基于全樣本數(shù)據(jù)的三軸貨車外廓分布特征與比功率分析

摘 要：為提升交通安全，減少重大交通事故的發(fā)生率，并為公路相關(guān)設(shè)計標準/ 規(guī)范的載貨汽車設(shè)計車輛參數(shù)修訂提供依據(jù)，研究了中國載貨汽車的比功率（功率與車輛總質(zhì)量的比率）分布特征。運用統(tǒng)計學(xué)，分析了“卡車之家”網(wǎng)站上中國大陸三軸貨車的外廓尺寸和比功率的分布，確定了三軸貨車的外廓尺寸和比功率最低值的推薦值。結(jié)果表明：自卸車和載貨車的車身寬度比較接近，都是分布在2.5～2.55 m，但自卸車的車身長度和軸距均比載貨車低2 m 左右，高度比載貨車低0.5 m 左右。比功率與最大扭矩的相關(guān)性強，與排量的相關(guān)性一般。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，建議載貨汽車設(shè)計車輛外廓尺寸值應(yīng)修正為12.00 m×2.55 m×4.00 m，軸距為8 m，前懸為1.6 m，后懸為4 m ；同時，建議載貨汽車比功率值取8.6 kW·t-1。

關(guān)鍵詞： 交通運輸；車輛設(shè)計；三軸貨車；外廓尺寸；比功率

中圖分類號： U 469.2 文獻標識碼： A DOI： 10.3969/j.issn.1674-8484.2024.06.007

自《公路工程技術(shù)標準》JTJ-81 版本以來，載貨汽車設(shè)計車輛外廓尺寸一直未變，載貨汽車長度為12 m，寬度為 2.5 m。但實際上，經(jīng)過40 多年貨車的更新迭代，車輛外廓尺寸、動力性能可能發(fā)生了顯著的改變。《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》（GB1589-2016） 中只規(guī)定了最大限值；因此需要掌握三軸貨車的外廓尺寸分布特性，對其進行深入分析，有助于提高道路設(shè)計的合理性。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對車輛外廓尺寸展開了大量研究。朱菲婷[1] 利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行模型訓(xùn)練，識別車輛的長、寬、高等數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為3D 檢測效果。劉學(xué)范等[2] 以車身骨架部件厚度作為優(yōu)化變量，建立優(yōu)化參數(shù)模型，基于靈敏度分析乘用車尺寸的分布特征。程淑紅等[3] 基于視頻圖像，以車輛長、寬、高等幾何特征作為參數(shù)，提出多特征提取和支持向量機的車型識別方法，該方法識別車型具有顯著效果。

D. Holder [4] 通過線性回歸方法，分析歐洲和日本品牌乘用車的外廓尺寸和比例的變化趨勢，并提出車輛尺寸設(shè)計建議。N. Niroomand等[5] 基于乘用車外廓尺寸，結(jié)合聚類分析法對車輛進行分類。孔月萍等[6] 針對貨車車身參數(shù)，運用機器視覺測量原理和圖像拼接技術(shù)，提出測量貨車外輪廓尺寸的方法。王潛等[7] 通過圖像差值法檢測目標車輛，設(shè)計支持向量機分類器對車型進行分類，提出一種基于雙目視覺的貨車尺寸測量方法。柴華等[8] 分析大量試驗路段的交通數(shù)據(jù)，對型參數(shù)進行統(tǒng)計分析，利用聚類分析以及速度- 軸距分布分析，以速度和軸距對車型進行分類別，確定車型劃分標準。

車輛比功率系指：功率（P） 與車輛總質(zhì)量（mt） 的比率。比功率可用來評估貨車的動力性能和裝載能力。較高的比功率通常意味著貨車具有更好的動力性能，可以更容易地裝載和運輸貨物。

學(xué)者們對車輛比功率分布特性進行分析，并展開了多方面的研究。黃意然等[9] 根據(jù)車輛軌跡數(shù)據(jù)，利用高斯函數(shù)擬合和構(gòu)建重型貨車比功率分布及排放模型，可提高重型貨車的排放測算精度。尹力[10] 通過仿真和實車試驗，分析車輛爬坡速度、比功率等指標，研究適合我國高速公路貨車爬坡速度要求的比功率需求。臧金蕊等[11] 根據(jù)駕駛員逐秒軌跡數(shù)據(jù)，構(gòu)建駕駛員整體與個體的機動車比功率分布模型，研究表明：整體與個體之間的比功率差異可量化評估油耗水平。姜壁剛等[12] 利用車載排放測試系統(tǒng)對輕型柴油車進行實車路試，研究道路坡度對車輛比功率和氣態(tài)排放物的影響。許丹丹等[13] 開展整車排放對比試驗，對比功率分布特性進行分析，研究重型車低負荷工況的排放特性。

綜上所述，現(xiàn)有研究不能直觀反映出三軸貨車的尺寸和比功率的分布特性，明確其特征。

本文分析“卡車之家（Truck Home）”網(wǎng)站上三軸貨車的外廓尺寸及比功率參數(shù)，確定三軸貨車的外廓尺寸和比功率最低值的推薦值，可為道路設(shè)計、交通管制等實際應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考和建議。

1 數(shù)據(jù)來源

“ 卡車之家”網(wǎng)站幾乎包含了市面上所有品牌的貨車信息，包括不同車型的外廓尺寸、額定載重、發(fā)動機等參數(shù)。本文主要收集中國大陸的三軸貨車中自卸車和載貨車的基本參數(shù)，車型涵蓋北奔重卡、大運重卡、東風(fēng)等多個品牌的三軸貨車，采用描述統(tǒng)計、相關(guān)分析、分組分析等統(tǒng)計學(xué)方法對數(shù)據(jù)進行處理。

車輛型號為928 款。其中驅(qū)動形式為6×4 的型號共465 款，包括自卸車281 款，載貨車58 款，混泥土攪拌車126 款；驅(qū)動形式為6×2 的型號共463 款，包括自卸車95 款，載貨車368 款，混泥土攪拌車0 款。車輛類型及外廓尺寸如圖1 所示，其中，軸距1 為前軸到最后一根軸的距離；軸距2 為《公路路線設(shè)計規(guī)范》JTG D20-2017 中載貨汽車的軸距，即軸組中心到另一根軸的距離。

2 外廓尺寸特征分析

2.1 自卸車外廓尺寸分布特征

對376 款自卸車的外廓尺寸參數(shù)，包括車身（vel）和貨箱（box） 的長度L、寬度W、高度H 以及軸距Z1、Z2，分別匯總并進行統(tǒng)計和繪圖分析，如圖2 所示。