Estratégia ótima de coordenação de caminhões para formação de comboios em rodovias.

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Mendes, Andre de Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Comboio de caminhões (Monitoramento); Combustíveis veiculares (Economia); Controle ótimo; Estática (Otimização); Fuel savings; Gases (Emissão; Redução); Optimal control; Static optimization; Truck platoon
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-31032021-155230/

A presente pesquisa apresenta uma estratégia ótima de coordenação para a formação de comboios de caminhões em rodovias com o objetivo de reduzir o consumo de combustível e aumentar a densidade de tráfego. Na literatura, este tipo de comboio é tipicamente caracterizado pelo conjunto de veículos em fila trafegando com pequenas distâncias de separação. A proximidade dos veículos nesta configuração permite um fluxo de ar mais eficiente em torno do conjunto reduzindo o custo energético total da movimentação. Além disso, a formação de comboios é capaz de aumentar a segurança nas vias, a capacidade de transporte, o conforto do motorista, reduzir as emissões de gases causadores do efeito estufa e a mão de obra devido à ausência de intervenção humana nos veículos seguidores. A estratégia de coordenação proposta tem como base um problema de otimização estática que leva em consideração a disposição inicial dos caminhões dispersos numa rodovia e fornece perfis ótimos de velocidade que os veículos devem seguir para que o comboio seja formado. Esta estratégia de coordenação é estendida utilizando um problema de controle ótimo que usa os perfis de velocidade provenientes do problema de otimização estática como ponto de partida viável do algoritmo. As soluções de ambos os problemas, otimização estática e controle ótimo, são usadas como referência dos controladores da dinâmica longitudinal de cada caminhão. Uma central de processamento é responsável por monitorar os caminhões no trecho de rodovia considerado, executar o algoritmo da estratégia de coordenação e transmitir os perfis ótimos de velocidade que cada integrante deve seguir. Os perfis de velocidade e o consumo de combustível provenientes dos problemas de otimização estática e controle ótimo são apresentados para diferentes cenários de coordenação. Uma análise de sensibilidade complementa a investigação do método verificando os perfis de velocidade e o custo total da movimentação em função dos principais parâmetros da coordenação. Por fim, modelos da dinâmica longitudinal e consumo de combustível de caminhões pesados, validados experimentalmente e disponíveis na literatura, são usados na avaliação da estratégia de coordenação em diferentes cenários de tráfego num trecho de rodovia entre as cidades de Rio de Janeiro e São Paulo. A principal contribuição desta tese consiste na formulação da estratégia ótima de coordenação que leva em consideração dois ou mais caminhões simultaneamente, inclui a fase de desmanche do comboio e permite a formação de comboios parciais.