A medida que los autos sin conductor se fusionen con nuestro sistema de transporte en los próximos años, algunos investigadores creen que los vehículos autónomos pueden ahorrarse combustible si se arrastran entre sí en grandes pelotones. Como pájaros y aviones de combate que vuelan en formación, o ciclistas y conductores de autos de carrera que se lanzan en paquetes,los vehículos experimentan menos resistencia aerodinámica cuando conducen juntos.
Pero armar un pelotón de vehículos para entregar paquetes entre centros de distribución, o para transportar pasajeros entre estaciones, requiere tiempo. El primer vehículo en llegar a una estación debe esperar a que otros se presenten antes de que todos puedan salir como pelotón, creando inevitableretrasos
Ahora los ingenieros del MIT han estudiado un escenario simple de rodaje de vehículos y han determinado las mejores formas de desplegar vehículos para ahorrar combustible y minimizar las demoras. Su análisis, presentado esta semana en el Taller Internacional sobre los Fundamentos Algorítmicos de la Robótica, muestra que relativamenteLos horarios simples y directos pueden ser el enfoque óptimo para ahorrar combustible y minimizar los retrasos para las flotas de vehículos autónomos. Los hallazgos también pueden aplicarse al transporte convencional de larga distancia e incluso a los servicios de viajes compartidos.
"Compartir el viaje y el pelotón de camiones, e incluso el vuelo de aves en formación y en bandadas, son problemas similares desde el punto de vista de los sistemas", dice Sertac Karaman, Profesor Asociado de Aeronáutica y Astronáutica de la Clase de Desarrollo Profesional de 1948 en el MIT ".quienes estudian estos sistemas solo analizan las métricas de eficiencia, como el retraso y el rendimiento. Observamos esas mismas métricas, en comparación con la sostenibilidad, como el costo, la energía y el impacto ambiental. Esta línea de investigación realmente podría poner de cabeza el transporte ".
Karaman es coautora del artículo, junto con Aviv Adler, un estudiante graduado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, y David Miculescu, un estudiante graduado en el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica.
empujando a través de arrastrar
Karaman dice que para conducir camiones, particularmente a largas distancias, la mayor parte del combustible de un camión se gasta en tratar de superar la resistencia aerodinámica, es decir, empujar el camión por el aire circundante. Los científicos han calculado previamente que si varioslos camiones debían conducir a unos pocos metros de distancia, uno detrás del otro, los del medio deberían experimentar menos resistencia, ahorrando combustible hasta en un 20 por ciento, mientras que el último camión debería ahorrar un 15 por ciento, un poco menos, debido a las corrientes de aireque arrastre detrás
Si se agregan más vehículos a un pelotón, se puede ahorrar colectivamente más energía. Pero hay un costo en términos del tiempo que lleva armar un pelotón.
Karaman y sus colegas desarrollaron un modelo matemático para estudiar los efectos de diferentes políticas de programación en el consumo de combustible y las demoras. Modelaron un escenario simple en el que varios camiones viajan entre dos estaciones, llegando a cada estación en momentos aleatorios. El modelo incluye doscomponentes principales: una fórmula para representar los tiempos de llegada de vehículos y otra para predecir el consumo de energía de un pelotón de vehículos.
El grupo observó cómo los tiempos de llegada y el consumo de energía cambiaron bajo dos políticas generales de programación: una política de horario, en la que los vehículos se ensamblan y salen como un pelotón en horarios establecidos; y una política de retroalimentación, en la que los vehículos se ensamblan y salen comoun pelotón solo cuando hay una cierta cantidad de vehículos, una política que Karaman experimentó por primera vez en Turquía.
"Crecí en Turquía, donde hay dos tipos de autobuses de transporte público: autobuses normales que salen en ciertas unidades de tiempo, y otro conjunto donde el conductor se sentará allí hasta que el autobús esté lleno, y luego irá".Karaman dice
Cuándo quedarse, cuándo ir
En su modelado de sección de vehículos, los investigadores analizaron muchos escenarios diferentes bajo las dos políticas principales de programación. Por ejemplo, para evaluar los efectos de la programación de horarios, modelaron escenarios en los que se enviaban pelotones a intervalos regulares, porejemplo, cada cinco minutos, en comparación con intervalos más escalonados, como cada tres y siete minutos. Según la política de retroalimentación, compararon los escenarios en los que se desplegaron pelotones una vez que cierto número de camiones llegó a una estación, en lugar de enviar tres camiones a unotiempo, luego cinco camiones la próxima vez.
En última instancia, el equipo descubrió que las políticas más simples incurrían en los menores retrasos mientras se ahorraba la mayor cantidad de combustible. Es decir, los horarios establecidos para desplegar pelotones a intervalos regulares eran más sostenibles y eficientes que los que se implementaron en momentos más escalonados. Del mismo modo, los escenarios de retroalimentaciónque esperaban la misma cantidad de camiones antes de desplegarse, cada vez eran más óptimos que los que variaban la cantidad de camiones en un pelotón.
En general, las políticas de retroalimentación fueron un poco más sostenibles que las políticas de calendario, ahorrando solo un 5 por ciento más de combustible.
"Uno pensaría que un esquema más complicado ahorraría más energía y tiempo", dice Karaman. "Pero mostramos en una prueba formal que a la larga, son las políticas más simples las que lo ayudan".
por delante del juego
Karaman está trabajando actualmente con compañías de camiones en Brasil que están interesadas en usar el modelo del grupo para determinar cómo desplegar pelotones de camiones para ahorrar combustible. Espera usar los datos de estas compañías sobre cuándo los camiones entran a las carreteras para calcular el retraso y las compensaciones de energía consu modelo matemático
Finalmente, dice, el modelo puede sugerir que los camiones se sigan entre sí a una distancia muy corta, dentro de 3 a 4 metros, lo que es difícil de mantener para el conductor. En última instancia, dice Karaman, los pelotones de camiones pueden requerir sistemas de conducción autónomos para pateardurante largos tramos de conducción, para mantener el pelotón lo suficientemente cerca como para ahorrar la mayor cantidad de combustible.
"Ya hay pruebas experimentales que prueban los camiones autónomos [en Europa]", dice Karaman. "Me imagino que el pelotón de camiones es algo que podríamos ver al principio del juego [del transporte autónomo]".
Los investigadores también están aplicando sus simulaciones a los servicios autónomos de viaje compartido. Karaman visualiza un sistema de lanzaderas sin conductor que transportan pasajeros entre estaciones, a tarifas y horarios que dependen de la capacidad energética del sistema y los requisitos del horario. Las simulaciones del equipo podrían determinar, por ejemplo, el número óptimo de pasajeros por lanzadera para ahorrar combustible o evitar atascos.
"Creemos que, en última instancia, este pensamiento nos permitirá construir nuevos sistemas de transporte en los que el costo del transporte se reducirá sustancialmente", dice Karaman.
Encuentre el artículo "Políticas óptimas para pelotones y viajes compartidos en transporte con autonomía" en http://wafr2016.berkeley.edu/papers/WAFR_2016_paper_110.pdf
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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