使用重型卡車(chē)在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中測(cè)試連接的環(huán)保駕駛系統(tǒng)

目前，90%用于運(yùn)輸?shù)娜剂鲜且允蜑榛A(chǔ)的，使其成為全球空氣污染的主要原因之一。然而，最近的技術(shù)進(jìn)步最終使得能夠開(kāi)發(fā)新工具以減少與運(yùn)輸相關(guān)的能量消耗和溫室氣體(GHG)排放。

研究人員一直在探索的策略之一是連接生態(tài)駕駛，這需要使用連接和自動(dòng)車(chē)輛(CAV)技術(shù)。該技術(shù)可以減少單個(gè)車(chē)輛的停止次數(shù)和空轉(zhuǎn)時(shí)間，同時(shí)還可以避免基于實(shí)時(shí)交通信息的不必要的加速或減速，例如各個(gè)交通信號(hào)的信號(hào)相位和定時(shí)(SPaT)數(shù)據(jù)。

盡管其中一些方法顯示出了前景，但迄今為止大多數(shù)研究都側(cè)重于測(cè)試乘用車(chē)中的連接式環(huán)保駕駛，顯示燃油節(jié)省約10%至15%。在重型卡車(chē)上實(shí)施這一戰(zhàn)略可能會(huì)帶來(lái)類(lèi)似的(如果不是更大的話(huà))燃料節(jié)省。

意識(shí)到文獻(xiàn)中的這一差距，加州大學(xué)河濱分校(加州大學(xué)河濱分校)和沃爾沃集團(tuán)北美分公司的一組研究人員最近在一系列重型卡車(chē)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中測(cè)試了一種連接的環(huán)保駕駛系統(tǒng)。他們的研究結(jié)果發(fā)表在預(yù)先公布在arXiv上的一篇論文中，非常有前途，他們的系統(tǒng)使卡車(chē)在接近交叉路口時(shí)的速度曲線(xiàn)更加平穩(wěn)。

“我們已經(jīng)將這項(xiàng)技術(shù)作為我們的連接和自動(dòng)車(chē)輛研究計(jì)劃的一部分進(jìn)行了十多年的研究，”首席研究員Kanok Boriboonsomsin告訴TechXplore。“主要的想法是，通過(guò)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信(即交通信號(hào))，我們可以提高駕駛效率，這將有助于降低車(chē)輛燃油消耗和尾氣排放。”

由Boriboonsomsin及其同事開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)稱(chēng)為Eco-Drive，可以根據(jù)實(shí)時(shí)SPaT信息指導(dǎo)駕駛員接近和離開(kāi)信號(hào)交叉口。通過(guò)提示道路上的車(chē)輛在接近交叉路口時(shí)遵循精心設(shè)計(jì)的速度曲線(xiàn)，可以提高能源效率并減少溫室氣體排放。

在最近由加州空氣資源委員會(huì)和南海岸空氣質(zhì)量管理區(qū)贊助的研究中，Boriboonsomsin和他的同事開(kāi)始在加利福尼亞州卡森的道路上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)試他們的生態(tài)駕駛系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于重型通常釋放大量溫室氣體的卡車(chē)。試驗(yàn)是沿著兩條走廊進(jìn)行的，這兩條走廊有六個(gè)相連的信號(hào)交叉口，這些交叉口的設(shè)置是為了向所有配備該系統(tǒng)的車(chē)輛傳達(dá)SPaT信息。

“當(dāng)配備的車(chē)輛接近連接的交通信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)收到有關(guān)交通信號(hào)燈何時(shí)發(fā)生變化的信息，”Boriboonsomsin解釋道。“然后它將這些信息與其他信息一起使用(即車(chē)輛距交通信號(hào)的距離，當(dāng)前車(chē)輛速度，前方是否有其他車(chē)輛以及車(chē)輛行駛的速度，以及道路的限速)來(lái)計(jì)算和為駕駛員提供推薦的駕駛速度。“

當(dāng)交通信號(hào)燈為綠色或提醒他們時(shí)，研究人員提出的系統(tǒng)基本上引導(dǎo)駕駛員通過(guò)給定的交叉路口，以便他們可以準(zhǔn)備在光線(xiàn)變紅時(shí)停止，避免不必要的硬制動(dòng)。這有助于提高燃油效率，減少單個(gè)車(chē)輛的尾氣排放。

“我們正在嚴(yán)格評(píng)估該技術(shù)在模擬中的燃料消耗和減排方面的優(yōu)勢(shì)，”Boriboonsomsin說(shuō)。“這使我們能夠控制現(xiàn)實(shí)世界交通環(huán)境中的各種不確定因素，這樣我們就可以在有系統(tǒng)和無(wú)系統(tǒng)駕駛之間進(jìn)行一對(duì)一的比較。”

公共和私營(yíng)部門(mén)的利益相關(guān)者之間建立了強(qiáng)有力的合作伙伴關(guān)系，使Boriboonsomsin及其同事能夠在真實(shí)的交通環(huán)境中測(cè)試他們相關(guān)的生態(tài)駕駛技術(shù)。例如，加州大學(xué)河濱分校與沃爾沃的合作是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的關(guān)鍵推動(dòng)因素。

“我們與城市，市政當(dāng)局和設(shè)備供應(yīng)商合作，在選定的信號(hào)交叉口實(shí)現(xiàn)連通性，”Boriboonsomsin說(shuō)。“我們還與沃爾沃集團(tuán)合作開(kāi)發(fā)和實(shí)施重型卡車(chē)系統(tǒng)。如果沒(méi)有任何這些因素，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。”

由研究人員進(jìn)行的有限數(shù)量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了非常有希望的結(jié)果，裝備好的車(chē)輛在接近交叉路口時(shí)顯示出更加平穩(wěn)的速度剖面。使用美國(guó)環(huán)境保護(hù)署的MOVES模型進(jìn)行的計(jì)算表明，他們的連接式環(huán)保駕駛系統(tǒng)在加速情況下節(jié)省了大約9%的燃料，在減速情況下節(jié)省了4%。

研究人員補(bǔ)充說(shuō)：“下一步是評(píng)估該技術(shù)在各種情景下減少燃料消耗和排放的好處，我們目前正在這樣做。” “然后，我們計(jì)劃在插電式混合動(dòng)力電動(dòng)卡車(chē)和電池電動(dòng)卡車(chē)等先進(jìn)技術(shù)車(chē)輛上實(shí)施和測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)。連接的環(huán)保駕駛系統(tǒng)的能效提升有助于擴(kuò)大這些卡車(chē)的范圍。此外，我們希望將連接的環(huán)保駕駛系統(tǒng)與自動(dòng)駕駛技術(shù)相結(jié)合，使車(chē)輛自動(dòng)遵循推薦的速度。“