OCENA KWALIFIKACJI KIEROWCY NA PODSTAWIE EKSPLOATACYJNEGO ZUŻYCIA PALIWA ASSESSMENT OF DRIVER S QUALIFICATION BASED ON FUEL CONSUMPTION BY THE CAR

Transkrypt

1 Proceedings of the Conference "Modern Safety Technologies in Transportation - MOSATT 5" 135 OCENA KWALIFIKACJI KIEROWCY NA PODSTAWIE EKSPLOATACYJNEGO ZUŻYCIA PALIWA ASSESSMENT OF DRIVER S QUALIFICATION BASED ON FUEL CONSUMPTION BY THE CAR Ireneusz HETMAŃCZYK 1 - Wacław HEPNER Abstract: Fuel consumption by the car in variable road traffic (in a city) strongly depends on the car driving way Observation of driving parameters (velocity, fuel consumption) allows to access driving style and driver s qualification The paper presents statistics of the results obtained for many short-distant economical travels and the method of their valuation including many aspects Keywords: fuel consumption, driving style, driver s qualification 1 WPROWADZENIE O wartości eksploatacyjnego zużycia paliwa przez samochód decydują zasadniczo dwa czynniki: energochłonność ruchu oraz sprawność napędu [5] Na oba te czynniki kierowca ma bezpośredni wpływ poprzez dobór taktyki (dostosowanie profilu prędkości do sytuacji drogowych, unikanie hamowań, płynność przyspieszania) i techniki prowadzenia (dobór przełożeń i stopnia obciążenia silnika) W opracowaniu rozważono, w ślad za [1, ] czy eksploatacyjne zużycie paliwa może być miarodajnym kryterium oceny kwalifikacji kierującego BADANIA DROGOWE Obiekt badań stanowił samochód osobowy segmentu B o masie (w trakcie prób) 135 kg, wyposażony w silnik ZI o mocy 57 kw z jednopunktowym wtryskiem paliwa lekkiego i trójfunkcyjnym konwerterem katalitycznym Zrealizowano 9 przejazdów w warunkach normalnego ruchu miejskiego na wybranej trasie, skonfigurowanej jak na rys 3 Przejazdy wykonała grupa losowo wybranych kierowców amatorów prowadzących samochód zgodnie z indywidualnymi przyzwyczajeniami Przy użyciu Pokładowego Systemu Pomiarowego, złożonego z głowicy do bezstykowego pomiaru drogi Datron DL-1 (rys ), stacji akwizycji danych DaqBook 1 i przepływomierza paliwa Flowtronic 15, dokonywano ciągłej rejestracji profilu prędkości samochodu, zużycia paliwa oraz parametrów sterowania silnika (prędkość obrotowa, uchylenie przepustnicy) [3] 3 WIELOASPEKTOWE WARTOŚCIOWANIE PARAMETRÓW RUCHU Zagadnienie oceny ruchu samochodu potraktowano jako zadanie wartościowania dwukryterialnego [6]: V śr = max! (1) Q = min! gdzie V śr (średnia prędkość przejazdu) oraz Q (eksploatacyjne zużycie paliwa) stanowią kryteria oceny jakości przejazdu, przy czym V śr jest maksymentem (korzystna wysoka wartość) a Q - minimentem (korzystna wartość niska) Rysunek 1 przedstawia obszar celu tego zadania Każdy punkt wykresu odpowiada jednemu z przejazdów Rozrzuty wartości obu kryteriów są tego samego rzędu i zawierają się w granicach od 39 do 57 % względem wartości uśrednionych Jednocześnie nie zachodzi istotna korelacja między 1 Dr, Ing, Katedra Pojazdów Drogowych i Rolniczych, Politechnika Opolska, ul Mikołajczyka 5, Opole, Polska, tel: , hetman@poopolepl Dr, Ing, Katedra Pojazdów Drogowych i Rolniczych, Politechnika Opolska, ul Mikołajczyka 5, Opole, Polska, tel: , hepner@poopolepl

2 136 Proceedings of the Conference "Modern Safety Technologies in Transportation - MOSATT 5" Q i V śr (współczynnik korelacji dla linii regresji R =,58) co dowodzi, że wymienione kryteria są niekooperacyjne a związki między nimi wymagają analizy w sensie polioptymalizacyjnym Rozwiązania zadania poszukiwano wstępnie metodą systematycznego przeglądu w sensie Pareto przestrzeni celu {V śr, Q} (rys 1) Efektem tego etapu optymalizacji jest wyznaczenie kompromisów (rozwiązań sprawnych) w postaci zbioru Pareto-optymalnego (Pareto I) Dla każdego elementu takiego zbioru (określonego numerem realizacji) spełniony jest zadany kompromis równorzędnie z innymi elementami i zachodzi warunek, że nie można poprawić jednego kryterium jakości bez równoczesnego pogorszenia drugiego kryterium Rozmiar wyjściowego zadania optymalizacyjnego zostaje zredukowany, jednak nie jest możliwe wskazanie jednej realizacji najlepszej Poszukiwanie rozwiązania ostatecznego przeprowadzono metodą programowania celowego (optymalizacji docelowej) [4] W metodzie tej dąży się do znalezienia takiego rozwiązania (przejazdu) sprawnego, które leżałoby możliwie najbliżej wybranego rozwiązania docelowego, uznanego za idealne, choć niemożliwe do uzyskania Tak więc w oparciu o elementy zbioru Pareto wyznacza się wyidealizowany punkt docelowy K o współrzędnych V = V max, Q = Q min Następnie poszukuje się w przestrzeni unormowanej takiego punktu ze zbioru Pareto, który leży najbliżej punktu K (wartość funkcji dystansowej L = L min, według zapisu ()) Wyniki obliczeń funkcji dystansowej L zawarto w tabeli 1 Vmax V śr Qmin Q L = V + max Q () max Postępowanie prowadzi się hierarchicznie, wyznaczając kolejne zbiory Pareto (II VIII), z których każdy następny jest gorszy od wszystkich poprzednich a lokalne wyniki wartościowania przejazdów uzupełniają klasyfikację generalną W rezultacie przeprowadzonej optymalizacji za najlepszy uznano przejazd nr 6 a za najgorszy przejazd nr 7, choć nie są to przejazdy pod jakimkolwiek względem ekstremalne 4 CHARAKTERYSTYKI PRZEJAZDÓW EKSTREMALNYCH Zróżnicowanie charakterystyk ruchowych pojazdu i charakterystyk sterowania silnikiem wykazano na przykładzie przejazdów nr 8 oraz 4, ekstremalnych pod względem zużycia paliwa (rys 4 i 5) Widać tu wyraźne zróżnicowanie profilu prędkości liniowej, prędkości obrotowej silnika oraz uchylenia przepustnicy a także rozkładu gęstości czasowej punktów sterowania silnika Przejazd najoszczędniejszy charakteryzuje się niewielką zmiennością prędkości obrotowej silnika oraz stopnia uchylenia przepustnicy Przejazd o najwyższym zużyciu paliwa jest zdecydowanie dynamiczny a punkty sterowania silnika rozmieszczone są w dużym obszarze przestrzeni sterowania Znamienne jest przy tym, że średnia prędkość przejazdu nr 8 jest zaledwie o 9 % niższa od prędkości przejazdu nr 4, natomiast zużycie paliwa jest niższe aż o 4 % Niższe jest również średnie przyśpieszenie wzdłużne (a x ) o 49 %, średnia prędkość obrotowa wału korbowego silnika (n s ) o 39 % oraz średnie uchylenie przepustnicy (α p ) o 6 % 5 WNIOSKI W szybkozmiennych warunkach ruchu (jazda miejska) eksploatacyjne zużycie paliwa istotnie uzależnione jest od techniki i taktyki prowadzenia samochodu i ze względu na zróżnicowane kwalifikacje kierowców może być słabo skorelowane z prędkością przejazdu Zastosowana metoda wartościowania (przeglądu zupełnego w sensie Pareto i programowania docelowego) o strukturze hierarchicznej umożliwia ocenę kwalifikacji kierującego na podstawie jego zdolności do uzyskiwania kompromisu pomiędzy prędkością przejazdu a zużyciem paliwa LITERATURA 1 HETMAŃCZYK Ireneusz, HEPNER Wacław: Opolska Samochodowa Jazda Ekologiczna Zielony Kierowca Edukacja poprzez rywalizację; II Ogólnopolska Konferencja Wychowanie Komunikacyjne 4, Opole - Jarnołtówek 4, str 3-33

3 Proceedings of the Conference "Modern Safety Technologies in Transportation - MOSATT 5" 137 HETMAŃCZYK Ireneusz, HEPNER Wacław: Wieloaspektowa ocena jakości ruchu samochodu Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji PAN 3, Zeszyt 6-7, str HETMAŃCZYK Ireneusz, HEPNER Wacław: Parametry kinematyczne i energetyczne ruchu samochodu a ocena cykli jezdnych Materiały konferencyjne Seminarium Naukowego "Układ silnik-samochód jako obiekt energetyczny", Opole, str PESCHEL Manfred, RIEDEL Claus: Polioptymalizacja Metody podejmowania decyzji kompromisowych w zagadnieniach inżynieryjno-technicznych WNT Warszawa SIŁKA Wojciech: Teoria ruchu samochodu WNT, Warszawa 6 SŁOWIŃSKI Roman: Metody wielokryterialnego programowania liniowego próba syntezy XXI Sympozjon Modelowanie w mechanice Zbiór referatów Nr 47, Gliwice 198 Opponent: Prof Ing Jan SKŁADZIEŃ, DrSc, Politechnika Śląska - Instytut Techniki Cieplnej 44-1 Gliwice, ul Konarskiego POLSKA tel , skladzie@itcpolslpl and jola@poopolepl WYNIKI Opolska Samochodowa Jazda Ekologiczna ZIELONY KIEROWCA Polonez GLi 16 Opole 1954r numery przejazdów VII Zużycie paliwa Q, l/1km VIII II Pareto I 11 Punkt docelowy K I 6 Rys Prędkość V śr, km/h Wyniki prób drogowych (obszar celu zadania)

4 138 Proceedings of the Conference "Modern Safety Technologies in Transportation - MOSATT 5" Tabela 1 Zestawienie wyników Nr Prędkość km/h Zużycie paliwa, l/1km Pareto Funkcja dystansowa Kolejność I I I I II II II II III III III IV IV IV IV Rys Konfiguracja trasy IV V V Tabela Współrzędne punktów docelowych V Pareto V max, Q min, Q max, VI 73 km/h l/1km l/1km VI I VI 516 II VII III VII 99 4 IV VII 16 5 V VII VI VII VII VIII 49 8 VIII VIII Rys 3 Samochód testowy

5 Proceedings of the Conference "Modern Safety Technologies in Transportation - MOSATT 5" przejazd 4 przejazd 8 Prędkość V, km/h/s Prdkość obrotowa n s, obr/min Uchylenie przepustnicy α p, % Droga L, m Rys 4 Profile przejazdów o najniższym (nr 8) i najwyższym (nr 4) zużyciu paliwa Przejazd 8: V = 1,1m / s, a x =,47 m / s, n s = 14 obr / min, α p = 17 % Przejazd 4: V = 13,3 m / s, a x =,9 m / s, n s = 8 obr / min, α p = 4%

6 14 Proceedings of the Conference "Modern Safety Technologies in Transportation - MOSATT 5" a) 1 9 Uchylenie przepustnicy, % Prędkość obrotowa n, obr/min b) 1 9 Uchylenie przepustnicy, % Rys Prędkość obrotowa n, obr/min Mapy gęstości czasowej punktów sterowania silnika na tle izolinii sprawności ogólnej dla: przejazdu 8 (a), przejazdu 4 (b)