商用車滑行試驗數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計與應(yīng)用

摘要：滑行試驗是車型開發(fā)過程中一項重要的性能試驗，對車輛的動力性和經(jīng)濟性改善有重要意義。基于MATLAB設(shè)計開發(fā)了一款專門用來處理車輛滑行試驗數(shù)據(jù)的軟件，能夠快速讀取試驗數(shù)據(jù)、統(tǒng)計車速準確度、根據(jù)試驗條件計算校正系數(shù)，并生成基準狀態(tài)下的滑行阻力和功率。最后，以某款車型為例，對該車型的滑行試驗數(shù)據(jù)進行了處理。結(jié)果表明，此軟件能夠快速地處理車輛滑行試驗數(shù)據(jù)，提高試驗人員的工作效率。

關(guān)鍵詞：滑行試驗數(shù)據(jù)分析；軟件設(shè)計；統(tǒng)計分析

中圖分類號：U467" " " "收稿日期：2025-03-15" " " "DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.04.010

Design and Application of Coasting Test Data Processing Software for Commerical Vehicles

Li Anmin" Du Weike" Yang Jian" Zhou Zhiming

Commercial Product Ramp;D Institute，Dongfeng Automobile Co.，Ltd.，Wuhan 430000，China

Abstract：The coastdown test is a critical performance evaluation during the vehicle development process， playing a significant role in optimizing both power performance and fuel economy. A specialized software application was designed and developed using MATLAB to process coastdown test data efficiently. This software enables rapid data acquisition， evaluates speed measurement accuracy， calculates correction factors based on test conditions， and generates coastdown resistance and power values under baseline conditions. A case study was conducted using data from a specific vehicle model to validate the software's functionality. The results demonstrate that this tool significantly accelerates coastdown test data processing and enhances the operational efficiency of test engineers.

Key words：Coastdown test data analysis;Software design;Statistical analysis

1 前言

滑行試驗是測試車輛在行駛過程中的阻力大小，檢查汽車傳動系和制動系有無阻滯現(xiàn)象。測試結(jié)果可用于在底盤測功機上模擬車輛在實際道路上行駛的阻力，進而在臺架上進行排放、油耗、EV能耗等試驗[1]。上述試驗所需的測量設(shè)備多且繁雜，對車輛行駛工況及試驗環(huán)境有較高要求，因此在底盤測功機上進行試驗可保證試驗的一致性。

目前國內(nèi)行業(yè)對整車滑行試驗的數(shù)據(jù)處理多是借用Excel軟件及相關(guān)統(tǒng)計分析工具，數(shù)據(jù)處理過程需要工程試驗人員逐步進行，整個處理過程比較繁雜，容易出錯且花費時間較長，數(shù)據(jù)的有效性和一致性難以保證。MATLAB是一款功能強大的數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及交互式環(huán)境[2]。該軟件中的App Designer可建立直觀且友好的用戶界面，調(diào)用其內(nèi)部的函數(shù)能夠建立數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用系統(tǒng)。針對上述問題，基于MATLAB軟件建立一套整車滑行試驗數(shù)據(jù)處理軟件，能夠快速讀取試驗數(shù)據(jù)、統(tǒng)計車速準確度，并能根據(jù)試驗條件計算車輛的滾動阻力和空氣阻力[3]，生成基準狀態(tài)（空氣密度1.189 kg/m3，大氣溫度20 ℃，大氣壓力100 kPa）下的校正系數(shù)，從而能夠?qū)Φ缆窚y定的阻力和功率進行校準，便于相同類型車輛之間的對比和分析。

2 軟件設(shè)計與布局

2.1 軟件設(shè)計

a.基于軟件人機交互設(shè)計理念，根據(jù)所需功能選擇相應(yīng)的模塊，建立各模塊的回調(diào)函數(shù)，使模塊之間能夠相互關(guān)聯(lián)[4]。選擇按鈕、數(shù)軸、表格及列表等菜單選項，合理調(diào)整上述菜單之間的相互位置，使軟件有一個良好的使用界面。

b.為便于后期對試驗數(shù)據(jù)和試驗條件的查詢，建立整車滑行試驗數(shù)據(jù)庫，可根據(jù)車型名稱形成車型數(shù)據(jù)存儲空間，將車輛的基本參數(shù)、試驗條件、試驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果保存至相應(yīng)的車型名稱下，形成試驗數(shù)據(jù)庫。

c.采用MATLAB界面設(shè)計，編寫菜單的調(diào)用函數(shù)和部分輔助函數(shù)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲功能、統(tǒng)計分析、繪圖以及將道路上測定的阻力和功率校正至基準狀態(tài)。

2.2 軟件布局

軟件共分為三部分內(nèi)容，分別為車型數(shù)據(jù)庫的建立、滑行試驗數(shù)據(jù)處理和試驗結(jié)果對比。軟件操作流程如圖1所示，主要實現(xiàn)以下目標：

a.建立車型數(shù)據(jù)庫，可記錄車輛基本參數(shù)、試驗條件和試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

b.統(tǒng)計試驗數(shù)據(jù)的標準偏差和準確度。

c.根據(jù)車輛重量、空氣阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積、輪胎型號、試驗時的大氣壓力和溫度等信息，計算車輛的滾動阻力、空氣阻力、校正系數(shù)以及校正后的行駛阻力和行駛功率。

d.對于試驗數(shù)據(jù)不符合要求的可以進行刪除選擇，此外可根據(jù)工程人員要求，對行駛阻力和功率進行二次項擬合，并可選擇是否保留一次項。

e.相同類型的車輛滑行試驗數(shù)據(jù)可在同一坐標系下進行對比，可同時4輛車進行對比。

3 應(yīng)用實例

以某輕型卡車的滑行試驗為例進行研究，下面具體介紹其滑行試驗流程。在試驗進行之前以中高速行駛不少于40 min，然后將車輛加速至規(guī)定的車速以上，將變速器置于“空擋”位置進行滑行直至車速小于15 km/h，記錄下此過程的車速和時間，采樣頻率不小于10 Hz。在相反方向重復(fù)上述操作，即完成滑行試驗1次，滑行試驗總數(shù)不少于4次[5]。

3.1 車型數(shù)據(jù)庫建立

根據(jù)試驗車輛型號建立車型數(shù)據(jù)庫，用于保存該車輛的基本參數(shù)、試驗條件和測試結(jié)果，軟件界面如圖2a所示。界面中有添加、刪除和保存三個功能，添加按鈕可建立新的車型數(shù)據(jù)庫，將車輛主要參數(shù)和車輛試驗信息填入對應(yīng)項中，點擊保存按鈕即可將車輛參數(shù)保存下來。若車型建立錯誤或需要將某一車型數(shù)據(jù)庫刪除，則在下拉菜單中選中該車型，點擊刪除按鈕即可。在數(shù)據(jù)處理界面，將該車型的具體處理參數(shù)填入對應(yīng)的項目中，在數(shù)據(jù)結(jié)算結(jié)束后，試驗數(shù)據(jù)結(jié)果將自動保存，后續(xù)查看時，只需在車型名稱選項里面選擇要查看的車型名稱，在數(shù)據(jù)列表選項中選擇試驗的次數(shù)，則車輛的基本信息、試驗信息（車輛迎風(fēng)面積、大氣溫度、氣壓等）和數(shù)據(jù)結(jié)果便能夠顯示出來，如圖2b所示。同時，不同用戶處理完的試驗數(shù)據(jù)可以相互查閱，方便工程設(shè)計人員對數(shù)據(jù)的查閱調(diào)用。

3.2 統(tǒng)計準確度校驗

滑行試驗數(shù)據(jù)處理中，統(tǒng)計準確度是指測量結(jié)果與真實值之間的接近程度，反映了數(shù)據(jù)的可靠性。統(tǒng)計準確度的計算過程如下：

此車型滑行試驗的統(tǒng)計準確度如圖3所示，滑行試驗標準中規(guī)定統(tǒng)計準確度在30～70 km/h的速度點范圍內(nèi)不應(yīng)大于4%，在其他速度點不應(yīng)大于5%。從圖中可以看出，此次試驗的統(tǒng)計準確度符合要求，說明整個滑行過程中，試驗的一致性保持得比較好，不存在某段車速滑行時有外界或人為的干預(yù)情況。如果統(tǒng)計準確度不能滿足要求，則要按照試驗標準增加滑行次數(shù)，同時檢查試驗數(shù)據(jù)是否異常，分析數(shù)據(jù)異常原因進行改進。

3.3 計算校正系數(shù)和行駛阻力

通過車輛的輪胎類型和試驗時的質(zhì)量計算不同車速對應(yīng)的滾動阻力，由空氣阻力系數(shù)和迎風(fēng)面積計算不同車速對應(yīng)的空氣阻力，根據(jù)滾動阻力的溫度校正系數(shù)和試驗時的大氣壓力和大氣溫度，計算出滑行阻力和功率校正至基準狀態(tài)下時的系數(shù)K[6]，其計算過程如下：

3.4 結(jié)果對比

在車輛滑行試驗完成后，相同車型的滑行阻力均調(diào)整至基準條件下，軟件可實現(xiàn)最多4輛車滑行試驗數(shù)據(jù)的對比功能，如圖6所示。從圖中可以顯示出不同車輛對應(yīng)的車型名稱和行駛阻力擬合公式，能夠清晰地比較出滑行阻力隨車速變化的差異。從圖中可看出，在高速段車型1阻力大于車型2，說明車型1的空氣阻力（與速度平方成正比）占比顯著增加，曲線斜率明顯增大，阻力隨速度增長更快，且高速段曲線的陡峭程度直接反映車輛空氣動力學(xué)設(shè)計優(yōu)劣，車型1可在車身流線型、底盤平整度等方面進一步優(yōu)化。低速時，阻力主要由機械阻力（滾動阻力、傳動摩擦、軸承摩擦等）主導(dǎo)，說明車型2可從輪胎阻力和傳動系統(tǒng)方面進行優(yōu)化改善。通過車型3和車型4對比發(fā)現(xiàn)，車型4的空氣動力學(xué)設(shè)計和機械阻力方面均優(yōu)于車型3。

4 結(jié)語

針對目前公司內(nèi)部對車輛滑行試驗數(shù)據(jù)的處理方式效率較低的情況，自行設(shè)計開發(fā)了一款商用車滑行試驗數(shù)據(jù)處理軟件。通過對某款商用車型滑行試驗數(shù)據(jù)的處理，表明此軟件可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的建立、試驗數(shù)據(jù)準確度校驗、計算校正系數(shù)和行駛阻力、滑行試驗數(shù)據(jù)對比，以及記錄保存試驗條件等功能。通過此軟件可較大提高滑行試驗數(shù)據(jù)的處理效率，傳統(tǒng)人工處理耗時3～4 h，運用軟件只需20 min即可處理完成，可大幅降低工程技術(shù)人員的工作量，為公司車型滑行試驗項目做出一定的貢獻。

參考文獻：

[1]張西振，高元偉.發(fā)動機原理與汽車理論[M].北京：人民交通出版社，2018.

[2]馬相明，孫霞，于華.載荷譜數(shù)據(jù)分析軟件設(shè)計與應(yīng)用[J].機械工程師，2015（8）：28-30.

[3]郜琰，喬陽陽.重型商用車滑行阻力系數(shù)的測定與研究[J].專用汽車，2023（9）：92-95.

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[5]馬紅陽，楊劍，李安民，等.輕型商用車滑行阻力影響因素的試驗研究[J].專用汽車，2023（12）：104-108.

[6]GB/T 27840—2021 重型商用車輛燃料消耗量測量方法[S].

作者簡介：

李安民，男，1991年生，工程師，研究方向為整車道路性能試驗技術(shù)、車輛路譜數(shù)據(jù)處理。