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原文传递协同自适应巡航控制(CACC)对油耗及排放的影响研究

论文题名：	协同自适应巡航控制(CACC)对油耗及排放的影响研究
关键词：	CACC汽车;风阻系数;运行工况;油耗分析;排放水平
摘要：	随着全球经济化进程的不断加快，社会生产力的不断提高，能源消耗和环境污染问题成为影响人类可持续发展的重大战略课题。其中，蓬勃发展的交通运输业是能源消耗和污染物排放的重点来源，减少能源消耗和污染物排放是国家与社会层面对交通运输业的普遍要求。协同自适应巡航控制系统（CooperativeAdaptiveCruiseControl,CACC）是移动互联、无线通讯、大数据、云计算等前沿科技在交通运输领域的全新应用，通过专用短程无线通讯实现多方数据的交互，获取周围车辆的行驶信息，从而与其他车辆组成车队，以较小的车间距离、相互协调的车速共同向前行驶。作为一种全新的驾驶模式，环境友好度必将成为决定其能否得到国家和社会认可，实现进一步发展的重要因素。　　本文聚焦协同自适应巡航控制对油耗及排放的影响，构建适用于CACC车辆的油耗及排放计算模型，并基于高速公路单向四车道基本路段的仿真实验数据，探究CACC对不同类型车辆和整体交通流的油耗及排放的影响。　　首先，在CACC系统相关文献阅读和理论梳理的基础上，分析CACC车辆与传统人工驾驶车辆的行驶差异性。从行驶状态角度，CACC车辆的加速度、速度均值及标准差发生了变化，从外部环境角度，CACC车辆实际所受空气阻力发生了变化。　　其次，在行驶差异性分析的基础上，分析造成CACC车辆与传统人工驾驶车辆油耗及排放水平存在差异的关键因素。考虑对CACC车辆的适用性以及关键因素的可表征性，选取MOVES作为CACC车辆油耗及排放计算的基础模型。然后考虑CACC交通流中各类车辆的实际风阻系数差异，以及行驶时风阻系数的动态变化，引入空气阻力修正系数，对VSP计算方法进行改进，构建考虑不同车型（小汽车、货车）、不同车辆位置（头车、跟随车、非队列车）的CACC车辆油耗及排放模型。　　然后，利用SUMO进行高速公路单向四车道基本路段仿真建模，设定不同流量、不同CACC车辆混入率、不同CACC车辆期望车头时距的仿真场景，获取车辆逐秒行驶轨迹数据，以进行车辆油耗及排放计算。　　最后，分析CACC对油耗及排放的影响。在运行工况分布方面，随着CACC车辆混入率的提高，小汽车和货车的运行工况分布更加集中化。在油耗方面，随着CACC车辆混入率的提高、CACC车辆期望车头时距的减小，小汽车和货车油耗逐渐减小。在排放方面，小汽车和货车排放变化规律存在一定的差异。对于小汽车而言，随着流量的增大、CACC车辆混入率的提高、CACC车辆期望车头时距的减小，排放因子逐渐减小；对于货车而言，随着流量的减小，CACC车辆期望车头时距的减小，排放因子逐渐减小，随着CACC车辆混入率的提高，NOx和CO2的排放因子逐渐减小，而THC和CO排放因子逐渐增大，但增幅较小。此外，影响因素显著性分析表明，CACC车辆混入率对油耗及排放的影响均非常显著，说明CACC系统的引入具有显著的节能减排作用，环境效益突出。
作者：	杨梦婷
专业：	交通运输工程
导师：	邓卫;孙俊
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2021