Диссертация (1025283), страница 15
Текст из файла (страница 15)
4.17, в конце – остановка электробуса производится механическимитормозами).Расчетная величина затраченной энергии составляет 238 кДж.130Во время эксперимента проводилась запись параметров движенияэлектробуса через CAN-шину аналогично алгоритму, описанному в пункте 4.3.Для набора статистики и уменьшения влияния возможного уклона от водителятребовалось двигаться как можно более единообразно в прямом и обратномнаправлениях в течение 5 заездов в каждую сторону.
Количество измеренийвыбрано по методике, изложенной в пункте 4.2. На Рис. 4.18 приведенырезультаты замеров вождения водителя-испытателя.Рис. 4.18. Результаты заездов водителя-испытателяСогласно Рис. 4.18, можно сделать вывод о том, что водитель не можетподдерживать единообразный закон движения даже на простом участкемаршрута, что увеличивает средние энергозатраты на движение по мерномуучастку.Послепроведенияэкспериментабылоосуществленосравнениерасчетных данных, отражающих энергозатраты электробуса при движении,согласно полученному энергоэффективному закону управления, с результатамивождения водителя-испытателя. После обработки данных, собранных при131вождении водителя, аналогично алгоритму, описанному в пункте 4.2, былполучен результат (Таблица 6):Таблица 6.Обработка эксперимента по сравнению закона энергоэффективногоуправления с вождением водителя-испытателя − i, кДжПройденный путьЗатраченноеЗатраченнаяs, мвремя t, сэнергия J, кДж107,9919,71343,8847,26103,8320,36285,99-10,64104,3520,81252,44-44,19103,6920,27282,13-14,50105,2922,00244,24-52,39104,2220,51290,35-6,28109,3919,61394,4797,84105,3219,86324,9728,34104,7321,94265,05-31,58104,8420,95282,75-13,88i =296,63Итог: = 296,63 ± 32,71кДжh =45,78g[Таким образом, результаты эксперимента показали, что в сравнении сосреднейэнергией,затраченнойпривожденииводителем-испытателем,рассчитанная предложенным методом стратегия управления дает возможностьсохранить до9:,:/ кДж/; кДж9:,:/ кДж100% = 19,7%энергии при движении померному участку за счет оптимального выбора моментов переключения режимовдвижения и обеспечения однозначной повторяемости реализации законадвижения в отличие от действий водителя.132Выводы по четвертой главеЭкспериментально определен коэффициент сопротивления качениюэлектробуса, необходимый для вычисления момента сопротивления качению вмодели движения, приведенного к криволинейной координате, и в моделиплоского движения электробуса.
Его величина составляет 0,01219 X0,00185;Обработка данных эксперимента по верификации модели движения ипреобразованияэнергииэлектробуса,приведенногоккриволинейнойкоординате, доказала ее адекватность (максимальное отклонение расчетной иэкспериментальной фазовой траектории не превышает 5 %) и показалаотклонение расчетного значения затраченной энергии от полученногоэкспериментально на уровне 2,4 %, что является достаточным, чтобы считатьмодель верифицированной;Приобработкеэкспериментапосравнительнымиспытаниямэлектробуса при движении с оптимальным законом энергоэффективногоуправлениясвождениемводителя-испытателябылополучено,чторазработанный метод дает возможность сохранить до 19,7 % энергии придвижении по мерному участку за счет оптимального выбора моментовпереключения режимов движения и обеспечения однозначной повторяемостиреализации закона движения в отличие от действий водителя.133Глава 5.
Определения энергоэффективного закона движения электробуса сучетом особенностей эксплуатацииРассмотрим возможность учета особенностей работы электробуса припомощи разработанного метода определения энергоэффективного законадвижения. Для этого рассчитаем энергоэффективные фазовые траектории:• на типовых участках маршрута;• с учетом переменной загруженности электробуса;• с учетом экстренного вмешательства водителя в процесс управлениядвижением.Кроме того, оценим энергоэффективность электробуса при следовании помаршруту М2 в г. Москва с использованием оптимального закона движения.Определение энергоэффективного закона движения электробуса натиповых участках маршрутаПри движении электробуса на него действуют различные силы,обусловленные взаимодействием с внешней средой.
Для описания внешнейсреды будем использовать следующие параметры:• коэффициент взаимодействия с опорной поверхностью * *;• кривизна траектории ;• коэффициент сопротивления качению ;• коэффициент аэродинамического сопротивления 9 ;• продольный угол наклона опорной поверхности \ \.Так как рассматриваемая модель движения электробуса как твердоготела, приведенного к криволинейной координате, не учитывает скольжениеколес в пятне контакта, то для учета переменного коэффициента сцепления сопорной поверхностью, при определении фазового пространства, необходимо134ограничить максимальную тяговую/тормозную силу, подводимую к колесамэлектробуса, в соответствии со сцепными свойствами опорной поверхности.Таким образом, возможно провести расчеты для различных типов опорныхоснований. Тогда, перед началом движения, водитель или диспетчер сможетопределять то опорное основание, по которому предстоит двигатьсяэлектробусу.
Например:• мокрая дорога, 20 °C;• сухая дорога, 20 °C;• заснеженная дорога, -5 °C и другие.Коэффициент сопротивления качению зависит от типа шины, давлениявоздуха в ней и других факторов, которые по мере движения электробуса помаршруту не изменяются или изменяются пренебрежимо мало.
В связи с этим,для учета изменения коэффициента сопротивления качению предлагаетсяпровести несколько расчетов для различных типов используемых на электробусеколес и перед выходом на маршрут использовать соответствующий законуправления.При движении электробуса на его маршруте встречаются уклоны,связанные с преодолением мостов или тоннелей, а также других неровностейдороги. Таким образом, для учета переменного угла наклона опорнойповерхности в уравнении динамики необходимо определить продольный уголнаклона опорной поверхности как функцию от пути Q = Q() с учетом всехподъемов и спусков, которые преодолевает электробус.Для примера проведем расчеты преодоления электробусом маршрутовдлиной 100 м, на котором присутствуют подъем или спуск величиной 7 %, атакже поворот с радиусом /п = 15м (Рис.
5.1). Кроме того, учтемрассмотренные ранее ограничения на скорость в 30 км/ч и суммарное ускорение1 м/с2. Время прохождения маршрута ограничим величиной 25 с. Будем считать,что электробус движется по асфальтобетонной дороге с коэффициентом135сцепления равным 0,8. Коэффициент сопротивления качению будем считатьпостоянным и равным 0,0122.а)б)136в)Рис. 5.1. Маршрут движения электробуса: а) – маршрут только с подъемом;б) – маршрут с подъемом и поворотом; в) – маршрут со спуском иповоротомРезультаты расчета представлены на Рис. 5.2.12а)3137123456567б)12437в)Рис.
5.2. Энергоэффективный закон движения электробуса: а) – маршруттолько с подъемом; б) – маршрут с подъемом и поворотом; в) – маршрут соспуском и поворотом138При анализе полученных результатов получено:Оптимальным законом управления в случае присутствия на маршрутеединичного подъема уклоном 7 % является:Разгон (промежуток пути от 0 до 46 м, Рис. 5.2 а);Подъем и дальнейшее движение в режиме выбега (промежуток пути от46 м до 88 м, Рис. 5.2 а);Торможение рекуперативным тормозом (промежуток пути от 88 м до100 м, Рис. 5.2 а).Энергия, затраченная на ускорение электробуса, составила 416 кДж, приторможении было рекуперировано 60 кДж.
Таким образом, суммарная энергия,затраченная на преодоление заданного маршрута за указанное время (25 с),составила 356 кДж. Средняя скорость на маршруте – 0ср м+с 4 .мсОптимальным законом управления на маршруте с единичным подъемом7 % и поворотом является:Разгон (промежуток пути от 0 до 28 м, Рис. 5.2 б) до начала подъема;Движение на подъем в режиме выбега (промежуток пути от 28 м до38 м, Рис.
5.2 б);Торможение рекуперативным тормозом перед поворотом (промежутокпути от 38 м до 51 м, Рис. 5.2 б);Поддержание постоянной скорости в повороте (промежуток пути от51м до 72 м, Рис. 5.2 б);Разгон электробуса (промежуток пути от 72м до 83 м, Рис. 5.2 б);Движение в режиме выбега (промежуток пути от 83 м до 87 м,Рис. 5.2 б);Торможение рекуперативным тормозом (промежуток пути от 87 м до100 м, Рис. 5.2 б).Энергия, затраченная на ускорение электробуса, составила 535 кДж, приторможении было рекуперировано 154 кДж. Таким образом, суммарная энергия,139затраченная на преодоление заданного маршрута за указанное время (25 с),составила 381 кДж. Средняя скорость на маршруте – 0ср м+с 4 .мсОптимальным законом управления в случае присутствия на маршрутеединичного спуска уклоном 7 % и поворота является:Разгон (промежуток пути от 0 до 21 м, Рис. 5.2 в);Движение в режиме выбега по спуску (промежуток пути от 21 м до29 м, Рис. 5.2 в);Торможение рекуперативным тормозом перед поворотом (промежутокпути от 29 м до 51 м, Рис.
5.2 в);Поддержание постоянной скорости в повороте (промежуток пути от51 м до 72 м, Рис. 5.2 в);Разгон электробуса (промежуток пути от 72 м до 83 м, Рис. 5.2 в);Движение в режиме выбега (промежуток пути от 83 м до 87 м,Рис. 5.2 в);Торможение рекуперативным тормозом (промежуток пути от 87 м до100 м, Рис. 5.2 в).Энергия, затраченная на ускорение электробуса, составила 376 кДж, приторможении было рекуперировано 287 кДж. Таким образом, суммарная энергия,затраченная на преодоление заданного маршрута за указанное время (25 с),составила 89 кДж. Средняя скорость на маршруте – 0ср м+с 4 .мсТаким образом, можно сделать вывод: даже на простейших маршрутахзакон управления достаточно сложен, и становится понятно, что водитель,выдерживая среднюю скорость движения 0ср , не сможет его практическиреализовать. В связи с этим необходима система управления скоростьюэлектробуса, реализующая оптимальные законы управления по мере движенияпо маршруту, а водитель должен лишь определять «желание» двигаться,поддерживать безопасность движения и направлять электробус в заданномнаправлении.
При этом среднюю скорость движения на маршруте должен140задавать диспетчер, исходя из текущей дорожной ситуации, местоположения искорости движения электробуса.Определение энергоэффективного закона движения электробуса дляразличных вариантов загруженностиЭлектробус, как в течение одной смены, так и в течение одного цикламаршрута, может двигаться с различным количеством пассажиров. Для того,чтобы повысить энергоэффективность его работы, следует провести несколькорасчетов оптимальных фазовых траекторий, получив таким образом различныезаконы движения в зависимости от загруженности электробуса.Проведем расчеты фазовых траекторий на маршруте длиной 100 м, накотором присутствует подъем величиной 7 %, а также поворот с радиусом )п 15м (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
