تعيين سيكل رانندگي به روش مونت كارلو به منظور بررسي تناسب خودرو با كاربري آن

Development of Driving Cycle using Monte Carlo Method for Evaluating Vehicle Design Fitness to Application

سيكلهاي رانندگي اغلب به منظور بررسي آلايند ههاي خروجي، مصرف سوخت و ساير استانداردهاي عملكردي خودرو تهيه مي شوند. در اين تحقيق، هدف از ايجاد سيكل رانندگي، بررسي تناسب قدرت موتور احتراقي با كاربري خودرو است. به اين منظور روش جديدي بر مبناي شبيه سازي مونت كارلو و داد ههاي واقعي سرعت خودرو توسعه داده شده است. در الگوريتم پيشنهادي تجميع داده، ابتدا داد ههاي واقعي از نظر تعداد ماهوار ههاي مرتبط، ارزيابي شده و سپس از فيلتر هموارسازي موزون محلي عبور مي كنند. پس ازتفكيك داده هاي نامتجانس و رفع نويز، توزيع آماري داد هها با استفاده از نمودار احتمال و معيار حداكثر درستنمايي شناسايي شده و توزيع سرعت و شتاب بر اساس رابطه جبري بين آنها مشخص مي گردد. سپس با استفاده از روش مونت كارلو، شتاب خودرو در بازه هاي زماني مورد نظر شبيه سازي شده و توزيع همزمان سرعت- شتاب به دست مي آيد. سيكل به دست آمده در مقايسه با داد ههاي واقعي سرعت و شتاب، خطاي ناچيزي داشته و قابل اطمينان است. با استفاده از اين سيكل، متوسط و حداكثر سرعت و شتاب حركت به دست آمده و بر مبناي آن، نيروي محركه مورد نياز محاسبه مي شود. به اين ترتيب، مي توان تناسب طراحي خودرو با كاربري آن را سنجيد. در اين پژوهش كه بر روي تاكسيهاي خطي نمونه در شهر مشهد انجام گرفته است، پس از جمع آوري داده هاي واقعي سرعت، با استفاده از روش مونت كارلو، توزيع همزمان سرعت-شتاب به دست آمده است. بر اساس نتايج حاصل، حداكثر قدرت موتور لازم در كاربري واقعي به مراتب كمتر از بيشينه قدرت طراحي بوده و نشانگر عدم تناسب نوع خودرو با كاربري آن است.

Driving cycles are mostly developed in order to investigate emissions, fuel consumptions and/or legislations defined for a particular vehicle. On the other hand, automotive powertrains are designed or selected according to power demand analysis and simulations which are closely related to the vehicle driving pattern. When a car is utilized for a non-purposed application, its driving cycle is different so the design targets are not met. It results in lower efficiency and waste of resources, due to over or under engineering and lack of satisfaction. In this study, driving cycle of a typical passenger car is investigated in order to evaluate its design fitness. The driving cycle of the car is a combination of long modal trips which are assembled by large sets of transient micro-trips. It is constructed using actual data collected by a GPS and data logger. After filtering noises by LOWESS technique, statistical distribution of the dataset is verified so that Monte Carlo method can be implemented. Based on the acceleration results of the simulation, power demands of the vehicle and duty cycles can be derived and compared to the engine characteristics. The discrepancies indicate that the design of the vehicle powertrain does not match its application especially as a fix-route taxi.