市政環(huán)衛(wèi)灑水車輛運行工況構(gòu)建

楊平龍 陳韜

漢陽專用汽車研究所 湖北武漢 430056

市政環(huán)衛(wèi)灑水車輛運行工況構(gòu)建

楊平龍 陳韜

漢陽專用汽車研究所 湖北武漢 430056

針對典型市政環(huán)衛(wèi)灑水車輛的實際運行工況進行試驗研究，通過采集灑水車實際作業(yè)過程中大量的行駛工況數(shù)據(jù)，利用行駛片段分割、特征值選取、候選工況合成、候選工況篩選等方法對試驗數(shù)據(jù)進行分析，建立了市政環(huán)衛(wèi)車輛的實際行駛工況循環(huán)。與商用車C-WTVC循環(huán)工況相比，灑水車輛的工況循環(huán)存在很大區(qū)別，灑水車輛的工況循環(huán)能為市政環(huán)衛(wèi)車輛進行燃料消耗量檢測提供理論指導(dǎo)和管理依據(jù)。

灑水車 運行工況 行程劃分

1 前言

市政環(huán)衛(wèi)車輛作為一種重要的作業(yè)類車輛，與市民的日常生活息息相關(guān)。其主要行駛在城市區(qū)域，使用頻繁，其燃料消耗和污染物排放水平直接影響著城市的環(huán)境狀況，而車輛燃料消耗和污染物排放水平則與車輛的實際行駛工況緊密相關(guān)。

目前，世界范圍內(nèi)市政環(huán)衛(wèi)車輛的排放和燃料測試規(guī)程均采用商用車的測試規(guī)程，而市政環(huán)衛(wèi)車輛的實際運行工況與測試規(guī)程規(guī)定的行駛工況差別很大，其大部分情況下在市區(qū)內(nèi)行駛，且因為作業(yè)類別的不同，其作業(yè)時的行駛工況也會出現(xiàn)差異。為了真實地反映我國市政環(huán)衛(wèi)車輛的實際燃料消耗量，有必要針對市政環(huán)衛(wèi)專用汽車的實際運行工況展開研究。基于此，本文針對典型市政環(huán)衛(wèi)車輛（灑水車）的實際運行工況進行試驗研究，首先采集灑水車輛實際作業(yè)過程中大量的行駛工況數(shù)據(jù)，并通過行駛片段分割、特征值選取、候選工況合成、候選工況篩選4個步驟對試驗數(shù)據(jù)進行分析，并建立市政環(huán)衛(wèi)車輛的實際行駛工況循環(huán)，此研究成果能為環(huán)衛(wèi)作業(yè)類車輛以及其他作業(yè)類車輛的燃料消耗量試驗手段及限值標準提供理論幫助。

2 運行工況構(gòu)建方法

2.1 行駛工況建立方法選取

行駛工況建立流程主要包括4個基本步驟，分別是行駛片段分割、特征值選取、候選工況合成和候選工況篩選[1-3]。目前國內(nèi)學(xué)者在建立行駛工況時基本上都是按照上述4個步驟進行，區(qū)別在于各步驟所采用的方法有所不同，不同方法的具體分析詳見表1。考慮到市政環(huán)衛(wèi)灑水車輛一般行駛速度較慢，且在運行過程中經(jīng)常怠速停車，因此選取短行程劃分法對連續(xù)能在試驗檢測過程中具有較好的操作性，需要對車輛的實際行駛工況進行修正。

同時，為了很好地對比環(huán)衛(wèi)灑水車輛的工況與商用車CWTVC工況循環(huán)，還需要在工況總循環(huán)時間上進行縮減。環(huán)衛(wèi)灑水車輛的灑水時間一般為固定的15 min左右，但回程時間會因為加載水地點的不同而出現(xiàn)不同，而且從圖5可以看出回程行駛工況為典型的城市行駛工況，因此在行駛工況修正時，對回程工況進行適當?shù)目s減以滿足總循環(huán)的工況時間與商用車CWTVC工況循環(huán)的一樣為1 800 s。

圖7為市政環(huán)衛(wèi)灑水車輛行駛工況的總循環(huán)，從圖中可以明顯看出，循環(huán)的前半段，除在個別時段有波動外，車輛的車速基本保持穩(wěn)定在10～15 km/h的范圍，這個時段為車輛的灑水工作時段，其中波動的時段為紅綠燈路口或者有其他車輛干涉的情況下的行駛；循環(huán)的后半段為典型的城市工況，這段為車輛灑水作業(yè)完成后的回程加水行駛循環(huán)。修正后環(huán)衛(wèi)灑水車輛的循環(huán)工況其運行時間為1 800 s，怠速運行時間為83 s，最大車速為39.03 km/h，平均車速為16.36 km/h，最大加速度0.88 m/s2，最大減速度-1.64 m/s2，運行距離8.18 km。

圖7 灑水車輛行駛工況總循環(huán)

為了驗證修正工循環(huán)工況的合理性，將修正后的總循環(huán)工況的特征值與實際道路行駛工況的原始數(shù)據(jù)進行了對比，表3為實際行駛工況與修正工況的誤差范圍，從中可以看出，除了減速度時間比例和怠速時間比例的誤差超出5%外，其他特征值的誤差都保持在5%的誤差范圍內(nèi)，而減速度時間比例和怠速時間比例超出誤差范圍主要是因為在實際道路行駛過程中，其他車輛的干涉和紅綠燈的等待導(dǎo)致實際工況中出現(xiàn)大量的急剎車和怠速等待，這也是加減速度的誤差比例較大的原因。總體來看，修正后的總循環(huán)工況的特征值與實際道路的循環(huán)工況基本吻合，修正后的循環(huán)工況能很好的代表市政環(huán)衛(wèi)車輛的實際道路行駛工況。

3.3 行駛工況對比分析

將構(gòu)建的環(huán)衛(wèi)灑水車輛的綜合行駛工況與其他工況進行對比，比較對象為《GB/T 27840-2011重型商用車輛燃料消耗量測量方法》中的C-WTVC循環(huán)工況，C-WTVC循環(huán)工況由市區(qū)、公路和高速三部分組成。表4為C-WTVC循環(huán)的工況數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征，由表3～5可見，C-WTVC工況總循環(huán)的平均速度為41 km/h，怠速時間186 s，比例為10.33%，最高車速為87.8 km，最大加減速度約為1.0 m/s2。

表3 實際行駛工況與修正工況誤差范圍

表4 C-WTVC循環(huán)工況數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征

表5 環(huán)衛(wèi)灑水車實際循環(huán)工況數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征

表5為環(huán)衛(wèi)灑水車的循環(huán)工況數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征，環(huán)衛(wèi)灑水車的循環(huán)工況包括作業(yè)工況循環(huán)和空載回程循環(huán)兩部分，對比CWTVC循環(huán)工況和灑水車循環(huán)工況可以發(fā)現(xiàn)，灑水車循環(huán)工況的怠速時間比較短，這主要是因為環(huán)衛(wèi)灑水車輛的運行時間基本避開了城市道路的車輛高峰出行時段，道路路況一般比較良好，所以車輛怠速時間較少；而灑水車的最高車速和平均車速都比較低，這是因為灑水車的灑水工作車速要求穩(wěn)定在10～15 km/h，而且為了行車安全考慮，即使在空車回程階段，市政環(huán)衛(wèi)部門也要求環(huán)衛(wèi)車輛的車速不能太高；灑水車輛最大減速度較大，這主要是因為灑水作業(yè)過程中，經(jīng)常需要規(guī)避其他車輛和行人，導(dǎo)致車輛需要急停，因此其減速度會比較大。

綜上所述，市政環(huán)衛(wèi)車輛的循環(huán)工況因為其作業(yè)狀態(tài)的特殊性要求，其工況循環(huán)與國家現(xiàn)行油耗檢測標準中的CWTVC循環(huán)工況存在著很大的區(qū)別，即使是灑水車輛的回程工況與C-WTVC的市區(qū)工況也存在著較大的差異。

4 結(jié)語

通過采集灑水車輛實際作業(yè)過程中大量的行駛工況數(shù)據(jù)，構(gòu)建了市政環(huán)衛(wèi)灑水車輛的實際行駛工況循環(huán)，灑水車輛循環(huán)工況與車輛實際道路行駛工況的特征值誤差基本都在5%范圍內(nèi)，能很好地代表車輛實際道路的行駛循環(huán)工況。

相比C-WTVC循環(huán)工況，灑水車輛的工況循環(huán)存在著很大的區(qū)別，即使是灑水車輛的回程工況與C-WTVC的市區(qū)工況也存在著較大的差異，因此如果使用C-WTVC循環(huán)對市政環(huán)衛(wèi)車輛進行燃油消耗量的檢測，其試驗結(jié)果將因循環(huán)工況不合理而與實際油耗值出現(xiàn)較大的差異。

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Construction of Running Conditions of Street Sprinkler

YANG Ping-long et al

Aiming at the actual running condition of the street sprinkler, the data of running conditions was collected during the actual operation of the sprinkler vehicle. The data was analyzed by using methods of the driving segmentation, the feature selection, the candidate condition synthesis and the candidate condition selection. The actual driving cycle of sprinkler vehicles was established. Compared with the C-WTVC cycle, there is a big difference between the cycle of sprinkler vehicles, and the working cycle of sprinkler can provide theoretical guidance and management basis for the fuel consumption of municipal sanitation vehicles.

Street sprinklers; running condition; travel division

U469.6+91.01

A

1004-0226(2016)12-0113-05

楊平龍，男，1980年生，工程師，主要從事汽車整車節(jié)能排放研究工作。

2016-11-07