基于ADVISOR的实际道路汽车油耗仿真

刘蒙霖 重庆交通大学 机电与车辆工程学院

1.引言

随着世界能源资源的进一步枯竭，能源短缺的情况越来越严峻，节油已引起各行各业的重视。中国的公路网日趋完善，总里程居世界之首，于是对每个具体道路的油耗评估显得非常必要，油耗指标的完善有利于道路优化。油耗是每款车都非常重视的参数，但是针对具体道路的油耗研究还比较缺乏。本文研究的实际道路汽车油耗是针对具体道路而言，具有很强的针对性，可为相关行业提供具体道路的油耗参数，有利于其市场规划，也可以作为道路油耗评价指标，可对道路优化提供指导性意见。

2.实际道路分段

在实际道路不同坡度下的汽车油耗不同，如需获知准确油耗参数，需分开针对仿真。参数确定可结合Google Earth Pro计算出每个阶段坡度与里程，通过ADVISOR软件对各种工况下的油耗仿真。

通过Google Earth Pro导入待研究公交路线的坐标（也可通过手动绘制）得到路线图，把路线图的海拔与里程的相关图像信息通过软件转换为二维数组信息存储，以供求解坡度。坡度相当于海拔关于里程的变化率，即函数的斜率。利用此种方法的前提是海拔与里程的函数关系图连续且可导，即斜率存在。在分段前利用MATLAB对数据进行滤波，消除由于测量误差造成的微小波动，利用插值法修复因为立交桥或地下隧道等造成的剧烈海拔误差。设置合理斜率阈值，通过C语言程序调用坡度数据并把斜率小于阈值的连续路段分为一类，输出里程数与坡度值，由此即可对道路分段。分段完成后即可得到不同路段与不同坡度的数据。为了计算精确可把斜率阈值调小，同时应注意里程的变化，因为分段越精确，里程越短，在仿真时就会出现较大误差，分段里程不能低于最低仿真值。本文设置的斜率阈值较大，分段较为简略。图1所示为用Google Earth Pro获取到的某条公交路线的海拔与里程信息。

因选取的路线为封闭但不重复的公交路线，所以起点与终点为同一点，海拔相同。由于导入数据的不准确，出现了异常值，理论上道路坡度变化应连续且平缓，通过实际分析，图中剧烈波动是经过立交桥而引起的海拔误判。这种情况是地图软件数据不完善造成的，需要人为地分析误差原因，并在实际研究中尽力避免。为了减少这种误差，本文利用差值法消除并弥补异常值，虽然依然存在一定误差，但与实际误差相差不大，因为大多数道路的坡度变化平缓，需符合国家规定道路坡度标准。

3.油耗仿真

本文以此条路线的公交车为例进行油耗仿真，查询公交车型号，把车辆参数录入到ADVISOR中仿真。本文主要研究实际道路下的油耗情况，但实际影响油耗的因数有很多，如车况、驾驶行为、拥堵程度、天气和路况等，由于研究的范围限制，本文采用控制变量法，把车辆参数与循环工况参数设置为常量，仅把坡度作为变量进行研究。以公交车一个班次，仿真结果如表1。

表1 油耗仿真结果表

本文把路段分为6段，对结合图1分析，分段结果基本合理。通过ADVISOR仿真得百公里油耗，换算后的公交车运行一个班次约5498米耗3.9升左右柴油，与公交公司公布的实际平均班次耗柴油3.73升柴油对比，仿真结果接近且小于真实值。分析知是由于分段过细与参数设置不合理造成的，通过模拟循环工况图可发现公交车每次仿真均需要频繁起步，理论起步频率与道路拥堵情况、站台数等有关，本文在此未做深入研究，默认每段路为一个完整工况，各段累计相加而增加了公交车起步仿真频率，造成油耗增加。为了避免此种问题，需对ADVISOR二次开发，根据要求重构模型。由于研究范围有限，本文仅提出研究方法，暂不做深入研究。通过仿真可明确每一段路的耗油情况，可为道路优化、路线规划、道路建设等提供理论依据。

4.总结

本文以某条公交路线与其公交车为例，对道路实际油耗进行仿真，仿真结果接近实际油耗。

本文方法可针对不同道路与不同动力车型进行仿真研究，特别是在新能源汽车研究方面有良好应用前景。据本文研究思想，可建立道路油耗数据库，不同道路、不同车型均有对应数据。仿真与实验并举，结合分析，合理规划，将对国家基础建设有指导性作用。可为新建公路提供节油优化理论依据，可根据结果合理调整道路建设方案，满足经济性要求；可代替实验研究已建却无油耗数据道路，减少人力财力成本；对已有相关油耗数据道路，可细化研究不同路段油耗，而合理规划优化方案。如果道路油耗数据库能得到建设与完善，将对国家能源规划、行业建设、基础设施建设大有裨益。

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