IPEmotion数据处理-分类元件的灵活运用 ——车辆制动次数的多样计算

• 关键词：汽车制动系统,数据处理
• 摘要：汽车制动系统是为了在技术上保证汽车安全行驶，提高汽车平均速度等，专门在汽车上安装的制动装置。制动距离、制动时间、制动次数等参数在许多车辆测试中是评估制动系统性能、整车制动性能和制动装置耐久试验的重要参数。IPEmotion提供便捷的制动次数计算方法，简化了数据后处理过程，增强了测试至数据后处理间系统的连贯性。

前言

汽车制动系统是为了在技术上保证汽车安全行驶，提高汽车平均速度等，专门在汽车上安装的制动装置。制动距离、制动时间、制动次数等参数在许多车辆测试中是评估制动系统性能、整车制动性能和制动装置耐久试验的重要参数。IPEmotion提供便捷的制动次数计算方法，简化了数据后处理过程，增强了测试至数据后处理间系统的连贯性。

IPEmotion特点

• IPEmotion不仅可以配置IPETRONIK的测试设备，还可以进行数据分析，无需导入第三方软件，减少了测试人员的工作量；

• 不需要通过第三方软件处理数据，可直接通过现有函数或简便公式求得制动次数；

• IPEmotion中提供灵活的分类元件，根据某一参数的快速变化，结合制动条件公式，便捷地计算得到车辆制动次数，针对处理后的结果提供特定的分类显示元件，将制动次数及原始参数以图表的形式显示，便于比较分析，增强了分析结果的可视性。

IPEmotion数据管理-8种分类元件

IPEmotion后处理序列操作中，支持8种分类方法，分类处理的含义即根据标准对数据(样本)进行分组，从源信号中分类计算出不同的统计值。

分类结果可在ANALYSIS工作区域中的直方图显示元件中显示。2D分类结果可在分类表或分类网格中显示。

Sample count-采样计数分类

采样计数分类即对每个类别的样本(测量)数量进行计数。通过定义上下限范围，划分类数，按等距大小划分。类计数结果还能够以百分比即相对结果形式显示。参考例如下：以“Vehicle_Speed”为源通道，上下限范围为0~100km/h，所有测量点均包含在其中，分为5个类别，按等距划分，每个类别为20km/h。

累计数结果以相对结果形式显示（若部分测量点未包含于自定义的上下限中，则相对结果总体不等于100%），如下图所示：

Time at level-时间级分类

时间级分类统计以秒[s]为单位，统计计算源信号在给定类别中停留的时间。参考例如下：以“Vehicle_Speed”为源通道，上下限范围为0~100km/h，所有测量点均包含在其中，以每个类别20km/h等距划分为5个速度类。其中，80~100km/h一类中，时长为7.7s，测量游标与分类计算结果一致。

From to count-相邻类别切换计数分类

相邻类别切换计数，该分类即计算信号穿越相邻类别的频率（信号相邻类别切换次数）。参考例如下：以“V_Torque”为源通道，上下限范围为0~100，以每个类别20等距划分为5个类别。以类别4(60-80)与其相邻类别切换为例，从类别4穿越至类别5(80-100)次数为2，从类别4穿越至类别3(40-60)次数为2，计数结果可显示在矩阵表中。

Level crossing-穿级计数分类

穿级计数分类，统计计算信号穿越一个类别的次数。该分类方法计算正向类别穿越，也根据参考线考虑负向类别穿越。参考线的选取将影响计算正、负向类别穿越的方法。当参考线大于分类下限时，负向类别穿越次数也将考虑在内，计数结果可显示在柱状图中，参考例如下：

• 穿级计数分类（参考线=0）

以“Vehicle_Speed”为源通道，上下限范围为0~100km/h，以每个类别20km/h等距划分为5个速度类，参考线为0。信号每次在正方向上穿越过一个类别时，计数加1。计数速度信号从0km/h开始。从类别1穿越至类别2正向穿越次数为1，其它类别间的正向穿越同理。

• 穿级计数分类（分类范围：10-40km/h，参考线=10）

以“Vehicle_Speed”为源通道，上下限范围为10~40km/h，以每个类别10km/h等距划分为3个速度类，参考线为10。信号每次在正方向上穿越过一个类别时，计数加一。计数速度信号从10km/h开始(10km/h不是初始速度，故正方向穿越参考线次数也包含其中)。

• 穿级计数分类（分类范围：10-40km/h，参考线=30）

以“Vehicle_Speed”为源通道，上下限范围为10~40km/h，以每个类别10km/h等距划分为3个速度类，参考线为30。信号每次在正方向及负方向上穿越过一个类别时，计数加一。计数速度信号从30km/h开始(参考线30km/h大于分类下限10km/h，故负向类别穿越次数也将考虑在内)。

Transition matrix-过渡矩阵分类

过渡矩阵分类，统计一个信号在一个给定类别中从最大值或最小值到达另一个类中的最大值或最小值的所有次数。参考例如下：以“V_Torque”为源通道，上下限范围为0~100，以每个类别20等距划分为5个类别。以类别3(40-60)为例，从类别3相对最大值穿越到类别2相应最小值的次数为2，从类别3中相对最小值穿越到类别5(80-100)相应最大值的次数为1，计数结果可显示在矩阵表中。

Rainflow-雨流分类

雨流计数分类常用于机械结构的疲劳测试以及负载监控。参考例如下：建议将参考信号图旋转90°，可以更好地理解雨流的含义。该例子中，仅有2个事件计数，结果显示在矩阵表中。

Sample count compound-混合采样计数分类

混合采样计数分类，与采样计数分类相类似。该分类方法参考2个通道，且仅计算2个通道在分类中重叠的值(数据点)的数量。该分类方法仅对具有较高采样率的通道的采样点进行计数。参考例如下：以“Vehicle_Speed”和“Sine-1”这2个信号作为源通道，“Vehicle_Speed”上下限范围为0~100，以每个类别20等距划分为5个类别，同理，“Sine-1”上下限范围为-5~5，以每个类别2等距划分为5个类别。该例子中，仅对“Sine-1”通道进行计数，计数结果可显示在分类表中。

• “Vehicle_Speed”和“Sine-1”在类别1中重叠的部分如图中白色区域所示，“Sine-1”采样率较高，故对其重叠部分进行计数；

• “Vehicle_Speed”类别2和“Sine-1”类别5中重叠的部分如图中白色区域所示，仍仅对采样率较高的“Sine-1”重叠部分进行计数。

Time at level compound-混合时间级分类

混合时间级分类，该分类方法与时间级分类相似。在该分类方式下，需要计算时间，信号停留在给定类别中的时间。作为复合分类方法，采用与混合采样计数分类相同的原理，仅对具有较高采样率的通道进行时间计数。计数结果以秒[s]为单位显示在分类表中。参考例如下：以“Vehicle_Speed”和“Sine-1”这2个信号作为源通道，“Vehicle_Speed”上下限范围为0~100，以每个类别20等距划分为5个类别，同理，“Sine-1”上下限范围为-5~5，以每个类别2等距划分为5个类别。该例子中，仅对“Sine-1”通道以时间级进行计数，计数结果显示在分类表中。

IPEmotion制动次数计算流程

以客户气动制动测试数据为例。某局部路段气压动态曲线导入IPEmotion分析界面，曲线如下图所示：

总制动次数计算

若制动气压保持0.2bar以上，则认为处于制动状态。根据该条件，利用过渡矩阵分类方法可计算总制动次数。

• “数据管理”界面添加->“统计”元件，求得源通道中数据的最大值和最小值。

• 添加过渡矩阵分类操作序列，“数据管理”->“分类”->“过渡矩阵”

根据制动条件，气压保持0.2bar以上，则过渡矩阵分类参数设置中，类数为2，根据等距分类原则，下限值为-7.921，上限值为8.321，计数结果显示在分类表中，在该例中，总制动次数为1536。

制动30s以上次数计算

若制动气压保持0.2bar以上，且制动时间保持30s及以上。根据该条件，结合公式计算，利用相邻类别切换计数分类，可得到制动30s以上次数。

• 添加“IF(“C——1”≥0.2;1;0)”公式，名称更改为“≥0.2bar”(名称自定义)，筛选出0.2bar以上的制动气压数据。该公式原理：若气压大于0.2bar，则将原气压数据修改为1，反之则修改为0。（具体修改数据可根据客户自定义）筛选结果如下图：

• 添加“TIME(“≥0.2bar”)”公式，名称更改为“Time count”(名称自定义)，计算每一段≥0.2bar的制动气压数据的时长。该公式原理：若数据不为0，则从“0”开始以秒[s]为单位计时，若数据又变为0，计时结束，对步骤1中筛选出的≥0.2bar的气压数据段分别计算时长。计时结果如下图：

• 同理，添加“Statistic“统计操作，求得制动气压≥0.2bar数据段中最长时长，即”TIME(“≥0.2bar”)“计时的数据段中的最大值。统计结果如下图：

• 添加相邻类别切换计数分类操作序列，“数据管理”->“分类”->“相邻类别切换计数”

根据制动条件，气压保持0.2bar以上，则相邻类别切换计数分类参数设置中，类数为2，根据等距分类原则，以30s为分类界限，下限值为-16714，上限值为16774，计数结果显示在分类表中，在该例中，制动30s以上次数为53。