一种汽车驾驶行为的数据分析方法

张志德

【摘 要】本文介绍一种在车载环境下的总线数据收集与分析方法，通过阐述各项总线信号之间的关联表现与对应电控模块工作原理，对在一段时间内的各项数据进行综合分析，提出了与经济驾驶相关联的几种工况模式，并通过工况模式反映出在一段时间内的车辆综合油耗与驾驶行为间关联性，为驾驶行为习惯提供参考分析依据。

【关键词】驾驶行为；油耗；大数据；绿色驾驶

A Method of Automobile Driving Behavior and Data Analysis

ZHANG Zhi-de

（Guangzhou Automobile Group Co.，Ltd.，Automobile Engineering Institute，Guangzhou Guangdong 510640，China）

【Abstract】A car bus data collection and analysis methods of environment，expatiates the bus signal correlation between performance and corresponding working principle of the electronic control module，each over a period of time the data to carry on the comprehensive analysis，put forward several kinds of conditions associated with economic driving model，and through the working condition of model reflects in a period of time correlation between vehicle fuel consumption and driving behavior，for the analysis of driving behavior to provide the reference basis.

【Key words】Driving behavior；Oil consumption；Big Data；Eco-driving

0 引言

随着近几年汽车销售和保有量的急剧增加，降低能源消耗与汽车排放的要求越来越严格。节能减排政策成为对应汽车领域能源问题和治理环境污染的主要措施之一。為响应节能减排，各个汽车制造商都在积极研究新技术以对应能源与环境需求。其中车辆动力技术、道路条件以及汽车驾驶运用是目前影响汽车燃油消耗的三大主要因素。汽车的驾驶运用水平直接反应在汽车驾驶人员对于汽车燃油经济性掌控的关键环节。驾驶人员以较少的汽车燃油消耗实现车辆空间位置安全转移的驾驶行为就是目前我们所倡导的汽车节能驾驶。通过研究驾驶行为数据并进行分析提示，辅助提高驾驶技术、研究节能驾驶辅助系统有巨大的节能潜力。

狭义上的驾驶行为数据分析一般是以考虑经济性驾驶为基础研究对象和主要前提。通过对驾驶员控制油门、挡位和制动等相关操作，在不改变车辆动力结构前提下，计算一段时间的控制数据和车辆理想驾驶模型数据进行对比，提醒驾驶人员日常驾驶行动的统计结果，包括对操作车辆油门、挡位、制动的方式。并以此为依托进行驾驶习惯改进、驾驶操作辅助、“人—车—路”多环境协调，合理匹配车辆运动与道路条件、交通状态、车辆性能之间的关系，以满足节能减排的目的。

1 驾驶行为分析模型

车辆运行过程中主要存在四种行驶状态：怠速、加速（含启动）、减速、巡航。

图1是城市工况的不同行驶状态所占能耗比。由图1可知，加速（含启动）过程占比最大，达到38% ；其次是巡航过程，约为35%。这说明城市工况中，采用经济性的加速和巡航策略对降低能耗具有积极意义。经济性加速主要指以适宜的加速度、档位、油门开度等完成加速过程，尽量避免急加速工况的出现；经济的巡航策略主要指尽量把车速维持在经济车速区间。

根据一般驾驶工况，按照与能耗关联的行为可以得出以下几种行为模式：

1）急加速

在紧急加速过程中，燃烧室中燃油多、空气少，燃烧室内呈现缺氧状态，燃油不能够充分燃烧，导致油耗增加。

2）急减速

减速过程属于动能转换为热能的过程，合理的预判行车减速过程进行适宜的制动强度有利于充分利用车辆惯性，减少油耗；频繁的急减速会消耗较多的车辆动力装置产生的动能。

3）脱档滑行

汽车带档滑行，不踩油门，发动机管理系统EMS会切断供油利用惯性来维持运转；脱档滑行则需要一个怠速油耗。因此长距离滑行时采用脱档滑行会增加油耗。

4）打开车窗高速行驶

汽车以较高车速行驶时，打开车窗会增加整车的空气阻力系数，增加空气阻力，进而导致油耗提高。

5）换挡时的转速（高转换挡）

合理的控制档位，能保证发动机在不同的车速区间里均能维持在经济转速区域，有利于减少发动机的油耗。

6）长时间怠速

长时间的怠速状态会导致发动机做过多的无用功，导致油耗上升。

7）频繁变道和曲线行车

频繁变道超车使汽车经常加速、减速、制动，发动机工作不稳定，同时使汽车处于曲线行驶状态。汽车曲线行驶时，如汽车转弯，地面对轮胎将产生侧向反作用力、滚动阻力大幅增加，导致油耗上升。

1.1 急加速模式

当车辆加速度n_vehicleActSpeed>X1*，油门踏板开度n_emsGasPedalActPst>X2*（排除下坡导致的无油门输入加速），记录为一次急加速，急加速计数器Drastic_Acc_Counter++。

X1*为设定的加速度限值，考虑到不同车速区间内车辆提供的加速能力不一致，为获得更优的评价方法，在不同速度区间能选用不同的限值。加速度限值是车速的函数，车速越低限值越大。X2*为油门踏板开度限值可以设置为定值20%。

加速度限值函数 X1：

y=a■x+b■，x？缀（0，40]a■x+b■，x？缀（40，80]a■x+b■，x？缀（80，max）

1.2 急转弯模式

对于急转弯驾驶行为，为滤去低速工况下掉头等实际状况的影响，首先判断车速，车速当车速n_vehicleSpeed>20km/h时，再进行急转弯判断，判断方法如下：

1）当某时间区间内（如1s）车辆角速度均值n_averageSteeringAngleSpeed大于预设角速度X*时，记录为一次急转弯，急转弯计数器n_turnCounter++；

2）当车辆行车速度大于50km/h且一秒内方向盘转动角度大于 Y*时，记录为一次急转弯急转弯计数器n_turnCounter++；

3）当车辆转弯角度大于31°，且车辆行驶速度大于S时，记录为一次急转弯，例如：S取值范围为51km/h至60km/h，急转弯计数器n_turnCounter++；

注：X*为动态限制量，是一个和车速有关的函数，车速越大转角速度极限值X*越小。

Y*为动态限制量，是一个和车速有关的函数，车速越大转角极限值Y*越小。

如下：

X*=k■x+l■，x？缀（0，40]k■x+l■，x？缀（40，80]k■x+l■，x？缀（80，max），Y■=r■x+t■，x？缀（0，40]r■x+t■，x？缀（40，80]r■x+t■，x？缀（80，max）

其中：k1，k2，k3，l1，l2，l3，r1，r2，r3，t1，t2，t3为常数。

2 非经济驾驶行为数据统计

根据第一章节中的描述，对行程中不利于油耗降低的驾驶行为（急驾驶、急减速、急转弯、怠速过长等）进行记录，并将每次行程的结果保存在存储区中作为历史数据。统计界面的默认界面为本次行程的驾驶行为统计（如图2左图）；通过操作驾驶者可以进入历史统计界面，该界面内驾驶者可以观察本次驾驶行程中各驾驶行为发生次数与历史行程的对比（如图2右图）。

3 不同平均车速下的历史综合油耗统计

实际驾驶过程中不同路况下的油耗差异性很大，例如：高速公路驾驶中高速行驶发动机运行在经济区域占比较大，油耗较低；而城市道路驾驶过程中，车流量较大、交通灯数量多，车辆处于中低速区域比例较大，油耗较高。仅仅从平均油耗进行对比，有时不能正确反映驾驶者驾驶习惯。平均车速能较为有效的反应出道路工况，因此可以以行程的平均车速进行区间划分，历史油耗对比时仅对比同一区间内的油耗，可将平均车速划分为低速行驶区域（0～40km/h）、中速行驶区域（40～80km/h）、高速行驶区域（V≥80km/h），加入行程平均车速的考虑因素再做燃油消耗的统计。

4 方法总结

通過统计与经济驾驶关联的几种模式进行算法设计，可以将驾驶行为转化为可以具体量化的数据结果。基于数据有限分析和样本量，数据累计历史等前提下，可以通过模型进行一些可视化的输出结果。并以此作为驾驶人员辅助驾驶和行为提醒的基本数据。当然如果该模型能基于大数据后台平台，通过建立复杂的算法模型和自学习模型。可以更多的分析驾驶人员、同类车型、相似工况环境等。并以此为基础逐步影响驾驶人员的驾驶习惯，建立起良好的驾驶行为。

【参考文献】

[1]张浩.基于燃油经济性的驾驶员换挡品质研究[D].吉林：吉林大学，2009.

[2]徐捷.基于不同驾驶及路面特征的汽车燃料消耗模型与预测计算研究[D].东华大学，2012.

[责任编辑：田吉捷]