吉林大学学报(工学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (12): 3452-3457.doi: 10.1329/j.cnki.jdxbgxb.20230186

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    

车路协同背景下高速公路货车车队的能耗仿真

杨志发1(),孙勃1,樊贤俊1,孙文财1(),田晶晶2,孙宁2   

  1. 1.吉林大学 交通学院，长春 130022
    2.中国标准化研究院，北京 102200
  • 收稿日期:2023-03-02 出版日期:2023-12-01 发布日期:2024-01-12
  • 通讯作者: 孙文财 E-mail:yangzf@jlu.edu.cn;swcai@163.com
  • 作者简介:杨志发（1976-），男，教授，博士.研究方向：智能网联车辆运用技术，交通运输系统综合节能技术.E-mail：yangzf@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51978310)

Simulation on energy consumption of truck fleet on expressway under background of vehicle⁃infrastructure cooperative environment

Zhi-fa YANG1(),Bo SUN1,Xian-jun FAN1,Wen-cai SUN1(),Jing-jing TIAN2,Ning SUN2   

  1. 1.College of Transportation，Jilin University，Changchun 130022，China
    2.China Institute of Standardization，Beijing 102200，China
  • Received:2023-03-02 Online:2023-12-01 Published:2024-01-12
  • Contact: Wen-cai SUN E-mail:yangzf@jlu.edu.cn;swcai@163.com

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171

摘要：

为研究在车路协同背景下载货汽车如何组成车队能更加节能的问题，选取3种经典货车模型为研究对象，设定行驶速度为22 m/s、车间距为4.4 m，分别进行了单车、两车及三车的单一车型（同构）和多种车型（异构）队列仿真。建立了较为理想的仿真计算域，并通过XFlow软件分析了整体车队能耗情况及节能效果。结果表明：在两车队列中，节能率最高和最低的车队分别为2-2z车队和6-2z车队，节能率分别为20.67%和3.12%；在三车队列中，节能率最高和最低的车队分别为2-2-2z车队和6-6-2z车队，节能率分别为31.08%和3.22%。

关键词: 交通运输系统工程, 车路协同, 同构车队, 异构车队, 节能率, 流体仿真

Abstract:

In order to study the issue of how to form a more energy-efficient platoon of trucks under the background of vehicle road collaboration， three classic truck models were selected as the research objects and simulation parameters were set with driving speed of 22 m/s and spacing of 4.4 m. Single vehicle （homogeneous） and multiple vehicle （heterogeneous） queues of single， two， and three vehicles were simulated， an ideal simulation calculation domain to analyze the overall energy consumption and energy-saving effect of platoon through XFlow was established. The results showed that the platoon with the highest and lowest energy efficiency rates among the two platoon were the 2-2z and 6-2z fleets， with queue energy efficiency rates of 20.67% and 3.12%， respectively. The teams with the highest and lowest energy efficiency rates among the three platoon are the 2-2z and 6-6-2z fleets， respectively， with queue energy efficiency rates of 31.08% and 3.22%.

Key words: engineering of communications and transportation system, vehicle-infrastructure cooperative, homogenous platoon, heterogeneous platoon, energy saving rate, fluid dynamics simulation

中图分类号: 

  • U491

图1

三种货车模型"

表1

三种货车模型的基本参数"

参数车辆名称
2z3z6z
总长/m69.5515
总宽/m2.442.552.55
总高/m33.954
迎风面积/m26.398.547.98
额定载货质量/t4.52549

图2

车间距的确定"

表2

车辆单独行驶时的CdA值"

车辆类型行驶状态CdA/m2
2z单独行驶4.20
3z单独行驶5.17
6z单独行驶4.52

表3

两车队列节能率"

排布

方式

队列节能率/%

排布

方式

队列节能率/%

排布

方式

队列节能率/%
2-2z20.673-3z9.926-6z7.21
3-2z14.052-6z7.416-3z4.14
2-3z11.793-6z7.276-2z3.12

图3

2-2z和6-2z车队在纵向中央对称面上速度场矢量图"

图4

2-2z和6-2z车队在纵向中央对称面上静压力场图"

表4

三车队列节能率"

排布方式节能率/%排布方式节能率/%排布方式节能率/%
2-2-2z31.083-2-6z12.606-3-3z7.84
3-2-2z22.696-2-2z11.876-6-3z7.48
2-2-3z21.373-3-6z11.283-6-3z7.13
2-3-2z20.052-3-6z11.083-6-6z6.44
2-3-3z17.412-6-2z10.426-2-6z6.42
3-3-2z15.792-6-3z9.982-6-6z6.35
3-2-3z14.156-3-2z9.706-3-6z4.19
3-3-3z14.026-2-3z9.466-6-6z4.07
2-2-6z13.403-6-2z9.396-6-2z3.22

图5

3-2-6z和3-6-2z车队在纵向中央对称面上静压力场图"

图6

3-2-6z和3-6-2z车队在纵向中央对称面上速度场矢量图"

1 交通运输部. 2021高速公路运输量统计调查分析报告[R]. 北京: 人民交通出版社股份有限公司, 2022.
2 国家统计局. 中国统计年鉴2020[M]. 北京: 中国统计出版社,2021.
3 江路铭. 侧风下队列行驶车辆的气动特性研究[D]. 长春: 吉林大学汽车工程学院, 2016.
Jiang Lu-ming. Research on the aerodynamic characteristics of vehicles traveling in a queue under crosswind[D]. Changchun: College of Automotive Engineering, Jilin University, 2016.
4 许香港. 侧向风及车间距对货车列队行驶影响分析[D]. 长春: 吉林大学交通学院, 2016.
Xu Xiang-gang. Analysis of the influence of lateral wind and vehicle spacing on truck formation driving[D]. Changchun: College of Transportation, Jilin University, 2016.
5 罗建斌, 吴量, 苗明达, 等. 汽车队列行驶气动特性数值模拟[J]. 广西科技大学学报, 2018, 29(1): 8-13.
Luo Jian-bin, Wu Liang, Miao Ming-da, et al. Numerical simulation of aerodynamic characteristics of vehicle platoon[J]. Journal of Guangxi University of Science and Technology, 2018, 29(1): 8-13.
6 Yang Z F, Li S H, Liu A M, et al. Simulation study on energy saving of passenger car platoons based on DrivAer model[J]. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 2019, 41(24): 3076-3084.
7 尹燕莉, 黄学江, 潘小亮, 等. 基于PID与Q⁃Learning的混合动力汽车队列分层控制[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2023, 53(5): 1481-1489.
Yin Yan-li, Huang Xue-jiang, Pan Xiao-liang, et al. Hierarchical control of hybrid electric vehicle platooning based on PID and Q⁃Learning algorithm[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2023, 53(5): 1481-1489.
8 McAuliffe B, Lammert M, Lu X Y, et al. Influences on energy savings of heavy trucks using cooperative adaptive cruise control[C]∥Technical Papers, 2018-01-1181.
9 Vohra V, Wahba M, Akarslan G, et al. An examination of vehicle spacing to reduce aerodynamic drag in truck platoons[C]∥2018 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), Chicago, IL, USA, 2018: 1-6.
10 Altinisik A, Yemenici O, Umur H. Aerodynamic analysis of a passenger car at yaw angle and two-vehicle platoon[J]. Journal of Fluids Engineering, 2015, 137(12): No.121107.
11 余志生. 汽车理论[M]. 6版. 北京: 机械工业出版社, 2018.
[1] 张健,李青扬,李丹,姜夏,雷艳红,季亚平. 基于深度强化学习的自动驾驶车辆专用道汇入引导[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(9): 2508-2518.
[2] 郑植,袁佩,金轩慧,魏思斯,耿波. 桥墩复合材料柔性防撞护舷试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(9): 2581-2590.
[3] 李建华,王泽鼎. 考虑路径耗时的城市汽车分布式充电桩选点规划[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(8): 2298-2303.
[4] 李洪涛,王琳虹,李俊达. 公路交叉口照明和限速对视觉搜索能力的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(8): 2287-2297.
[5] 巫威眺,曾坤,周伟,李鹏,靳文舟. 基于多源数据和响应面优化的公交客流预测深度学习方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(7): 2001-2015.
[6] 程国柱,盛林,赵浩,冯天军. 基于危险度分析的信号交叉口专用相位设置条件[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(7): 1962-1969.
[7] 何永明,陈世升,冯佳,万亚楠. 基于高精地图的超高速公路虚拟轨道系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(7): 2016-2028.
[8] 薛志佳,王召阳,张久鹏,晏长根,许子凯,张英立,黄晓明,马涛. 泥石流作用下道路结构韧性分析及提升[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(6): 1773-1781.
[9] 刘振亮,赵存宝,吴云鹏,马迷娜,马龙双. 数据驱动的公路桥梁网络全寿命抗震韧性评估[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(6): 1695-1701.
[10] 贾洪飞,徐英俊,杨丽丽,王楠. 商品车多式联运联盟成员选择及利益分配[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(4): 1060-1069.
[11] 孙超,尹浩为,汤文蕴,褚昭明. 交通需求估计下的检测器布局和手机数据扩样推断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(4): 1070-1077.
[12] 常玉林,徐文倩,孙超,张鹏. 车联网环境下考虑遵从程度的混合流量逐日均衡[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(4): 1085-1093.
[13] 姚荣涵,徐文韬,郭伟伟. 基于因子长短期记忆的驾驶人接管行为及意图识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(3): 758-771.
[14] 肖雪,李克平,彭博,昌满玮. 基于决策-规划迭代框架的智驾车换道行为建模[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(3): 746-757.
[15] 马敏,胡大伟,舒兰,马壮林. 城市轨道交通网络韧性评估及恢复策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(2): 396-404.
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