Ongetwijfeld zal de opkomst van geconnecteerde en autonome voertuigen (CAV's) nieuwe en opwindende effecten hebben op patronen en vervoerswijzen, maar als het gaat om het meten van die effecten, de toekomst wordt een beetje waziger.

Hoe kunnen deze technologieën van invloed zijn op hoe mensen reizen en hoe energie zal worden gebruikt? Zullen ze ertoe leiden dat mensen meer of minder tijd op de weg doorbrengen? Hoe zullen ze de manier waarop we brandstof verbruiken veranderen, de tijd die we op de weg doorbrengen, of de hoeveelheid verkeer op onze wegen?

Om dergelijke vragen te beantwoorden, en toekomstige mobiliteit begrijpen, onderzoekers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) zetten geavanceerde modellerings- en simulatietools in. En in een gezamenlijk driejarig project, ondersteund door DOE's SMART (Systems and Modeling for Accelerated Research in Transportation) Mobility Consortium, Onderzoekers van Argonne gebruiken deze tools om de impact van CAV's op energie en mobiliteit in grootstedelijke gebieden te voorspellen.

"Ons doel is om op systeemniveau inzicht te krijgen in hoe transport verandert, inclusief hoe verschillende vervoerswijzen op elkaar inwerken, de beslissingen van reizigers die ten grondslag liggen aan die interacties, en hoe automatisering alles beïnvloedt, " zei Argonne Computational Transportation Engineer Joshua Auld. "Dit niveau van begrip zal inzichten verschaffen om steden te helpen beter te plannen en zich aan te passen aan toekomstige transportveranderingen."

Het werk van Argonne bevordert de missie van het SMART Consortium om ons begrip van de effecten van toekomstige mobiliteitssystemen te vergroten. Projectmedewerkers zijn onder meer de Universiteit van Illinois in Chicago, de Universiteit van New South Wales, Texas A&M-universiteit, de Universiteit van Michigan, Carnegie Mellon Universiteit, de Universiteit van Washington, George Mason-universiteit, evenals meerdere steden en planbureaus.

Modellering en simulatie

Nu twee jaar bezig met hun project, Auld en collega's hebben een model ontwikkeld om de adoptie van gedeeltelijk en volledig geautomatiseerde CAV's op verschillende niveaus van marktpenetratie weer te geven, met behulp van voorspellingen op basis van kosten en de bereidheid van een persoon om te betalen. Onderzoekers hebben dit model geïntegreerd, samen met een verkeersstroommodel voor CAV's, in het Planning and Operations Language for Agent-based Regional Integrated Simulation (POLARIS) platform, Argonne's transportsysteemsimulator.

POLARIS simuleert mobiliteit en verkeersstroom door het individuele gedrag van "agenten, " die mensen kan vertegenwoordigen, huishoudens en organisaties. Het analyseert hoe miljoenen van deze agenten op elkaar inwerken en beslissingen nemen over het gebruik van auto's, fietsen, doorvoer, enz. Op zijn beurt, deze beslissingen zijn van invloed op het transportsysteem als geheel. Onderzoekers gebruikten POLARIS om de impact van mobiliteit en reisstromen van deze verschillende scenario's te simuleren.

Om hun POLARIS-analyses aan te vullen en energie-effecten te meten, onderzoekers gebruikten de Autonomie-tool van Argonne. Autonomie is de toonaangevende tool voor het voorspellen van het brandstofverbruik van huidige en toekomstige voertuigen. Voor hun analyse onderzoekers vertrouwden op Autonomie om de impact van CAV's op het energieverbruik te meten.

De impact van energie en mobiliteit kwantificeren

Om de mobiliteits- en energie-impact van CAV-adoptie te kwantificeren, onderzoekers hielden rekening met een aantal onderling gerelateerde statistieken. Onder hen zijn veranderingen in afgelegde voertuigkilometers (VMT), waarde van reistijd (VOTT), hoeveelheid congestie en energieverbruik.

Waarde van reistijd meet de ervaren last van tijd besteed aan reizen, de veronderstelling is dat, hoe lager de reistijd, hoe meer een individu bereid is om op de weg te reizen.

"We zagen VOTT als een kritische factor die zowel mobiliteit als energie beïnvloedt, omdat, niet langer te maken hebben met de last van het rijden, CAV-chauffeurs kunnen ervoor kiezen om meer tijd op de weg door te brengen, wetende dat ze hun reistijd kunnen gebruiken voor andere, productieve activiteiten, " zei Aymeric Rousseau, manager voertuig- en mobiliteitssimulatie Argonne. "We hebben ons gericht op het begrijpen van de impact van VOTT op mobiliteit en energie voor verschillende voertuigtechnologieën en consumentengedrag."

"Algemeen, uit ons onderzoek bleek dat mensen met toegang tot gedeeltelijk geautomatiseerde CAV's de neiging hebben om langere reizen te maken, naarmate de waarde van de reistijd afnam, en de bestuurder werd verlost van de focus op het rijden. We zagen ook een toename van de congestie in bepaalde scenario's, "Zei Auld. "We vonden ook veranderingen in het brandstofverbruik, inclusief een toename van het brandstofverbruik naarmate de CAV-marktpenetratie toenam, met de toename van VMT."

Toekomstige stappen

Om hun vermogen om de complexe interacties die van invloed zijn op transport en mobiliteit te representeren en te analyseren, te verbeteren, onderzoekers werken aan het verbeteren van POLARIS en Autonomie om beter rekening te houden met CAV-technologiekeuzes (zoals verschillende niveaus van automatisering) en hun impact op de verkeersstroom. Ze kijken ook naar nieuwe mobiliteitstechnologieën, zoals transportnetwerkbedrijven en autodeeldiensten.

"Onze modellerings- en simulatiebenaderingen zijn van vitaal belang om te anticiperen op de transport- en energiebehoeften van onze natie. Door deze tools en technieken te blijven verbeteren, we zullen beter toegerust zijn om tools en oplossingen te leveren die tegemoet komen aan toekomstige behoeften, ' zei Rousseau.

Dit werk wordt gesponsord door het DOE Vehicle Technologies Office (VTO) onder het Systems and Modeling for Accelerated Research in Transportation (SMART) Mobility Laboratory Consortium, een initiatief van het programma Energy Efficient Mobility Systems (EEMS). David Anderson, een DOE Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) programmamanager, belangrijke rol gespeeld bij de totstandkoming van het projectconcept, het bevorderen van de implementatie en het bieden van doorlopende begeleiding.