基于Python 的重型自卸车工况分析

2019-11-06程颐崔继强王睿莹

汽车实用技术 2019年20期

程颐，崔继强，王睿莹

（陕西重型汽车有限公司，陕西西安 710200）

前言

重卡司机的驾驶行为习惯，比如常用车速，常用档位，加速，换挡习惯，直接影响卡车的使用损耗，燃油消耗等，同时有助于进行车辆动力系统匹配设计、优化换挡规律。因此，研究重卡司机的驾驶行为习惯对于用户和设计方具有重要意义。本文基于车联网技术，在用户许可的条件下，通过车载智能终端进行行车数据收集，利用python 软件处理车辆速度，转速，油耗等信息，对比分析不同区域、不同工况下的车辆综合使用情况及用户驾驶行为分析。

1 数据分析

1.1 数据类型

筛选出50 辆安装天行健智能服务系统的陕重汽自卸试制车，发动机型号为潍柴WP10H，变速箱型号为法士特12JSD180T。具体参数如下：

表1 发动机参数表

法士特12JSD180T 最大输入扭矩为1800N.m，额定转速为2600rpm。

表2 法士特12JSD180T 各档位速比

1.2 数据处理

（1）在python 软件[2]中，用函数df.read_csv()和df.to_ csv（mode=’a’）读取每天的数据进行合并，得到每辆车2 个月的总数据，包括车速，转速，油耗等。

（2）用folium.Map()函数画出车辆的GPS 热力信息图。其中某辆车的热力分布如图1。

图1 车辆行驶热力图

（3）按照车辆行驶热力图进行地域分类，研究拉萨和青岛两地车辆行驶情况。

1.3 数据分析

（1）分别计算拉萨和青岛地区所有车辆的平均最大速度，总里程及综合油耗。各指标定义如下：

1）最高车速：车速最大值。

2）总里程：结束时刻里程-开始时刻里程。

3）综合油耗（百公里油耗）：（结束时刻油耗量-开始时刻油耗量）/总里程×100。

（2）常用档位，常用车速分析

根据发动机转速与车速关系公式[1]：

其中：ua为车速，n 为发动机转速，r 为车轮滚动半径，ig为变速器传动比，io为主减速器传动比（后桥速比）。

由公式(1)可推导出ig。且对于某一辆车在行驶过程中的某一时刻，ua，n，r，io都已知，因此，可以算出此时刻的变速器传动比。表2 可得各档位速比，假设第i 档速比为mi，定义为i 档速比区间。基于此理论，通过python 软件编程得到每辆车在某一时刻的档位。（3）行驶工况分析

根据车辆行驶速度将运行工况分为3 种，车速小于20km/h 的为起点和终点自卸车装卸货，记为工况1，车速在20km/h 和40km/h 之间的为市区及郊区交通拥挤路段，记为工况2，车速在40km/h 以上为省道，国道等，记为工况3。根据速度进行时间区间划分，计算各个工况时间段的平均油耗。

2 结果分析

2.1 综合使用情况分析

表3 各区域数据汇总

其中：最高车速单位为km/h，总里程单位为km，平均油耗单位为L/100km。

由表3 可得拉萨地区平均车速高，平均油耗低，青岛地区平均车速低，平均油耗高。这与各个区域交通特点相符合。拉萨地区地广人稀，车辆行驶区域多为省道国道，以较高车速行驶，平均油耗低。青岛地区车辆行驶区域多为市区和郊区，且交通较为拥堵，平均车速很低，导致油耗高。

2.2 各区域速度及工况分布

图2 拉萨日喀则车速分布图

由图可得，拉萨日喀则区域的车辆在2 个月的运营过程种中，0km/h-20km/h 车速的运行时间占比为25.2%，对应工况主要为自卸车两端装货及进出工地、场地的使用工况；20km/h-40km/h 车速的运行时间占比为27.7%，对应工况主要为进出工地、场地后驶入市区、市郊铺装路面但有限速要求或路况较复杂的工况，无法提起车速；40km/h 以上车速的运行时间占比为47.1%，对应工况主要为远离城市的省道、国道，路况及交通良好，可高速行驶。从占比情况可以看出，拉萨日喀则区域自卸车高速运行时间占比接近一半，充分说明该地区车辆运距一般较长，省道、国道占比较大，这也是和该地区地广人稀、交通条件良好相吻合的，由于该地区高速行驶时间占比较大，需关注该地区车辆的燃油经济性。

图3 青岛淄博车速分布图

由图可得，青岛淄博区域的车辆在2 个月的运营过程种中，0km/h-20km/h 车速的运行时间占比为42.6%，20km/h-40km/h 车速的运行时间占比为35.5%，40km/h 以上车速的运行时间占比为21.9%。对比拉萨日喀则地区车速占比，明显青岛淄博区域自卸车高速行驶占比大幅下降，充分说明该地区车辆平均运距较短，车辆主要集中在工地、城市道路运行，郊区及城际间道路占比较小，这和该地区经济发达、交通情况复杂是相吻合的，车辆的动力性、制动性能及整车安全性在该地区显得尤为重要。

2.3 各区域档位分布

图4 拉萨日喀则档位分布图

由图可得，拉萨地区司机档位使用在1-6 档时间占比为22.3%，7-10 档时间占比为28.4%，11-12 档占49.4%，时间占比基本与0km/h-20km/h、20km/h-40km/h、40km/h 以上车速运行时间占比一致。该地区多为高挡位行驶，路况良好，用户高速行驶时换挡频次较少，车辆换挡主要集中在两端工况。