[发明专利]基于典型货车功率重量比的爬坡平衡速度预测方法

说明书

本发明公开了一种基于典型货车功率重量比的爬坡平衡速度预测方法，包括：获取特征车型的技术参数；利用特征车型的技术参数计算对应发动机的扭矩转速关系，得到不同档位动力因数与不同档位速度；结合货车性能数据，利用动力学平衡方程计算理想纵坡条件下货车的平衡速度；更换特征车型，获得不同功率货车各坡度下的平衡速度；针对不同功率货车的各纵坡下的平衡速度进行二元线性回归，得到针对特定车型与特定理想纵坡坡度的货车上坡时的平衡速度；根据典型货车功率重量比，计算不同纵坡下载重货车的平衡速度。本发明根据平衡速度与功率重量比呈正相关性，通过预测货车在相应方案上的爬坡平衡速度，为评估路线方案的通行能力和行车安全风险提供依据。

技术领域

本发明涉及道路监测技术领域，具体地指一种基于典型货车功率重量比的爬坡平衡速度预测方法。

背景技术

山区高速公路经常存在着连续长大纵坡情况，对于连续上坡路段，载重货车的行驶状态是整个路段运行风险的重要影响因素。由于需要克服山区地形的较大高差，设计过程中会采用“陡坡+缓坡+陡坡”的纵坡设计组合。

在这种设计组合的连续上坡路段，载重货车在陡坡上运行速度会下降，需要在缓坡上加速以恢复速度。当连续纵坡路段较长时，其行驶速度最终会趋向于整个路段平均纵坡的平衡速度，可以用这个平衡速度表征载重货车在整个路段上的行驶状态。决定货车爬坡平衡速度的主要因素是路段的平均纵坡和货车的爬坡性能，货车的爬坡性能主要由货车的发动机功率和总质量的比值，即功率重量比体现。

目前由于缺乏计算不同性能的载重货车在各种纵坡坡度条件下平衡速度的模型，设计人员无法基于载重货车性能对其在设计的连续上坡路段运行状态进行预估，不能有效确定车辆性能与设计纵坡方案之间的车路协调性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于典型货车功率重量比的爬坡平衡速度预测方法，方便设计人员根据项目载重货车的性能，快速获得各种纵坡坡度条件下货车的行驶状态，以评估相应设计方案的合理性。

为实现上述目的，本发明所设计的基于典型货车功率重量比的爬坡平衡速度预测方法包括以下步骤：

步骤1，获取特征车型的技术参数信息；

步骤2，利用特征车型的技术参数计算对应发动机的扭矩转速关系，并得到不同档位动力因数与不同档位速度；

步骤3，结合步骤2获得的货车性能数据，利用动力学平衡方程计算理想纵坡条件下货车的平衡速度；

步骤4，更换特征车型，重复步骤1至步骤3，获得不同功率货车各坡度下的平衡速度；

步骤5，针对不同功率货车的各纵坡下的平衡速度进行二元线性回归，得到针对特定车型与特定理想纵坡坡度的货车上坡时的平衡速度；

步骤6，根据典型货车功率重量比，计算不同纵坡设计方案下载重货车的平衡速度。

作为优选方案，在所述步骤3中，根据已知载重货车的发动机外特性参数，通过动力学平衡方程获得其各坡度下的平衡速度的包括以下步骤：

根据上坡行驶时平衡方程得到动力因数D：

式中：T—货车的驱动力，单位N；R_w—空气阻力，单位N；M—发动机曲轴的扭矩，单位N·m；V—运行速度，单位m/s；K—空气阻力系数；A—汽车迎风面积，单位m²；G—车辆总重量，单位N；M_max—发动机最大扭矩，单位N·m；M_N—最大功率下的扭矩，单位N·m；U—负荷率，取90％；n_M—最大扭矩对应的转速，单位r/S；n_N—最大功率对应的转速，单位r/S；γ—总变速比；r—货车的轮胎半径，单位m；η_T—发动机机械效率；