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1、杭州市典型道路机动车行驶特征研究闫莎莎 张清宇浙江大学环境工程研究所摘要:机动车排放不仅受车辆控制技术水平的影响，而且还与城市机动车的行驶特征密切相关。美国、欧洲和日本都建立了汽车行驶工况排放测试循环体系，以便于测试机动车排放污染物。目前，我国采用的是欧洲行驶工况。这种标准不仅难于反映我国城市机动车在实际道路上的行驶特征，而且由于各城市地区交通条件差别很大，采用统一标准很难反映不同城市机动车的能耗和排放污染水平。因此，对不同城市开展实际道路行驶特征研究有重要意义。目前国内外许多城市已开展了此项研究1-5。 近几年杭州市机动车保有量每年增长20%，道路交通状况也随之发生了很大的变化，因此，在杭州
2、市开展机动车行驶特征研究和交通状况调研对控制机动车排放污染是十分必要的。本文通过分析杭州市典型道路上机动车的行驶速度、加速度等行驶特征参数，得到了杭州市机动车在实际道路上的行驶工况及行驶特征功率，不仅为杭州市交通规划提供基础数据，而且对控制杭州市机动车排放污染也具有重要意义。1 研究方法1.1 典型道路的选择城市机动车道路行驶工况是根据车辆在道路上行驶时采集各种参数，通过分析处理得到的一种工况模式。为使采集的数据具有代表性，能够充分反映杭州市机动车的行驶工况，本研究在杭州市上城区、拱墅区和西湖区分别选择了一条快速路，一条主干道和一条支路作为调研对象，如图1所示。图中红色线表示快速路，蓝色线表示
3、主干道，绿色线表示支路。考虑到杭州市萧山和余杭的道路车辆分布与其他城区存在着一定差异，本研究同时对这两个区的快速路、主干道和支路上的行驶车辆进行了调研图1 调研道路分布图1.2 数据采集2004年12月至2005年1月，本研究用数码摄像机对所选道路进行实地拍摄，每天调研时间选在6:00-22:00，每小时拍摄20分钟。为完全观察到选定道路上车流量的变化，拍摄点大多设在交叉路口或天桥上。拍摄完毕后采用计数器对录像结果进行车流量和分车型运营比例的统计。为获得杭州市机动车行驶特征参数的实测数据，2005年1月19日至1月25日，本研究选取一辆小客车装置车载GPS系统并在典型道路上紧跟着车流行驶，从而
4、监测结果能反映被测道路上机动车的实际行驶工况。测试时间内每天从早上7：00到晚上19：00在各选定路段上行驶并由GPS系统记录逐秒数据，每隔一小时收集一次数据。考虑到营运车辆(出租车、公交车)行驶状况的特殊性，本文同时还选取了两辆出租车作为实测车辆，装置车载GPS系统，在正常运营的情况下，GPS系统记录逐秒行驶工况数据。公交车的行驶工况数据来源于杭州市公交总公司GPS平台数据库。2 结果与讨论2.1 典型道路平均车速与车流量比较表1和图1分别给出了杭州市区快速路、主干道和支路上机动车的平均行驶速度和车流量随时间的变化。整体来说，快速路上的平均行车速度分别高于主干道和支路。一天之内，快速路上机动
5、车的平均行驶速度变化最大，主干道次之，支路变化幅度最小。这种变化趋势与车流量变化相符合。不同时段车流量差别较大，对应的平均车速也差别较大。从图1的车流量变化可以看出，杭州市车流变化与一般城市的车流量变化不同，呈现出“双峰、多峰”的结构特点，且各路型上车流高峰出现的时间不同。快速路的车流高峰出现在一天中的16：00和20：00；主干道上出现在10：00、13：00和18：00；支路车流变化较缓和，车流高峰出现在15：00。三种路型上车流量高峰变化的差异主要是由杭州市的城市功能所致。表1 杭州市小客车的不同时段的平均行驶速度(km/h)快速道主干道支路7:0015.9519.5715.079:00
6、34.4218.8621.7611:0026.8919.7522.9213:0033.4823.1719.0415:0032.3517.5619.0817:0017.4913.6916.9918:0030.9321.3717.7619:0025.4220.0024.69图2 杭州市区典型道路车流量变化2.2 典型道路行驶特征比较从各典型道路上机动车平均车流和平均车速的变化规律可以发现，杭州市道路上交通状况存在很大差别。本部分从道路上机动车行驶特征比较的角度出发，分析出现差别的原因。2.2.1 行驶模式和行驶段的定义为分析道路上机动车的行驶特征，并生成具有代表性的行驶循环，需要对测试获得的大量原
7、始数据进行统计分析。通常机动车行驶数据可以分为以下四种典型行驶模式：（1）怠速工况 发动机不熄火，速度为零，加速度也等于零（2）加速工况 加速度大于0.1m/s2的连续行驶过程（3）减速工况 加速度小于-0.1m/s2的连续行驶过程（4）匀速工况 加速度的绝对值等于1 m/s2且速度不等于零的连续行驶过程行驶段是指从一个怠速工况开始到下一个怠速工况结束的连续行驶过程。2.2.2 描述行驶特征的参数不同文献中对机动车行驶特征参数的描述也不尽相同6-7。本文采用上海市机动车行驶特征参数的分类方法6，将原始数据分成两大类，共15种。第一类是基于各个采样点的特征参数，主要包括速平均速度（km/h）、平
8、均运行速度（km/h）、平均加速度（m/s2）、平均减速度（m/s2）、怠速比例（）、加速比例（）、减速比例（）、匀速比例（）等11种。第二类是基于行驶段上的行驶特征参数，包括运行段平均时间(s)、运行段平均距离(km)、运行段平均加速次数、运行段平均减速次数4种。本文将特行驶特征参数的统计分析结果列于表2中。表2 杭州市典型道路上车辆行驶特征参数比较道路类型快速路主干道支路平均速度（km/h）25.3717.7417.62平均运行速度（km/h）29.5821.4718.96平均加速度（m/s2）0.651.201.03平均减速度（m/s2）-0.62-1.12-0.92怠速比例（）10.3
9、616.497.06加速比例（）36.3734.2439.75减速比例（）37.0336.3440.98匀速比例（）16.2412.938.97加速平均速度（km/h）29.6424.0320.71匀速平均速度（km/h）29.518.4617.77减速平均速度（km/h）26.3819.3117.58运行段平均时间(s)38.0228.1160.94运行段平均距离(km)0.310.170.32运行段平均加速次数8346190331299运行段平均减速次数8497202011370从表2的比较中可见，杭州市区不同类型道路上机动车的行驶特征参数差别明显。就各路型的整体比较而言，快速路上机动车的
10、道路行驶状况最好，支路次之，主干道上最差，主干道上出现最差路况，主要是因为该路型上机动车的怠速比例在三种路型中最高，且加速、减速比例也很高。就同一特征参数各路型的比较而言，三种道路的平均车速都较低，在20 km/h左右；各路型上车辆的匀速行驶比例很低，仅为16.24、12.93、8.97，而加速、减速比例很高，怠速比例也较高；车辆频繁的加速、减速甚至怠速使运行段的平均距离很短，分别只有0.31s、0.17s和0.32s。2.3 典型道路特征功率比较为了进一步了解杭州市机动车在各典型道路上的行驶特征，本文将各路型上的代表性行驶工况进行了比较。选择方法如下：（1）对测试所得的大量统计数据进行处理统
11、计计算，得到各类型道路上每一行驶段的特征参数。（2）通过统计分析各个采样点的参数和各3 结论参考文献1 Andre M. Driving cycle of emission measurement under European conditionsC.SAE 950926.2 Mario R., Della R.L. Experimental evaluation offuel consumption and emissions in congested urban trafficC. SAE 952401.3 刘希玲,丁焰. 我国城市汽车行驶工况调查J. 环境科学研究，2000，13(1):23-27.4 訾琨,黄永青,等. 宁波市区汽车行驶工况和污染物排放调查研究J. 内燃机工程. 2006,27(1): 81-845 赵慧,张镇顺. 香港城区汽车行驶工况的研究J. 环境科学学报. 2000,20(3): 312-3156 王海鲲, 陈长虹等. 上海市城区典型道路行驶特征研究J. 交通环保. 2005,26(3): 35-397 杨延相, 蔡晓林等. 天津市道路汽车行驶工况的研究J. 汽车工程. 2002,3(24): 300-3048
