Fuel saving potentials of HDVs through platooning based on real GPS traces

Abstract

[ANGLÈS] In the last years, the increase of the fuel price and the need to reduce the greenhouse gas emissions have triggered the research on lowering the fuel consumption within the transport sector. The research not only involves the development of more efficient engines but also the exploration of new transportation paradigms. One promising approach is to create vehicle platoons, i.e. convoys of vehicles driving close to each other. Vehicles driving close behind benefit from the reduction of the air drag and hence their overall fuel consumptions are reduced. This work focuses on studying platoons of heavy-duty vehicles (HDVs). More specifically, the work analyzes real position data of an HDV fleet from one manufacturer. The objective is to determine the potentials to reduce the fuel consumption of the fleet through platoon formations, using low sampled GPS traces obtained from the fleet management system. Map matching and path inference algorithms have been developed to reconstruct the path of the vehicles on a given road network. The reconstructed paths are used to analyze the vehicles' positions and inter-vehicle distances. Results show that the vehicles are widely spread. The average distance to the closest vehicle is greater than 20km, which limits the platoon opportunities. Although with limited platoon opportunities, potential fuel savings up to 0.14\% of the whole fleet's consumption have been obtained. Results suggest that fuel savings can be largely improved if the density of vehicles in the road network is increased.

[CASTELLÀ] En los últimos años, el incremento del precio del combustible y la necesidad de reducir la emisión de gases de efecto invernadero han impulsado numerosas iniciativas para la reducción del consumo de combustible en el sector del transporte. La investigación no solo se centra en el desarrollo de motores más eficientes sino que también se están explorando nuevos paradigmas de transporte. Una de las iniciativas prometedoras es la creación de pelotones donde los vehículos son asistidos electrónicamente para poder circular muy próximos los unos con los otros. La proximidad entre vehículos permite ahorrar combustible debido a la disminución de la resistencia al movimiento ejercida por el aire. Este trabajo utiliza datos reales sobre trayectos de vehículos pesados para estudiar la creación de pelotones entre este tipo de vehículos. Los datos disponibles constan de muestras de los trayectos en forma de coordenadas GPS proporcionadas por el sistema de gestión de flota de un único fabricante de vehículos pesados. El objetivo es estimar el potencial ahorro de combustible que se puede obtener de formar pelotones con los vehículos de los que se tienen datos. Para ello es necesario reconstruir los trayectos entre distintas muestras GPS mediante la relación de las coordenadas GPS con los mapas de carreteras existentes. Los trayectos reconstruidos son utilizados para analizar la distribución de vehículos en las carreteras. Los resultados muestran una baja densidad de vehículos. La distancia media hacia el vehículo más próximo es superior a 20km, cosa que limita fuertemente las oportunidades de formar pelotones que ahorren combustible. Aún con limitadas oportunidades, los resultados muestran un potencial ahorro de combustible del 0.14% respecto el consumo total la flota analizada. Del estudio se desprende que el ahorro de combustible puede ser ampliamente mejorado si la densidad de vehículos aumenta.

[CATALÀ] En els últims anys, l’increment del preu del combustible i la necessitat de reduir l’emissió de gasos d’efecte hivernacle han impulsat nombroses iniciatives per reduir el consum de combustible en el transport. La investigació no només se centra en el desenvolupament de motors més eficients sinó que també s’exploren altres paradigmes de transport. Una de les iniciatives prometedores és la creació de combois on els vehicles estan assistits electrònicament per poder circular molt pròxims els uns dels altres. La proximitat entre vehicles permet estalviar combustible gràcies a la disminució de la resistència al moviment exercida per l’aire. Aquest treball utilitza dades reals sobre trajectes de vehicles pesats per estudiar la creació de combois entre aquest tipus de vehicles. Les dades disponibles consten de mostres dels trajectes en forma de coordenades GPS proporcionades per el sistema de gestió de flota d’un únic fabricant de vehicles pesats. L’objectiu és estimar el potencial estalvi de combustible que es pot obtenir de formar combois amb els vehicles dels que es disposen dades. Per això és necessari reconstruir els trajectes entre diferents mostres GPS mitjançant la relació de les coordenades GPS amb els mapes de carreteres existents. Els trajectes reconstruïts són utilitzats per analitzar la distribució de vehicles en les carreteres. Els resultats mostren una baixa densitat de vehicles. La distancia mitja al vehicle més pròxim és superior als 20km, cosa que limita enormement les oportunitats de formar combois que puguin estalviar combustible. Tot i les escasses oportunitats, el resultats mostren un potencial estalvi de combustible del 0.14% respecte el consum total de la flota analitzada. De l’estudi es desprèn que l’estalvi de combustible pot ser àmpliament millorat si la densitat de vehicles augmenta.