中小型公交車的加速度特性分析

杜康，王暢

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

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中小型公交車的加速度特性分析

杜康，王暢

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

摘 要：為探尋中小型公交車的加速度特性，對西安市702路、709路和309路三輛不同速度的公交車進行加速度測量試驗，將所試驗的3輛車的數據分組，在外界影響因素不同的情況下分別進行對車輛加速度的特性進行對比分析。試驗結果表明，加速度特性影響乘坐舒適度，702路快速公交車的縱向加速度、重力加速度和橫擺角速度在三輛車中最大，309路慢速公交車的加速度特性相關數值最小，702和709路公交車的舒適度較差，而309路的舒適度較好。

關鍵詞：中小型公交車；加速度特性；舒適度

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.035

CLC NO.: U469.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-94-04

前言

公共交通在世界各地都是人們日常出行的主要方式，是否具備完善先進的公交系統會直接影響到城市的發展，城市公交更是評價一個城市綜合實力的重要指標。目前許多城市在大力發展公共交通的同時卻出現許多由公共交通帶來的負面問題，公交車事故頻發對出行者與路人的生命安全造成巨大威脅，城市交通擁堵不堪，嚴重影響著市民們的方便出行。[1]為了使市民選擇安全并且舒適的出行方式，公交車的安全性與舒適性就成為了我們所需要考慮的首要因素。由于公交車的路線大都在城市間，人口密度較大，車輛密度也較大，因此在一些情況下會發生交通事故，不論是車內的乘客還是車外的行人都和公交車的安全行駛有關聯。而在公交車運行的過程中，車輛運行的速度與加速度與車輛的安全性有很大的關系。因此對車輛的加速度和速度特性的研究有著極其重要的意義。車輛的平穩行駛是車內乘客舒適性的保障，而車輛行駛速度快慢與加速度大小正好決定了車輛能否平穩行駛，因此對車輛加速度特性研究有助于改善車內乘客的舒適度。[2]本文在深入調研分析國內外關于次任務駕駛安全研究現狀基礎上，通過具體實驗測量中小型公交車的加速度特性，并且分析加速度特性對車輛安全性和舒適性的影響，針對中小型公交車的運行情況提出合理的建議。

1、試驗組織

1.1 試驗儀器

采用衛通達公交車GPS定位器（WTD-012X）測量公交車的速度，利用車載陀螺儀測量并記錄公交車行駛的加速度。

1.2 試驗對象

對西安市區內中小型公交車分類，并對每一類進行選取有代表性的車輛進行多次測量，具體分類方式為：702路公交車為快速車輛，709路公交車為中速車輛，309路公交車為慢速車輛。

1.3 試驗設計

（1）通過對需要測量的三路公交車進行首次測量，由始發站開始測量至終點站，在此期間對公交車加速度數據進行記錄，同時找出三路車相類似的特征路段，并對路段進行記錄。接著反向進行測量，由始發站至終點站，將加速度數據進行記錄。［3］（2）對三路公交車的特征路段分別進行分時段的多次測量。

1.4 試驗線路

圖2 公交車路線

圖2為選取公交車的路線，（a）（b）（c）分別為702路、709路和309路的公交車路線。702路為河址西到陽光小區段，其中鳳城二路到沙坡路段作為特征路段進行著重測量，屬于事故多發路段。702路車況一般，大部分車輛較為老舊，乘客滿意度較低，乘坐舒適度較差。［4］709路為景觀城到丈八四路北口路段，其中王家墳到省體育場之間的路段作為特征路段。709乘客滿意度一般，雖然車輛行駛平穩，但是經常會出現轉彎急等狀況。309路為長安大學到龍鋼大道東口路段，其中長安大學到火車站期間的路段作為特征路段。309車況較差，乘客對于車輛的滿意度一般，雖然運行平穩，但是由于車速較慢，使得乘客等待時間較長。

2、試驗數據分析

2.1 試驗數據統計

通過試驗得到702路、709路和309路公交車的加速度數據，表1為702路公交車的加速度數據統計，表2為709路公交車的加速度數據統計，表3為309路公交車的數據統計。

表1 702路公交車加速度數據統計

表2 709路公交車加速度數據統計

表3 309路公交車加速度數據統計

2.2 車輛運行情況的分析研究

2.2.1 縱向加速度的對比

縱向加速度的絕對值超過0.3g的時候，乘客會有強烈的不舒適感；而超過0.2g的時候，乘客會有較為輕微的不舒適感；當在0.2g以下時，乘客表示可以接受車輛由加減速所帶來的不舒適感［5］。實驗數據結果表明，三路車的縱向加速度數值的統計次數如下：

表4 縱向加速度對比

由表4可知，在公交車行駛過程702路因縱向加速度使人產生強烈的不舒適感次數為27次，而輕微不適感的次數為369次；709路因縱向加速度使人產生強烈的不舒適感次數為9次，而輕微不適感的次數為63次；309路因縱向加速度使人產生強烈的不舒適感次數為0次，而輕微不適感的次數為18次。

2.2.2 重力加速度的對比

重力加速度大于1.6g時，乘客會有強烈的顛簸感；重力加速度為1.2g—1.6g時，有輕微顛簸感［6］。重力加速度數值統計如下：

表5 重力加速度對比

2.2.3 橫擺角速度的對比

橫擺角速度大于1.5 rad/s時，乘客感到強烈眩暈；橫擺角速度在1.2-1.5rad/s時，會有較為輕微的眩暈感［7］。

表6 橫擺角速度對比(rad/s)

由表6可知，702路因橫擺角速度過大而使乘客產生強烈眩暈的次數為92次,輕微眩暈的次數為296次；709路使乘客產生強烈眩暈的次數為89次，輕微的眩暈次數為233次；309路使乘客產生強烈眩暈的次數為10次，輕微眩暈次數為117次。

2.2.4 車輛進站加速度

經篩選與統計，得出車輛進站時加速度的數值如表：

表7 進站加速度對比

由表7經計算可知［8］：702進站時減速度值最大，為3.72m/s2，平均值為2.74m/s2；709進站時減速度值其次，為2.75m/s2，平均值為1.86m/s2；309進站時減速度值最小，為1.81m/s2，平均值為0.59m/s2。

圖3 公交車進站、出站加速度對比

在圖3（a）為三路車進站的部分數據，可以明顯看出三路車的減速曲線：

初速度方面，702的初速度最大，有13.5m/s2；709初速度居中，有10.5m/s2；309的初速度最低，只有8.4m/s2。減速時間方面，702從3s開始減速，在10s時速度降為0，減速時間為7s；709和309從頭開始減速，在11s時速度降為零，減速時間為11s。減速特性方面，702制動期間從3s左右出現有一個較大的減速度，然而在5s左右減速度大小減小直至7s，在7s到8s期間又出現了一個極大的減速度，在8s后減速度數值有急劇減小直至車輛停止。

脫胚玉米→粉碎→添加耐高溫α-淀粉酶→干燥→粉碎(過20目篩)→ 稱量(50g)→調漿(料水比1:2，pH6.0～6.2)→液化(添加適量耐高溫α-淀粉酶，90℃)→冷卻(60℃)→調pH(pH4.3～4.4)→糖化(添加糖化酶60℃，12.0h)→滅酶(90℃，10.0min)→真空抽濾→濾餅→RS3測量。

709的制動大致分為三段，從0s到5s有一個較大的減速度，而在5s到7s之間減速度數值稍微有所增加，但是在7s后，減速度數值有所減小，直至車輛停止；309的的制動階段也大致分為三段，從0s到3s有一個預減速，3s到5s期間車速趨于穩定，而在5s后又有一個減速度數值較小的減速，直至車輛停止［9］。

2.2.5 車輛出站加速度對比

經篩選與統計，可得出下列數據，車輛出站時加速度的數值。

表8 出站加速度對比

表8可知，702路公交車出站時加速度最大，約為2.97m/s2，其平均值約為1.57m/s2；709路公交車出站時加速度其次，約為2.51m/s2，其平均值約為1.36m/s2；309路公交車出站時加速度最小，約為1.86m/s2，其平均值約為1.01m/s2。

圖3（b）為三輛車的出站加速度曲線，由圖可知：

在末速度方面，702路公交車速度最高，有13.5m/s2；709路公交車速度居住，有10.6m/s2；309路公交車速度最低，只有8.2m/s2。加速時間方面，702路從0加速到13.8m/s2只用了10s；709路公交車從0加速到10.8m/s2用了11s；309路公交車從0加速到8.3m/s2則用了12s。加速特性方面，702路初始加速度最大，但是在4s左右加速度出現了減小的狀況，而在6s左右加速度在此增大，直到速度達到最大值；709路初始加速度較小，但是在3s左右和6s左右產生了兩次加速度增加，直到速度達到最大值；309路公交車初始加速度最小，在7s左右產生了一次輕微的加速度增加，全程幾乎是勻加速在運動［10］。

2.3 加速度特性的影響因素

2.3.1 運行時段對加速度特性的影響

表9 運行時段對加速度特性的影響(m/s2)

表9為運行時段對加速度的影響：

在早高峰702路公交車最大加速度約為1.9m/s2，最大減速度約為-3.5m/s2；709路公交車最大加速度約為2.3m/s2，最大減速度約為-2.5m/s2；309路公交車最大加速度約為1.7m/s2，最大減速度約為-1.7m/s2。在中午時段702路公交車最大的加速度約為2.2m/s2，最大的減速度約為-3.7m/s2；709路公交車最大的加速度約為2.4m/s2，最大的減速度約為-2.7m/s2；309路公交車最大的加速度約為1.8m/s2，最大的減速度約為-1.7m/s2。在晚高峰時段702路公交車最大的加速度約為1.8m/s2，最大的減速度約為-2.2m/s2；709路公交車最大的加速度約為2.0m/s2，最大的減速度約為-2.7m/s2；309路公交車最大的加速度約為1.6m/s2，最大的減速度約為-1.6m/s2。

2.3.2 載荷對加速度特性的影響

表10 載荷對加速度特性的影響(m/s2)

表10為載荷對加速度特性的影響：

在滿載情況下702路公交車的最大加速度約為1.8 m/s2，最大減速度約為-2.4m/s2；709路公交車的最大加速度約為1.9 m/s2，最大減速度約為-2.7 m/s2；309路公交車的最大加速度約為1.2 m/s2，最大減速度約為-1.7m/s2。在空載情況下702路公交車的最大加速度約為2.2m/s2，最大減速度約為-3.7 m/s2；709路公交車的最大加速度約為2.5 m/s2，最大減速度約為-2.7 m/s2；309路公交車的最大加速度約為1.8 m/s2，最大減速度約為-1.8 m/s2。在正常情況下702路公交車的最大加速度約為2.0 m/s2，最大減速度約為-2.9 m/s2；709路公交車的最大加速度約為2.2m/s2，最大減速度約為-2.8 m/s2；309路公交車的最大加速度約為1.7 m/s2，最大減速度約為-1.8 m/s2。

3、結語

（1）對于車輛的加速度特性，702路公交車的縱向加速度、橫向加速度、重力加速度和橫擺角速度在三路公交車中最大，行駛過程中的緊急制動和緊急轉向也是三路公交車中最多的，車輛的安全性和舒適性較差，乘客滿意度較低。709路公交車的縱向加速度、橫向加速度、重力加速度和橫擺角速度在三路公交車中是第二大的，行駛過程中的緊急制動和緊急轉向也是三路公交車中較多，車輛的安全性和舒適性一般，乘客滿意度一般。309路公交車的縱向加速度、橫向加速度、重力加速度和橫擺角速度在三路公交車中是最小的，行駛過程中的緊急制動和緊急轉向是三路公交車中最少的，車輛的安全性和舒適性較好，乘客滿意度較好。

（2）對車輛運行的建議：702路公交車最大的問題就是運行速度太快，對乘坐安全性與舒適性有較大影響，所以應當在各方面予以限制與規定。702路公交車第二個問題就是車況較為老舊，不僅影響乘坐舒適性，在運行安全性也存在隱患，應當予以及時的新車更換。709路車況較為復雜，應當分類對其提出意見與建議。新車車況良好，但是運行速度較快，經調查，在轉彎時不減速是最主要的問題所在，這對乘坐安全性與舒適性也有著極大的影響，所以應當對其入彎速度等方面對其進行要求與規定，保障安全運行。309路公交車車況極差，但是在運行速度，加速度等各個方面都表現良好，因此需要及時更換309路全線車輛，以保障車輛可以安全運行。

參考文獻

[1] 陳海波.對公交車制動系統性能的分析探討[J]. 科技創新與應用.,2012(17):69-70.

[2] 繆立新,李強,張占武等. 基于可靠性的城市公交乘客滿意度評價模型[J]. 中國市場,2009(36):8-11.

[3] 金輝,李磊,陳慧巖. 汽車縱向加速度濾波算法[J]. 北京理工大學學報,2009(01) :14-17.

[4] 黃婷,焦海賢,李秀麗,曾小林. 基于乘客觀點的公交服務質量評價體系及方法研究[J]. 重慶交通大學學報(自然科學版),2008(05):781-784

[5] 王永.基于HFE理論的汽車操縱舒適性研究與測評[D]. 合肥工業大學.2008.

[6] 鄭曉娟.基于虛擬儀器技術的公交車舒適度檢測與研究[D].武漢理工大學.2006.

[7] 匡星.城市常規公共交通服務水平評價研究[D].吉林大學.2005.

[8] 楊麗娟,牛玲等. 公交優先是城市公共交通的戰略方針[J]. 城市公共交通,2001(03):24-30.

[9] 谷海嬌.基于橫向加速度變化率的公路線形舒適性評價方法研究[D]..華南理工大學.2010.

[10] Chintan Sheth, Konstantinos Triantis, Dusan Teodorovic. Performance evaluation of bus routes: A provider and passenger perspec -tive[J].Transportation Research,2007(23):37-42

[11] D.A. Hensher, J. Stanley. Performance-based quality contracts in bus service provision. Transportation Research . 2003:85-90.

[12] Lars Hanson, Willfried Wienholt, Lena Sperling. A control handling comfort Model based on fuzzy logics. [J].International Journal of Industrial Ergonomies.,2003:110-115.

Analysis of Acceleration Characteristics of Medium and Small Buses

Du Kang, Wang Chang
（School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064）

Abstract：In order to find out the acceleration characteristics of medium and small buses, 3 buses with different speed had the acceleration measurement tests. The data of 3 cars were grouped, and analysed the results under different conditions. The test results show that, acceleration characteristics affect the ride comforts, the vertical acceleration and yaw rate of vehicle of 702 bus is the biggest among the 3 cars. In addition. the ride comforts of 702 and 709 are terrible, but 309 is great.

Keywords:medium and small buses; acceleration characteristic; comfort degree

作者簡介：杜康，就讀于長安大學汽車學院。

中圖分類號：U469.1

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)02-94-04