基于交通信息物理系统的重型车辆能耗优化问题研究
发布时间：2021-03-31 16:50
运输成本及温室气体的排放是衡量智能交通系统（Intelligent Transportation System,ITS）的重要指标,有效的运输调度可以降低运输成本和环境损害。针对路网中集成环保型货运车辆的运输问题,本文研究一种基于交通信息物理系统（Transportation Cyber Physical Systems,TCPS）的大规模车辆协同调度及合并方案,以最大限度降低运输成本和碳排放量。首先,针对单个重型车辆的能耗优化问题,提出了一种基于生态路径的车辆调度方案。该方案结合高速公路车速-流量实用关系模型与交通流量的预测结果,反推得到车辆能耗,对车辆通过拥堵路段的行驶过程量化分析。根据车辆到达拥堵路段的车流波,提出避免拥堵的优化策略。将避免拥堵的优化策略与初始运输方案的能耗异同进行比较,得到车辆能耗最优化的路径与速度,完成车辆调度。并规划出前N条最短生态路径,为大范围车辆的合并调度提供备选路线。仿真表明,通过本文方案完成车辆的调度可有效减少能耗。其次,针对分散在道路上的货运车辆如何形成车队的问题,提出了一种以速度和整体能耗为基础的车辆最优合并决策策略及对应的合并控制方法。通过两辆...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２空气阻力与车间距??Ｆｉｇ．?２．２?Ａｉｒ?ｄｒａｇ?ａｎｄ?ｉｎｔｅｒ－ｖｅｈｉｃｌｅ?ｄｉｓｔａｎｃｅ??２．１．２车辆能耗模型??
?基于交通信息物理系统的重型车辆能耗优化问题研宄???畅通：车辆可以以任意速度自由行驶，〇＜＼＜〇．６。??拥堵：车辆以较低的速度匀速前进，０．６Ｓ＆＜１．０。??重度拥堵：车辆在低速前进与排队等待两种行驶模式中交替，＼?２１．０。??２．?２．?３车辆拥堵状态的确定??交通拥堵不一定会对所有车辆造成影响。例如：目标车辆到达拥堵路段时，由于流??入车流量较低，拥堵消散，则目标车辆无需排队等待，仍可自由行驶。所以计算车辆油??耗时，首先需要预测前方道路的交通状况，文献［７３］通过微波数据检测得到道路的拥堵??位置与预测旅行时间，认为预测旅行时间拥堵区间的位置＼和拥堵路段的长度４??可以确定，则车辆通过拥堵路段的时间＾与平均速度Ｒ可表示为：??Ｉ??＼?ｉ－■＿－Ｉ?＾＾??＜???Ｘｃ?Ｖ〇??４??Ｌ?？??图２．３拥堵路段示意图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｃｏｎｇｅｓｔｅｄ?ｒｏａｄ?ｓｅｃｔｉｏｎ??Ｌ－Ｌ??ｔｃ＝ｔｐｒｅ?＾?（２．８）??ｖｏ??ｖｃ?＝——＾——?（２．９）??ｖ〇Ｖｅ－Ｌ?＋?Ｌｃ??由于拥堵状态是以道路饱和度划分，需要将拥堵路段的平均速度转化为饱和度。文??献［７４］提出了一种高速公路车速－流量实用关系模型，根据该模型可将速度与道路饱和度??进行相互转化，模型如下：??ｖ?＝?＾??（２?１０）??１＋（Ｗ??々二?ａ２＋ａ３（＃）３?（２．１１）??ｐ??将（２．７），?（２．１０），（２．１１）合并后可表示为：??（＝５２ｉ＿ｉ?（２．１２）??ｐ?Ｖ??－１４?－??
?２．?３．?１主路路段车辆油耗的量化??畅通状态?，例车辆?高速公路??＊ｆｉ，?？５：．?，?ｖ??＇?ｉｌｕｗ＃＾?ｖｉＳｔｔｉｉ—？?．？膨■，一??轻度拥堵状态?，—拥堵路段￣？高速公路??＊??？＞?＜？｜?胃?＿??，，ｕ?？？ｊ??…１．：．：??重度拥堵路段?？—拥堵路段１＾￣？高速公路??？Ｖ＊＞Ｖｒ?＾＊？＊？ｒ＊＂?＊＇?？?＊??？？?＼?響?ｗ?■?＊｜｜１＿?＿?＂ｌｌ?．?？■?＊??图２．４车辆行驶状态划分??Ｆｉｇ．?２．４?Ｖｅｈｉｃｌｅ?ｄｒｉｖｉｎｇ?ｓｔａｔｅ?ｄｉｖｉｓｉｏｎ??车辆经过道路所需的能耗与车辆的速度、道路长度及道路交通状况有关。其中，道??路交通状况和车辆速度均为可变因素，需要结合实际交通状况进行估计。结合上文研究，??可将车辆在道路行驶划分为图２．４所示的三种情况。??畅通状态：车辆可以以任意速度自由行驶，如图２．５，车辆以速度％通过路段；７所??需要的时间为：??，⑷冲＋?（Ｈ）Ｚ（＃］）?（２．１４）??ｖ／?＜??－１５?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]以降低油耗为目标的车辆路径问题研究[J]. 蔡虹,吴斌,殷南晨. 实验科学与技术. 2015(03)
[2]交通信息物理系统及其关键技术研究综述[J]. 孙棣华,李永福,刘卫宁,赵敏,廖孝勇. 中国公路学报. 2013(01)
[3]公路交通流车速-流量实用关系模型[J]. 王炜. 东南大学学报(自然科学版). 2003(04)
硕士论文
[1]基于微波数据的高速公路交通拥挤检测及旅行时间预测[D]. 徐菲菲.北京交通大学 2016
本文编号：3111759
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２空气阻力与车间距??Ｆｉｇ．?２．２?Ａｉｒ?ｄｒａｇ?ａｎｄ?ｉｎｔｅｒ－ｖｅｈｉｃｌｅ?ｄｉｓｔａｎｃｅ??２．１．２车辆能耗模型??
?基于交通信息物理系统的重型车辆能耗优化问题研宄???畅通：车辆可以以任意速度自由行驶，〇＜＼＜〇．６。??拥堵：车辆以较低的速度匀速前进，０．６Ｓ＆＜１．０。??重度拥堵：车辆在低速前进与排队等待两种行驶模式中交替，＼?２１．０。??２．?２．?３车辆拥堵状态的确定??交通拥堵不一定会对所有车辆造成影响。例如：目标车辆到达拥堵路段时，由于流??入车流量较低，拥堵消散，则目标车辆无需排队等待，仍可自由行驶。所以计算车辆油??耗时，首先需要预测前方道路的交通状况，文献［７３］通过微波数据检测得到道路的拥堵??位置与预测旅行时间，认为预测旅行时间拥堵区间的位置＼和拥堵路段的长度４??可以确定，则车辆通过拥堵路段的时间＾与平均速度Ｒ可表示为：??Ｉ??＼?ｉ－■＿－Ｉ?＾＾??＜???Ｘｃ?Ｖ〇??４??Ｌ?？??图２．３拥堵路段示意图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｃｏｎｇｅｓｔｅｄ?ｒｏａｄ?ｓｅｃｔｉｏｎ??Ｌ－Ｌ??ｔｃ＝ｔｐｒｅ?＾?（２．８）??ｖｏ??ｖｃ?＝——＾——?（２．９）??ｖ〇Ｖｅ－Ｌ?＋?Ｌｃ??由于拥堵状态是以道路饱和度划分，需要将拥堵路段的平均速度转化为饱和度。文??献［７４］提出了一种高速公路车速－流量实用关系模型，根据该模型可将速度与道路饱和度??进行相互转化，模型如下：??ｖ?＝?＾??（２?１０）??１＋（Ｗ??々二?ａ２＋ａ３（＃）３?（２．１１）??ｐ??将（２．７），?（２．１０），（２．１１）合并后可表示为：??（＝５２ｉ＿ｉ?（２．１２）??ｐ?Ｖ??－１４?－??
?２．?３．?１主路路段车辆油耗的量化??畅通状态?，例车辆?高速公路??＊ｆｉ，?？５：．?，?ｖ??＇?ｉｌｕｗ＃＾?ｖｉＳｔｔｉｉ—？?．？膨■，一??轻度拥堵状态?，—拥堵路段￣？高速公路??＊??？＞?＜？｜?胃?＿??，，ｕ?？？ｊ??…１．：．：??重度拥堵路段?？—拥堵路段１＾￣？高速公路??？Ｖ＊＞Ｖｒ?＾＊？＊？ｒ＊＂?＊＇?？?＊??？？?＼?響?ｗ?■?＊｜｜１＿?＿?＂ｌｌ?．?？■?＊??图２．４车辆行驶状态划分??Ｆｉｇ．?２．４?Ｖｅｈｉｃｌｅ?ｄｒｉｖｉｎｇ?ｓｔａｔｅ?ｄｉｖｉｓｉｏｎ??车辆经过道路所需的能耗与车辆的速度、道路长度及道路交通状况有关。其中，道??路交通状况和车辆速度均为可变因素，需要结合实际交通状况进行估计。结合上文研究，??可将车辆在道路行驶划分为图２．４所示的三种情况。??畅通状态：车辆可以以任意速度自由行驶，如图２．５，车辆以速度％通过路段；７所??需要的时间为：??，⑷冲＋?（Ｈ）Ｚ（＃］）?（２．１４）??ｖ／?＜??－１５?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]以降低油耗为目标的车辆路径问题研究[J]. 蔡虹,吴斌,殷南晨. 实验科学与技术. 2015(03)
[2]交通信息物理系统及其关键技术研究综述[J]. 孙棣华,李永福,刘卫宁,赵敏,廖孝勇. 中国公路学报. 2013(01)
[3]公路交通流车速-流量实用关系模型[J]. 王炜. 东南大学学报(自然科学版). 2003(04)
硕士论文
[1]基于微波数据的高速公路交通拥挤检测及旅行时间预测[D]. 徐菲菲.北京交通大学 2016
本文编号：3111759
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