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• 2023年 第14卷 第2期
  刊出日期：2023-04-30 上一期    下一期
  综述与展望

  重型车下阶段排放法规基本思路与发展趋势

  景晓军, 任烁今, 汪晓伟, 李腾腾, 方茂东

  2023, 14(2):  133-156.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.001

  摘要 ( 327 )   HTML ( 12)   PDF (3351KB) ( 738 )  

  在机动车污染治理不断加强和车辆动力持续电动化的趋势和背景下，近年来，世界多国正在讨论“禁燃令”，同时更严苛的排放法规陆续出台，这甚至已经关系到传统内燃机(ICE)动力的存亡问题。然而，由于运力和行驶距离需求，内燃机将仍然是重型商用车的主要动力形式。目前，欧盟、美国加利福尼亚州空气资源委员会(CARB)和美国环境保护署(EPA)均发布了新的重型车排放法规，中国也已经启动国七排放标准的研究工作。该文从尾气排放、实际道路测试、温室气体排放、车载诊断 （OBD）和远程监控、非尾气排放以及耐久要求等6个方面对比分析了目前欧美重型车和发动机下阶段排放法规的最新进展和发展趋势，阐明了各标准的具体要求，并指出了可能的技术路线，旨在为重型车和发动机行业及时应对排放标准升级和相关前瞻性研究提供借鉴。研究表明，重型车未来排放标准具有5大发展趋势：尾气排放测试向多种污染物超低排放发展，在有可能成为最终一代排放法规的情况下，下阶段排放法规需要考虑长期减排方案；更加注重车辆实际道路、低负荷、怠速和冷启动排放；加强温室气体和常规气体排放协同控制；通过远程大数据的方式实现在用车排放的高效监控；增加制动和轮胎磨损等非尾气排放的考核。总之，重型车下阶段排放标准将在排放物种类、排放测试方法及排放监控手段等方面融入新方法新理念，以不断推动重型车向清洁环保高效的目标发展。

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  汽车安全

  重型货车与二轮车事故致因及其拓扑层级分析

  张道文, 李敏, 庞劭荣, 罗崎瑞

  2023, 14(2):  157-164.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.002

  摘要 ( 117 )   HTML ( 8)   PDF (1950KB) ( 61 )  

  为探究重型货车与二轮车事故因素间的相互作用，提出了一种改进的DEMATEL-AISM方法（DEMATEL为决策试验与评价实验室分析法，AISM为对抗解释结构模型法）。结合文献分析法和 (中国)国家车辆深度调查体系（NAIS）数据，建立事故致因指标体系。据事故数据特征改进DEMATEL法，定量分析事故因素间的影响程度。基于AISM建立事故因素拓扑层级模型，分析事故系统的拓变性和因素间作用。结果表明：在重型货车与二轮车事故中，超载对其他因素间的影响只有0.150；结果因素是易受影响的关键因素，其中决策失误的中心度为5.25、被影响度为5.18；事故系统为活动系统，且事故发生受到驱动层、直接层和中间层因素的共同影响。

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  基于DEMATEL/ISM集成的重大护栏交通事故的核心风险因素

  程宇峰, 邹铁方, 李平凡

  2023, 14(2):  165-172.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.003

  摘要 ( 81 )   HTML ( 3)   PDF (1038KB) ( 69 )  

  为研究重特大护栏类交通事故(MGTA)的形成致因，依据人、车、路、环、管5类事故特征进行深度数据挖掘，构建MGTA核心风险因素体系。基于DEMATEL (决策试验与评价实验室) 分析法与ISM (解释结构模型) 法的集成分析，确定了事故关键核心风险因素及因素间的因果关系、作用路径和层级结构。结果表明：MGTA形成是风险因素间相互耦合作用的结果，驾驶人因素和管理因素是事故预防的重要根源；安全意识薄弱、违反道路规则行驶、操作不当、超速行驶、驾驶人监管疏漏和车辆监管疏漏是影响事故形成的关键核心风险因素，其中驾驶人监管疏漏和车辆监管疏漏为关键根源因素，具有高驱动性。

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  基于DTBN与T-S故障树的电池热管理系统可靠性分析

  柳炽伟, 郭美华

  2023, 14(2):  173-181.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.004

  摘要 ( 87 )   HTML ( 4)   PDF (1045KB) ( 94 )  

  提出一种评估电动汽车动力电池热管理系统的可靠性分析算法。构建了电池热管理系统T-S动态故障树，转化为离散时间Bayes网络(DTBN)模型。同时将T-S动态门规则转化为网络节点的条件概率表。依据所建可靠性模型和部件的故障率，计算得到动力电池热管理系统在任务时间内的故障概率值为0.453，并获得各部件的后验概率、概率重要度和关键重要度。结果表明：对比Monte Carlo仿真方法，本方法的故障概率计算值误差小于5%，概率重要度靠前的是单体电池温度传感器、电池冷却液泵、电池冷却液管路等部件。该方法能克服传统故障树分析难以构建Bayes网络条件概率表等问题。

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  车—电动两轮车典型碰撞场景下汽车驾驶员反应差异

  韩勇, 卢明, 王丙雨, 袁小宾, 张海洋

  2023, 14(2):  182-190.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.005

  摘要 ( 74 )   HTML ( 3)   PDF (1347KB) ( 68 )  

  为探究汽车驾驶员碰前行为差异和对车辆主动避撞电动两轮车事故的影响，通过在六自由度驾驶模拟器中搭建3起电动两轮车事故典型场景和3种行驶速度场景开展志愿者试验，结合非参数检验和二元逻辑回归分析方法，调查了驾驶员在不同事故场景中紧急避撞行为的差异和对事故发生的影响。结果表明：驾驶员碰前特征制动反应时间、感知时间、运动时间、制动踏板平均开度和加速踏板平均开度在不同典型场景下存在显著性差异，不同行驶速度下驾驶员的反应特征只在速度差异较大情况下出现显著性差异；其中制动反应时间、制动踏板平均开度和方向盘平均转角是影响碰撞发生的重要因素。研究结果对提高车辆自动紧急制动系统避撞电动两轮车安全性设计提供理论参考。

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  智能驾驶与智慧交通

  基于驾驶员经验的无人驾驶车辆平行泊车操作模型

  修国涛, 谢辉, 宋康, 毕凤荣

  2023, 14(2):  191-201.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.006

  摘要 ( 105 )   HTML ( 5)   PDF (2988KB) ( 83 )  

  提出了一种充分融合驾驶员经验的、低能耗的无人驾驶车辆平行泊车操作模型。将驾驶员平行泊车经验，描述为双梯形曲线图像的方向盘转角操作模型；对模型轨迹关键点位上的3个构型参数，建立平行泊车品质评价体系，得出参数对泊车品质的影响规律；考虑车辆运动学约束以及无碰撞约束，实现双梯形操作模型的优化与校正。在一辆6.6 m的无人驾驶客车上，进行了不同算法的对比验证，并在不同变量条件下进行了适应性验证。结果表明：相比传统的五次多项式轨迹规划和比例—积分—微分控制的泊车方法，用本操作模型，省去了循迹环节，使泊车过程更加流畅，且能耗降低达44.7%。

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  基于改进深度强化学习的全局路径规划策略

  韩玲, 张晖, 方若愚, 刘国鹏, 朱长盛, 迟瑞丰

  2023, 14(2):  202-211.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.007

  摘要 ( 91 )   HTML ( 2)   PDF (2468KB) ( 78 )  

  为了解决模型过度依赖与过度估计的问题，提出一种基于传统深度强化学习（DRL）的抑制过度估计深度Q网络 （SQDQN）算法，来建立全局路径规划策略。该SQDQN算法，结合深度Q网络(DQN)算法与信息熵，来抑制过度估计；借助信息熵，实时评估更新过程，来抑制DQN策略算法过度地估计损害性能；借助SQDQN算法与环境模型的交互作用，建立了获取全局路径规划策略的环境模型。结果表明：与DQN算法相比，SQDQN算法在20次实验中3次选择为更优策略；与Dijkstra传统路径规划方法相比，SQDQN算法所规划路程通行时间减少11.32%；本文的全局路径规划策略，减少了由于DQN对动作预期过高所导致的输出错误动作。

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  基于NFTSMC的分布式驱动电动汽车稳定性控制

  张一西, 赵轩, 马建, 王兴路, 胡月琦

  2023, 14(2):  212-223.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.008

  摘要 ( 84 )   HTML ( 2)   PDF (4221KB) ( 65 )  

  为提高分布式驱动电动汽车在极限行驶工况下的稳定性，提出了一种具有三层结构的直接横摆力矩控制策略。顶层控制器解析驾驶人期望行驶状态值；上层控制器采用非奇异快速终端滑模控制（NFTSMC），决策维持车辆稳定行驶所需附加横摆力矩；下层控制器以车辆稳定裕度最大为目标，以电机输出极限、路面附着极限、轮胎纵/侧向力耦合关系为约束，基于加权最小二乘法实现4轮力矩动态优化分配。基于MATLAB/Simulink和Carsim仿真平台开展仿真试验。结果表明：相比滑模控制，车速为70 km/h时，双移线和正弦迟滞工况下，质心侧偏角最大跟踪误差分别减小66.7%、45.8%，均方根误差分别减小64.8%、56.4%，可见该策略能够提高期望状态跟踪精确性，改善车辆在极限行驶工况下的稳定性。

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  汽车节能与环保

  基于形态仿生学的厢式货车复合气动减阻方案

  许建民, 龚晓岩, 宋雷, 郑庆杰

  2023, 14(2):  224-231.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.009

  摘要 ( 93 )   HTML ( 2)   PDF (3258KB) ( 69 )  

  为降低某厢式货车的气动阻力，基于形态仿生，设计了仿生导流罩、仿生驾驶室和仿生货厢3种新型气动减阻方案和1种复合仿生减阻方案。先研究了3种单一仿生减阻方案对气动阻力因数的影响效果及其减阻机理。后将3种单一减阻方式结合在一起，探究了复合仿生减阻方案的减阻效果。结果表明：相对于货车原始模型，仿生导流罩模型、仿生驾驶室模型和仿生货厢模型的最优减阻率分别为3.57%、9.45%和11.86%。复合减阻方案的气动阻力因数减小率是24.5%，减阻效果明显。因而，基于形态仿生学设计的厢式货车减阻结构，改善了厢式货车周围的流场结构，降低了气动阻力。

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  安全行驶下的车用电机轴承的数字孪生故障诊断

  张希, 廖宇兰, 李沁逸, 陈益庆

  2023, 14(2):  232-238.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.010

  摘要 ( 73 )   HTML ( 2)   PDF (2206KB) ( 58 )  

  为保证汽车的行车安全，结合深度学习与数字孪生技术，来实时完成对电机轴承的故障诊断。用数字孪生技术，将电机轴承的详细属性转换入虚拟空间，构建具有形状、属性、准则和行为的数字孪生体。用形状和属性模块，来融合电机轴承的对象参数，构建基于故障信号处理、诊断和分类的准则模块；结合行为模块所注入的历史记录，来生成数据完成网络训练。用Matlab 2020a完成数据分析。结果表明：用本文方法对常规信号、内圈型、外圈型和滚动体型的诊断准确率分别达到97.5%、97.8%、96.8%和97.1%。从而，与混合神经网络方法和迁移残差网络方法相比，本文方法存在较优的诊断效果和算法性能。

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  重型车远程监控与实际道路试验对比研究及统计分析

  任烁今, 仝畅, 李刚, 张超, 李腾腾, 刘栋, 张朋, 刘志伟, 关敏

  2023, 14(2):  239-248.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.02.011

  摘要 ( 89 )   HTML ( 2)   PDF (2672KB) ( 120 )  

  为了研究重型车远程监控与实际道路试验数据的差异，该文通过对2辆样车拟合结果以及对100辆样车的统计结果分析，研究了远程监控平台接收数据与便携式排放测试系统（PEMS）测量数据的一致性。结果表明：PEMS设备的实测或计算结果可以应用于对重型车远程监控数据的数据一致性核查，二者车速数据一致性结果较好，燃料流量和进气量数据一致性结果次之；对于NO_x排放应适当放宽数据一致性要求；远程监控数据可以较好地反映车辆实际道路中的运行工况；远程监控和PEMS试验数据的功基窗口基本一致，但NO_x传感器精度误差有可能导致远程监控功基窗口法的计算结果与PEMS实测数据产生较大偏差。

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