赛车计划模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇赛车计划，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

1、火花塞进机油影响车。

2、火花塞里有机油，发动机会冒蓝烟，提速没有劲，油耗升高，火花塞烧蚀，对发动机有害无益。建议将漏油地方查出来（是否是气门油封漏油），该更换的更换，把缸内机油吸干净，更换火花塞。

3、当活塞环磨损严重,密封的效果就会大大下降,于是被曲轴甩起的机油就能穿过活塞环进入气缸,使得火花塞上粘有机油。

（来源：文章屋网 ）

篇2

活动主办:鲁东大学团委·学生工作处

活动承办:交通学院团委·学生会

协办单位:鲁大驾校、

活动时间:4月5日——5月底

一,大赛成立组委会

[组委会]

主任: 张绍旭(交通学院团委书记)

策划成员: 王家进(交通学院学生会主席)

赵乐之(交通学院学生会副主席)

王建勇(交通学院学生会副主席)

万德凯(交通学院学生会副主席)

武海波(交通学院学生会副主席)

[评审团]: 赵汉杰(交通学院团委老师)

李尊胜(鲁大驾校副校长)

于京诺(鲁东大学交通学院汽车教研室主任)

陈燕(鲁东大学交通学院汽车教研室老师)

______(鲁大驾校教练)

______(鲁大驾校教练)

二,大赛组织及参赛范围:

(一)大赛分为初赛和决赛.

1. 初赛:参赛人员以书面形式进行理论竞赛(时间:60分钟,范围附后)

按初赛成绩,选出22名选手进入决赛.

2. 决赛:按照公平,公正的原则,参赛人员先进行抽签[1—22],按照序号和姓名,不公布所在院系参赛.

(1),实地驾驶资格选拔: 5月20日下午

(2),实地驾驶(100分):[场地驾驶和倒桩],全程为一次性驾驶,评审团负责现场打分.(评分标准及使用车型待定)

(二)参赛范围为鲁东大学在校本专科学生,以院系为单位报名

(人数:5人/院系)

(三)报名时间为最后截至时间,过期不候,因个人原因耽搁后果自负.

(四)赛前将组织会议说明详细情况,依实际情况时间安排如有改动,另行通知.

(五)具体的场地安排和工作方式由学生会具体策划.

三,大赛时间:

时 间

内 容

地 点

4月5日——5月10日

准备

5月10日例会

报名

5月14日上午9:00

初赛

交院教学楼东2合堂

5月17日

公布决赛名单

5月20日下午2:30

实地驾驶资格选拔

5月21日上午8:00

决赛(驾驶)

驾校练车场

5月底

颁奖

四,大赛奖励办法:

本次大赛设奖如下:

评选院系奖.以各院系所有选手中的最高成绩为标准.设一等奖一个,二等奖两个,三等奖三个.

评选个人奖.以个人成绩为标准.

设一等奖一个,二等奖两个,三等奖三个.

对获得实地驾驶第一名的选手,由鲁东大学团委·学生处,鲁大驾校授予"鲁东大学学生驾驶技术能手"称号.

五,理论赛参考书目:

1. 《机动车驾驶人考试常识》山东省交通警察总队 编

(初赛占75分,决赛占70分)

2. 《交通运输法规》人民交通出版社

(初赛占15分,决赛占25分)

3. 汽车驾驶完全手册(见附表) (初赛占10分,决赛占5分)

活动联系人:王家进

联系电话:

附表:

汽车驾驶完全手册

起动之前先坐稳,车内仪表检查准.

油压电压都稳定,切记调准后视镜.

一拧钥匙一脚油,手脚配合要紧凑.

踩住离合挂倒档,松开手闸向后望.

出库倒车要注意,来往车辆看仔细.

轻踩油门慢离合,平稳启动不熄火.

篇3

1 概述

第一届巴哈大赛是在2015年8月26日，由中国汽车工程学会（SAE China）发起，山东潍坊滨海经济技术开发区联合主办，山东荣和国际赛车场与《汽车之友》杂志社联合承办的“2015中国汽车工程学会巴哈大赛”（Baja SAE China，简称BSC）。

该项赛事是继“中国大学生方程式汽车大赛”成功举办之后，中国汽车工程学会推出的又一个全新的技能型人才培养平台。BAJA是西班牙语越野车的意思，巴哈大赛于1976年起源于美国。这是一项全新的技术教育和工程实践教育手段，集技术性、趣味性于一身，已成为各国发现和培养汽车产业技能型人才最重要的非教育领域的社会化公共平台和非盈利社会公益事业。

1.1 悬架系统

悬架是汽车上的重要总成之一，它把车身和车轮弹性地连接在一起。悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。悬架与汽车的多种使用性能有关，为满足这些性能，悬架系统必须能满足这些性能的要求：首先，悬架系统要保证汽车有良好的行驶平顺性，对以载人为主要目的的轿车来讲，乘员在车中承受的振动加速度不能超过国标规定的界限值。其次，悬架要保证车身和车轮在共振区的振幅小，振动衰减快。再次，要能保证汽车有良好的操纵稳定性，一方面悬架要保证车轮跳动时，车轮定位参数不发生很大的变化，另一方面要减小车轮的动载荷和车轮跳动量。还有就是要保证车身在制动、转弯、加速时稳定，减小车身的俯仰和侧倾。最后要保证悬架系统的可靠性，有足够的刚度、强度和寿命。所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。同时，汽车悬架做为车架（或车身）与车轴（或车轮）之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。

1.1.1 立柱

立柱是巴哈赛车比较重要的关键底盘部件，用于连接悬架和转向系统，并为制动系统部件提供安装位。赛车前后悬架的结构不同，后轮为驱动轮，前轮有转向系统，因此前后悬架配套的立柱结构亦不相同，需分开单独设计。而本文只考虑前悬立柱的设计。考虑到赛车上立柱需连接悬架、轮毅轴承和制动器卡钳，因此其结构设计应具备3个方面：轮毅轴承安装位及螺栓安装孔；悬架球头销的安装形式及安装位；制动卡钳的安装位及安装孔。满足这3个方面后，方可自由设计其形状和连接件。但前悬架立柱还需特别考虑转向梯形臂的连接，设计的前后悬架立柱三维模型。

1.1.2 立柱的创新与优化

在Baja大赛中，赛车它的工况十分复杂也十分恶劣，所以我们需要设计出一种能够适应这种工况的立柱并且尽量减轻它的重量。关于创新，考虑到立柱所受的力与最容易形变的部位，我们设计出了一种新的立柱形式来解决这个问题；关于优化，我们通过有限元（ANSYS Workbench）分析其受力情况，在不影响其工作的情况下对其打孔、开槽，尽量减轻它的重量。

2 分析与创新

2.1 技术资料分析

2.1.1 《越野车前悬架》结构特点

其特征在于，还包括与上摆臂、下摆臂一端固定连接的转向节，与转向节侧壁固定连接的轮毅，所述上摆臂、下摆臂的另一端端部装设有与车架相连接的连接头。根据权利要求1所述的越野车前悬架，其特征在于，所述下摆臂（2）上还设有一支座（（6），该支座（（6）上装设有一减震器（7），减震器（7）的一端与支座（6）固定连接，其另一端与车架固定连接。

本实用新型的目的在于克服现有技术中上述缺陷：提供一种连接牢固，安全性能高，能有效提高越野车在驶于高低起伏落差极大的路面环境时的行车稳定性的越野车前悬架。‘为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：提供一种越野车前悬架，包括上摆臂、下摆臂，还包括与上摆臂、下摆臂一端固定连接的转向节，与转向节侧壁固定连接的轮毅，轮毅与车轮连接，所述上摆臂、下摆臂的另一端端部装设有与车架相连接的连接头。

所述下摆臂上还设有一支座，该支座上装设有一减震器，减震器的一端与支座固定连接，其另一端与车架固定连接。

该结构特点的缺点在于：在工况较恶劣的情况下，上A臂和下A臂与立柱连接处的应力过大，在连接处产生了集中应力，应力的最大值超过了材料的屈服强度，容易发生断裂。

2.2 创新点分析

根据技术资料分析的文献，都发现立柱几个方面的缺点，所以可以采取更好的方案进行改进，改进点主要针对的是增加它的强度。我们可以通过设计一些特殊的结构，比如将A臂夹在立柱中间，使得它的受力由立柱的两个部位分担，使整个立柱的受力更均匀；在容易断裂的地方增设加强肋来增加它的整体强度。

由改进的前后图可以看出，在改进后的立柱中，新的立柱拥有着更牢靠的结构，在受力大的地方设置有加强肋使得它的工作更为可靠；在上A臂与下A臂和立柱连接的地方，设置了两层上下固定装置，使得立柱整体受力更均匀。

从改进前后立柱的ANSYS静力学分析中可以看出，在改进后的立柱的ANSYS静力学分析中，我们以两个轴承的两个安装面为支撑，分别在立柱的上下A臂安装处加上竖直方向的力，在主销孔里加上水平方向上的力来分析立柱的受力。由分析的结果可以看出，新的立柱比改进前的立柱明显受力较均匀，并且产生的集中应力很小，很符合巴哈大赛恶劣工况对赛车的要求。

3 初步方案设计

3.1 结构初步设计

3.1.1 结构组成及安装位置

如图所示，新方案是在原方案的基础上增加了必要的加强肋以及在受力较小的地方开槽以减轻重量。下图为立柱的装配图，立柱的上面通过杆端关节轴承和上下锥形垫片与上A臂相连，立柱的下面同理也与下A臂相连，立柱的里面的有两个角接触轴承，紧接着是与制动盘相连，轮毂轴插入立柱并与车轮相连接。这样的立柱在恶劣的工况，比如崎岖的山路、下陡坡的路况上行驶时，能保证赛车的车架与车轮连接的正常，并兼有协助转向功能的立柱也能正常工作。

3.1.2 结构使用方法及适用范围

该改进结构的使用方法较为简单，安装在悬架相应的位置就可以使用。因为立柱是保证车架与车轮连正常的关键部件，而该立柱受力均匀，集中应力小，能很好地胜任这项任务。接该结构适用于工况较为恶劣的赛车，它能够保证赛车的立柱以及悬架能够正常工作。

3.2 工艺流程中各工艺的实施步骤

（1）分别对4块立柱的毛料进行实际的测量，找出4块毛料大致的轴承安装孔的中心点，用圆规画针画出轴承安装位的大概位置。测量轴承安装孔的上下左右的加工余量是否足够。

（2）将四块毛料利用普通铣床将四周进行粗铣，由于毛料四周平面的平整度较差。利用普通铣床将其铣削，以保障后续加工的基准面。粗铣都是按每次铣削0.5mm的加工量进行的，只要毛料表面铣削平整即可。

（3）将粗铣完成的毛料装夹到普通车床上，普通车床上需要换装四抓卡盘。将毛料装夹到四抓卡盘后，在利用台座画规，通过调整四抓卡盘的四抓伸缩量，找到之前己画出轴承安装孔的中心。再次测量轴承安装孔前后左右的毛料余量是否足够。

（4）安装完成并找好中心后，便可开始加工立柱的轴承孔。由于前立柱和后立柱都需要安装两个轮毅轴承。加工时必须保证两个轴承孔同轴度的高精度。利用车床将表面进行了粗车，粗车量为每次0.5mm，只需将毛料表面车削平整后在进行一次0.1mm的精车，即这个平面加工完成。之后利用钻头将毛料进行钻孔并打通，开始进行第一个轴承孔的车削，61815-2RZ轴承的外径为95mm，厚度为10mm轴承孔深度车削深度为10mm，并控制误差范围为0-+0.05mm。车削轴承孔内径的时，先将轴承孔粗车到94.5mm后，等待毛料温度冷却到室温后，利用内径千分表进行测量，进行精车，并保证轴承孔与轮毅轴承的过盈配合量为0.020-0.025mm。对立柱轴承孔进行倒角，倒角量为0.2mm。之后将轮毅轴承与立柱轴承孔进行一个试装配合，保证轮毅轴承边缘的倒圆能够配合进立柱轴承孔的倒角内即可。

（5）立柱要加工两个轴承孔，由于两个轴承孔都是在普通车床上加工。需要另外加工一个钢制的芯轴来保证两个轴承孔的同轴度。

（6）将立柱翻面加工第二个轴承孔，同样采用车削的方式进行加工。但是由于加工深度比第一个轴承孔深，加之顶针对内径千分尺的千涉。第二个轴承孔车削加工要更为细致。

（7）两个轴承孔加工完成后，将立柱再次装夹在四抓卡盘上，用台座式千分表找圆心。误差范围控制在0.02mm以内即可。将立柱与芯轴过盈配合处车削到设计尺寸。到此立柱加工最为重要的保证二个轴承孔同轴度的加工工作完成。

（8）轴承孔加工完成后，利用加工中心和数控铣床加工立柱的剩余部分。

（9）加工完成后对立柱翻面铣削剩余的余料，立柱便加工完成。

4 结论

根据上述方案，能很好解决立柱在恶劣的工况下产生集中应力的情况，并且立柱整体的受力较均匀，最大的应力值也是远远小于材料的屈服极限值，所以不会造成扭曲变形甚至断裂的情况。四轮定位等参数也考虑了进去，完全能适应巴哈赛车的工况。立柱上下安装A臂所开的槽宽度也符合转向的要求，能够很好地与赛车其他系统相配合。立柱整体结构也比较简单，拆装方便，制造工艺性好，前后立柱都可以使用相同的立柱，互换性好。质量轻，减小了簧下质量，符合赛车轻量化的设计标准。

参考文献：

篇4

中图分类号：U464.234 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2017）04-0055-06

Abstract： The object is FSAE car's intake system， the main reference target university research team racing intake system. First， the theoretical analysis method using access to relevant documents， the initial establishment of three-dimensional model， simulation analysis. Then use the method of univariate analysis of the various parts of the model parameters of simulation and optimization， solving the optimal size of the various parts of the intake system. Tool is commonly used three-dimensional software CATIA. Process flow within the intake system of the gas is analyzed to optimize the software commonly used finite element analysis software ANSYS FLUENT use. After analysis and optimization come to the ideal racing intake system FSAE streamline distribution.

Key Words： Air intake system； The flow field analysis； FSAE； 20 mm flow-limiting valves

引 言

大W生方程式汽车大赛（简称“FASE”）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。比赛规定赛事所用发动机排量小于600cc，且在进气系统的进气总管处设有20mm的限流阀；同时也规定出进气顺序为：空滤―节气门―总管（内设限流阀）―稳压腔―歧管―发动机。在进气过程中，气体如果流动不均匀会对发动机进气质量产生较大影响，影响燃料使用效率。进而影响发动机发挥其各项性能乃至影响整车的性能[1]。因此，对赛车发动机的进气系统的结构进行分析和优化，提高发动机的充气效率十分重要。本文首先根据大赛对方程式赛车的规定以及文献资料，通过计算等确定了进气的各部分参数，然后利用CATIA建立进气系统的三维模型，之后利用ANSYS FLUENT进行了分析。并根据分析结果进行了优化，最后取得了比较好的效果，为今后进气系统的改进指明了方向。

1 进气系统参数确定

1.1 进气限流阀尺寸确定

大学生方程式汽车大赛要求控制进气量，主要是为了控制发动机功率，保障参赛者的安全，避免发生事故。“仿真用ANYSY Fluent软件，压力出入口压差暂定标准大气压。研究使用CBR 600RR款发动机，根据进气歧管质量流量来判断模型的优劣。大赛规定限流阀为直径不大于20mm，为了增大进气量，选择直径20mm的限流阀，又通过文献资料查询到限流阀的进口渐缩角范围为10～20°，出口扩张角范围为5～7°”[2]。本文初步确定的进口减缩角为18°，出口扩张角为6°。

1.2 进气总管长度确定

在发动机低转速时汽油机进气总管长度对性能影响较大，而高转速时作用很小。在比赛时赛车的转速通常在高转速状态下，所以对进气总管的长度要求不高。因为使用了限流阀，需要对总管用fluent软件进行分析；又由于基于方程式赛车的发动机进气系统设计是在大赛规则下的最优设计，对设计的考虑因素有满足方程式赛车的外框定义，本文进气系统设计是进气口朝上的设计，也要避免与赛车头枕的干涉[3]。所以选择进气总管长度为282mm。

1.3 稳压腔的结构参数设计

稳压腔可以给进入空气稳定的空间，让歧管进气更加均匀。稳压腔体积较大时，进气均匀度就会变得更好，对提高充气效率越有利，但是如果体积过大就会导致气门迟滞，踩下油门，加速效果也会有迟滞现象。因为我们还不能做到气门迟滞的模拟，只能使用经验值，经验值一般在2.5――3.5L[4]，本文初步确定的体积为2.8L。

1.4 进气歧管的结构参数确定

发动机的进气歧管参数对进气有很大的作用。第一，当进气歧管的长度比较短时，它的进气阻力就会相应变小，由此我们可设计进气歧管尽可能短；第二是进气歧管的动态效应，进气的过程不是瞬间完成的，是一个运动的过程，在空气流动过程中，歧管内的压力不是固定不变的，这种压力变化也会对进气效率产生影响。并不是所有的情况下，歧管变短都会有利。当发动机转速不高时，歧管长度太短也不能增加进气效率[5]。因此，在综合考虑的基础上（既要提升各工况的进气效率，又要利用好进气谐振作用，还要符合比赛要求）使歧管的长度尽量小。本学校使用是摩托高转速发动机，在比赛中转速一般在6000―11000r/min，那么它的进气歧管可以设计的短一些 [6]。

发动机的进气过程是不连续的、周期性的，每个工作循环进气一次。由于进气有着这种特性，进气歧管内会生成一种波，它会对歧管内的气体产生压力，这种压力波会在机构内传播。Helmholtz提出了进气谐振理论并验证了其准确性。利用适当大小进气歧管和一定大小稳压腔相适应，在进气过程中可以在进气歧管内产生压力波，增大歧管内压力，使进气量变多一些。

所以通过进气谐振理论让进气歧管与稳压腔组成谐振系统[9]，计算得出歧管长度在常用转速8000r/min时为为76mm。

进气歧管出口要略大于或等于气缸进口，查询气缸参数可知气缸出口直径为40mm，所以进气歧管出口直径可以为40mm或42mm。为使进气更充足，可以将进气歧管进口设定略大于进气歧管出口尺寸，初步确定为45mm。

2 进气系统模型的建立

根据以上初步确定的进气系统参数利用CATIA软件建立了三维模型。见图1：

对此三维模型进行质量流量分析见图2：

此次模拟通过质量流量分析结果图可以看出总的质量流量为0.0659kg/s。距离标准值0.070kg/s还有一段距离，其他四个进气歧管中间两个管1、2明显比两端进气歧管3、4要大很多，质量流量在四个管中并不均匀，需要进行优化。

对此三维模型进行流场分析见图3：

通过这个流场图可以看出，气体流线在稳压腔中流动没有规律，比较凌乱。在四个进气歧管中的气体流线分布也不均匀。所以需要优化进气系统的各参数。

3 进气系统优化过程

3.1 限流阀进口渐缩角的优化

由文献资料查询到的限流阀进口渐缩角取值范围为10°到20°，所以采用单一变量分析的方法，其他参数不变。因为限流阀总长度不能超过外框定义，并且节气门大小确定的，直径为28mm，所以通过调整20mm圆环与28mm的圆环距离来调整进口渐缩角，从10°开始以1°的间隔递增到20°进行仿真分析，见表1：

将分析结果画成柱状图，见图4：

根据以上的仿真结果可以看出总的质量流量随着进口渐缩角的增大先增多后减少，峰值在15°，总质量流量为0.0661kg/s流体在管中的流动符合连续性方程（同一管中截面面积与流体流速的乘积为一定值）角度太小时进气口小于节气门大小会使进气量不足，等于节气门大小事会超过大赛规则外框，角度太大时，进口气体流速变慢也会使进气量变小。所以分析对比得出适宜角度为15°，其质量流量分析结果如图5所示：

3.2 限流阀出口扩张角的优化

对于限流阀出口扩张角来说，5°到7°是它的经验值，同样采用单一变量分析，得出不同出口扩张角角度下的总质量流量结果，见表2：

将分析结果绘成柱状图，见图6：

根据以上的分析结果可以看出进气系统总的质量流量随着出口扩张角的增大先增大后减小，在7°时得到峰值0.0687kg/s虽然查阅资料得到的出口扩张角的经验值为5°到7°，但是为保证准确性，在8°时同样进行了仿真模拟，使结果更加准确。

同样，由连续性方程可知，出口扩张角角度变大导致稳压腔内气体流速变慢，不利于进气，而且出口扩张角角度变大会客观上增大稳压腔体积，可能会导致刹车迟滞现象。在出口扩张角为7°时的质量流量结果如图7：

3.3 对稳压腔进行优化

因为进气系统的四个歧管的位置是由气缸确定的，不能改变，稳压腔的长度要满足歧管位置的要求由于稳压腔经验值最大为3.5L，体积不大，所以采用腔体长度不变，改变直径大小来控制稳压腔体积的方法斫行建模分析。分析结果见表3：

分析结果柱状图见图8：

可以看出稳压腔随体积的变化，进气总质量流量先增大后减小，在3.2L时取得最大值但是总体变化不大，因为稳压腔主要影响气门迟滞。在所取经验值范围内，不会引起气门迟滞现象，所以这里不考虑。其仿真结果见图9。

3.4 进气歧管的优化

进气歧管长度由以上进气谐振公式将新的稳压腔体积带入到公式中，计算可以得出进气歧管长度近似为70mm。

由以上质量流量分析结果可以看出来，中间的1、2歧管的质量流量明显高于两端进气歧管3、4，造成四缸进气不均匀。原装发动机的四个进气歧管都是一样的，尺寸相同，因为气体流到稳压腔两边的比中间两管要少，所以需要改变两边歧管尺寸，增加歧管3和歧管4入口直径，增大进气量使四管质量流量基本相同，以1mm为间隔增加进气歧管的入口直径，中间两管入口直径为原直径45mm，而四个歧管出口直径都与原模型一样为42mm，入口直径为48mm时，四个歧管质量流量比较均匀，仿真结果见图10：

优化后的仿真结果，总的质量流量已经接近理想的0.07kg/s，并且四个进气歧管的质量流量分布均匀。

4 优化结果与结论

4.1 优化前后参数对比

本次ANSYS仿真优化分别对进气系统的进口渐缩角、出口扩张角、稳压腔体积以及进气歧管的长度和歧管进口直径进行了优化优化前后参数对比见表4：

4.2 优化前后质量流量对比

优化前后质量流量分析结果也有很大的不同，见图12、图13：

比较两张分析图可以明显看出通过计算机仿真分析和单一变量分析方法优化进气系统的各部分参数，使得进气系统总进气质量流量增加达到了0.0697kg/s，与理想值0.070kg/s的差距不大，此理想值是吉林大学实验室通过实验测量得出。四个进气歧管也由不均匀变得比较均匀，满足了发动机四缸进气均匀的要求。

4.3 优化前后进气流场分析的对比

对优化后的模型进行流场分析，见图14：

与优化前流场图3对比，可以明显看出优化后的进气系统中空气流动的比优化前的均匀，比优化前的有规律，流线在稳压腔中流动路程比优化前短提升了进气效率。在歧管中，可以看出流线数量在四个歧管中的数量基本相同，优化后的模型在质量流量方面已经基本达到了要求。

参考文献：

[1]李志丰， FSAE赛车发动机进气系统改进设计及流场特性分析[D].湖南：湖南大学， 2008：6-7.

[2]彭才望， FSAE赛车用发动机进气性能研究[D]， 广东：广东工业大学， 2013，13-20.

[3]徐鹏， 发动机进气道数值模拟与优化设计， [D]山西：中北大学， 2014， 23-27.

篇5

中图分类号：U469.6+96 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0377-01

1 前言

FSAE规定，为了限制发动机功率，必须在进气系统的节气门与发动机之间安装一个内部截面直径为20mm（使用汽油燃料时）的圆形限流阀，并且所有发动机的进气气流必须流经此限流阀。故节气门与发动机之间要设计的部分包括限流阀、集气室与进气歧管。

2 限流阀尺寸优化

为了在满足大赛对发动机功率限制的要求下，尽可能的减小限流阀对进气量的影响，使发动机功率得到更好的回升。

依据气流通过限流阀的过程将其结构分为三部分：限流阀入口；限流阀喉口；限流阀出口。

2.1 有限元模型

限流阀入口直径与入口锥角对进气摩擦阻力的影响很大，平缓的锥角带来较小的摩擦。定义锥面之间的角度为2φ，φ分别取14°、16°、18°、20°、22°，入口直径D分别取30mm、36mm、38mm、40mm、42mm。出口处气流流速逐渐减小，出口锥角和出口长度会影响压力回升率，故对限流阀整体性能影响最大[1][2]。定义锥面之间的夹角为2θ，θ取4°、5°、6°、8°、10°；出口直径为d，d取50mm、60mm、70mm、80mm。

2.3 限流阀有限元分析

对不同形状的限流阀用相同的前处理与边界条件设置，得出其出口处空气的流量，如表1与表2所示。

对比表1与表2，可以看出，限流阀出口形状对流量的影响比入口程度大；同一出口锥角下，出口直径变大，出口长度增长，流量变大。当出口直径过大时会出现气流与壁面分离的现象。

3 进气系统瞬态分析优化

用CATIA建立两种进气系统的三维模型，分别为易于加工的规则形状，称其为圆筒集气室型进气，及流线较好的曲面集气室，称其为曲面集气室型进气。

3.1 进气系统有限元对比分析

对两种不同形状的集气室用FLUENT进行瞬态模拟分析[3]，从两种集气室的流线动画来看，曲面型进气气流流动情况优于圆筒型进气， 如图1所示。

另一方面，从进气不均匀性方面评价，发动机进气不均匀性用最大不均匀度E表示：

E=（Qmax-Qmin）/Qme

式中：Qmax是歧管最大出口质量流量；Qmin是最小出口质量流量；Qme是平均质量流量。

取某一周期四个出口的最大质量流量并计算两种进气的最大不均匀度[4]。经计算，曲面型进气的进气不均匀度E为12.14%，而圆筒型的E为24.2%，说明曲面型的进气均匀性比圆筒型好，并且曲面型进气各口的质量流量普遍高于圆筒型。

3.2 曲面型进气系统有限元优化分析

（1）歧管倒角对进气不均匀性的影响

集气室与歧管的连接处进行圆角处理，观察进气变化情况[5][6]。通过出口端面质量流量可计算出其进气不均匀度E为11.29%，相比之前有不少提升。

（2）体积大小对进气均匀性的影响

为了探究集气室体积对进气均匀性的影响，建立两个形状相似，体积分别为1.4L和1.7L的曲面集气室型进气，用FLUENT对其进行计算，得出两种模型各个出口的最大质量流量，并计算得1.4L的进气不均匀度为9.52%，1.7L的为6.40%，可见随着集气室体积变大，进气均匀性逐渐变好，并且最大质量流量也稍有所增加，更有利于提高发动机进气和燃烧的质量。

4 结论

根据对进气系统稳态与瞬态的模拟，我们确定了赛车进气系统的尺寸与形状：

（1）限流阀出入口尺寸，入口锥角2φ=32°，入口直径D=40mm，出口锥角2θ=12°，出口直径d=70mm；

（2）集气室选取曲面集气室型进气，体积选取1.7L，并在歧管与集气室连接处进行圆角处理。

并为将来的FSAE赛车进气系统形状和尺寸优化提供了方法和理论依据。

参考文献

[1] 王福军.计算流体动力学分析―CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

[2] 李志丰.FSAE赛车发动机进气系统改进设计及流场特性分析[D].长沙：湖南大学，2008.

[3] 蒋炎坤.CFD辅助发动机工程的理论与应用[M]，北京：科学出版社，2004.

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近年来，我市的职业培训教育工作有了长足的发展，为全市培养了大批职业技术人才，对全市经济和社会事业的发展起到了巨大的推动作用。我市职业培训教育之所以取得显著的成绩，是各级各部门共同努力的结果，特别是省和×××市劳动和社会保障部门对我们的工作给予了大力的支持和帮助。原创：借此机会，我代表市委、市政府向关心支持我市劳动保障工作的各级领导表示最诚挚的谢意

人力资源是促进经济和社会发展的第一资源，如何发挥和创造人力资源的优势是各项事业发展的前提。党的十六大报告指出，要全面推进素质教育，造就数以亿计的高素质劳动者，数以千万计的专门人才和一大批拔尖创新人才。提出要把尊重劳动、尊重知识、尊重人才、尊重创造作为党和国家的一项重大方针在全社会认真贯彻。从我市实际情况看，近几年，我市经济已进入发展的快车道，培养和造就一大批高素质技能人才，对于我市走出一条新型的工业化道路，加快实现现代化，提高国际竞争力，实现“五年再造一个新×××”和提前十年全面建设小康社会的目标，具有重大的现实意义。因此，我市提出了加快高级技能人才队伍建设的目标，就是力争十五期间高级技能人才队伍占职工总数的比例达到20％以上。在下步的职业培训教育工作中，我们将做好三个方面的工作。

一是要提高认识，加强领导，完善职业培训工作机制。要在全社会树立人力资源是社会经济发展的基础、高级技能人才是人力资源骨干力量的观念。各级各部门要把高级技能人才队伍建设作为关系社会经济发展的大事来抓，尽快制定全市技能人才队伍建设的中、长期发展规划，并建立健全配套法规政策。要按照社会主义市场经济体制的要求，逐步形成政府宏观调控、原创：社会中介机构评估认证、市场导向、公平竞争的技能人才开发机制。

二是要坚持统筹规划，尽快形成齐抓共管的良好局面。要在市政府统一领导下，以市劳动保障部门为主，教育、经贸、财政、工会等部门统筹规划、协调一致、齐抓共管。要充分发挥技工学校和就业培训中心的龙头作用，联合社会办学单位，开展行之有效的职业教育和培训。严格实行劳动预备制度、职业技能鉴定和职业资格证书制度，着力改善劳动力技能结构，提高技术工人特别是高级技能人才的比重，尽快形成技能人才辈出的局面，以适应我市经济和各项事业发展的需要。

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静默，不动生色；狡黠，奋力一击，即是牌局上的技巧，也是此次奔驰新E级车留给世人最深刻的印象。在去年首次推出轿车与运动轿车的两种车型后，奔驰在C级车市场收获了不错的反响，但，这还远远不够。面对不断完善本土化进程的奥迪A6L和BMW 5系，奔驰想彻底改变“老三”的局面，底牌除了“天塌地陷，我自岿然不动”的豪迈气势，必须还会学会中国的游戏规则。

长轴距，双外观设计，高端配置……以上种种，似乎让奔驰E级车无懈可击。但仔细研究配置表便可发现，奔驰E级车的起步价不仅为三者里最高，而且在动力版本上也不占优势。因此，相比老款车型，新E级车在动力等方面做出了更多改进。首先新奔驰E级车在老款的基础上增加6款，达到15款车型。其次，车辆动力系统全面更新，搭载了全新的2.0T与3.0T发动机。此外值得一提的是，车辆搭载了4MATIC四驱系统，这样新车与同级别竞争车型的竞争中将更具优势。

事实上，新E级车的全面产品升级极大地提升了其核心竞争力，凭借强劲高效的发动机、更可靠的操控感以及丰富的配置选择，为客户带来更动感、更智能、更具品质的驾乘体验。同时，包括全新入门级产品在内的15款车型让更多客户可以亲身体验最久负盛名行政座驾的魅力。

底牌揭密

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中文分类号：TH173.5 文献标识码：A

1引言

随着汽车工业的发展，火花塞也得到大量的应用。火花塞是汽油发动机中用于点火的重要元件。火花塞上的螺纹是用来连接汽车内气缸，所以对于螺纹深度、牙型、外径的要求比较高。其质量的好坏直接影响点火效果。因此，滚丝机设备技术成为关键技术之一。

简述滚丝机动作过程：筛料，送料，滚丝。原控制系统送料装置用步进电机；另外单次筛料装置用一个小步进电机；滚丝处采用变频电机控制速度。

原滚丝机设备的控制系统应用PLC与变频器采用Modbus通讯协议以通讯方式进行控制的。以PLC为主控模块的控制系统虽然应用起来很方便而且很稳定，但企业更注重的是性价比，投入成本过高使企业很难在市场竞争中站稳脚跟，因此本文涉及了以嵌入式系统取代现有控制系统的方案。随着科技的不断发展，嵌入式的应用不断加深，嵌入式系统成为了热门。嵌入式控制系统是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置，其是软件和硬件的综合体。

2 滚丝机嵌入式控制系统的总体方案

滚丝机控制系统的主要被控对象：变频器，两个步进驱动器，振动盘指示灯冷却泵电机等。该系统嵌入式有别于PLC控制系统的最大便捷之处在于其集成性，可以将主CPU，变频器，步进驱动器分别制成电路板插接到一起，所以拟自制主控电路板、变频器和步进驱动器，控制框图如图1所示，由控制框图可以确定整个控制结构由主控电路板、步进驱动器板、变频器电路板组成，对系统的设置、操作等均由触摸屏来完成，并且设置了基本的按钮和数码管的显示。

3 系统硬件设计

嵌入式中最主要的是单片机。根据滚丝机控制对象的特点，提出以C8051F040为主控芯片的主控电路板，集成变频器驱动电路板和步进驱动器电路板的一套嵌入式控制模块。

3.1 MCU主控模块

MCU主控模块是整个系统的控制中心。主要包括MCU子系统；一组3*3矩阵按键，2个独立控制按键；状态显示LED，6位数码管及其驱动电路，C8051F040通过时序模拟的方式将显示所需数据送入74HC573并显示出来；RS-232通信接口，电路由MAX232和其电路构成；JTAG调试接口和，通过JTAG调试接口可以完成C8051F040的在线仿真、调试和编程；供电电路；温度传感器选择的支持一线总线的DS18B20芯片，独特的单线接口方式使得DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

3.2 变频器

滚丝机控制系统使用自制的变频器以配合嵌入式的控制方案，变频器主要包括整流、滤波和逆变三个部分，而整流滤波是将交流电变为直流电，逆变则将直流电变为交流，送给异步电机使其转动，整流和滤波将不在本文设计之中。

变频系统包括C8051F040单片机和富士公司出品的FSBB20CH60功率逆变模块，它们集成在两个模块上，一个为MCU主控模块另一个是IPM功率逆变模块上，它们通过插座连接在一起，MCU主控模块负责电机驱动信号的产生和整个系统的协调控制；IPM功率逆变模块则提供功率逆变功能，这里说明一下本课题为减少危险性，将整流滤波去除，直接给逆变模块直流电输入。如图5.14所示为C8051F040通用变频器系统框图。

3.3步进驱动器

步进驱动器的硬件组成主要包括驱动芯片L298，还有单向导通的二极管，这里选用的是DIN4148，及用于检测是否缺相的LED指示灯和电源电路等。L298N的电压接收范围为4.5～7V，为标准TTL电平，驱动2A，46V以下的步进电机，控制的电机种类包括两个两相或一个四相的，L298的输入端有四个，通过单片机提供时序信号，驱动步进电机改变其转速和方向。引脚图如图3所示，Pin1和Pin15可与电流侦测用电阻连接来控制负载的电路；OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2 个步进电机；input1～input4输入控制电位来控制电机的正反转；Enable则控制电机停转。

4 系统软件设计

整个滚丝机控制系统软件分为三个部分，电机的核心驱动程序，这部分主要是产生驱动电机所用的SPWM信号及相关驱动服务程序；系统控制程序；人机接口界面程序。

4.1 主程序流程

对于SPWM波的生成主要是计算高低电平的时间间隔，这里需要通过上面提到的SPWM生成方法计算时间的间隔再通过C8051F040单片机中可编程计数阵列PCA计算间隔时间，定时输出高低电平，实现SPWM的输出。

主程序流程如图4所示， 在系统初始化过后首先通过键盘设置输出频率，然后进入SPWM脉宽计算程序，根据所设置频率选择调制比N计算脉宽并确定max值。在SPWM输出程序中，对PCA特殊功能寄存器进行设置并启动计数器运行，开始输出SPWM波形。

中断服务程序是判断定时器和捕捉比较模块发生匹配时的程序，其中由CCFn的值来决定哪个模块匹配，其相应的CEX引脚上的电平发生变化，如果CEX为高电平则把高电平脉冲宽度值赋给寄存器，如果是低电平，把时间间隔脉冲宽度值赋给寄存器，同时根据数据指针判断是否和最大值相等，进而确定一个周期的起始，使数据载入正确。载波比N与max的关系式为max=N/2-1。CCFn位和CF位不能自动清零， 必须软件清零。

部分程序解析如图5所示：

4.2 触摸屏的设计

滚丝机控制系统设置操作等选用MCGS嵌入版组态软件，其是昆仑通态公司专门开发用于mcgsTpc的组态软件，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制。选择一块7寸MCGS TPC7062屏。

界面的设计包括：主界面，手动界面和自动界面。主界面为上位机监控系统运行的第一个界面，通过点击屏幕上方的各个按钮，可以进入到相应的各功能界面，在主界面，可以添加一些公司的产品简介及图片，丰富界面的内容，提高可读性使界面美观方便；进入手动操作界面，用户可在点动电机的启动、停止，步进电机的单步运动，变频电机的速度调整，通过手动界面可以测试出个分装置的合理参数，如图6所示；进入自动操作界面，用户可在此界面控制整套设备的启动连续运转停止解除报警等，自动界面会模拟真实设备的运动状况，同时当出现故障，界面会出现报警提示，并自动进入报警信息界面。如图7所示。

MCGS触摸屏上有一个RS232接口可以用来与单片机进行通讯。

5. 小结

通过对嵌入式在滚丝机控制系统中的应用进行分析，详细介绍了基于C8051F040的主模块、变频器驱动模块和步进驱动模块的硬件建立，各模块芯片的介绍。软件方面主要讲述了变频原理、变频器用SPWM波的软件生成，及部分程序的编写。在设备不断完善，有了固定的参数后，嵌入式系统的应用将成为必然，其稳定性将不再是局限，同时降低火花塞生产成本，提高生产效率。

参考文献

[1]杨捷.火花塞发展趋势. 汽车与配件，2003，14：30-31

[2]MCGS嵌入版6.5组态软件的帮助手册.北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.2003年

[3]贾俊.嵌入式系统中网络负载平衡群集的研究与应用[D].湖南：湖南大学.2010年

[4]张积微.现代变频技术的应用和电力电子装置带来的危害及对策.机械与电子，2007，17：591-597

[5]刘琦.汽车火花塞生产设备的研制 [D].天津：河北工业大学，2012年.

作者简介：

金荣群，男，天津福臻工业装备有限公司.工程师，研究方向：机械设计制造。

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中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）05（a）-0178-02

1 研究背景

高等职业教育的办学特点是以服务为宗旨，以就业为导向，走产学结合的发展道路。因此高等职业教育的课程设计也应以就业为导向，以能力为本位，根据不同专业所适应的职业岗位（群）要求，将职业资格标准列入到课程标准中，改革课程体系和内容。通过与行业、企业合作开发课程等多种方式与途径来开发课程，创新教学方法和手段，融“教、学、做、拓”为一体；知识则要把握够用的原则，加强应用性实践环节，强化学生的职业能力与素养。

汽车营销类专业是近年来国内高职院校为适应汽车产业发展而逐步兴起的文理结合的新型专业。其教学成本低，所培养学生的综合素质高，就业面广，具有良好的发展前景。然而高职院校的生源基础差，学习兴趣不浓，针对这一现象，我院推出了《推进教学方法改革实施意见》。结合这一指导意见，汽车技术服务与营销专业从生产实际出发，根据汽车企业的工作过程，将汽车技术服务与营销专业的汽车营销类课程进行整合，分成多个可行的项目进行教学。所谓项目化就是依据现代社会职业能力培养的需要，密切联系现实产业的发展状况，构建一种能够把专业基础课程和实际技能的训练相结合，以实现专业人才培养方案目标得以实现的教学方式[1]。项目结束后通过技能竞赛来验收项目成果，即以“项目+竞赛”的模式实施教学改革，从而促进学生主动学习。

2 研究内容

基于汽车企业工作过程的“项目+竞赛”实践教学模式，是师生通过共同实践一个完整的“项目+竞赛”而进行的实践教学活动。其核心就是将教学内容按一个完整的工作任务项目化，以竞赛形式完成任务。即以总的教学任务为框架，细分“子项目”并作为支架，以竞赛活动为载体，使学习者沿着“支架”逐步攀升。

它打破了传统的实践教学内容，变被动实践为主动参与，教师不断地激励学生，极大地激发了学生的学习热情和实践兴趣，以完整的一个工作项目为导向，按照职业能力的需要以“适度、够用”为原则，充分运用有利于创新型人才培养的任务驱动式、协作探究式、讨论式、参与式、情境模拟法、案例式等教学方式方法，彻底构建基于岗位工作过程的“理实一体、项目导向、任务驱动”为主体的教学模式，推行“教、学、做”一体化，逐步达到课程整合与教学方法的改革目的。

“项目+竞赛”实践教学模式的基本特征是“以项目+竞赛为主线、教师为主导、学生为主体”。其关键是“竞赛+项目”的设计，构造出一系列典型的可操作的“项目+竞赛”，让学生在完成“竞赛+项目”中掌握知识、技能与方法。在技能竞赛中引入竞争机制，整体牵引学生自主实践水平迅速提升[2]。

通过技能竞赛，学生主动实践，使学生的探究能力、观察能力、协作能力、领导能力以及综合职业能力都能得到很大提高，会大大增加学生今后取得创新成果的机率。

3 创新点

（1）整合汽车营销类课程，模拟汽车销售顾问这一岗位的工作流程，创设多个教学情境，把原来的死板的教学内容分成若干个项目，如“大众班、奥迪班、丰田班、本田班”等，并以“项目+竞赛”为主线、教师为主导、学生为主体，构造出一系列典型的可操作的“项目+竞赛”，按照这些品牌对销售顾问的职业能力标准来要求学生，让学生在完成“项目+竞赛”中掌握知识、技能与方法。

（2）革新教学方法，充分运用有利于创新型人才培养的任务驱动式、协作探究式、讨论式、参与式、情景模拟法、案例式等教学方式方法，彻底构建基于岗位工作过程的“理实一体、项目导向、任务驱动”，基于整合教学内容的“阶梯递进、专题教学、单项学习”等教学模式，推行“教、学、做”一体化，逐步达到课程整合与教学方法的改革目的。

（3）以“项目+竞赛”为载体，“成果驱动”+“任务驱动”双核心。大量运用视频影音及教学软件辅助讲解教学重点，学生兴趣浓厚，不枯燥；难点通过情境模拟、项目竞赛来突破，每完成一个项目，即以技能竞赛的方式对该项目进行考核，在成果形成的过程中学生自发的去研究、探讨、协作，综合职业能力得到全面培养，促进了学生主动学习；学生再通过竞赛后自评、小组互评和教师点评进一步提高，不断完善，职业能力在不知不觉中形成。“项目+竞赛”这种教学模式不仅适用于高职汽车技术服务与营销专业的人才培养，同时也可作为汽车服务企业员工培训的一种重要手段和方法。既可以贯穿在学习的各个环节，也可以在汽车服务企业对员工起到激励的作用，作为企业内训的一种手段。

4 该教学改革方案应用情况

4.1 应用范围

自2012年该改革方案推出以来，从校内和校外两个层面、多种渠道对汽车技术服务与营销专业学生主动实践能力培养模式进行了研究与实践，取得了较好的效果。

（1）积极组织汽车营销技能竞赛活动，提高学生主动实践的意识和能力。

①利用课前10分钟让学生代表通过情境模拟的方式对所授课程对应的项目进行实战演练，打好专业技能的基本功。

②经过学生的演练和一定时间的准备，将可行的“项目+竞赛”按职业标准进行考核，取得名次的同学要给予相应的奖励，激发学生的学习兴趣，促进学生主动实践。

③积极参加省级汽车营销大赛，为学生提供更高、更宽、更广的展示平台。通过校内省赛选拔，学生自信心、荣誉感、责任感都得到很好的培养，潜能得到很好的激发，同时入围省赛的同学的专业技能通过省赛的平台得到全面的提高，开阔视野。以省赛同学为典型，以点带线，以线带面，带动整个汽车技术服务与营销专业的学生主动实践，形成良好的学风。

据统计2012―2013年两年内，校内共组织四次汽车营销技能大赛，共有120名学生参赛，每次按参赛人数比例10%为一等奖，20%为二等奖，30%为三等奖，72名学生取得名次；省级共组织两次汽车营销技能大赛，有7名同学参赛，其中有5名同学获得名次，最好成绩为省级汽车营销技能大赛二等奖。

（2）校外实训基地的建立为“项目+竞赛”的完成提供更有力的保证。

将汽车营销类课程整合后，以“大众班、奥迪班、丰田班、本田班”等岗前培训的标准来指导相应的“项目+竞赛”，组织学生到校外实训基地大众汽车4S店、奥迪汽车4S店、本田汽车4S店、本田汽车4S店参观、学习、顶岗实践，一方面使学生在校内所学的知识和技能得到验证；另一方面也弥补了教学中存在的不足，使学生的岗位能力得到全面的提高，为“项目+竞赛”的完成提供更有力的保证。

4.2 应用程度

在此教学改革方案提出后，不仅在汽车技术服务与营销专业及相关汽车专业群进行应用与推广，同时运用此方案多次为汽车服务企业提供技术支持。两年内该方案提出后，被多个汽车企业认可，并与我院深度合作，部分学生顶岗实践，这不仅使学生与企业活动零距离接触，同时教师也为一线企业提供了技术支持，使教学改革成果在校内和校外得到全方面的推广。

4.3 实施效果

通过教学改革，汽车技术服务与营销专业自2005年创办以来目前已有六届毕业生，总毕业生人数为226人，平均就业率为99%，在我院毕业生就业率排名榜上居于第一位。同时，现已毕业的毕业生当中，已经有60%的同学在汽车企业工作业绩突出，成为企业的骨干，为汽车产业的发展做出了一定的贡献。

5 教学改革特色

5.1 激发学生的学习兴趣，促进学生主动学习，解决学生学习动力不足的问题

基于汽车服务企业的工作过程，将一个完整的工作项目以技能竞赛为载体通过任务驱动的方法来完成，实现了“成果驱动”+“任务驱动”双核心，促进学生主动学习，解决了学生学习动力不足的问题。

5.2 从细节着手，将职业标准列入技能考核项目中，解决学生综合职业能力较弱的问题

如汽车营销对应的工作岗位是汽车销售顾问，那么在教学中以汽车模拟销售技能竞赛为一个“项目+竞赛”的成果，注重平时职业素养的培养，将销售顾问的职业标准如职业形象、语言表达能力、协调能力、销售礼仪等列入技能考核标准中（具体权重如表1），使学生的综合职业能力得到较大的提高。

5.3 采取小组合作的学习策略，解决学生平时学习中不善于团队合作的问题

在教学中，将学生间的差异作为一种资源，根据学生的自有特点，将不同层次的同学在同一小组内进行合理分配，实现学生间的优势互补，同时通过项目的技能竞赛，培养学生的团队合作意识（如图1）。

6 综合水平

（1）该教学改革方案通过2013年全国汽车职业教育教师教学能力大赛全国总决赛高职组汽车商务项目专家评委的认可，在入围国赛的九名选手中，该改革方案指引下的教学内容总成绩排名第二名，荣获了国家级教学成果二等奖。

（2）在2012年辽宁省职业院校信息化教学大赛高职组信息化教学设计中，该教学改革方案指引的说课内容得到省教育厅专家评委的好评，荣获了省级教学成果三等奖。

（3）该方案不仅在我院得到广泛推广，同时也被我院汽车技术服务与营销专业的校企合作单位作为企业内训的培训方案。目前我院已与当地汽车企业共同策划合作完成大型试乘试驾会三次。通过校企业合作的深度接触，一汽丰田4S店的销售部部长胡宝鹏同志说我院培养的学生不仅基本功扎实，而且实践能力强，目前在他聘用的2012年20名毕业生中，有12名成为一汽丰田的骨干，其中有四名是员工内部培训的资深讲师，对我院的教学水平表示高度的认可。

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中图分类号：TP301.6 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0123-02

1 引言

交通拥挤、道路阻塞正越来越严重地困扰着世界各国的大城市[1]。传统的交通流量预测是利用统计交通流量判断[2]。这些方法的优势在于实现难度低，便于操作，但是其预测精度往往难以满足需求[3]。近年来BP网络以其独特的优势被运用到交通流量与道路拥塞预测中，它针对历史的数据不确定和非线性的特点，对未来的短期交通流量与道路拥塞进行预测，发挥了较好的作用[4]。但是，传统的BP神经网络算法存在学习过程收敛速度慢、算法易陷入局部极小点和鲁棒性差等缺陷，对预测的效率与精度带来一些影响[5-6]。本文引入粒子群优化算法对其进行优化和改进，通过车载GPS实验与比较，证明了所构建的预测系统的准确度有显著的提升，在交通流量管理方面有着很好的应用价值。

2 粒子群算法及优化

粒子群算法中，粒子就追随当前的最优粒子在解空间中进行搜索，在每一次迭代中，粒子通过追寻两个“极值”来更新自己的位置，用它来优化神经网络的权值，能够在全局范围内以较快的速度找到最优解，收敛速度较快，并避免其陷在局部极小值。因此粒子群算法能够很好地克服传统神经网络算法的弱点。

3 优化后的神经网络结构设计

在优化算法中，将神经网络权值视为粒子群中的“粒子”，初始化粒子的初始位置、速度、惯性权重，从而实现神经网络性能的优化。选取的训练样本来自北京市某路公交车队，该路公交车的首发时间是清晨5：30，末班车为晚上23：30，途径32个站，全程25.9千米。每一辆公交车上均配置了GPS模块单元，以15s为周期，自动采集公交车的位置信息与实时速度数据，由此产生18个小时的数据，以0.5小时对其分段，共计36个时刻，作为样本数据。这些数据作为道路拥塞的数据训练样本集。

输入节点共计8个，分别是上周的同一天的t-1时刻数据、t时刻数据；2天前的t-1时刻数据、t时刻数据；1天前的t-1时刻数据、t时刻数据；当天的t-2时刻数据、t-1时刻数据.结合Kolmogorov算法，隐含层为7个节点，输出层中的神经元有1个，即8-7-1结构。以粒子群算法优化传统的神经网络方法，对BP网络进行训练，从而获取较优的权值、阈值。

对所构建的优化神经网络，以数个不同的速率进行初步训练，并统计对比不同速率之下训练之后的误差平方和值。如果此值能够快速减小，则证明所选择的学习速率比较理想。而假若此值减小较慢或者出现了无法容忍的震荡，则说明学习速率不合适。学习速率过大，会导致系统失去稳定性，过小则容易使收敛速度过于缓慢。通过反复试验和综合对比，并结合研究成果中学习速率区间为[0.01～0.7]的研究结论，将学习速率最终定位于0.6。

4 仿真验证

（图1）中，横坐标是神经网络的训练次数，纵坐标为训练误差值。从基本BP网络的误差曲线可知，训练次数超过300次时，目标误差值10-4尚未达到，收敛较慢，性能不佳；而粒子群优化后的BP网络则在第19次时满足了目标误差值，可见性能有较为明显的提升， 经过更少的迭代次数就使网络的性能达到了要求。

通过以上的方法，以2013年10月13-17日该路公交车数据对神经网络进行训练，并以完成训练的神经网络来预测2013年10月18日的车速。可知预测结果十分接近于实际数据，误差绝对值最大为3.33%，已经能够满通拥塞预测的需求。结果如下：

将此模型的预测值与输出值通过数理统计进行回归分析，获取预测目标对BP网络结果之间所存在的关联系数，从而以此系数体现优化BP网络的实际性能，最终仿真的拟合度R=0.997（最大值为1），可知相关性和仿真度均十分满意。

5 结语

将粒子群优化的BP算法应用于公交车道路拥塞预测，克服神经网络固有的缺陷，经仿真试验，优化后的BP网络性能有较为明显的提升， 预测结果十分接近于实际数据，误差绝对值最大为3.33%，最终仿真的拟合度R=0.997，可以满足短期预测的需要，对提升城市公共交通服务品质具有比较好的实践意义和理论价值。

参考文献

[1]覃运梅.城市公交调度优化方法研究[D].合肥工业大学，2006，38-39.

[2]Goldberg D E， Genetic Algorithms in Search， Optimization and Machine Learning[J].Addison Wesley.1989.

[3]王惠南.GPS导航原理与应用[M].北京：科学出版社，2013.