Unbemannte LKW-Säulen sparen Zeit und bis zu 20% Kraftstoff

Laut Forschern sollen unbemannte Lastwagen in den kommenden Jahren in das Transportsystem einsteigen. Sie schlagen auch vor, dass autonome Fahrzeuge Kraftstoff sparen können, wenn sie sich in Säulen von jeweils mehreren Lastwagen bewegen. Wie Vogelschwärme oder Keile von Kämpfern, Gruppen von Bikern und Rennwagen erfahren Lastwagen einen geringeren Luftwiderstand, wenn sie sich aus nächster Nähe bewegen.

Es braucht jedoch Zeit, um einen Konvoi von Automobilen für die Lieferung von Waren zwischen Verteilungszentren oder den Transport von Passagieren zwischen Bahnhöfen zu schaffen. Ein Auto, das früher am Bahnhof ankommt, muss auf andere warten, bevor sie einen Konvoi bilden und auf die Straße fahren, was unvermeidliche Verzögerungen verursacht.

LKW-Säulen, die eng beieinander fahren, um eine aerodynamische Effizienz zu erzielen, können bis zu 20% Kraftstoffkosten einsparen. Je mehr Autos in einem Konvoi sind, desto höher ist der Wirkungsgrad: Der erste und der letzte LKW im Konvoi sind vom aerodynamischen Schatten nicht betroffen. Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) stellten fest, dass es zwei effektive Möglichkeiten gibt: entweder eine Spalte von Autos aus den bereits vorhandenen zu bilden und sie nach einem Zeitplan zu senden oder einmal eine bestimmte Anzahl von Transportern in einer Spalte zu senden.

Die Bewegung von Lieferwagen in unmittelbarer Nähe zueinander erhöht die Kraftstoffeffizienz. LKW-Säulen, Vogelschwärme und Keile von Kampfflugzeugen sind aus systemischer Sicht ähnliche Gruppen. Personen, die diese Systeme untersuchen, betrachten nur Leistungsindikatoren wie Zeitverzögerung und Kraftstoffverbrauch. Wissenschaftler des MIT betrachten diese Indikatoren im Vergleich zu Kosten, Energieverbrauch und Umweltauswirkungen. Ihrer Meinung nach kann diese Forschungsrichtung die Effizienz des Güterverkehrs wirklich steigern.

Laut Ingenieuren wird beim Frachttransport, insbesondere über große Entfernungen, ein erheblicher Teil des Kraftstoffs verbraucht, einschließlich der Versuche, den Luftwiderstand zu überwinden. Wissenschaftler haben zuvor berechnet, dass Autos in der Mitte weniger Widerstand erfahren sollten, wenn mehrere Lastwagen nacheinander mehrere Meter voneinander entfernt fahren, wodurch 20% Kraftstoff eingespart werden.

Die hinterher fahrenden Wagen sollten etwa 15% des Kraftstoffs einsparen - etwas weniger aufgrund der Luftströmungen, die sich dahinter bilden. Eine Kolonne mit fünf Lastkraftwagen spart etwa 17% Kraftstoff im Vergleich zu einzelnen Lastkraftwagen, acht Autos sparen 18% und mit nur 15 Lieferwagen in einer Kolonne erreicht der Wirkungsgrad 19%.

Sertac Karaman, außerordentlicher Professor für Luft- und Raumfahrt am MIT, und seine Kollegen haben ein mathematisches Modell entwickelt, um die Auswirkungen verschiedener Richtlinien und Verzögerungen bei der Planung des Kraftstoffverbrauchs zu untersuchen. Zusammen modellierten sie ein einfaches Szenario, in dem mehrere Lastwagen zwischen zwei Stationen fahren und zu zufälligen Zeiten jeweils ankommen. Das Modell enthält zwei Hauptkomponenten: eine Formel zur Darstellung der Ankunftszeit eines Fahrzeugs und zur Vorhersage des Kraftstoffverbrauchs.

Die Gruppe beobachtete, wie sich die Ankunftszeit und der Kraftstoffverbrauch in zwei Planungsstrategien ändern: einer Zeitplanrichtlinie, in der Fahrzeuge unabhängig von ihrer Anzahl einen Konvoi bilden und zu einer bestimmten Zeit abfahren; und eine Feedback-Richtlinie, wenn Lastwagen nur dann auf die Straße fahren, wenn eine bestimmte Anzahl von Autos getippt wird - eine Strategie, die Karaman zum ersten Mal in der Türkei getroffen hat.

„Ich bin in der Türkei aufgewachsen, wo es zwei Arten von öffentlichen Verkehrsmitteln gibt: reguläre Busse, die in regelmäßigen Abständen fahren, und andere, bei denen der Fahrer an einer Haltestelle steht, bis der Bus voll ist, und dann auf die Straße fährt“, stellt er fest.

Bei der Erstellung von Modellen für die Bewegung von Säulen des Güterverkehrs analysierten die Forscher viele verschiedene Szenarien im Rahmen von zwei Hauptrichtungen von Verkehrsplanungsstrategien. Um die Auswirkung des Diagramms auf die Bewegung zu bewerten, modellierten sie Szenarien, in denen Spalten in regelmäßigen Abständen gesendet wurden, beispielsweise alle fünf Minuten, und verglichen sie mit Optionen in anderen Intervallen - drei und sieben Minuten. In Übereinstimmung mit der Feedback-Richtlinie verglichen sie Szenarien, in denen unterschiedliche Anzahlen von Autos gesendet wurden - zuerst drei gleichzeitig, dann fünf gleichzeitig.

Am Ende fand das Team das optimale Verhältnis, in dem der Wechsel von einem Punkt zum anderen am wenigsten Zeit in Anspruch nehmen würde, während mehr Kraftstoff erhalten bleibt. Die Spalten, die nach einem bestimmten Zeitplan unterwegs waren, waren effektiver als die Spalten mit zeitlichem Abstand. In ähnlicher Weise waren Rückmeldungsszenarien, in denen eine bestimmte Anzahl von Lastwagen vor dem Abflug zuerst gesammelt wurde, optimaler als solche, in denen sich die Anzahl von Lastwagen in einem Konvoi ständig änderte. Die Studie ergab auch, dass die Feedback-Richtlinie etwas stabiler ist als die Strategie, die den Zeitplan verwendet - von Anfang an können Sie 5% mehr Kraftstoff sparen.

Jetzt arbeitet Karaman mit Transportunternehmen in Brasilien zusammen, wo er Modelle für die Effizienz des Güterverkehrs für sie erstellt. Die noch nicht endgültige Version beinhaltet die Bewegung von Autos in sehr engen Entfernungen - von 3 bis 4 Metern, wodurch die aerodynamische Effizienz maximiert wird. Für einen normalen Menschen ist es schwierig, einen solchen Abstand hinter dem Lenkrad eines Lastwagens einzuhalten, daher schlägt Karaman vor, dass autonome Fahrsysteme erforderlich sein werden.

Leider kann die Studie nicht alle Aspekte des Güterverkehrs abdecken. Es wurde nicht auf die Reaktion anderer Autofahrer eingegangen, die nicht Teil des Konvois sind. Es ist wahrscheinlich, dass die Fahrer nicht begeistert sein werden, mit autonom gesteuerten Lastwagen im selben Strom zu fahren, obwohl letztere möglicherweise sicherer sein könnten. Unbemannte Lastkraftwagen werden mit einem automatischen Steuerungssystem und Sicherheitsalgorithmen ausgestattet, falls sie einen platten Reifen haben oder eine Fehlfunktion festgestellt wird. Die ersten autonomen Autos werden unter der Kontrolle der Fahrer stehen, aber nach und nach wird ihre Rolle beim Fahren zunichte gemacht.

Wenn die Lastwagen so beabstandet sind, dass eine Person auf Wunsch zwischen ihnen fahren kann, ist dies eine Sache. Die festen Wände von mehreren hundert Meter langen Lastwagen sind jedoch entmutigend: Ein Konvoi von 10 Lastwagen mit einer Kraftstoffeinsparungsstufe von 3-4 Metern erstreckt sich über etwa 230 Meter.

Source: https://habr.com/ru/post/de400269/