搜索
1《中国汽车行驶工况》国家标准第1部分：轻型汽车征求意见稿编制说明1.工作简况1.1.背景进入21世纪，我国汽车工业实现了井喷式发展。自2009年开始，我国汽车产销量已经连续八年保持世界第一。保持汽车产业健康、持续发展，从汽车大国到汽车强国，成为汽车人乃至全社会的梦想。2016年中国原油对外依存度升至65.5%，其中汽车耗油约占整个石油消费量的1/3以上，预计到2020年这个比例将上升到57%。节约化石能源、降低汽车尾气排放，是汽车行业必须面对和解决的问题。汽车产品检测工况是汽车行业的一项重要的共性基础技术，是车辆能耗/排放测试方法和限值标准的基础。本世纪初，我国直接采用欧洲的NEDC行驶工况对汽车产品能耗/排放进行认证，有效促进了汽车节能减排技术的发展。近年来，随着汽车保有量的快速增长，我国道路交通状况发生很大变化，政府、企业和民众日渐发现以NEDC工况为基准所优化标定的汽车，实际油耗与法规认证结果偏差越来越大，影响了政府的公信力。另外，现有的NEDC工况不适于评价电动空调、制动能量回收和怠速启停等新技术的节能效果。欧洲在多年的实践中也发现NEDC工况的诸多不足，转而采用世界轻型车测试循环（WLTC），但该工况的怠速比例和平均速度这两个最主要的工况特征与我国实际工况的差异更大。作为车辆开发、评价的最为基础的依据，开展深入研究，制定反映我国实际道路行驶状况的测试工况，显得越来越重要，行业呼吁开发中国工况。1.2.前期研究及任务来源马凯副总理高度重视新能源汽车工况研究与开发，2014年9月和2015年5月，两次指示要求加快我国电动汽车典型工况标准制定。《汽车产业中长期发展规划》规定到2020年，新车平均燃料消耗量乘用车降到5.0升/百公里，到2025年，新车平均燃料消耗量乘用车降到4.0升/百公里，新能源汽车能耗处于国际领先水平。《节能与新能源汽车技术路线图》规定要加强我国汽车产业基础技术研究，包括：标准、数据库、检测检验等方面。2遵照中央领导的指示要求，在财政部9240万经费支持下，工业及信息化部于2015年委托中国汽车技术研究中心牵头组织行业开展“中国新能源汽车产品检测工况研究和开发”（简称“中国工况”）项目，该项目的研究即为《中国汽车行驶工况》国家标准的前期研究工作，包括：1）广泛深入地了解我国汽车实际行驶工况特征；2）开发乘用车和各类商用车的全国标准行驶循环工况（CATC）等。1.3.工作过程按照节能工作整体部署，《中国汽车行驶工况》（第1部分轻型汽车）标准制定工作于2017年正式启动，由中国汽车技术研究中心有限公司牵头组织国内外主要汽车生产企业、检测机构和高校共同开展。参与起草的单位如下：表1-1参与起草企业名单（排名不分先后）序号企业名称1沃尔沃汽车销售（上海）有限公司2北京理工大学3天津大学4河北工业大学5上海汽车集团股份有限公司6江苏大学7比亚迪股份有限公司8山东交通学院9奇瑞汽车股份有限公司10安徽江淮汽车股份有限公司11武汉理工大学12中国汽车工程研究院股份有限公司13昆明理工大学14东风本田汽车有限公司15一汽-大众汽车有限公司16安徽华菱汽车有限公司17吉林大学18宝马（中国）汽车贸易有限公司19福州大学320福特汽车（中国）有限公司21襄阳达安汽车检测中心22长城汽车股份有限公司23北京汽车研究总院24东风汽车有限公司25江铃汽车股份有限公司26法拉利汽车国际贸易（上海）有限公司27北京汽车动力总成有限公司28广州汽车集团股份有限公司29浙江吉利汽车有限公司30大众汽车（中国）投资有限公司31东风日产乘用车公司32斯巴鲁汽车（中国）有限公司33戴姆勒大中华区投资有限公司34上汽通用五菱汽车股份有限公司35上汽大众汽车有限公司36丰田汽车（中国）投资有限公司37北京现代汽车有限公司38中国汽车技术研究中心有限公司自标准制定工作启动以来，中国汽车技术研究中心有限公司组织召开了多次工作会议和技术交流，分析了欧美日等发达国家的汽车法规工况，讨论确定了中国汽车行驶工况的构成并提出了标准草案，最终完成了标准的征求意见稿。表1-2主要技术会议及研究活动时间会议活动主要工作17年1月准备会议前期技术调查总结17年1月启动会确定工作形式、工作内容及任务安排17年2月汽车工况标准讨论会欧美日汽车工况标准讨论17年3月第一次会议讨论曲线构成17年5月提出标准草案417年5月第二次会议针对标准草案进行讨论，会后根据会议讨论内容进行完善17年7月标准征求意见稿讨论会完成标准征求意见稿17年8月标准公开征求意见2.标准编制原则和主要技术内容2.1.标准编制原则本标准是贯彻落实《汽车产业中长期发展规划》中提出的“到2020年，新车平均燃料消耗量乘用车降到5.0升/百公里，到2025年，新车平均燃料消耗量乘用车降到4.0升/百公里，新能源汽车能耗处于国际领先水平”目标的重要措施。标准制定过程中，充分借鉴国际、国内在工况开发方面的先进经验，通过试验规划确定数据采集城市，在我国典型城市建立数据采集车队，采集各车型的实际运行数据；收集低频交通量大数据，并计算不同速度区间的权重因子和同一速度区间不同城市的权重因子；对采集的数据进行短片段划分和筛选，计算短片段特征；通过数据分析确定工况体系构成；依据中国工况开发方法论构建中国工况曲线；通过试验对中国工况曲线的可操作性进行验证，并分析工况对油耗和排放的影响，确定最终的中国工况曲线。本标准规定了乘用车和轻型商用车行驶工况的构成。本标准适用于M1类、N1类和最大设计总质量不超过3500kg的M2类车辆。2.2.标准主要技术内容2.2.1.工况开发技术路线针对现有工况构建方法的不足，项目组借鉴国内外工况开发方面的经验，结合新技术，提出了基于收集三种不同数据类型的中国工况开发技术路线，主要包括以下步骤，如图2-1所示：5确定城市、道路、时段、车辆、驾驶员选择方案制定试验调查计划交通GIS数据收集不同城市不同速度区间权重因子确定短片段切割(含城市标签)三类：统一的速度-加速度分布三类：各城市速度-加速度分布三类：各城市运动/怠速片段库加权卡方检验工况验证CLTC不同城市不同速度区间交通流不同速度区间交通流（全国总体）不同速度区间权重因子（全国总体）确定短片段筛选特征值求取分三类行驶数据采集确定片段个数及长度确定片段选取规则工况曲线各速度区间长度确定工况总时长1800秒片段组合抽取问卷调查出行特征载客特征和空调使用特征调查最优短片段组合是否满足终止条件图2-1工况开发技术路线1）试验规划在试验规划中，通过分析常驻人口、GDP、汽车保有量、道路面积（万平方米）、公共汽（电）车数量（辆）、车均道路面积（平方米/辆）等十个指标，结合新能源示范城市，完成典型城市的选择；通过问卷调查等方式确定了车辆和驾驶员的选择方案，并据此进行数据采集的工作。通过科学的试验规划，保证数据采集工作可以覆盖到各种典型的城市、道路、时段、车辆和驾驶员的类型。62）数据采集及预处理利用自主行驶的方法在各典型城市采集车辆运行数据（采样频率为1Hz）；为了保证数据的真实性，采集过程中不规划数据采集道路，让车辆自由行驶。通过超过一年的自主行驶，实际运行路线会覆盖市区、郊区、城间等行政区域内道路；以及各个上下班高峰、平峰等时段。将车辆运行数据切分为怠速片段和运动片段以满足工况构建的需求；制定了包含运行时间、速度范围、加速度范围、最大怠速时长、均速比例和数据缺失率在内的两级筛选规则，并利用上述规则对短片段进行筛选；通过主成分分析和聚类分析将筛选后的短片段分为3个运动片段库和3个怠速片段库（分别对应低速区间、中速区间和高速区间）。获取上述41个城市的车辆实际道路交通量大数据（道路每五分钟的平均速度）。通过发放调查问卷、企业调研等方式获得车辆的出行特征、空调使用特征和载重特征。3）权重因子开发建立速度-流量模型，计算各城市路网上所有行驶车辆的总行驶时间（VHT）；计算不同速度区间的权重以及同各速度区间不同城市的权重。4）统一的速度-加速度联立分布建立计算各城市各速度区间的速度-加速度联立分布，利用权重因子矩阵进行加权，获取各个速度区间统一的速度-加速度联立分布。5）工况短片段组合确定根据速度区间的权重和工况曲线的总时长确定各速度区间的时长；根据各速度区间的时长和对应速度区间运动片段及怠速片段的平均时长和时长分布确定各速度区间需要选择的运动片段数目和候选片段时长；利用卡方检验确定最优的片段组合作为中国工况曲线。6）工况验证通过试验验证对所构建工况的可操作性进行验证，并基于现有的测试规程分析不同工况曲线对油耗和排放的影响，确定最终的中国工况曲线。72.2.2.数据采集1)车辆实际运行数据采集项目组在41个代表性城市，建立了包含3832辆车的采集车队，覆盖传统乘用车、轻型商用车和新能源汽车，收集了约3278万公里的车辆运动特征、动力特征和环境特征数据。采集城市覆盖京津冀地区、东北地区、华东地区、华中地区、华南地区、长三角、珠三角、西南地区、西北地区等。除了一、二线城市的直辖市和省会城市外，对三四线城市也有很好的覆盖。采集道路覆盖市区、郊区、主干路、支路、快速路、次干路和高速等；采集时间覆盖春夏秋冬四季、工作日、节假日、高峰时段和平峰时段。综上，采集车队覆盖我国的主要城市和地区，同时覆盖了不同的道路类型和行驶条件，采集的车辆覆盖各种车辆类型。2)交通量大数据收集在GIS数据收集方面，项目组获取了41个城市一年的全路网交通低频动态大数据，该数据为每5min更新一次的道路平均速度，共有二十亿条，虽然这些车只是城市车辆的一部分，但是足够分散的样本和足够大的数量，使得其数据能够反映实时的交通状态和我国车辆运行的宏观分布。3)车载排放测试在PEMS测试方面，项目组在41个城市共计进行了81辆车的实际道路排放测试，记录了采集频率为1Hz下，城市、城郊和高速工况下的气态污染物、颗粒物和CO2的排放数据。将获取的实际道路排放和油耗数据，与采用中国工况测试循环的实验室测试结果进行比较，用于工况验证中能耗和排放的技术分析。2.2.3.工况开发项目组建立了多种用途的中国汽车实际行驶工况数据库，包括：原始数据库、统计分析数据库、工况构建数据库，通过数据分析，确定了中国轻型车工况体系。轻型商用车的最大速度为99km/h远远小于乘用车的最大速度130km/h；在平均速度方面，轻型商用车接近33km/h，而乘用车只有26.5km/h；在平均加速度方面，二者较为接近，并且随着速度区间的增大，平均加速度逐渐降低；在平均减速度方面，轻型商用车减速较为平缓；在相对正加速度方面，乘用车的相对正加速度大于轻型商用车，并且随着速度区间的增大，相对正加速度逐渐降低。乘用车和轻型商用车工况8特征差异显著，有必要为轻型商用车单独构建工况。另外，在行业内也开展中国轻型车工况体系构成的合理性调研，最终确定了轻型车工况（CLTC），包含轻型乘用车工况（CLTC-P）和轻型商用车工况（CLTC-C）。1）乘用车工况CLTC-P对采集到的乘用车运行数据进行短片段划分，并确定了初筛和精筛两级数据预处理规则，构建了统计分析数据库和工况构建用数据库。新能源车与传统车共享道路资源，在速度、加速度、运动历程等方面有很强的相似性。图2-2给出了新能源汽车各项运行特征指标与传统车的比较。从中可以看出新能源车与传统车在运行平均速度、加速、减速、匀速和怠速比例等主要工况特征指标方面都比较接近。所以，本项目利用传统车和新能源车的运行数据共同构建乘用车工况。图2-1新能源汽车与传统车运行特征差异性比较以怠速比例、平均速度和速度分布这三个主要的工况特征指标为例，对乘用车的工况特征进行简要介绍，具体如图2-3至图2-5所示。9图2-3各城市怠速比例图2-4各城市平均速度图2-5各城市速度分布10从中可以看出，我国乘用车的怠速比例平均值约为25%（算数平均），基本在20%-30%之间，平均速度约为26.5km/h（算数平均），每个城市的速度分布各不相同，中国的车辆主要运行在低速和中速区间，大于80km/h的比例非常低。由于不同城市/