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原文传递面向节能的三种车型异构车队非均匀排布策略仿真研究

论文题名：	面向节能的三种车型异构车队非均匀排布策略仿真研究
关键词：	货运车辆队列;异构车队;非均匀排布;节油效果;编队策略
摘要：	随着汽车制造业的进步和交通运输业的发展，我国机动车总保有量不断提高，人们在生产和生活中对于交通运输的依赖也越来越高。但是，在交通运输业让人们生产生活变的更加方便且快捷的同时，也带来了不容忽视的环境污染和能源消耗。为了减少环境污染和能源的过度消耗，我国坚定不移的走能源可持续发展路线，相关的法律法规不断完善。在这一背景下，车辆的节能减排相关研究有很大的现实意义。　　根据前人的研究经验，车辆编队行驶时，由于车辆之间距离较近，队列中车辆的气动阻力特性会受到队列中其他车辆的影响而产生一定的变化，从而使得编队行驶的每辆车都有不同程度的气动阻力降低，达到节能减排的效果。同时，当车辆队列行驶时，由于不同车型的车辆在制动性能、车辆尺寸等方面有一定的差异，不同车型车辆以不同间距编队行驶更具有合理性。因此，本文根据队列行驶车辆在制动过程中的不同，建立车辆队列的非均匀排布模型，以数值仿真模拟的方法对不同车型车辆在非均匀排布条件下组成车辆队列的流场进行了分析研究。　　本文的研究对象为智能网联车辆所组成的车辆队列，即车辆之间有良好的通信条件且车辆的加速、制动等都由车辆自身完成。首先，根据高速公路运输相关数据，分别选取二轴货车、三轴货车和六轴货车为数值仿真模拟的研究对象；其次，综合考虑通行效率、雷诺数和能耗等因素将车辆队列制动前的初速度定为80km/h，即22m/s；再次，根据所选仿真车辆模型及队列初速度，结合相关国家标准，分别建立非均匀排布模型和燃料经济性模型。　　在此理论模型的基础上，本文对三种车辆单独行驶和基于三种车型的三车异构队列行驶工况进行了数值仿真，根据仿真所得的速度矢量变化及车辆头部尾部的静压力分布情况进行分析，通过队列车辆的气动阻力降低率和节油率计算数据分析了各车辆的节油效果；对于三车异构队列而言，车辆队列整体节油率在5.83%~14.55%之间，3-2-6队列节油效果最好，3-6-2队列节油效果最差。　　同样的，本文对三种车型的四车异构队列行驶工况进行了数值仿真分析。为保证节油效果分析的准确性，根据车辆队列的不同组成将四车车辆队列分为三组分别分析。在三轴货车、六轴货车和两辆二轴货车组成的异构车辆队列中，整体节油率在11.12%~25.27%之间，3-2-2-6队列节油效果最好。在二轴货车、六轴货车和两辆三轴货车组成的异构车辆队列中，整体节油率在9.17%~19.91%之间，3-2-3-6队列节油效果最好。在二轴货车、三轴货车和两辆六轴货车组成的异构车辆队列中，整体节油率在4.45%~16.31%之间，3-2-6-6队列节油效果最好。　　最后，本文对三种车型的异构队列进行了车辆组队排布决策分析决策。结果表明，在理想条件下，二轴货车在队列中的节油率在4.17%~44.99%之间；当二轴货车有入队意向时，应经尽可能处于队列中的第三位置或第四位置。三轴货车在队列中的节油率在-1.35%~22.63之间；当三轴货车有意向加入车队时，应尽可能避免处于六轴货车的后方。六轴货车在队列中的节油率在1.90%~11.28%之间；车辆队列的变化和在队列中位置的变化对六轴货车节油效果的影响相对较小。
作者：	宋长安
专业：	载运工具运用工程
导师：	杨志发
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023