近日,一篇提交至IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems的论文提出了名为Robostreet Flow的新型货运架构,旨在通过系统级优化显著降低点对点货运成本。该架构由电池电动牵引车和四车混合编队组成,核心创新在于同时优化车辆设计、编队行驶和运营模式,以解决长途卡车运输中能源、驾驶员劳动力和设备三大成本要素相互割裂的问题。
Robostreet Flow平台采用6x4电动牵引车,配备水滴形单座驾驶室,阻力系数仅为0.35,比传统Class 8卡车降低约40%。车辆使用碳纤维复合材料单壳车身,并将电池结构集成其中,使净重减少50%。牵引车搭载513 kWh电池,挂车附加340 kWh电池,单次充电续航可达500英里。这种轻量化设计不仅提升了能效,还增加了有效载荷,进一步摊薄每吨英里的成本。
在运营模式上,四辆Flow卡车组成编队,仅领头车配备安全驾驶员,其余三辆实现SAE L4级自动驾驶。计算流体动力学模拟显示,以8米间距紧密跟车可使跟随车的阻力系数降低42%至48%,峰值正面压力降低约四倍。经校准的纵向能量模型预测,编队平均能耗为1.27 kWh/英里,相比单车1.60 kWh/英里节能20.5%。电力成本仅相当于同等柴油成本的17%。
综合考虑驾驶员成本分摊(一名驾驶员管理四辆车)和轻量化带来的有效载荷增加,运营成本从柴油基线的9.4美分/吨英里降至4.1美分/吨英里,降幅达56%。论文还进行了敏感性分析,验证了在不同载荷、坡度和速度下的稳健性;提出了枢纽到枢纽的运营概念,将编队行驶应用于高流量固定线路;并讨论了监管影响,包括对自动驾驶认证和车队操作标准的启示。这项研究为高效、低成本的长途货运提供了新的解决方案,有望重塑公路物流的经济格局。