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汽车企业节能新技术评价及油耗目标优化方法

汽车企业节能新技术评价及油耗目标优化方法

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作者：李汶哲湖南大学

学位级别：硕士

近几年,随着我国汽车保有量的不断攀升,汽车尾气排放成为了导致我国空气污染情况急速恶化的一个重要原因。同时我国汽车燃油效率低,在庞大的保有量基数下,车用燃油已成为我国新增石油消耗的主体。汽车的高油耗及污染已成为汽车与社会的... 详细信息

近几年,随着我国汽车保有量的不断攀升,汽车尾气排放成为了导致我国空气污染情况急速恶化的一个重要原因。同时我国汽车燃油效率低,在庞大的保有量基数下,车用燃油已成为我国新增石油消耗的主体。汽车的高油耗及污染已成为汽车与社会的最大矛盾。为管控汽车排放污染及降低乘用车企业平均燃料消耗量,国家推行了更加严格的油耗法规。乘用车企业通过两种途径来实现自身平均燃料消耗量的降低。第一种是采用轻量化、风阻优化、低滚阻轮胎、油品升级等节油技术来降低企业各车型油耗,进而降低企业油耗;第二种是投产新能源汽车,投产新能源汽车的企业依据国家对新能源汽车油耗的优惠政策来完成企业降油耗的工作。由于新能源汽车受制于技术、成本、价格、社会基础设施支撑等因素而销量有限,企业在短期内还无法利用新能源汽车的优惠政策来降低自身油耗。近期内降油耗工作还是以大量采用节油技术的方式为主。但是节油技术同样受到技术成熟度、成本、质量、时间等因素的影响,每家企业的应用条件有限。基于上述背景,本文进行了以下四个问题的研究。第一,以只采用节油技术完成降油耗工作的方式,针对单一车型进行降油耗分析并且对所有影响因子进行灵敏度分析;第二,单一车企根据国家油耗法规测算方式,基于车型整备质量研究高中低档车型产品优化组合以达到最优油耗。第三,当无法使用节油技术或使用后仍无法满足油耗目标时,新能源汽车与常规车以何种分布比例才能满足油耗法规;第四,企业在实际情况下,未来几年内油耗及技术投入成本的发展趋势以及成本与降油耗方法选择的优化方法。本文基于系统动力学理论。首先,通过政策分析对国内外油耗法规、油耗计算方法进行阐述、对比。介绍国内外对于新能源汽车与常规汽车油耗的计算方法。其次,通过对标车性能实验、软件模拟、台架实验、场地实验对节油技术的节油效率进行定量研究,并将研究结果作为输入建立针对单一车型的油耗测算系统动力学模型,对降油耗系统影响因子进行敏感度分析;再次,根据车辆不同质量在综合工况下对应不同的油耗目标,建立企业油耗质量段优化系统动力学模型,寻求企业高中低档车型产品的油耗最优组合。同时,以一个新能源车销量模型,分析新能源汽车推广的影响因素,进而研究何种情况下企业可以投产新能源车来分担企业油耗,以及新能源车型投产的比重是多少。然后,建立一个乘用车企业平均燃料消耗量及成本投入预测模型,研究未来几年内企业油耗及降油耗成本投入的发展趋势。最后,由一个企业实例,根据上述研究结果,分析该企业的油耗状况并给出合理建议。

关键词：油耗目标节油效果系统动力学油耗测算 Vensim

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车路协同环境下信号交叉口车队生态驾驶研究

车路协同环境下信号交叉口车队生态驾驶研究

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作者：廖若桦北京交通大学

学位级别：硕士

随着传统机动车能源的资源约束愈发严峻和交通排放危害性的日益凸显,节能减排俨然已成为我国交通行业发展的战略目标之一。车路协同技术作为智能交通领域的前沿技术,因能根据车辆所处的实时交通环境引导驾驶员实现生态驾驶,有效降低车... 详细信息

随着传统机动车能源的资源约束愈发严峻和交通排放危害性的日益凸显,节能减排俨然已成为我国交通行业发展的战略目标之一。车路协同技术作为智能交通领域的前沿技术,因能根据车辆所处的实时交通环境引导驾驶员实现生态驾驶,有效降低车辆的燃油消耗和排放而愈发受到科研和实践人员的关注。作为城市道路交通的重要节点,信号交叉口亦是研究的重点领域。但截至到目前,绝大部分车路协同环境下信号交叉口的生态驾驶研究针对单车开展,而忽略了交叉口范围内车辆较易形成车辆队列共同运行的现象。且在建立生态驾驶模型时,倾向于从减少停车次数等角度实现节能减排的目标,忽略燃油消耗的本质,模型实施效果难以进行控制和量化。基于此,本文结合车路协同环境下的生态驾驶技术和微观油耗测算模型,以信号交叉口范围内的车队为研究对象,构建车路协同环境下信号交叉口车队生态驾驶模型。首先,本文基于现有的车队识别原理,提出了以车头间距和瞬时速度为主要参数的车路协同环境下的车队识别方法。其次,在同时考虑交叉口的信号灯状态和下游车辆运行状态两方面影响因素下,确定车队不停车通过交叉口的运行时间计算方法和具体时间范围。继而针对不同情景下车队头车和后续车辆的运行轨迹展开研究,确定了目标车队是否需要诱导的判定条件和车队的诱导运行轨迹范围。在此基础上,结合微观油耗测算模型,以车队单车油耗和运行时间为主要目标参数,利用遗传算法实现车队生态驾驶轨迹的选取,构建车路协同环境下信号交叉口车队生态驾驶模型。最后利用VISSIM仿真平台和Python编程实现上述模型的案例应用,对比车队接受生态驾驶诱导与否的运行和油耗情况。结果表明,在以降低车队油耗为目标函数时,车队生态驾驶模型可有效降低车队通过信号交叉口的平均油耗和停车次数,并大幅度提高车队通过信号交叉口的运行平稳性,减少车辆的急加速和急减速操作,验证了车队生态驾驶模型的有效性。

关键词：车路协同信号交叉口车队生态驾驶油耗测算

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联合驻站策略的公交车生态驾驶优化模型研究

联合驻站策略的公交车生态驾驶优化模型研究

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作者：叶倩文北京交通大学

学位级别：硕士

随着能源紧缺现象的日益严重,节能已成为交通行业的重要议题,而优先发展公共交通一直被认为是转变城市交通发展方式、构建资源节约型、环境友好型社会的战略选择。公交车生态驾驶研究,具有响应节能减排、贯彻优先发展公共交通的双重现... 详细信息

随着能源紧缺现象的日益严重,节能已成为交通行业的重要议题,而优先发展公共交通一直被认为是转变城市交通发展方式、构建资源节约型、环境友好型社会的战略选择。公交车生态驾驶研究,具有响应节能减排、贯彻优先发展公共交通的双重现实意义。截至目前,大多数生态驾驶的研究对象针对小汽车,对公交车的研究稍显匮乏;在建立生态驾驶车速诱导逻辑时多以不停车通过交叉口为目标,仅将燃油消耗或排放作为模型优化效果的评价指标,易造成牺牲车辆运行效率,增加乘客出行时间的弊端;公交车生态驾驶研究多采用单一的可变速度调节的方式,不能克服一些极端情况下公交车在下游交叉口处依旧需要停车的问题。因此,本论文基于对公交车运行特征的分析,确定公交车生态驾驶研究的关键节点为公交线路途经的公交站台和交叉口,以公交站台至交叉口范围内的运行速度作为优化对象,构建联合驻站策略的公交车生态驾驶优化模型。首先,本论文针对目标公交车到达公交站台时的红灯/绿灯剩余时间和前方车辆的运行状况(已通过/未通过下游交叉口)进行多种情景分析,确定目标公交车通过下游交叉口的时间窗上下限。其次,对公交车在站台驻站、及自站台启动至离开下游交叉口的两阶段速度诱导展开详细研究,提出计算乘客上下车时间及公交车最大停留时间阈值的方法,从速度维度、时间维度、距离维度三个层面详细刻画公交车加速度的变化规律。再次,联合基于机动车比功率(Vehicle Specific Power,VSP)的机动车微观油耗测算模型、基于Logit模型的乘客出行时间价值模型,量化公交车油耗成本及乘客出行时间成本。基于上述理论及方法支撑,考虑公交车运行时间约束、速度约束及加速度约束,以乘客出行时间及公交车油耗总成本最小化作为目标函数,构建联合驻站策略的公交车生态驾驶优化模型,模型的决策变量为公交车驻站时间及加速度集合,并提出基于遗传算法的求解方法。最后选取北京市15路公交线路上的7个近端公交车站及其下游交叉口作为案例,结合实测数据对比模型优化效果。结果表明与现状情况相比,联合驻站策略的生态驾驶优化模型可以显著降低公交车的燃油消耗,在案例场景下油耗降低了 26%以上,生态效益明显。此外,该策略下的公交车平均停车次数、乘客平均出行时间分别降低38%和27%以上,并不会出现因注重环境效益而过度牺牲乘客出行效率的现象。分别对模型中的三个重要参数:乘客单位出行时间价值系数、公交车站距下游交叉口的长度、公交车最大限制速度展开了敏感性分析。结果表明公交站台距交叉口的长度会显著影响模型的优化效果,而乘客出行时间价值系数、公交车最大限制速度影响效果不显著。

关键词：公交车生态驾驶驻站策略速度诱导油耗测算出行时间价值

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