車輛數據采集方法及燃油消耗的研究

王昱潭、郭曉云、劉向南、汪洋

0 前言

本文描述了試驗車輛的數據采集方法，基于銀川市區車輛行駛情況進行數據采集，論述了試驗車輛各數據參數對燃油消耗的影響程度。目前，國內外對于燃油消耗的測定方法一般有2種：一種是通過碳平衡法在底盤測功機進行的室內試驗；另一種是在試驗場的路面上進行室外試驗[1-3]。但是室內試驗與試驗場的室外試驗均不能真實反映車輛在實際道路中的運行情況[4]。

本文通過對銀川市三區車齡分布在2～6年以上的駕駛員進行車輛活動特征問卷調查的方式，以及通過在車輛上安裝車載儀器進行道路實時測量的方式，對車輛運行參數進行實時監測，保證數據的精確性。并對2種方式采集到的真實數據進行處理分析，研究兩種數據采集方法下的車輛燃油經濟性變化規律，及各參數的變化情況對燃油經濟性的影響。

1 數據采集方法

本次車輛活動特征調查是通過傳統紙質和互聯網進行統計調查。車輛活動特征調查的統計結果一般都能被量化出來，方便進行分析與數據挖掘[5]。

道路實時測試平臺監測法，在試驗前并沒有規劃行駛路線，采用自主行駛法，保證試驗車輛參數與實際運行車輛參數之間誤差較小。本試驗采用車載數據管理系統，利用車輛的信息OBD接口和基于GPS實現車輛實時數據采集與遠程傳輸。道路實時測試平臺監測法，既可以保持數據特征又可以控制數據質量。行駛路線的不確定性完全符合實際車輛行駛中涉及的復雜道路因素及車輛燃油的消耗，這對構建本地區車輛行駛工況起到基礎數據真實性的作用。

2 測試方案

2.1 試驗路線

采用自主行駛法對車輛的實際運行參數進行采集，試驗要求對于交通流量大的道路，在試驗過程中要準確覆蓋。數據采集過程中包含工作日與非工作日，這對研究本地區工況構建起到完整的數據支持[6]。車輛運行一段時間后，通過信息管理平臺統計行駛路線對區域覆蓋的情況，如出現區域不能覆蓋完全，則對車輛進行動態調整，本試驗路線覆蓋如圖1所示。以15天為一個周期，將平臺經緯度數據下載，利用ArcMap軟件加載試驗車輛的經緯度數據，得到試驗車輛覆蓋路線較為全面的行車路線圖。

圖1 覆蓋路線圖

2.2 試驗車輛與儀器

選擇性能穩定、保有量較大的試驗車輛。試驗儀器要保證采集數據的精確度、可靠性，采集數據的質量要達到較好以上，選用中汽中心（CATC）車載數據采集終端。道路實時測試平臺監測法是基于GPS終端采集系統，逐秒采集車輛數據，通過實時采集試驗車輛的運行數據，從而為車輛燃油消耗的分析提供實際的基礎數據。

2.3 試驗內容

車輛活動特征調查共收集銀川市三區，滿足條件的駕駛員對各自擁有車輛出行特征參數的填寫，共收集1 000份以上的特征調查，隨機抽取100份車輛問卷進行研究分析。道路實時測試平臺監測法使用GPS終端設備，對試驗車輛有單獨的SD卡進行數據存儲，計算機平臺可實時顯示單輛車運行位置監控，較為全面的考慮到不同道路類型、不同交通強度。對實時監測平臺涉及不到的參數，通過問卷調查的數據進行分析，研究不同參數對燃油消耗的影響，相同參數對比分析形成的差異。

3 討論與分析

車輛活動特征調查法中包含發動機排量、空調使用頻率等參數，道路實時監測法中包含運行車輛的經緯度信息、車速等系列參數。2種車輛數據采集方法在參數設置方面存在一定差異，對相同參數進行對比，分析兩種方法采集到相同參數存在差異的因素，研究各部分參數對車輛燃油經濟性的影響。通過車輛活動特征調查得出，銀川市大部分駕駛員在行車時的空調使用特征（圖2），發現銀川市車輛駕駛員對制冷的需求比制熱需求更大。

圖2 空調使用特征

分析平臺行駛里程（圖3），日平均行駛里程為224.30 km。對100份車輛活動特征調查統計分析（圖4），發現銀川市車輛普遍年行駛里程范圍在1～2萬km，日平均行駛里程為287.67 km。道路實時測試與特征調查得出的結論存在一定差距，道路實時測試是在車輛行駛過程中直接記錄車輛數據，存在的誤差較小；而問卷調查得到的數據結論，則是大范圍的具有代表性。

圖3 平臺行駛里程

圖4 問卷行駛里程

通過對數據的整理分析（圖5、6），發現工作日的平均車速范圍在15～28 km/h，而非工作日的平均車速在30～55 km/h范圍內。工作日車輛的車速相對非工作日較低，主要由于行駛車輛經常出現遇紅燈怠速停車等現象。結合數據進行分析，銀川市的平均車速為20～25 km/h，表明銀川市的道路特征分布較為合理，平均車速較高，且銀川市處于西北地區，夏季白晝較長，黑夜較短，所以晚高峰比一般城市要延后一些。

圖5 問卷平均時速

圖6 平臺平均時速

兩種方法得到的百公里油耗如圖7所示。道路實時測試平臺及特征調查中顯示，100 km燃油消耗量在5 L以下的車輛占比較高，說明銀川市的道路較為暢通，不會因為道路狀況而使車輛額外增加燃油消耗。車輛活動特征數據與平臺數據相差較小，一方面說明問卷數據保證了數據大范圍內的可靠性，另一方面通過這兩種方式的數據對比，真實地反映銀川市三區車輛行車中的燃油消耗。

圖7 百公里油耗

4 結束語

車輛活動特征問卷調查法是基于紙質版的填寫，而道路實時測試平臺監測法是通過安裝終端設備進行的數據采集，兩種方法分析得出的結果表明行駛里程存在一定差距，平均速度和油耗相差較小。實測數據與理論數據基本吻合，而且采集的數據是基于大量的、符合初始條件的駕駛員進行訪問填寫，涵蓋了各方面的細節因素，對銀川市交通的綜合治理和統籌規劃提供了基礎數據和理論鋪墊。

通過研究兩種采集方法之間數據存在的差異，以及針對兩種方法采集參數的不同，分別研究各參數對車輛燃油消耗的影響。在保證數據真實性和準確性的前提下，通過數據分析表明，車輛的使用特征對車輛燃油消耗量的影響較大。

[1]藺宏良.西安市交通環境轎車行駛工況與燃料消耗研究[D].長安大學,2013.

[2]高繼東,李孟良,王建海.輕型汽車燃油經濟性測試方法的相關性研究[J].汽車工程,2005,27(4):395-398.

[3]張霞.道路運輸車輛燃油消耗基礎數據采集方法研究[D].長安大學,2015.

[4]周文駿,李師凡.汽車燃油經濟性試驗影響因素研究[J].湖北科技學院學報,2015,35(11):18-21.

[5]董正身,曹曉燕,武一民,等.汽車燃油經濟性測試系統研究[J].儀器儀表學報,2006,27(s2):1465-1466.

[6]張政山.汽車道路試驗數據采集與處理系統的設計與分析[D].東南大學,1999.