机原理教程［M］.北京：清华大学出版社，2001.9.

［9］王望予.汽车设计［M］.4版.北京：机械工业出版社，2004.8.

［10］JT/T 888-2014，公共汽车类型划分及等级评定［S］.北京：交通人民出版社，2014.

［11］AVLCruise User’s Guide李斯特技术中心（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

张金一（1985-），男，工程师；整车动力经济性工程师；研究方向：客车动力性经济性匹配优化。