Застосування технології екологічного водіння вантажних автомобілів з метою зменшення споживання палива та викидів шкідливих речовин
Автор: Панькович Михайло Станіславович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний транспорт
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Для індустрії важких вантажних перевезень індивідуальне, однак скоординоване екологічне водіння, яке є кероване обміном інформацією, може призвести до значної економії пального. Однак для кожного застосування такого водіння існує кілька ключових проблем, які необхідно вирішити, щоб реалізувати переваги економії палива за рахунок раціонального керування, а також забезпечити уникнення зіткнень та інші важливі фактори. Для окремої вантажівки оптимізація траєкторії швидкості за наявності мінливого рельєфу та дорожнього руху потребує одночасного врахування змінних масштабів часу та довжини, пов’язаних зі змінами рельєфу та слідом за транспортним засобом. Щоб розглянути ці різнорідні масштаби часу та довжини, запроваджено багатошвидкісний підхід багатомасштабної моделі прогнозного керування для оптимізації траєкторії швидкості. Використано модель верхнього рівня для врахування сукупних змін рельєфу на великих масштабах довжини, та модель нижнього рівня для врахування дрібних змін рельєфу та поведінки головного транспортного засобу, які мають набагато коротші масштаби часу/довжини. Розглядаючи скоординовану групу транспортних засобів на відміну від окремого транспортного засобу, можна досягти ще більшого зменшення витрат палива. Поєднуючи переваги оптимізації траєкторії швидкості та формування колони, представлено скоординований контролер, здатний оптимізувати траєкторію швидкості колони транспортних засобів. Крім того, оскільки на ділянках інтенсивного руху колону потрібно буде розформувати, представлено оптимальний за витратою палива, і доведено стабільний скоординований алгоритм залучення та роз’єднання транспортних засобів у колоні. Хоча ця скоординована стратегія здатна мінімізувати загальне споживання палива, або загальне споживання палива всіма транспортними засобами, задіяними у колоні, вона не звертає уваги на реалістичні ситуації водіння, коли оптимальне споживання палива з точки зору сукупної продуктивності призводить до збільшення витрати палива на окремий автомобіль. У цих обставинах оператор, який зазнає збільшення споживання палива, потребуватиме стимулу, щоб переконатися, що він бере участь у водінні, яке мінімізує сукупне споживання палива. Зосереджуючись на групуванні автоматизованих транспортних засобів великої вантажопідйомності та використовуючи реальні маршрути вантажівок, досліджено точний ступінь, до якого можна розширити переваги групування за рахунок включення стимулів на основі обміну інформації, детально характеризуючи набори сценаріїв зустрічі та зміни маршруту, де для забезпечення сукупного екологічного водіння потрібен грошовий обмін. У цій роботі розглядається сценарій, коли дві машини починають рух у шаховому порядку та намагаються змінити свої профілі швидкості, щоб зіткнутися у взводі. Для цього сценарію передбачається, що машини мають той самий бажаний маршрут і кінцевий пункт призначення, і після залучення до взводу вони будуть підтримувати взвод до досягнення пункту призначення. Першою метою, яка розглядається в цьому розділі, є визначення набору сценаріїв, за яких необхідний алгоритм на основі обміну. Друга мета полягає у визначенні механізмів обміну, які зроблять можливим переведення взводів за цими сценаріями. Щоб класифікувати набір умов, за яких необхідний підхід, заснований на обміні, для стимулювання взводу в задачі зустрічі двох транспортних засобів, централізована оптимізація профілів швидкостей обох транспортних засобів за репрезентативної різноманітності початкових відстаней поділу, ухилів доріг і умов дорожнього руху виконується. Ця оптимізація базується на ПКМ, використовуючи КПК як метод оптимізації. Коли алгоритм реалізовано вперше (коли початково отримано положення та швидкість двох транспортних засобів, здатних до взводу, які рухаються одним маршрутом), результати оптимальної скоординованої стратегії взводу порівнюються з результатами окремого проходження маршруту, при цьому алгоритм вибирає залежно від того, який метод приведе до мінімального сукупного споживання палива. Іншим класом сценаріїв водіння, для яких може знадобитися стимул для оптимальності сукупного споживання палива, є проблема маршрутизації, яка дозволяє транспортним засобам коригувати свої маршрути, щоб брати участь у взводі. Для цього сценарію розглядається мережа з трьох транспортних засобів з різними місцями відправлення, але однаковим кінцевим пунктом призначення. Мета роботи – метою цієї роботи є розробка нових стратегій керування для забезпечення індивідуального, скоординованого та керованого обміном інформації екологічного водіння для великовантажних транспортних засобів. Предмет досліджень – залежність економії палива від вибору режимів поїздки вантажівок в колонах. Об’єкт досліджень – організовані потоки вантажівок в колонах, режими руху, інформаційні потоки для прийняття рішення. Методи дослідження: системний аналіз, динамічне програмування, послідовне квадратичне програмування, імітаційне моделювання. Ключові слова: вантажні автомобілі, енергоощадні режими, швидкісна траєкторія, прогнозування дорожних умов.