《中国汽车行驶工况-第2部分：重型商用车辆》编制说明

1《中国汽车行驶工况》国家标准第2部分：重型商用车辆征求意见稿编制说明1工作背景1.1背景重型商用车的节能和污染物防治是我国机动车绿色发展的核心问题。随着能耗排放法规日趋严格，重型商用车在节能减排技术优化上面临更大挑战。重型商用车行驶工况是车辆能耗/排放测试方法和限值标准的基础，是重型商用车各项性能指标标定的优化基准，是产品开发的输入条件。现阶段我国GB/T27840-2011《重型商用车燃料消耗量测试方法》标准中采用了C-WTVC工况，该工况是在全球重型商用车的WTVC基础上调整后生成的，并不能完全代表中国实际道路行驶状况。此外，重型商用车车辆类型繁多体系复杂，不同类型车辆的运行范围、用途和车辆性能等重要属性之间存在显著差异。现行的GB/T278402011《重型商用车燃料消耗量测试方法》使用一条通用的工况循环，根据用途将重型商用车划分为5大类型的车辆，并为不同类型车辆设计了不同的特征里程分配比例，如表1-1所示。在试验中获取车辆在C-WTVC工况中市区、公路和高速三个区间内的车辆燃油消耗量，结合该类型车在区间的分配比例进行加权计算综合燃料消耗量和单位里程排放量。特征里程分配比例实现了不同类型重型商用车工况的差异化，通过对我国各种重型商用车运行范围和在不同速度区间行驶倾向合理定义，一定程度上反映了各类型车辆特有的行驶工况，有效提升了重型商用车工况体系的代表性和覆盖性。表1-1GB/T27840重型商用车分类及特征里程分配比车辆类型最大设计总质量kg市区比例，D市区公路比例，D公路高速比例，D高速半挂牵引车9000kg＜GCW≤27000kg040%60%GCW27000kg010%90%自卸汽车GVW3500kg0100%0货车（不含自卸汽车）3500kg＜GVW≤5500kg40%40%20%5500kg＜10%60%30%2GVW≤12500kg12500kg＜GVW≤25000kg10%40%50%GVW25000kg10%30%60%城市客车GVW3500kg100%00客车（不含城市客车）3500kg＜GVW≤5500kg50%25%25%5500kg＜GVW≤12500kg20%30%50%GVW12500kg10%20%70%然而，研究表明各类车型在不同速度区间的运行特征差异明显，即使采用了特定的分配比例，使用一条循环曲线也很难同时反映多车型运行特征；特征里程分配方案无法充分反映不同类型重型商用车在不同道路类型和交通状况下的运行特征差异。作为车辆开发、评价的基础依据，开发全面覆盖各类型重型商用车和运行区域的工况体系，构建合理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。2012年，国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》中，提出了2020年商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平的目标。《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。遵照中央领导的指示要求，在财政部9240万预算支持下，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，其中重型商用车检测工况（ChinaHeavy-dutyTestCycle，简称CHTC）的开发是该项目的重要组成部分。1.3工作过程本项目任务书下达后，中国汽车技术研究中心联合行业知名整车企业、检测机构和高校成立了标准编制组。参与起草的单位如下：3表1-2参与起草企业名单（排名不分先后）序号企业名称序号企业名称1中国第一汽车集团有限公司14昆明理工大学2北京理工大学15四川中自尾气净化有限公司3天津大学16贵州黄帝车辆净化器有限公司4河北工业大学17吉林大学5博世汽车柴油系统股份有限公司18潍柴动力股份有限公司6江苏大学19福州大学7郑州宇通客车股份有限公司20厦门金龙旅行车有限公司8广西玉柴机器股份有限公司21襄阳达安汽车检测中心9山东交通学院22东风汽车有限公司10上汽依维柯红岩商用车有限公司23江铃汽车股份有限公司11北京福田戴姆勒汽车有限公司24北汽福田汽车股份有限公司12武汉理工大学25北京汽车动力总成有限公司13中国汽车工程研究院股份有限公司26中国汽车技术研究中心有限公司自标准工作启动以来，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1-3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制是贯彻落实2012年，国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》中提到的“2020年商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平的目标”的重要措施，标准制定过程中，编制组密切跟进欧洲、美国和日本等主要重型车商用车生产和销售国家（地区）的行驶工况开发方法和体系构成，对比各国工况曲线与中国实际工况特征的差异。充分了解并借鉴国际、国内在工况开发方面的先进经验，结合新技术，提出了中国工况开发技术路线。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；对采集的数据进行短片段划分和筛选，计算短片段特征；提取不同类型车辆的数据库总体特征并进行分析对比，确定了重型商用车工况体系构成；依据中国工况开发方法论构建中国工况曲线；通过试验验证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。本标准规定了重型商用车辆用整车行驶工况的构成。本标准适用于最大设计总质量大于3500kg的M2、M3类载客汽车和N2、N3类载货汽车。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，为不同类型重型商用车提出合理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图2-1重型商用车的工况构建技术路线图1对于运行工况特征受城市道路、交通特征影响较大的重型商用车。设计了一套立足于多个城市独立数据库并考虑综合加权的工况构建流程，具体如图2-2所示。短行程切割、筛选n类：速度-加速度分布n类：运动/怠速片段库卡方检验工况构建CHTC特征值求取各类特征计算、分析、比较特定类型重型车的行驶数据采集确定片段个数及长度工况曲线各速度区间长度确定片段组合抽取重型车载货特征调查出行特征调查主成分分析、聚类分析6图2-2重型商用车的工况构建技术路线图21）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。考虑车型保有量、驾驶员性别年龄结构等因素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。2）数据采集及预处理利用自主行驶的方法采集各种类型重型商用车的车辆运行数据（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，针对多类型的重型商用车分别建立了独立的工况数据库。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；制定了包含该类型车城市流量权重不同城市不同速度区间权重因子确定短片段切割、筛选n类：统一的速度-加速度分布n类：各城市速度-加速度分布n类：各城市运动/怠速片段库加权卡方检验工况构建CHTC不同速度区间权重因子（全国总体）确定特征值求取(保留城市标签)各类特征值计算、分析和对比特定类型重型车行驶数据采集工况曲线各速度区间长度确定工况总时长确定片段组合抽取主成分分析、聚类分析确定各区间片段个数及长度7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。3）工况体系构成确定广泛考察、深入了解不同类型重型商用车在不同地域、道路和交通状况下的行驶情景，归纳提取其典型运行特征作为工况开发的基础。调查实际情况，研究实测数据，若发现特定车型的运行工况特征与其他车型存在显著、本质和结构化的差异，则为其单独定制工况循环。最后确定了能够全面覆盖、准确反映各类型重型商用车在多种行驶情景下运行特征的工况体系构成。4）工况区间划分针对不同类型重型商用车，通过主成分和聚类分析划分工况区间（三区间：市区、城郊、高速；两区间：低速、高速）；根据区间的权重和工况循环的总时长确定各区间时长。5）统一的速度-加速度联立分布建立计算各工况区间的速度-加速度联立分布，利用权重因子矩阵进行加权，获取各个工况区间统一的速度-加速度联立分布。6）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。7）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。2.2.2数据采集项目组在41个代表性城市，建立了超过1200辆车的重型商用车采集车队，覆盖城市客车、客车（不含城市客车）、货车、半挂牵引车、自卸汽车等，累计收集了约2100万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8等。表2-1CATC项目重型商用车车队构成情况（细分五大类车型）城市客车客车（不含城市客车）货车（不含自卸汽车）自卸汽车半挂牵引车数量56821626586812.2.3工况开发根据使用目的，将重型商用车初步划分为客车和载货汽车两类。分别针对两类车下的六种细分车辆类型建立独立的运行数据库，提取其工况特征并进行对比，进而确定是否为特定重型商用车车型独立构建工况。对于客车，城市客车与客车（不含城市客车）的工况特征差异显著，因此为这两种类型车辆分别构建工况，另外城市客车行驶工况受城市道路和交通的影响较大，在为其进行工况构建时进行了城市加权。对于载货汽车，通过对半挂牵引车、货车（不含自卸汽车）和自卸汽车的工况特征进行对比，发现三种细分车型所代表的车辆行驶工况之间存在本质差异，需要分别构建工况；通过对货车(GVW≤5500kg)与其它质量级别货车的工况特征进行对比，确定为该类型货车构建单独工况。最终确定重型商用车包含六类工况循环：城市客车工况（CHTC-B）、客车（不含城市客车）工况（CHTC-C）、货车工况（CHTC-T）、自卸汽车工况（CHTC-D）、半挂牵引车（CHTC-S）工况，其中货车工况根据最大设计总质量分为GVW≤5500kg（CHTC-LT）和GVW＞5500kg（CHTC-HT）两类工况。CHTC重型商用车体系及对应工况名称如表2-2所示：表2-2CHTC重型商用车工况重型商用车类别CHTC曲线城市客车CHTC-B客车（不含城市客车）CHTC-C货车（GVW5500kg）CHTC-HT货车（GVW≤5500kg）CHTC-LT自卸汽车CHTC-D半挂牵引车CHTC-S下面