本期目录

• 2023年 第14卷 第4期
  刊出日期：2023-08-31 上一期    下一期
  综述与展望

  “双碳”目标下商用车动力传动系统技术特征与展望

  徐向阳, 赵俊玮, 董鹏, 王书翰, 刘艳芳

  2023, 14(4):  395-412.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.001

  摘要 ( 387 )   HTML ( 44)   PDF (4252KB) ( 5124 )  

  商用车是道路运输的重要力量和碳排放大户，实现商用车绿色转型发展是推动汽车产业快速实现“双碳”目标的重要突破点。然而，政策驱动和市场需求对商用车技术发展提出了新的挑战与要求，尤其是动力传动系统呈现出多种技术路线并存的发展局面。该文针对传统燃油、混合动力、纯电动和燃料电池商用车等采用不同动力来源方式下的中重卡、轻微卡和皮卡、客车等应用场景，对不同动力传动系统技术特征、产品谱系、场景适用性以及技术现状及发展趋势进行分析，并对商用车动力传动系统技术发展提出新的展望，以期为商用车动力传动系统技术路径选择和技术创新发展提供参考依据。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  汽车安全

  男性老龄乘员年龄增长对损伤风险的影响

  唐友名, 谢祥键, 孙贵斌, 王平, 张义, 孙冠豫

  2023, 14(4):  413-420.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.002

  摘要 ( 161 )   HTML ( 16)   PDF (1168KB) ( 82 )  

  为了研究年龄增长对男性老龄乘员损伤风险的影响规律，以Hybrid Ⅲ 50th男性假人为基础，结合中国60~79岁男性老年人身体尺寸，采用MADYMO软件建立具有中国老龄人体特征的多体假人模型。通过耦合乘员座椅约束系统模型，对比分析了4个年龄组（60~64、65~69、70~74、75~79岁）乘员头部、胸部、大腿和综合伤害指标WIC值与年龄因素之间的影响关系，提出了随年龄增长的老龄乘员损伤风险概率模型。结果表明：随着老龄乘员年龄的增长，头部HIC值和合成加速度值、胸部加速度值和压缩量、综合伤害WIC值呈线性上升趋势；当年龄超过74岁时，胸部3 ms加速度值呈“陡峭”指数上升趋势；随着年龄的增长，老龄乘员伤害程度与年龄呈显著的强正相关性（r > 0.97， p < 0.05）。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  正面100%碰撞试验中后排小身材女性乘员损伤分析

  李海岩, 胡静, 贺丽娟, 吕文乐, 崔世海, 阮世捷

  2023, 14(4):  421-430.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.003

  摘要 ( 126 )   HTML ( 13)   PDF (2920KB) ( 404 )  

  研究后排小身材女性乘员在正面100%碰撞试验中的损伤风险，为提升汽车约束系统的防护性能提供参考数据。应用已验证的符合中国人体特征的第五百分位女性乘员损伤仿生模型（TUST IBMs F05-O）搭载某款经验证的汽车有限元模型，依据C-NCAP（2021年版）正面100%重叠刚性壁障碰撞试验要求，着重对乘坐于后排的小身材女性乘员进行头部、颈部、胸腹部及腰椎损伤分析。结果表明：TUST IBMs F05-O模型脊柱的高生物逼真度能充分表现头颈部围绕安全带的侧向屈曲运动；头部与前排座椅碰撞造成头颈部严重损伤，胸部黏性准则 (VC) 值为0.34，且压缩量较高，肺部受挤压而造成损伤，腰椎损伤指标 (LSI)及腰椎损伤评定参数 (L_fx) 未超出相应的损伤阈值。应用具有高生物逼真度的第五百分位中国女性乘员损伤仿生模型进行汽车碰撞仿真试验，对智能座舱和零重力座椅开发、汽车主被动安全一体研究及未来数字测评方法等针对中国小身材女性乘员的安全防护研究具有重要的应用价值。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  全触屏人机交互模式下驾驶人视觉负荷与操作特性

  王畅, 王一飞, 葛振振, 赵霞, 李朝

  2023, 14(4):  431-438.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.004

  摘要 ( 99 )   HTML ( 7)   PDF (1507KB) ( 155 )  

  为了研究全触屏人机交互界面（HMI）对驾驶风险的潜在影响，搭建了全触屏与非全触屏HMI的2种真实道路驾驶试验平台；在80、100 km/h的2种速度下，在使用不同HMI完成相同次级任务过程中，采集并分析了驾驶人的视线转移和手部转移的数据。结果表明：完成开空调、调风量、吹前风挡玻璃这些次级任务，相比传统模式，使用全触屏时驾驶人注视中控平台的总时间分别增加19.8 %、102.5 %、39.1 %；注视中控平台所需总时间与完成次级任务所需操作次数之间，呈现出指数增长关系；当使用全触屏执行操作次数大于3.5次的任务时，驾驶人每次操作会花费更多的注视时间。该研究结果为全触屏HMI的分心评测提供借鉴方法。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  汽车非线性主动悬架系统的自适应事件触发控制

  贾俊茹, 郑黎明, 张镇

  2023, 14(4):  439-447.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.005

  摘要 ( 105 )   HTML ( 6)   PDF (1924KB) ( 43 )  

  针对汽车非线性主动悬架提出一种基于区间二型模糊模型的自适应事件触发控制方法，以实现悬架系统乘坐舒适性和通信资源节约性能的双重提升。建立非线性悬架系统的区间二型模糊模型，准确描述悬架系统弹性元件和阻尼器的非线性特征；引入自适应事件触发通信机制，相比传统的采样通信机制能够有效节约通信资源，同时保证系统良好的控制性能；基于时滞理论构建非线性悬架自适应事件触发控制的闭环系统模型，提出事件触发器和模糊控制器的协同设计方法。结果表明：在保证系统稳定性和性能约束的同时，所提方法的车身加速度降低52.12%，悬架动行程减小45.81%，轮胎动载荷减少31.91%，且事件触发频率降低44.33%。该方法能够有效提升悬架系统的乘坐舒适性，实现通信资源的有效节约。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  假人与人体模型在AEB作用下的驾驶员离位响应对比

  任立海, 罗志秦, 陈浩, 蒋成约

  2023, 14(4):  448-456.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.006

  摘要 ( 109 )   HTML ( 7)   PDF (2744KB) ( 644 )  

  为研究假人与人体模型在不同制动强度下驾驶员离位响应差异性，进行假人与人体模型的仿真实验。构建人体乘员约束测试装置（THOR）假人和人体安全模型（THUMS）的驾驶员约束系统模型，将MADYMO的主动人体模型(AHM)与LS-DYNA有限元约束系统耦合构建AHM模型的驾驶员约束系统模型，提取假人与人体模型头部、肩部、胸部及膝部的位移―时间历程曲线，并开展假人与人体模型离位差异性分析和不同安全带约束下驾驶员离位分析。结果表明：参考志愿者实验数据，3个模型离位都在志愿者响应通道范围内，人体模型AHM和THUMS具有更高的离位运动生物逼真度；相较于标准安全带，主动预紧安全带能够有效降低驾驶员在自动紧急制动(AEB)工况下离位响应。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  智能驾驶与智慧交通

  在自动驾驶车辆测试中计算加速度的变步长差分算法

  魏文明, 刘伟平, 范志鹏, 白创

  2023, 14(4):  457-462.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.007

  摘要 ( 101 )   HTML ( 6)   PDF (1581KB) ( 47 )  

  为降低自动驾驶测试的成本并保证精度，不用惯性测量单元，而用了对速度进行差分的方法来计算加速度。对差分计算误差分析。对比了等步长差分、均值等步长差分及变步长差分等3种算法。与实车测量的结果对比。结果表明：合适的时间步长可提高计算精度。当步长取0.2 s或0.3 s时，等步长差分计算结果较符合实际；当步长相同时，均值等步长差分结果的波动小于等步长差分。等步长差分、均值等步长差分、变步长差分的最大绝对误差分别为0.77、0.64、0.46 m/s²，绝对误差平均值分别为93、82、65 mm/s²。因此，变步长差分算法的精度是3种方法其中最高的。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  考虑前置通信与时变时滞的车辆跟随系统稳定性分析

  周俐光, 许航, 上官星辰, 闫晨

  2023, 14(4):  463-471.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.008

  摘要 ( 89 )   HTML ( 13)   PDF (2150KB) ( 31 )  

  为提高汽车队列行驶的安全性，针对存在时变时滞的车辆跟随系统稳定性问题，提出了基于Lyapunov-Krasovskii泛函(LKF)的时滞相关稳定分析方法，以估计系统稳定容许时滞变化范围。对具有时变时滞的车辆跟随系统，建立了具有双时变时滞的系统模型；考虑2个时变时滞变量的关系构造LKF，通过矩阵不等式处理后给出具有双时变时滞系统的稳定性判据；针对4车队列利用MATLAB软件计算不同控制参数下的时滞容许范围。结果表明：在测试设定的车辆跟随系统的参数下，控制器增益与系统能够容许的最大时滞成反比关系；相同参数下，高速行驶的车辆队列受时滞的影响更大；提出的稳定分析方法可以得到保证系统稳定最大容许时滞，为设计实际车辆跟随队列的控制器提供稳定性判据。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  基于集成深度强化学习的自动驾驶车辆行为决策模型

  张新锋, 吴琳

  2023, 14(4):  472-479.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.009

  摘要 ( 119 )   HTML ( 11)   PDF (1754KB) ( 236 )  

  提出一种基于集成的深度强化学习的自动驾驶车辆的行为决策模型。基于Markov决策过程(MDP)理论，采用标准投票法，将深度Q学习网络 (DQN)、双DQN (DDQN)和竞争双DDQN (Dueling DDQN)等3种基础网络模型集成。在高速公路仿真环境、在单向3车道、4车道、5车道数量场景下，对向左换道、车道保持、向右换道、同车道加速和减速等5种车辆驾驶行为，进行测试和泛化性验证。结果表明：与其它3种网络模型相比，该模型的决策成功率分别提高了6%、3%和6%；平均车速也有提升；100回合的测试，耗时小于1 ms，满足决策实时性要求。因而，该决策模型提高了行车安全和决策效率。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  基于多指标耦合的自动驾驶汽车实时轨迹规划算法

  黄鹏程, 裴晓飞, 周洪龙, 陈词

  2023, 14(4):  480-487.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.010

  摘要 ( 102 )   HTML ( 11)   PDF (2113KB) ( 129 )  

  城市交通环境对自动驾驶汽车的安全性、舒适性、合规性、通行效率等指标提出了更高的要求。该文提出了一种时空耦合的实时轨迹规划方法，在其评价函数中引入上述多种量化指标。该算法在一组驾驶走廊内生成轨迹，根据结合横纵向舒适性、安全性和效用性的多指标评价函数选择最优轨迹，并在模拟环岛中进行了测试。结果表明：当舒适性优先时，加速度曲线较为平滑，最大值为0.66 m/s²; 当安全性优先时，产生的轨迹平均偏离0.19 m，避免与附近障碍物发生碰撞; 当效用性优先时，生成的轨迹最大速度为9.97 m/s，并表现出较积极的加速度场。该算法可使自动驾驶汽车在保持横纵向加速度的同时安全避开动态障碍物，且每次迭代平均耗费47.45 ms，满足实时性的要求。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  汽车节能与环保

  电动汽车CO₂空调涡旋压缩机变工况工作特性

  安钟衍, 宋盼盼, 鲁振博, 郑思宇, 魏名山, 诸葛伟林, 张扬军

  2023, 14(4):  488-495.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.011

  摘要 ( 117 )   HTML ( 8)   PDF (992KB) ( 713 )  

  为了提升电动汽车续航里程，研究了CO₂空调系统变工况运行性能及涡旋压缩机工作特性。构建了耦合涡旋压缩机一维通流模型的跨临界CO₂空调系统的性能预测模型，并利用试验数据校核了模型有效性。对比了压缩机简单模型与通流模型变工况条件下对系统性能预测的差异，分析了涡旋压缩机吸气预压缩及排气非对称流动的变化规律。结果表明：变工况工作条件下，用恒定效率的压缩机简单模型所预测的系统工作特性指数（系统制冷量与压缩机功耗之比），比用一维通流模型，最多高20%；压缩机吸气真空度是影响吸气预压缩程度的主要因素，压缩机转速从2 500 r/min增至6 000 r/min，吸气预压缩程度增加1.92%，容积效率提高4.72%；排气口通流面积变化主导排气腔压力非对称分布，减小压缩机排气腔压力非对称度，有利于提高压缩机等熵效率。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  基于ISSA的燃料电池多电源模糊能量管理策略

  罗闯, 许亮

  2023, 14(4):  496-504.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.012

  摘要 ( 103 )   HTML ( 8)   PDF (1933KB) ( 134 )  

  为了提高燃料电池(FC)混合动力汽车(HEV)的经济性，提出一种利用模糊逻辑控制（FLC）的方法对其实现能量管理策略(EMS)。以氢耗量最优为目标，加入超级电容器作为辅助能源，考虑汽车驱动与制动2种状态，把需求功率、超级电容荷电状态、燃料电池的工作效率，添加为模糊控制器输入变量，对模糊规则进行改进。引入改进的麻雀搜索算法（ISSA）对模糊控制器的隶属度函数进行优化，采用Circle映射初始化麻雀种群，同时引入随机游走策略对全局最优解扰动。采用Advisor软件和Matlab/Simulink环境建模并进行联合仿真。结果表明：本文能量管理策略，在城市道路循环工况（UDDS）和高速公路燃油经济性测试工况（HWFET）下，等效氢耗量分别减低了29.38%和29.88%，同时，也减少了燃料电池在运行时的变载次数，使得燃料电池寿命得到延长。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  基于发动机在环的交通场景对重型车排放和油耗影响

  霍永占, 高涛, 汪晓伟, 劳海亮, 陈熊, 张佑源, 景晓军

  2023, 14(4):  505-512.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.013

  摘要 ( 129 )   HTML ( 10)   PDF (1087KB) ( 98 )  

  研究了交通场景对重型柴油车排放和油耗的影响。选取一辆最大设计总质量24.5 t的自卸车，采用发动机在环(EIL)的方法，建立了车辆、道路和驾驶员模型。分析了长时间怠速后车辆再起动时选择性催化还原器(SCR)温度、拥堵状态停车时长和载荷对油耗和排放的影响。结果表明：当SCR温度在起喷温度附近时，车辆再次起动或加速行驶时，NO_x排放较高。拥堵状态停车后，SCR温度显著降低，停车时间越长，NO_x排放越高。满载和空载情况下，停车时间对颗粒物数量(PN)排放影响不大，但满载时PN排放显著增加。车辆载荷增加会降低制动比油耗（BSFC）和CO₂比排放，同时增加PN和NO_x排放，但NO_x排放在一定程度上会先增加后减小。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

  喷油策略对甲醇/PODE_n双燃料压燃燃烧特性的影响

  张鼎成, 张光德, 陈书郅

  2023, 14(4):  513-520.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.014

  摘要 ( 124 )   HTML ( 8)   PDF (1765KB) ( 131 )  

  为提高直喷柴油发动机的缸内燃烧效率，降低污染物的排放，研究了不同喷油策略下的甲醇/PODE_n混合燃料燃烧、排放特性。基于计算流体动力学（CFD）和仿真分析软件Converge，对某款预混压燃燃烧（PCCI）的直喷柴油发动机进行三维建模；在发动机转速为1 200 r/min，在进气压力100 kPa、进气温度340.6 K的低负荷初始工况下，进行了仿真计算。结果表明：采用单次喷油时，提前喷油能够大幅提升缸压峰值和比放热峰值，使燃油利用率增加，且主要污染物显著减少；但过早喷油，反应速率加快，污染排放增多。采用2次喷油时，随着预喷时刻的提前，预喷、主喷的正时间隔变长，缸压曲线变化不大；比放热曲线出现2个峰值，峰值略微降低，且喷射时刻（曲轴转角，CA）提前；与各自的质量排放峰值比较，碳烟(Soot)、氮氧化物（NO_x)、一氧化碳（CO）的质量排放，分别降低了6.89%、5.41%、23.31%；优化后的预喷、主喷的CA为-27°、-22°。

  数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标