《轻型汽车道路行驶工况》(T/CSAE 180-2021)
由中国汽车技术研究中心有限公司联合东风汽车集团股份有限公司乘用车公司、日产（中国）投资有限公司等单位发起，中国汽车工程学会环境保护技术分会组织提出的CSAE标准《轻型汽车道路行驶工况》(T/CSAE 180-2021)已按规定程序完成制定并于2021年4月12日正式发布。
本标准提出的轻型汽车实际道路行驶工况是指在中国交通环境下，描述轻型汽车行驶特征的时间-速度曲线集合，该集合以GB/T 38146-2019《中国汽车行驶工况》的中的CLTC-P曲线作为推荐基本工况，并开发出激烈驾驶工况进行补充，能够有效覆盖国六RDE实际道路测试中的大部分驾驶情景。企业在试验室中采用该工况进行整车转毂测试，就可以基本实现针对RDE的车型标定，从而在保证实际道路排放达标的同时，大幅降低标定开发的难度、周期和成本。
我国《GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》（简称“国六”）中引入了实际行驶污染物排放测试（RDE），用于监控实际行驶过程的排放水平。从认证管理角度出发，RDE的引入解决了车辆产品准入、监管测试与实际使用状态间的偏差，是国标的重要补充；但从企业产品开发角度来看，RDE测试试验复杂、受边界条件影响较大，标定周期长、成本高，给企业的车型开发造成了较大困难。
如果存在类似于国六Ⅰ型试验中所规定的在整车转毂上使用的时间-车速曲线描述的行驶工况，且其特征可以较好地复现RDE测试中出现的大部分高排放驾驶情景，那么只要让车辆在转毂上按照该曲线进行排放试验，就可以代替实际道路行驶过程，在大为简化的Ⅰ型试验规程下，以及显著缩短的工况测试时间内实现基于RDE减排需求的车型标定和开发，达到了节约成本、缩短周期和降低难度的目标。
我国现有的轻型车典型行驶工况，如国六采用的统一轻型汽车测试工况（WLTC）、GB/T 38146-2019《中国汽车行驶工况》定义的中国乘用车行驶工况（CLTC-P），以及一些行业机构自主开发的工况通常只能反映常规驾驶情景，难以兼顾RDE中出现的高排放情景。研究表明，工况的驾驶激烈程度越高，其对应的实际道路排放水平越高。因此，有必要开发动力特征水平更高的激烈行驶工况对基本工况进行补充，从而实现对车辆RDE测试情景有效而全面的覆盖。
目前欧洲一些企业采用RTS95激烈行驶工况作为RDE转毂标定工况，但RTS95工况是基于欧洲车辆的运行数据开发的，与我国情况存在差异，因此，不能单纯的照搬照抄，有必要对我国车辆实际道路行驶情况进行深入研究，从而开发出符合中国交通环境的激烈驾驶工况。
编制组密切跟进国内外相关标准体系动态，充分借鉴工况开发先进经验，在行业内广泛开展讨论交流，确定工况开发的技术路线和具体方法，提出了适用于中国RDE测试的基本行驶工况和激烈行驶工况。开发路线如图1所示。
图1. 轻型汽车道路行驶工况开发路线
为了让大家更好地理解行驶工况对RDE测试标定的影响，本标准从数据采集和处理、动力性特征计算和分析、激烈片段库定义和生成、曲线设计和构建以及试验验证等方面对激烈行驶工况的开发过程进行详细的论述。
编制组基于中国工况项目采集的我国41个代表性城市约5000辆车5500万公里的车辆运行数据，将车辆从一次启动到停车的过程定义为运动片段，如图2中蓝色曲线所示。根据定义对逐秒车速进行切割，建立各城市的运动片段库。
图2. 运动片段切割示例
之后计算各城市库中各片段样本的平均速度，将其划分到不同速度区间，计算区间库各样本的相对正加速度参数（Relative Positive Acceleration，简称RPA）。RPA反映了车辆在该片段运行的波动程度，片段的RPA值越高，其对应的车辆运行情景的驾驶激烈程度越高。RPA计算公式如下：
式中：i ——片段中采样时刻（s）；
vi ——车辆在片段中第 i 秒的速度（m/s）；
ai+——加速度大于0 m/s2的加速度值（m/s2）；
x ——片段运行里程（m）。
统计各城市片段库中速度区间的RPA分布情况，结合该城市在全国交通量中所占比例进行加权，得到全国各速度区间的RPA综合分布情况，如图3所示。可以看出我国和欧洲的RPA情况之间存在差异，特别是在低速区间，欧洲车辆的激烈行驶程度显著高于我国。所以依据欧洲工况进行标定开发会造成过度设计的问题，更加验证了开发我国自主激烈行驶工况的必要性。
图3. 我国和欧洲RPA80%分位线
此外，编制组收集了不同城市、不同车型的百余辆次的RDE测试数据进行片段分析，选择在实际测试中出现片段较多且激烈程度较高的速度区间作为构成激烈行驶工况的典型速度区间。对于每个区间，RPA值在其分布的80%分位上下5%范围内的片段能够代表区间对应的激烈驾驶情景。之后从全国片段库中选择符合上述速度和RPA范围要求的样本生成备选片段库。
计算分析各速度区间备选库样本的其他特征参数（最大速度、片段时长），特征存在较大差异的样本代表了该区间较高激烈程度下不同的驾驶情景。而分布密度较高的区域中的样本代表了实际中经常出现的典型激烈驾驶场景。为了令所开发工况曲线可以全面覆盖且有效定位多种典型情景，从备选片段库中提取符合上述要求的样本，生成各速度区间对应的典型激烈情景片段库，作为曲线构建的基础。
最后，从不同速度区间的典型库中抽取特定数量样本进行整理、排序和组合，构成激烈行驶工况曲线，如图4所示。
图4. 激烈行驶工况曲线
本标准推荐将CLTC-P作为基本行驶工况，和上述开发的激烈工况组合形成轻型汽车道路行驶工况。工况总体持续时长47分钟，和RDE实际道路测试所需时间（90~120分钟）相比，大幅缩短了标定周期。
本标准工况有效性的验证。通过对多辆样车进行CLTC-P和激烈行驶工况下的整车转毂试验，把能够直接反映车辆动力特征的发动机输出结果整理成逐秒的归一化转速-扭矩工况点集合，同理获取样车在RDE测试中的对应结果，定量评估前者对后者的覆盖程度。
图5展示了部分车辆的评估结果。从图中可以看出，大部分RDE测试工况点都处于试验的发动机运行范围内，表明本标准建立的轻型汽车道路行驶工况对RDE测试的覆盖情况良好，可以有效地用于RDE车辆标定。
图5. 样车归一化转速-扭矩覆盖情况
综上，本标准的意义在于提出了能够真实反映我国车辆驾驶情况、基本覆盖RDE道路测试情景的轻型汽车道路行驶工况，实现了RDE标定从实际道路向整车转毂试验的转变，为企业车型开发提供基准，降低了RDE标定成本和缩短RDE标定周期。同时有利于促进企业基于中国实际工况进行车辆开发和标定，加快具有实际效果的减排技术的导入和匹配，实现自主创新发展。
诚然，标准内容无法覆盖所有的细节，后来的开发者和研究者们需要基于标准主体，进行不断实践、探索与革新！
本标准提出的轻型汽车实际道路行驶工况是指在中国交通环境下，描述轻型汽车行驶特征的时间-速度曲线集合，该集合以GB/T 38146-2019《中国汽车行驶工况》的中的CLTC-P曲线作为推荐基本工况，并开发出激烈驾驶工况进行补充，能够有效覆盖国六RDE实际道路测试中的大部分驾驶情景。企业在试验室中采用该工况进行整车转毂测试，就可以基本实现针对RDE的车型标定，从而在保证实际道路排放达标的同时，大幅降低标定开发的难度、周期和成本。
我国《GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》（简称“国六”）中引入了实际行驶污染物排放测试（RDE），用于监控实际行驶过程的排放水平。从认证管理角度出发，RDE的引入解决了车辆产品准入、监管测试与实际使用状态间的偏差，是国标的重要补充；但从企业产品开发角度来看，RDE测试试验复杂、受边界条件影响较大，标定周期长、成本高，给企业的车型开发造成了较大困难。
如果存在类似于国六Ⅰ型试验中所规定的在整车转毂上使用的时间-车速曲线描述的行驶工况，且其特征可以较好地复现RDE测试中出现的大部分高排放驾驶情景，那么只要让车辆在转毂上按照该曲线进行排放试验，就可以代替实际道路行驶过程，在大为简化的Ⅰ型试验规程下，以及显著缩短的工况测试时间内实现基于RDE减排需求的车型标定和开发，达到了节约成本、缩短周期和降低难度的目标。
我国现有的轻型车典型行驶工况，如国六采用的统一轻型汽车测试工况（WLTC）、GB/T 38146-2019《中国汽车行驶工况》定义的中国乘用车行驶工况（CLTC-P），以及一些行业机构自主开发的工况通常只能反映常规驾驶情景，难以兼顾RDE中出现的高排放情景。研究表明，工况的驾驶激烈程度越高，其对应的实际道路排放水平越高。因此，有必要开发动力特征水平更高的激烈行驶工况对基本工况进行补充，从而实现对车辆RDE测试情景有效而全面的覆盖。
目前欧洲一些企业采用RTS95激烈行驶工况作为RDE转毂标定工况，但RTS95工况是基于欧洲车辆的运行数据开发的，与我国情况存在差异，因此，不能单纯的照搬照抄，有必要对我国车辆实际道路行驶情况进行深入研究，从而开发出符合中国交通环境的激烈驾驶工况。
编制组密切跟进国内外相关标准体系动态，充分借鉴工况开发先进经验，在行业内广泛开展讨论交流，确定工况开发的技术路线和具体方法，提出了适用于中国RDE测试的基本行驶工况和激烈行驶工况。开发路线如图1所示。
图1. 轻型汽车道路行驶工况开发路线
为了让大家更好地理解行驶工况对RDE测试标定的影响，本标准从数据采集和处理、动力性特征计算和分析、激烈片段库定义和生成、曲线设计和构建以及试验验证等方面对激烈行驶工况的开发过程进行详细的论述。
编制组基于中国工况项目采集的我国41个代表性城市约5000辆车5500万公里的车辆运行数据，将车辆从一次启动到停车的过程定义为运动片段，如图2中蓝色曲线所示。根据定义对逐秒车速进行切割，建立各城市的运动片段库。
图2. 运动片段切割示例
之后计算各城市库中各片段样本的平均速度，将其划分到不同速度区间，计算区间库各样本的相对正加速度参数（Relative Positive Acceleration，简称RPA）。RPA反映了车辆在该片段运行的波动程度，片段的RPA值越高，其对应的车辆运行情景的驾驶激烈程度越高。RPA计算公式如下：
式中：i ——片段中采样时刻（s）；
vi ——车辆在片段中第 i 秒的速度（m/s）；
ai+——加速度大于0 m/s2的加速度值（m/s2）；
x ——片段运行里程（m）。
统计各城市片段库中速度区间的RPA分布情况，结合该城市在全国交通量中所占比例进行加权，得到全国各速度区间的RPA综合分布情况，如图3所示。可以看出我国和欧洲的RPA情况之间存在差异，特别是在低速区间，欧洲车辆的激烈行驶程度显著高于我国。所以依据欧洲工况进行标定开发会造成过度设计的问题，更加验证了开发我国自主激烈行驶工况的必要性。
图3. 我国和欧洲RPA80%分位线
此外，编制组收集了不同城市、不同车型的百余辆次的RDE测试数据进行片段分析，选择在实际测试中出现片段较多且激烈程度较高的速度区间作为构成激烈行驶工况的典型速度区间。对于每个区间，RPA值在其分布的80%分位上下5%范围内的片段能够代表区间对应的激烈驾驶情景。之后从全国片段库中选择符合上述速度和RPA范围要求的样本生成备选片段库。
计算分析各速度区间备选库样本的其他特征参数（最大速度、片段时长），特征存在较大差异的样本代表了该区间较高激烈程度下不同的驾驶情景。而分布密度较高的区域中的样本代表了实际中经常出现的典型激烈驾驶场景。为了令所开发工况曲线可以全面覆盖且有效定位多种典型情景，从备选片段库中提取符合上述要求的样本，生成各速度区间对应的典型激烈情景片段库，作为曲线构建的基础。
最后，从不同速度区间的典型库中抽取特定数量样本进行整理、排序和组合，构成激烈行驶工况曲线，如图4所示。
图4. 激烈行驶工况曲线
本标准推荐将CLTC-P作为基本行驶工况，和上述开发的激烈工况组合形成轻型汽车道路行驶工况。工况总体持续时长47分钟，和RDE实际道路测试所需时间（90~120分钟）相比，大幅缩短了标定周期。
本标准工况有效性的验证。通过对多辆样车进行CLTC-P和激烈行驶工况下的整车转毂试验，把能够直接反映车辆动力特征的发动机输出结果整理成逐秒的归一化转速-扭矩工况点集合，同理获取样车在RDE测试中的对应结果，定量评估前者对后者的覆盖程度。
图5展示了部分车辆的评估结果。从图中可以看出，大部分RDE测试工况点都处于试验的发动机运行范围内，表明本标准建立的轻型汽车道路行驶工况对RDE测试的覆盖情况良好，可以有效地用于RDE车辆标定。
图5. 样车归一化转速-扭矩覆盖情况
综上，本标准的意义在于提出了能够真实反映我国车辆驾驶情况、基本覆盖RDE道路测试情景的轻型汽车道路行驶工况，实现了RDE标定从实际道路向整车转毂试验的转变，为企业车型开发提供基准，降低了RDE标定成本和缩短RDE标定周期。同时有利于促进企业基于中国实际工况进行车辆开发和标定，加快具有实际效果的减排技术的导入和匹配，实现自主创新发展。
诚然，标准内容无法覆盖所有的细节，后来的开发者和研究者们需要基于标准主体，进行不断实践、探索与革新！
