本发明涉及六轴商用车能耗计算
技术领域：
，特别是一种基于实时功率质量比的六轴商用车能耗计算方法。
背景技术：
：随着世界石油总量的不断减少，燃油消耗量的计算始终是汽车与交通行业不断研究的课题之一；因此，精准地估算出某一车型在一段路上的燃油消耗量是具有重要意义的。利用汽车的质量、速度、加速度、发动机万有特性、发动机转速及转矩等运行参数的微观计算方法，根据发动机所受到的负载计算车辆所消耗的燃油量，这类模型的原理是利用车辆自身参数、发动机性能参数、车辆运行参数来计算发动机所受到的负荷，根据万有特性图计算燃油消耗率，进而测算汽车行驶油耗值。但是，由于现代车辆种类繁多，不同汽车本身的参数也不相同，即使是同一类型的汽车在同一段路上行驶，它们的运行参数也是千差万别，因此，若想准确的获得每一辆汽车行驶时的各个运行参数是很困难的。因此，微观计算燃油消耗量的方法并不适用于估算高速公路上的车辆所消耗的燃油量。而宏观的燃油消耗量计算方法是通过车辆的行驶状态与油耗率之间关系建立的模型，从而对总的燃油消耗量进行量化计算。即在确定了某运行参数的条件下，通过该运行参数与燃油消耗率之间的关系，通过一定的算法就能得出汽车在某段路下所消耗的燃油总量，这就简化了数据获取的难度，克服了微观的燃油消耗计算方法中工作量过大，难以获取数据的不足，提高了可行性。世界上普遍使用的宏观估算油耗的方法是基于碳平衡法测量燃油消耗量的方法，该方法通过测量大气中的排放物(co2、co、碳氢化合物等)中碳元素的含量，根据碳元素守恒的原理，估算出车辆所消耗的燃油量，但是这种方法无法将车辆参数、道路类型、车辆实际运行工况与油耗实时联系，并不适用于高速公路上车辆的油耗分析。技术实现要素：针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种方便合理、可靠性高的基于实时功率质量比的六轴商用车能耗估算方法，其特征在于包括以下步骤：一种基于实时功率质量比的六轴商用车能耗估算方法，包括以下步骤：步骤1，任取一段高速公路作为当前段高速公路，任选一空载六轴商用车作为当前空载六轴商用车b，任选一满载六轴商用车作为当前满载六轴商用车c，通过式(1)、(2)分别得到当前空载六轴商用车的实时功率质量比rbjpmr和当前满载六轴商用车的实时功率质量比rcjpmr：rbjpmr＝vj×(aj+9.807×ij+0.2646)+0.00029×vj3(1)rcjpmr＝vj×(aj+9.807×ij+0.265)+0.000745×vj3(2)其中，j＝1,2,...,j；j为大于等于1的自然数，j为当前段高速公路的第j段路段，vj为当前空载六轴商用车和当前满载六轴商用车在当前段高速公路第j点的速度，ij为当前段高速公路第j段路段的纵断面坡度，b＝1,2,...,b，c＝1,2,...,c，b为大于等于1的自然数，c为大于等于1的自然数；步骤2，将rbjpmr划分到n个区间中，计算每个区间中rbjpmr的平均值，得到当前空载六轴商用车在第n个区间的平均基准油耗率其中，n＝1,2,3,...,n，n为大于等于1的自然数；将rcjpmr划分到n个区间中，计算每个区间中rcjpmr的平均值，得到当前满载六轴商用车在第n个区间的平均基准油耗率其中，n＝1,2,3,...,n，n为大于等于1的自然数；步骤3，通过式(3)得到当前段高速公路第j段路段上当前空载六轴商用车的油耗frb：其中，tj为当前空载六轴商用车在平均速度下运行完当前段高速公路第j段路段的时间；通过式(4)得到当前段高速公路第j段路段上当前满载六轴商用车的油耗frc：其中，tj为当前满载六轴商用车在平均速度下运行完当前段高速公路第j段路段的时间；步骤4，重复步骤1至3，直至得到当前段高速公路的所有路段的满载六轴商用车的油耗frc和空载六轴商用车的油耗frb，执行步骤5；步骤5，通过式(5)得到当前段高速公路上六轴商用车的总油耗fr。进一步地，所述步骤1中当前空载六轴商用车和当前满载六轴商用车在当前段高速公路第j点的速度vj的估算方法，包括：设当前车辆在行驶路段的起始点速度为vj-1，当前车辆在行驶路段的终点速度为vj；所述当前车辆包括当前空载车辆b和当前满载车辆c；所述当前段高速公路包括多个平直路段、多个平曲线路段、多个纵坡路段；若当前车辆的行驶路段为平直路段且该平直路段的长度小于等于200m，则vj-1＝vj；否则，其中，s为平直路段的长度，a为当前车辆的加速度；若当前车辆的行驶路段为平曲线路段，所述平曲线路段包括直线-曲线-直线、直线-曲线-曲线、曲线-曲线-直线、曲线-曲线-曲线四段，则通过式(6)、(7)、(8)、(9)得到vj：其中，rj为当前车辆行驶路段的弯道半径，rj-1为当前车辆行驶的上一个路段的弯道半径，vmiddle为当前车辆行驶路段的中间速度；若当前车辆的行驶路段为纵坡路段，所述纵坡路段包括直线-曲线-直线、直线-曲线-曲线、曲线-曲线-直线、曲线-曲线-曲线四段，则通过式(10)、(11)、(12)、(13)得到vj：其中，ij1、ij2为所述纵坡路段前后两段的坡度，rj为当前车辆行驶路段的弯道半径，rj-1为当前车辆行驶的上一个路段的弯道半径，vmiddle为当前车辆行驶路段的中间速度。进一步地，若当前车辆行驶路段的纵断面坡度i<3％、弯道半径r>800m，则该路段为平直路段；若当前车辆行驶路段的纵断面坡度i<3％、弯道半径r≤800m，则该路段为平曲线路段；若当前车辆行驶路段的纵断面坡度i>3％、弯道半径r>800m，则该路段为纵坡路段。进一步地，通过式(14)得到当前车辆在行驶路段的加速度aj：其中，vj-1为当前车辆在行驶路段起始点的速度，vj为当前车辆在行驶路段终点的速度。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：1、与数学估算油耗模型相比，本发明不需要特别详细的汽车运行参数，计算量极大的降低，节约了时间和精力；2、本发明设计合理，实现方便且成本低；3、本发明实用性强，在使用过程中只需要输入车辆的类型，估算汽车质量以及预测车速就能估算出车辆所消耗的燃油量，这极大地简化了高速公路设计阶段的油耗计算过程，推广性强；4、本发明考虑了车辆空满载两种工况下，rpmr的变化对油耗的影响，使其更为准确。具体实施方式下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例1本实施例提供了一种基于实时功率质量比的六轴商用车能耗估算方法，包括以下步骤：步骤1，任取一段高速公路作为当前段高速公路，任选一空载六轴商用车作为当前空载六轴商用车b，任选一满载六轴商用作为当前满载六轴商用车c，通过式(1)、(2)分别得到当前空载六轴商用车的实时功率质量比rbjpmr和当前满载六轴商用车的实时功率质量比rcjpmr：rbjpmr＝vj×(aj+9.807×ij+0.2646)+0.00029×vj3(1)rcjpmr＝vj×(aj+9.807×ij+0.265)+0.000745×vj3(2)本实施例中，式(1)中的当前空载六轴商用车的质量为15t，式(2)中当前满载六轴商用车的质量为52t。其中，j＝1,2,...,j；j为大于等于1的自然数，j为大于等于1的自然数，j为当前段高速公路的第j段路段，vj为当前空载六轴商用车和当前满载六轴商用车在当前段高速公路第j点的速度，ij为当前段高速公路第j段路段的纵断面坡度，b＝1,2,...,b，c＝1,2,...,c，b为大于等于1的自然数，c为大于等于1的自然数；本实施例中，当前段高速公路上空载六轴商用车的数量b＝δ×α×β，当前段高速公路上满载六轴商用车的数量c＝δ×α×(1-β)；δ为预测交通量，α为六轴商用车的车型比例，β为六轴商用车的空驶比例。步骤2，将rbjpmr划分到n个区间中，计算每个区间中rbjpmr的平均值，得到当前空载六轴商用车在第n个区间的平均基准油耗率其中，n＝1,2,3,...,n，n为大于等于1的自然数；将r2jpmr划分到n个区间中，计算每个区间中rcjpmr的平均值，得到当前满载六轴商用车在第n个区间的平均基准油耗率其中，n＝1,2,3,...,n，n为大于等于1的自然数；本实施例中n取20，将空载六轴商用车的车速从40km/h开始，以10km/h为一个步长对车速进行划分，总计五个车速区间，将满载六轴商用车的车速从20km/h开始，以10km/h为一个步长对车速进行划分，总计五个车速区间，将纵断面坡度从1％开始，以1％为一个步长对坡度进行划分，共计5个坡度区间，将不同车速下的rcjpmr和rbjpmr以1kw/t进行划分，共计20个区间；步骤3，通过式(3)得到当前空载六轴商用车的油耗frb：其中，tj为当前空载六轴商用车在平均速度下运行完当前段高速公路第j段路段(一个步长)的时间；行驶时间tj和加速度a的计算方法：将各路段以一米为计算步长，根据路段线性特点和车型的不同分别计算其入口和出口处的运行速度从而得到路段连续的运行速度，在各计算步长内假定车辆以匀加速或匀速状态行驶，据此可得相应的加速度值a和行驶时间tj。通过式(4)得到当前满载六轴商用车在第n个区间的油耗frc：其中，tj为当前满载六轴商用车在平均速度下运行完当前段高速公路第j段路段的时间；本实施例中，平均速度取80km/h；步骤4，重复步骤1至3，直至得到当前段高速公路的所有路段的满载六轴商用车的油耗frc和空载六轴商用车的油耗frb，执行步骤5；步骤5，通过式(5)得到当前段高速公路上六轴商用车的总油耗fr。本实施例的空载六轴商用车和满载六轴商用车在不同区间下的油耗如表1和表2所示：表1空载六轴商用车在不同区间下的油耗表2满载六轴商用车在不同区间下的油耗实施例2本实施例在实施例1的基础上，提供了当前空载六轴商用车和当前满载六轴商用车在当前段高速公路第j点的速度vj的估算方法，包括：设当前车辆在行驶路段的起始点速度为vj-1，当前车辆在行驶路段的终点速度为vj；所述当前车辆包括当前空载车辆b和当前满载车辆c；所述当前段高速公路包括多个平直路段、多个平曲线路段、多个纵坡路段；若当前车辆的行驶路段为平直路段且该平直路段的长度小于等于200m，则vj-1＝vj；否则，其中，s为平直路段的长度，a为当前车辆的加速度；若当前车辆的行驶路段为平曲线路段，所述平曲线路段包括直线-曲线-直线、直线-曲线-曲线、曲线-曲线-直线、曲线-曲线-曲线四段，则通过式(5)、(6)、(7)、(8)得到vj：其中，rj为当前车辆行驶路段的弯道半径，rj-1为当前车辆行驶的上一个路段的弯道半径，vmiddle为当前车辆行驶路段的中间速度；若当前车辆的行驶路段为纵坡路段，所述纵坡路段包括直线-曲线-直线、直线-曲线-曲线、曲线-曲线-直线、曲线-曲线-曲线四段，则通过式(9)、(10)、(11)、(12)得到vj：其中，ij1、ij2为所述纵坡路段前后两段的坡度，rj为当前车辆行驶路段的弯道半径，rj-1为当前车辆行驶的上一个路段的弯道半径，vmiddle为当前车辆行驶路段的中间速度。当前段高速公路的路段划分的方法为：若当前车辆行驶路段的纵断面坡度i<3％、弯道半径r>800m，则该路段为平直路段；若当前车辆行驶路段的纵断面坡度i<3％、弯道半径r≤800m，则该路段为平曲线路段；若当前车辆行驶路段的纵断面坡度i>3％、弯道半径r>800m，则该路段为纵坡路段，如表3所示：表3路段划分r>800mr≤800mi<3％平直路段平曲线路段i≥3％纵坡路段弯坡组合路段实施例3本实施例在实施例1和2的基础上，通过式(13)得到当前车辆在行驶路段的加速度aj：其中，vj-1为当前车辆在行驶路段起始点的速度，vj为当前车辆在行驶路段终点的速度。当前第1页12