商用车列队行驶纵向控制及节能策略研究

发布时间：2020-09-17 22:05

　　随着我国货运总量的逐年增长,公路运输业迎来了新的机遇,也迎来了更多的挑战。极度的能源消耗和日益严重的环境污染问题受到了广泛的关注。公路运输业作为主要源头之一,其节能减排工作责无旁贷。近年来,商用车列队行驶技术为公路运输业提供了新的节能手段。由于商用车运营时间长、行驶工况复杂、燃油消耗量大等特点,使该技术具有极大的潜力和现实意义。本文针对商用车列队行驶的节能驾驶问题,展开研究内容如下:(1)结合所承担的一汽技术中心研究项目,对12挡商用车日常行驶3.5×10~4 km的实验数据进行统计分析。建立了商用车动力传动系统模型、行驶系统模型以及空气动力学模型;得到了6名驾驶员驾驶商用车的常用挡位使用情况以及各挡位状态的空间分布;确定了实验商用车的经济时速范围、发动机转矩模型与燃油消耗模型,提取了560段上坡工况的行驶数据。为本文的后续工作提供了基本的理论与数据支持;(2)在平坦路况下,构建商用车纵向列队行驶起步至稳定行驶过程中的自适应模糊控制架构,基于12挡商用车的常用挡位变换规律、挡位信息的自适应控制策略,在Truck Sim中采用联合仿真的方式,进行控制算法的控制效果验证与紧急制动工况下的安全性能分析;(3)针对坡道行驶过程中对商用车燃油经济性影响较大的上坡路段,建立基于分段仿射函数的坡道模型与冲坡行为的预测函数,采用显式模型预测控制算法进行坡道模型空间的凸优化,创建离线优化速度曲线。以经济时速为基准,进行商用车上坡路况的节能驾驶研究;(4)分别进行平坦路况与上坡路况的燃油经济性分析。在平坦路况中,以最小安全行驶间距为控制策略,通过基于粒子、无网格技术的空气动力学分析方法确定不同行驶间距下列队行驶车辆的燃油经济性;在上坡路况中,燃油经济性主要体现在冲坡速度的优化与跟踪。因此,在建立实验车辆燃油消耗模型的基础上,分别以显式模型预测的优化速度和巡航控制速度的冲坡行为进行上坡路况的油耗对比。综上所述,论文所设计开发的商用车纵向列队行驶控制方法能够自适应地实时控制车辆完成稳定可靠的列队行驶任务,在燃油消耗上表现出了较好的节能效果,为商用车列队行驶技术的实施提供了一种新的思路。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U464
【部分图文】：

商用车,联网环境,多传感器检测,通信设备

[38]。图1.5 Energy ITS项目/2008 年-由日本 METI 发起的 Energy ITS 项目，建立了冗余、可靠的多传感器检测系统，通过 2 个通道、5.8 GHz的 DSRC 通信设备搭建车联网环境，进行了 3 辆 25 t商用车与 1 辆轻型商用车的列队行驶实验[39]。

车型,商用车

商用车列队行驶技术研究项目（续表）项目名称/起止时间研究内容图1.6 SARTRE项目/2009 年-2012 年2009 年，由欧盟主导的 SARTRE 项目，重点在研究多种车型（轿车、SUV、商用车等）在未改造的高速公路上列队行驶的可能性。由英国、德国、西班牙、瑞典的多家科研机构和商用车制造企业共同合作。车辆配备了毫米波雷达和激光雷达探测器，主要以混合车型的列队行驶技术研究为主[40-43]。图1.7 eTV项目/2013 年-2014 年2013 年，加拿大开展了名为 eTV 的研究项目，实验由 4 辆商用车组成，其中头车为被控车辆，其他三辆装有 CACC 控制系统与测量燃油消耗量的辅助油箱，主要研究列队行驶过程中行驶间距、行驶速度、整车质量等参数对油耗的影响[44]。图1.8 i-GAME项目/2013 年-2016 年2013 年-2016 年

等参数,质量,欧盟委员会,商用车

[40-43]。图1.7 eTV项目/2013 年-2014 年2013 年，加拿大开展了名为 eTV 的研究项目，实验由 4 辆商用车组成，其中头车为被控车辆，其他三辆装有 CACC 控制系统与测量燃油消耗量的辅助油箱，主要研究列队行驶过程中行驶间距、行驶速度、整车质量等参数对油耗的影响[44]。图1.8 i-GAME项目/2013 年-2016 年2013 年-2016 年，在欧盟委员会的支持下，成员来自荷兰、瑞典、西班牙的科研机构和高等院校，旨在加速实现基于无线通信的自动驾驶技术，研究列队行驶技术在现实道路实施的可操作性

【参考文献】