面向车联网的连续交叉路口节能车速优化方法研究

发布时间：2020-11-10 10:53

　　行驶在城市道路上的车辆,影响其燃油经济性的因素不但有车辆本身状态,还有道路交通状况、驾驶员行为等。当道路存在连续交叉路口时,车辆因无法预知交叉路口处交通灯的信息以及道路交通信息,经常发生紧急减速、急剧加速、不合理换挡行为和遇红灯长时间等待的情况,造成了燃油经济性差、通行效率低的问题。为了提高车辆在城市道路上行驶的燃油经济性,本文对基于车辆-道路基础设施通讯(vehicle-to-infrastructure,V2I)的节能车速驾驶优化方法进行了研究。具有节能效果的车速提示系统通过从车联网获得的交通信息、道路信息、SPaT(Signal Phase and Timing),可以合理的为驾驶员提供节油速度,避免因驾驶员的不良驾驶行为以及交通信息匮乏引起的油耗浪费现象。为了探索车辆在实际道路上经历连续交叉路口的行驶规律,在上海市某路段进行了6个时段的驾驶实验。通过采集得到的车速,经纬度等数据分析车辆的行车速度特性,根据每一阶段的行驶特点将车辆通过交叉口时不同时段下的车速优化分段制定。建立了由上游阶段的定速段、调整段,和下游阶段的恢复段组成的车速优化单元。并发现到红灯的相位时间对车速轨迹的影响显著,故根据假设驶达交叉口处红灯剩余时间的不同,制定了基于车速优化单元的节能车速优化模型。在保证通行效率的前提下,以车辆在整个行程上的燃油消耗量最小值为优化函数。分别对车速优化单元中的三个速度段求解使得油耗最小的速度曲线,为了保证驾驶的平稳性,在连接两个速度值处使用三角函数优化的速度。通过比较每一红灯剩余时间下3种行驶方案的油耗,得出最具燃油经济性的速度规划建议。本文利用6种工况下行驶车速、发动机功率、驱动力与燃油消耗量的关系,拟合出基于功率的三次项燃油消耗模型。通过该瞬时油耗模型,计算出整个行程的燃油消耗量。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U491.54
【部分图文】：

燃油消耗,辅助驾驶,主要因素,驾驶员

图 1.2 车辆燃油消耗的主要因素驶员的综合因素，车辆的节能辅助驾对油耗的影响，通过经济路径规划方济性。众多汽车厂商纷纷生产搭e Systems，EDAS）的汽车，如奔驰 A ECO PRO 节能模式，本田 Honda 的油耗的影响，通过坡度信息的获取，汽车上的典型应用为沃尔沃“I-See”的行为过程分为：积累动能，避免空挡准备下一次爬坡[7]。前后车速对油耗的影响，通过信号灯前由于车联网还没有普及，这一技术叉路口往往包含交通灯，是分割道路持交通秩序，在道路上交通灯的设置

油耗量,样车

油耗模型都不适用于节能车速提示系统。为了避免在实时性计算中产生较大的误差，需要使用微观的瞬态油耗模型。瞬态燃油消耗模型中通常包含有可以反映车辆瞬态条件变化的量如车速、加速度等，与燃油消耗密切相关这里称之为瞬态变量。2.3 建模数据及数据预处理本文用于建立瞬态燃油消耗模型的数据取自美国阿贡国家实验室的先进动力总成研究中心(the Advanced Powertrain Research Facility of Argonne National Laboratory,ANL)的 D3 数据库[37]。为了方便学生和从事节能汽车研究的专业人员的使用和理解，该数据库提供测试的公开数据以便下载学习使用。此研究实验室对多种车型进行油耗与排放的测试，车型包括：传统内燃机车型、纯电动汽车、（插电）混合动力汽车、传统搭载启停系统的汽车、代用燃料汽车等。由于本文研究内容为开发出怎样的实时车速能使油耗量最小，并且不希望受到其他节能功能的干扰，所以选择传统汽油车的油耗数据为宜。选取 2014 款马自达 3 的测试数据用于建模，样车如图 2.1 所示，图片与数据一同由网站下载获得。该车型的发动机为 DOHC 型直列四缸 VVT 2.5L，184 hp/ 85lbft，采用 6 速液力自动变速器。

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