西安市公交线路模态行驶工况构建

苟琦智 杨阳 朱辉 程吉鹏

摘 要：采用GPS设备对西安城市公交典型线路的运行工况进行实测，利用短行程划分及聚类分析方法构建瞬态工况。基于已构建瞬态工况，运用瞬转模的方法完成模态工况构建。最后，选取10个具有统计意义的特征参数完成瞬态和模态工况与总样本的誤差计算，结果表明，瞬态工况和模态工况与样本平均误差分别为5.91%和8.69%，能够真实反映西安市公交线路实际行驶特性。

关键词：城市公交线路;瞬态工况;模态工况;误差分析

中图分类号：U469.13  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）10-133-02

Development of Mode Driving Conditions for Urban Bus Lines in Xi'an^*

Gou Qizhi， Yang Yang， Zhu Hui， Cheng Jipeng

（ Automobile Engineer School， Shaanxi Polytechnic Institute， Shaanxi Xianyang 712000 ）

Abstract： The operating conditions of typical city lines in Xi'an were measured by GPS equipment， and the transient conditions were constructed by short stroke division and cluster analysis. The transient mode method is used to complete the modal condition construction based on the transient condition. Finally， 10 statistically significant characteristic parameters were selected to complete the error calculations for transient， modal conditions and total samples. The results show that the transient， modal conditions and sample errors are 5.91% and 8.69%， which can truly reflect actual driving characteristics of Xi'an bus lines.

Keywords： City bus line; Transient condition; Modal condition; Error analysis

CLC NO.： U469.13  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-133-02

前言

汽车行驶工况是用来描述特定交通环境下车辆行驶特征的速度-时间历程，对汽车领域的相关研究有着重要作用，是汽车研发、试验和检测重要的数据支撑。模态工况是由匀速、怠速、匀加速和匀减速运动组成，形态规则，外形简单，具有较好的测试操作性以及重复性，便于台架试验和实车验证。国内外瞬态行驶工况研究方法主要集中于聚类分析法、V-A矩阵法、随机过程选择方法等，而对模态工况构建方法研究却相对较少^[1-2]。故有必要针对城市特定区域模态行驶工况构建方法进行研究。

1 瞬态工况构建

本文以西安市某公交典型线路为例，通过合理规划行驶工况数据采集线路，在城市线路运行车辆安装GPS采集设备，采集车辆全天运行数据方法，总计得到544700条有效采样数据。

本文采用短行程和聚类分析方法构建城市公交车瞬态工况，将数据进行运动学片段划分为短行程片段。采集样本数据共划分4839个代表片段，并对每个短行程求解具有统计意义的10个特征参数，主要包括：平均车速V_mean、平均运行车速V_mr、速度标准偏差V_sd、平均加速度A_mean、平均减速度D_mean、加速度度标准偏差A_sd和加、减、匀、怠速比例P_a，P_d，P_c，P_i。利用SPSS软件对特征参数进行主成分分析和聚类分析，将运动片段解析出三类代表工况：拥堵、一般、通畅，并确定各类短行程数占比。依据各类片段与总样本特征参数相对误差最小原则选择各类代表片段，按照各类占比组合成西安城市公交车瞬态行驶工况^[3-5]，本文按照上述方法求解出西安市区和市郊线路瞬态行驶工况，如图1所示。

2 模态工况构建

基于已构建瞬态工况，本文运用瞬转模的方法进行模态工况构建，具体流程如下：

基于瞬态工况，利用小波去噪处理滤去瞬态工况中的毛刺數据、噪声信号和尖点数据;将不规则的瞬态工况曲线变成光滑曲线;按照一定的规则将去噪拟合后的数据进行规范化处理，将光滑的曲线变成由匀加速、匀速和匀减速运动组成的形状规则的片段，将片段按照时间顺序拼接完成模态工况构建。在瞬态转模态处理时，一方面要使曲线形状规则且满足操作性要求，另一方面又要尽可能贴近瞬态工况曲线，以真实反映汽车的实际运行状态。

3 工况验证

为对所构建的模态工况做出评价，选取V_mean、V_mr、V_sd、A_mean、D_mean、A_sd、P_a、P_d、P_c、P_i共10个影响比较大且具有统计意义的特征参数进行误差计算^[6-7]。误差计算结果如表1所示。

由表3可计算出，本文构建的瞬态工况和模态工况与样本平均误差分别为5.91%和8.69%。

4 结论

本文通过实际采集城市公交线路行驶数据，基于聚类分析法构建的瞬态工况，运用瞬态转模态方法完成西安城市公交线路模态工况构建。构建的瞬态工况和模态工况与样本平均误差分别为5.91%和8.69%，表明构建的瞬态工况和模态工况精度较高，能够比较真实地反映西安市公交线路实际行驶特性。

参考文献

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