基于Python 的重型自卸車工況分析

程頤，崔繼強，王睿瑩

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

前言

重卡司機的駕駛行為習慣，比如常用車速，常用檔位，加速，換擋習慣，直接影響卡車的使用損耗，燃油消耗等，同時有助于進行車輛動力系統匹配設計、優化換擋規律。因此，研究重卡司機的駕駛行為習慣對于用戶和設計方具有重要意義。本文基于車聯網技術，在用戶許可的條件下，通過車載智能終端進行行車數據收集，利用python 軟件處理車輛速度，轉速，油耗等信息，對比分析不同區域、不同工況下的車輛綜合使用情況及用戶駕駛行為分析。

1 數據分析

1.1 數據類型

篩選出50 輛安裝天行健智能服務系統的陜重汽自卸試制車，發動機型號為濰柴WP10H，變速箱型號為法士特12JSD180T。具體參數如下：

表1 發動機參數表

法士特12JSD180T 最大輸入扭矩為1800N.m，額定轉速為2600rpm。

表2 法士特12JSD180T 各檔位速比

1.2 數據處理

（1）在python 軟件[2]中，用函數df.read_csv()和df.to_ csv（mode=’a’）讀取每天的數據進行合并，得到每輛車2 個月的總數據，包括車速，轉速，油耗等。

（2）用folium.Map()函數畫出車輛的GPS 熱力信息圖。其中某輛車的熱力分布如圖1。

圖1 車輛行駛熱力圖

（3）按照車輛行駛熱力圖進行地域分類，研究拉薩和青島兩地車輛行駛情況。

1.3 數據分析

（1）分別計算拉薩和青島地區所有車輛的平均最大速度，總里程及綜合油耗。各指標定義如下：

1）最高車速：車速最大值。

2）總里程：結束時刻里程-開始時刻里程。

3）綜合油耗（百公里油耗）：（結束時刻油耗量-開始時刻油耗量）/總里程×100。

（2）常用檔位，常用車速分析

根據發動機轉速與車速關系公式[1]：

其中：ua為車速，n 為發動機轉速，r 為車輪滾動半徑，ig為變速器傳動比，io為主減速器傳動比（后橋速比）。

由公式(1)可推導出ig。且對于某一輛車在行駛過程中的某一時刻，ua，n，r，io都已知，因此，可以算出此時刻的變速器傳動比。表2 可得各檔位速比，假設第i 檔速比為mi，定義為i 檔速比區間。基于此理論，通過python 軟件編程得到每輛車在某一時刻的檔位。（3）行駛工況分析

根據車輛行駛速度將運行工況分為3 種，車速小于20km/h 的為起點和終點自卸車裝卸貨，記為工況1，車速在20km/h 和40km/h 之間的為市區及郊區交通擁擠路段，記為工況2，車速在40km/h 以上為省道，國道等，記為工況3。根據速度進行時間區間劃分，計算各個工況時間段的平均油耗。

2 結果分析

2.1 綜合使用情況分析

表3 各區域數據匯總

其中：最高車速單位為km/h，總里程單位為km，平均油耗單位為L/100km。

由表3 可得拉薩地區平均車速高，平均油耗低，青島地區平均車速低，平均油耗高。這與各個區域交通特點相符合。拉薩地區地廣人稀，車輛行駛區域多為省道國道，以較高車速行駛，平均油耗低。青島地區車輛行駛區域多為市區和郊區，且交通較為擁堵，平均車速很低，導致油耗高。

2.2 各區域速度及工況分布

圖2 拉薩日喀則車速分布圖

由圖可得，拉薩日喀則區域的車輛在2 個月的運營過程種中，0km/h-20km/h 車速的運行時間占比為25.2%，對應工況主要為自卸車兩端裝貨及進出工地、場地的使用工況；20km/h-40km/h 車速的運行時間占比為27.7%，對應工況主要為進出工地、場地后駛入市區、市郊鋪裝路面但有限速要求或路況較復雜的工況，無法提起車速；40km/h 以上車速的運行時間占比為47.1%，對應工況主要為遠離城市的省道、國道，路況及交通良好，可高速行駛。從占比情況可以看出，拉薩日喀則區域自卸車高速運行時間占比接近一半，充分說明該地區車輛運距一般較長，省道、國道占比較大，這也是和該地區地廣人稀、交通條件良好相吻合的，由于該地區高速行駛時間占比較大，需關注該地區車輛的燃油經濟性。

圖3 青島淄博車速分布圖

由圖可得，青島淄博區域的車輛在2 個月的運營過程種中，0km/h-20km/h 車速的運行時間占比為42.6%，20km/h-40km/h 車速的運行時間占比為35.5%，40km/h 以上車速的運行時間占比為21.9%。對比拉薩日喀則地區車速占比，明顯青島淄博區域自卸車高速行駛占比大幅下降，充分說明該地區車輛平均運距較短，車輛主要集中在工地、城市道路運行，郊區及城際間道路占比較小，這和該地區經濟發達、交通情況復雜是相吻合的，車輛的動力性、制動性能及整車安全性在該地區顯得尤為重要。

2.3 各區域檔位分布

圖4 拉薩日喀則檔位分布圖

由圖可得，拉薩地區司機檔位使用在1-6 檔時間占比為22.3%，7-10 檔時間占比為28.4%，11-12 檔占49.4%，時間占比基本與0km/h-20km/h、20km/h-40km/h、40km/h 以上車速運行時間占比一致。該地區多為高擋位行駛，路況良好，用戶高速行駛時換擋頻次較少，車輛換擋主要集中在兩端工況。

圖5 青島淄博檔位分布圖

由圖可得，青島淄博地區檔位分布較為均衡，說明該地區司機在行駛過程中頻繁啟停，加減速，換擋次數多。因此，對于沿海經濟發達區域的自卸車，需重點關注車輛的換擋舒適性及可靠性。

2.4 各工況油耗分布

表4 各工況油耗分布表

由油耗分布圖可知，重型自卸車在進出工地、砂石廠時車速較低，整車油耗為70L/100Km 左右；進入市區、市郊道路，整車油耗為55L/100Km 左右，進入省道、國道較好路面后，車速上升，整車油耗為40L/100Km 左右。

3 結論

本文對青島和拉薩兩個區域自卸車的行駛車速、駕駛行為及綜合油耗進行分析，根據大數據分析結果得出各地區自卸車運距、常用車速等使用工況及用戶駕駛行為，對該地區車輛的發動機數據優化、整車配置優化及整車性能提升具有一定的參考意義。