AOKI's copy&paste archive

高専から駅弁大学から東工大を経て大企業へ 浅く広い趣味とかキャリアの日記を

ゼミ33

Prospects for Electrification of Road Freight

Doros Nicolaides  ; David Cebon ; John Miles

Published in IEEE Systems Journal ( Volume: 12 , Issue: 2 , June 2018 ) Pages 1838 - 1849

内容

ここではFCVの全体効率が20%程でディーゼルの40%に劣るとして電化を代替の代表に挙げ議論している.そこで2050年の英の目標値に基づき分析した.

まずエネルギー密度の障壁を挙げた.これがガソリンよりも一桁低い.そこで走行中の供給をコイルによる非接触給電IPT(:Inductive power transfer)で考えた.建設費の試算では同区間の線路の電化と同様とされた.これにより都市内を除く最大86%の走行距離が電化可能とされた.将来的には自動運転の補助も相まって効率が90%に至ると予想された.またトロリにも言及した.

そして輸送を都市間・都市内・配達・補助の4つにカテゴライズした.それぞれを車の大きさ,速度,距離,充電方法を定義した.これに基づいて英の道路交通データとも組み合わせモデリング,シミュレートした.米のツールAdvisorを用い運転サイクルに基づき38,10,3.5tのEVトラックを検証した.そして85,42,27kWhといったパラメータを得た.また走行する道路種別に対する電力を推定した.これを実際の車両分布に基づきEV100%で配置し,一日の輸送の電力需要を推定した.するとピークにおいては5GWという英の容量マージンを大幅に上回った.通勤ピークでは9.4GW増とされた.これに対し電力会社も発電容量の対応策に着手していることに言及した.ツールより様々なエネルギーやSoCが推定され,需要は一定なものの給電施設は完全にはカバーされていないので需給のバランスのズレも見られた.これらは平均有効充電率によって定量化された.

そして車種ごとの考察がされた.大型車長距離トリップでは電費により航続距離が大きく異なることが確認された.また架線では経済性,安全性,IPTでは技術,ステークホルダの課題が挙げられた.地方道路ではSoCの安全マージンを保ちつつ実現性が示された.また走行時のCO2の削減ではミックスにより2040年に70~90%の削減となると推測された.そのためミックスの影響が強いことが示された.都市内輸送はストップチャージの連続で担保できるだろうとされた.また補助では塵芥車が考えられた.車両の一定の負荷と重量を最大で安全側に考えた.結果,32kWhでSoC20%安全マージンで可能とされた.

感想◎

この論文自体は独自のシナリオが綿密に練られていて面白かった.日本でも高速道路に限れば架線の実現可能性は低くないようにも思う.車種ごとの分析も参考になった.これまで仕事の方程式に基づき電費などの推定を独自に行ってきたがAdvisor(:Advanced Vehicle Simulator)(MATLAB Simulinkベースフリーツール)の使用も検討したい.

 

Planning of truck platoons: A literature review and directions for future research

Anirudh Kishor Bhoopalam, Niels Agatz, Rob Zuidwijk

Transportation Research Part B: Methodological Volume 107, January 2018, Pages 212-228

内容

本研究はトラックの隊列走行の概要をまとめ課題の同定を目的としたレビュー論文である.

まずこれら隊列走行の特性をまとめた.隊列の形成が随時必要で時期,経路,順序などの配慮が必要なことを挙げている.またそのために時間か速度の調整が要り,これらの研究を紹介している.オンザフライも検討されたがあまり成功しないため計画の重要性を強調した.

また隊列の目的をまとめた.まずシステム全体の燃費改善が挙げられた(約10%).これに伴い排出量も改善する.そのため長編成が望まれるが渋滞などの懸念もある.しかし実際には顧客の時間,運転手の休憩などの制約がありこれらの多くの研究をまとめた.

また隊列は先頭の負担が大きい.そこで協調ゲーム理論の利用が見られた.また各経路から隊列の区間が求められるが,各車で異なりシステム最適やそれぞれの戦略が複雑化する.

他の方法との比較も行われた.まずはODが同じか近いものをまとめる貨物整理・混載だ.この目的は移動コストや排出の削減で隊列と同様である.隊列はトラック間の輸送を伴わないので互換性に優れ,倉庫のような専用インフラも必要ない.したがってオンザフライの統合とみなせるとまとめた.これらについて伝統的ヒューリスティック法や最近の研究を紹介した.同じ狙いで貨客混載も検討した.これらも独自の様々な文献で検討されている.

そして柔軟性から様々な隊列のシステムを検討し文献整理した.例えば隊列形成の不効用を公共交通のスケジューリングやライドシェアの配車,マルチモーダルなどと同期させた研究が示された.

ここまでは既存の隊列だったが自動運転に基づくものもまとめられた.追従中を休憩と見なせば通過時間と関連コストが低下した.また追従のみが完全自動である場合,人件費の削減になるが,隊列の形成・解散は特定の地点で行わなければならない問題がある.これは集配問題として知られた最適化問題になる.この形成・解散は隊列の計画としては柔軟性があり,トラックとトレーラ,スワップ車両のルーティングとしてそれぞれ課題として定められ研究が行われている.完全無人は柔軟性を大幅に高めるものの研究はほぼない.

ここまで完全情報化だったものの現実的なリアルタイム・動的な検討も別個に進んでいる.また配車ルートの問題もある.

最後に多くの文献で最適化が難しいと認めている点を示し,このほかにも不確実性,システムの持続可能性,ネットワーク設計の課題があるとまとめた.

感想○

隊列走行に基づく大型車からの分割の潮流の研究を調べたかったが,合致するようなものは見られなかった.規模の経済の固定観念もあってか研究が進んでいない分野のようなので,ここも深堀りすれば面白そうな分野だとも思う.

 

Zero-emission tractor-trailers in Canada

Ben Sharpe

International Council on Clean Transportation, WORKING PAPER 2019-04

内容

Class7,8のトラックのゼロエミッションについて焦点を当てた.まず既知の課題として空車の重量と低温の走行を挙げた.そして米国より重量車が多い特徴から,36t車を対象とした.

まずこれを既往研究のデータから1.6kWh/km,0.2kWh/kg,航続805km等のパラメータから推定した.そして1643kWhと推計され,ペイロードの損失が28%と過大で,BEVの配備が難しいことが示された.これらの関係を描画し,0.69kWh/kgへの改善がICEと同等には必要とされた.ただ約6年で2倍になると推定され,競争するだろうと楽観でまとめた.

また温度は5kWを付加し,温度低下に伴う距離の減少を定量化して図示した.0℃で暖房なし15,あり20%となった.なお高温(25>)は考慮されなかった.

さらに車両と燃料に絞り,技術コストの分析も行った.’15~’30年までのスパンを考えた.そしてディーゼルとHEVは微増,LNGCNGは低水準で横ばい,BEV,FCVは減少していく結果が得られた.さらにLNGやBEVは既に価格競争力で勝っていると示された.再エネベース含むFCVは現状が非常に高コストなものの’30には車両コストの低下によりディーゼルを下回るとされた.

また文献を参考に排出炭素原単位をWTWで同期間推定した.ここでは水素をSMRから再エネベースに移行すると仮定した.加は水力が多いため,米比で概ね70%少なくなった.なおこれは原子力で同様の傾向だと言及した.また再エネのミックスが元々高い地域では95%以上の削減も見られた.

f:id:pytho:20200424214840p:plain

感想◎

カナダの環境要因の違いが多かったものの参考になる部分も多くあった.ADVISORも使いながら上記と同様な自己流の推定も行っておこうかと思った.

 

Advisor

f:id:pytho:20200424214859p:plain

経産省

経産省、「物流MaaS」実現へトラックデータ標準化

https://www.logi-today.com/374738

物流分野におけるモビリティサービス (物流MaaS)勉強会とりまとめ 説明資料

https://www.meti.go.jp/press/2020/04/20200420005/20200420005-3.pdf

余談

年度更新で部外秘の確認が来たので少しこの記事について懸念.

実は今回は2回分をまとめて記事にした.そこで担当教員の手法にほれぼれした.というのもゼミが週1で発表が課されていることだ.これは行動経済学のナッジにおいてコミットメント手段とされる.締切を定め追い込むことにより成果の水準を保とうというものだ.人間は先延ばしにしがちなので,それに対する提案というわけだ.夏休みの宿題のようにまとめて課されるよりも分割された方が効率的という考え方だ.これを先生が知っているかは分からないが,これによりサボるにサボれない状況を作っており,行動経済学上でも言われるように「賢い人」と言える.比して私はこうした背景を知っていながらもだらだらする「単純な人」を超越した「愚かな人」といった感じだ.

pytho.hatenablog.com