Tasniflash natijalari - Assessing driving behavior influence on fuel efficiency using machine-learning and drive-cycle simulations

K-means klasterlash natijasi har bir hodisaga 1 dan 3 gacha bo'lgan raqamni beradi, bu esa harakatlanish hodisasi tegishli bo'lgan klasterni ifodalaydi. Har bir klaster qaysi haydash uslubini ifodalashini aniqlash har bir klasterdagi o'zgaruvchanlik ko'rsatkichlarining kattaligiga asoslanadi. 2-jadvalish zonalarida, egri chiziqlarda, avtomagistrallarda va arteriyalarda sodir bo'lgan hodisalarning o'zgaruvchanlik ko'rsatkichlarining masshtablangan o'rtacha qiymatlarini ko'rsatadi. Ushbu jadval shuni ko'rsatadiki, turli joylarda hodisalarning o'zgaruvchanligining umumiy tendentsiyasi mavjud bo'lib, mos ravishda o'zgaruvchanlik o'lchovlarining eng katta qiymatlari 1, 2 va 3 klasterlarga tegishli. Tasniflash xususiyatlarining o'zgarishini yaxshiroq tasavvur qilish uchun turli klasterlar, radar jadvallari ishlatilgan ( 4-rasm). Radar diagrammalarida ko'pburchaklarning kattaroq maydonlari klasterlardagi tasniflash xususiyatlarining yuqori vositalarini ko'rsatadi. Shuning uchun, mos ravishda kichik, o'rta va katta ko'pburchaklarni (3, 2 va 1 klasterlar) tinch/passiv, normal va tajovuzkor haydash uslublariga belgilash oqilona, chunki haydashning o'zgaruvchanligi agressiv haydash bilan ijobiy bog'liqdir (Xattak va boshqalar, 2021).
2-jadvalturli haydash uslublari uchun ish zonalari va egri chiziqlardagi haydash hodisalari tasnifini taqdim etadi. Natijalarga ko'ra, ish
zonalari, egri chiziqlar va ish zonalari yoki egri chiziqlardan tashqari joylarda jami haydash hodisalarining mos ravishda 12,19%, 15,36% va 14,92% tajovuzkor haydashga bo'lingan. Ushbu topilma shuni ko'rsatadiki, agressiv haydash uslubi haydovchilar orasida keng tarqalgan haydash harakati emas, lekin ko'pchilik haydash hodisalari barcha joylarda tinch/passiv haydash uslublari sifatida tasniflanadi. Ayniqsa, ish zonalarida agressiv haydashning nisbati eng past. Egri chiziqlarda tajovuzkor hodisalarning ulushi ish zonalariga qaraganda ko'proq (15,36%). Biroq, tinch/passiv haydash hamon hodisalarning aksariyat qismini tashkil etadi (59,37%). Ushbu topilmalar shuni ko'rsatadiki, ish zonalari va egri chiziqlardagi umumiy haydash harakati sekin va ehtiyotkor haydashni talab qiladigan yo'l holati va yo'l harakati qoidalariga mos keladi.3- jadvalish zonalarida yoki egri chiziqda sodir bo'lgan avtomagistrallar va arterial hodisalar uchun haydash uslubi tasnifi natijalarini taqdim etadi. Ma'lum bo'lishicha, arteriyalarda tajovuzkor haydash hodisalari ulushi (25,80%) avtomagistrallarga (16,77%) nisbatan yuqori, bu esa yo'l muhitining yuqori murakkabligi, savdo ob'ektlari sonining ko'pligi, kesishish nuqtalari, yo'laklar va boshqalar bilan bog'liq bo'lishi mumkin. zaif yo'l foydalanuvchilari bilan murakkab o'zaro ta'sir, natijada tez tezlashuv va tormozlanish va tezlikning keskin o'zgarishi.
Asosiy komponentlar tahlili (PCA) (Massart va boshqalar, 1998) minimal ma'lumot yo'qotilishi bilan ma'lumotlar to'plamining o'lchamlarini kamaytirishga qaratilgan. PCA ning bir nechta variantlari mavjud bo'lsa-da, asosiy komponentlarga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan ofsetlarni olib tashlash uchun ma'lumotlarni markazlashtirish talab qilinadi (Harvey va Hanson, 2022). Bundan tashqari, ma'lumotlar oralig'iga qarab, ta'sirini normallashtirish uchun masshtablash kerak
jadval
Tinch/passiv, normal va tajovuzkor haydash uslublarining nisbati ish zonalarida, egri chiziqlarda va boshqa joylarda sodir bo'lgan.
Klaster
|
Ish zonalari
|
|
|
Chiziqlar
|
|
|
Boshqa
|
|
|
Tadbirlar soni
|
Foiz
|
|
Tadbirlar soni
|
Foiz
|
|
Tadbirlar soni
|
Foiz
|
Agressiv
|
44
|
12,19%
|
|
195
|
15,36%
|
|
1174
|
14,92%
|
Oddiy
|
91
|
25,21%
|
|
321
|
25,27%
|
|
1632
|
20,76%
|
Tinch/passiv
|
226
|
62,60%
|
|
754
|
59,37%
|
|
5059
|
64,32%
|
Umuman
|
361
|
100%
|
|
1270
|
100%
|
|
7865
|
100%
|
4-rasm.Ish zonalari, egri chiziqlar, avtomagistrallar va arteriyalar uchun klaster xususiyatlarining o'rtacha qiymatlarining radar jadvallari.
ma'lum o'zgaruvchilar va barcha o'zgaruvchilarni bir xil o'lchovga keltiring. Shunday qilib, ma'lumotlar mos ravishda miqyosda va markazlashtirildi. Barcha o'zgaruvchilardan olingan ma'lumotlar asosiy komponentlarga birlashtirildi va ortiqchalikni, ya'ni korrelyatsiyani minimallashtirdi. Xususiyatlar soni 85% dispersiyani tushuntiruvchi kümülatif dispersiya syujeti asosida aniqlandi. PCA ham aylanish noaniqligidan aziyat chekishi mumkin (Crespo
jadval
Magistral yo'llar va arteriyalarda tinch/passiv, normal va tajovuzkor haydash uslublarining nisbati ish zonalari va egri chiziqlarda sodir bo'lgan.
Klaster Magistral hodisalari ish zonalarida/egri chiziqlarda sodir bo'ldi Ish zonalarida/egri chiziqlarda arterial hodisalar yuz berdi Boshqa hodisalar ish zonalarida/egri chiziqlarda sodir bo'ldi
|
Tadbirlar soni
|
Foiz
|
|
Tadbirlar soni
|
Foiz
|
|
Tadbirlar soni
|
Foiz
|
Agressiv
|
101
|
16,77%
|
|
210
|
25,80%
|
|
30
|
19,23%
|
Oddiy
|
199
|
33,06%
|
|
268
|
32,92%
|
|
44
|
28,21%
|
Tinch/passiv
|
302
|
50,17%
|
|
336
|
41,28%
|
|
82
|
52,56%
|
Umuman
|
602
|
100%
|
|
814
|
100%
|
|
156
|
100%
|
va Aguiar, 2011) aniq belgilangan asosiy o'qga ega bo'lmagan holatlar uchun. Buning natijasida orientatsiya noaniq bo'lgan aylanadigan nosimmetrik shakllar paydo bo'ladi. Bunday muammolarga duch kelgan hollarda optimal cheklangan komponentlarni aylantirishning umumiy usuli qo'llanilgan (Caliandro va boshq., 2015).
rasmturli joylarda etiketlangan klasterlarni tasvirlaydi. Rasm barcha joylarda sokin/passiv haydash uslublari klasterlari zichroq ekanligini ko‘rsatadi, bu esa tinch/passiv haydash uslubi ushbu joylarda haydash hodisalarining aksariyat qismini tashkil etishini ko‘rsatadi. Ushbu natijalar maqolada keltirilgan xulosalarni tasdiqlaydi3-jadval.
5-rasm.Klasterlarning ikki o'lchovli kosmik vizualizatsiyasi.
Yuqori aniqlikdagi avtonomiya natijalari®simulyatsiyalar
Yoqilg'i tejamkorligi
Ushbu bo'limda ish zonalari va egri chiziqlardagi turli xil haydash uslublari natijasida yonilg'i tejamkorligi hisob-kitoblari keltirilgan. Ish zonalari va egri chiziqlar ichida haydashga o'tish natijasida haydash xulq-atvorining o'zgarishi yoqilg'i tejamkorligiga ta'sir qilishi kutilmoqda. Yoqilg'i tejamkorligi haydash masofasiga sezgir. Shunday qilib, turli toifalar o'rtasida taqqoslash uchun bir xil masofa yoki vaqtga ega haydash holatlari tanlangan. Hisob-kitoblar avtonomiyaning bir nechta stsenariylari uchun berilgan®haydash siklini simulyatsiya qilish.6-rasmYoqilg'i tejamkorligi osoyishta/passiv va normal haydash xatti-harakatlaridan farqli o'laroq, ikkala ish zonasi va egri chiziqda agressiv haydashda o'rtacha kamayishini aniqlaydi. Haydash xulq-atvori tajovuzkorlikdan normal va sokin/passiv haydashga o'tishi bilan yoqilg'i tejamkorligi oshadi. Bu kutilmoqda, chunki tajovuzkor haydash transport oqimiga ta'sir qiluvchi keskin to'xtash va ketish to'lqinlarini o'z ichiga oladi, bu esa yonilg'i tejamkorligini kamaytiradi. Yoqilg'i tejamkorligining o'rtacha 23% va 59,1% ga yaxshilanishi egri va ish zonalarida agressiv haydashdan farqli o'laroq, tinch/passiv haydashda kuzatiladi.
Xuddi shunday, avtomagistrallar va arteriyalarning turli dinamikasi yoqilg'i tejashga boshqacha ta'sir qilishi kutilmoqda.7-rasmMagistral yo'llarda ham, egri chiziqlar va ish zonalaridagi arteriyalarda ham agressiv haydash yoqilg'i tejamkorligini pasaytiradi. Magistral yo'llarda har uch haydash uslubi uchun yonilg'i tejamkorligi arteriallarga nisbatan yuqoriroq ekanligi kuzatilmoqda. Bunga avtomagistrallarda harakatni boshqarish signallari yo'qligi sababli yuqori tezlik chegaralari va pastroq to'xtash va o'tish to'lqinlari sabab bo'lishi mumkin. Sokin/passiv haydash uslubi avtomagistrallarda ham, arteriyalarda ham yoqilg‘i tejashning eng yaxshi yaxshilanishini ko‘rsatadi. O'rtacha, tinch/passiv haydash avtomagistrallarda yonilg'i tejamkorligining 50,4% ga, agressiv haydash bilan solishtirganda arteriyalarda yoqilg'i tejamkorligining 28,4% ga o'sishini ko'rsatadi.
Emissiya taxminlari
Emissiyalarga egri chiziqlar va ish zonalaridagi haydash uslublari ham ta'sir qilishi kutilmoqda. Ish zonalari va qurilish maydonlari chiqindilarga ta'sir qilishi kutilmoqda va natijalar shuni ko'rsatadiki, transport vositalari ish zonalariga kirganda, sig'imning pasayishi tufayli ular tezlik va tezlanishlarda yuqori o'zgarishlarga duch kelishadi. Xuddi shunday, egri chiziqlar transport tarmoqlaridagi yo'llarning muhim segmentlari hisoblanadi, ayniqsa emissiya darajasini hisobga olgan holda. Buning sababi shundaki, egri chiziq bo'ylab sayohat avtomobilning quvvat sarfini oshiradi, bu esa ko'proq emissiyaga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, haydash uslublari va tajovuzkor, normal va tinch/passiv xatti-harakatlar o'rtasidagi o'tishlar ham avtomobil chiqindilariga ta'sir qiladi. Rasmda ko'rsatilganidek8-rasm, agressiv haydash bilan solishtirganda egri chiziqlar ichida tinch/passiv haydash uchun o'rtacha 18,8% ga pasayish kuzatiladi. Boshqa tomondan, agressiv haydashdan farqli o'laroq, ish zonalarida tinch/passiv haydashda 39,9% ga pasayish kuzatiladi. Bu intuitiv topilmalar, chunki agressiv haydash harakati tezlashuv-sekinlashuv rejimlariga ta'sir qilishi kutilmoqda va natijalar yonilg'i tejash bo'yicha topilmalar bilan mos keladi.
Bundan tashqari, avtomagistrallar va magistrallar uchun emissiya hisob-kitoblari o'rtasida farqlar kutilmoqda, chunki avtomagistrallardan farqli o'laroq avtomagistrallarda yuqori harakat va tezlik chegaralari va avtomagistrallarda oqimning pastligi. Bundan tashqari, transport oqimi va tirbandlik darajasi turli xil avtomobil dinamikasida muhim rol o'ynaydi, bu esa chiqindilarni ko'payishiga olib keladi. Haydash uslublarining uchta rejimi tahlil qilingan9-rasmavtomagistrallarda ham, arteriyalarda ham haydash uslubi tajovuzkorlikdan sokin/passiv xatti-harakatlarga o'tishi natijasida emissiyaning kamayishini ko'rsating. An
rasm.Haydash uslublari asosida egri chiziqlar va ish zonalari uchun yoqilg'i tejamkorligi taxminlari.
rasm.Magistral yo'llar va egri chiziqlar uchun yonilg'i tejamkorligi haydash uslublariga asoslangan.
rasm.Egri chiziqlar va ish zonalarida turli xil haydash uslublari uchun emissiya taxminlari.
o'rtacha 24,7% va 41,6% ga kamayishi arterial va avtomagistrallarda kuzatilmoqda.9-rasmagressiv va normal haydash uslublari bilan beqaror haydash sharoitlari tufayli egri chiziqlar va ish zonalaridagi avtomagistrallar va arteriyalar uchun emissiyalar ortib borishini aniqlaydi. Bundan tashqari, kuzatilgan haydash uslublari uchun avtomagistrallarga nisbatan arteriallar yuqori emissiya hosil qilishi kuzatiladi. Bu arteriyalardagi to'siqlar natijasida hosil bo'ladigan haddan tashqari navbatlar tufayli to'xtab-ketadigan tirbandlik to'lqinlari va chiqindi gazlar chiqindilarini ko'paytirishi kutilmoqda.
rasm.Egri chiziqlar va ish zonalaridagi avtomagistrallarda va arteriallarda turli haydash uslublari uchun emissiya hisob-kitoblari (umumiy emissiya).
Xulosa va tavsiyalar
Global isish 21-asrda insoniyat duch keladigan eng jiddiy muammolardan biri bo'lib, ko'plab mamlakatlar, shu jumladan AQSh, yaqin kelajakda GHSni kamaytirish uchun yangi siyosatlarni qidirmoqda. Transport AQShda energiya iste'moli va chiqindilarining ko'p manbalari orasida eng katta ulushlardan biriga ega. Shunday qilib, energiya, yoqilg'i sarfi va chiqindilarni kamaytirish maqsadida energiya tejovchi mobillik tizimlarini rivojlantirishga zudlik bilan ehtiyoj bor. Ish zonalari va egri chiziqlar transport yo'llari tarmog'ining muhim segmentlari hisoblanadi, chunki ular oqimning buzilishini keltirib chiqaradi va avtomobil ichidagi ishlarning o'zgarishining muhim sababi bo'lishi mumkin. Ular yoqilg'i sarfi va emissiya darajasiga katta ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Shu bilan birga, haydash uslublarini tasniflash va ish zonalari va egri chiziqlar ichidagi haydash xatti-harakatlaridagi o'zgarishlarning yoqilg'i tejamkorligi va chiqindilariga ta'sirini o'rganish uchun ikkinchi soniyali haydash ma'lumotlaridan foydalanish bilan bog'liq cheklangan adabiyotlar mavjud. Shu sababli, ushbu tadqiqot haydashning o'zgaruvchanligi va murakkab mashinani o'rganish algoritmlaridan foydalangan holda haydash uslublarini tasniflashga va turli xil haydash uslublari va yo'l turlari ish zonalari va egri chiziqlaridagi yoqilg'i tejash va chiqindilarga qanday ta'sir qilishini tahlil qilishga qaratilgan. Shu maqsadda qog'oz SHRP2 naturalistik haydash ma'lumotlaridan hozirgacha o'tkazilgan eng keng qamrovli naturalistik tadqiqotlar sifatida foydalanadi.
Klasterlash natijalari shuni ko'rsatadiki, K-means algoritmi Ierarxik va K-medoids algoritmlariga qaraganda yaxshiroq klasterlash natijalarini beradi. Haydovchilarning turli guruhlari uchun o'zgaruvchanlik o'lchovlari o'rtasidagi mazmunli farq mualliflarga turli joylarda haydash hodisalarini tasniflashga yordam berdi. Umuman olganda, turli joylarda va yo'l sinflarida agressiv haydash nisbati nisbatan pastligi kuzatilmoqda. Bu shuni ko'rsatadiki, agressiv haydash bu joylarda haydovchilar orasida odatiy xatti-harakatlar emas. Agressiv haydash hodisalari ish zonalari va egri chiziqlardagi hodisalarning mos ravishda 12,2% va 15,4% ni tashkil etishi aniqlandi. Tinch/passiv haydash hamon bu hududlarda asosiy xatti-harakatlar bo'lib qolmoqda, bu esa sekin va ehtiyotkor haydashni talab qiladigan ushbu joylarda yo'l sharoitlari va yo'l harakati qoidalariga mos keladi.
Har ikkala ish zonalari va egri chiziqlardagi haydash uslubi yoqilg'i tejash va chiqindilarga sezilarli ta'sir ko'rsatishi kuzatildi. Egri chiziq bo'ylab agressiv haydash yoqilg'i tejamkorligining o'rtacha 23% ga kamayganini va chiqindilarning 18,8% ga oshishini aniqladi. Xuddi shunday, ish zonalarida agressiv haydash yoqilg'i tejamkorligining o'rtacha 59,1% ga kamayishi va chiqindilarning 39,9% ga oshishiga olib keldi. Magistral yo'llar va arteriyalarda haydash uslublari ham yoqilg'i tejash va chiqindilarga sezilarli ta'sir ko'rsatishi kuzatildi. Masalan, avtomagistrallarda agressiv haydash hodisalari o'rtacha 50,4 foizga kam yonilg'i tejamkorligi va 41,6 foizga yuqori chiqindilarni tashkil etgani aniqlandi. Magistral yo'llarda va arterialda turli xil transport oqimi sharoitlariga o'tish bu topilmalar bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Ushbu natijalar transport agentliklari uchun ish zonalari konfiguratsiyasini va emissiyalarni kamaytirish uchun egri chiziqlarni yaxshilashga ta'sir qiladi. Kelajakdagi tadqiqotlar emissiyalarga ta'siri uchun turli xil egri chiziqlarni kuzatishi mumkin. Tahlil natijasida haydash xulq-atvorining ushbu yo'llarga ta'siri haqidagi bilimlar avtomobil ichidagi maslahatlar va ulangan transport vositalari orqali haydash vositalari va yordam berish strategiyalarini ishlab chiqishda yordam berishi mumkin. Bu transport agentliklari uchun ish zonasi konfiguratsiyasini yaxshilash va yonilg'i sarfini kamaytirish uchun egri chiziqli belgilar yoki texnologiyani taqdim etishda foydali bo'ladi. Bundan tashqari, avtomatlashtirilgan va ulangan transport vositalari ilg'or maslahatlar va ogohlantirishlar bilan transport oqimini yumshata oladi.
Avtotransport vositalarining ulanishi va avtomatlashtirish inson tomonidan boshqariladigan transport vositalarining xatti-harakatlarini yaxshilashi kutilayotganligi sababli, ushbu tadqiqot qattiq tormozlanish va kruiz hodisalari sodir bo'lish ehtimoli ko'proq bo'lgan zonalarni aniqlashga yordam beradi, bu esa yoqilg'i sarfini oshiradi va
emissiyalar. Shunday qilib, ushbu hududlarda kruiz nazorati kabi ilg'or haydashga yordam tizimlarini (ADAS) jalb qilish bo'yicha maslahatlar berilishi mumkin.Xattak va boshqalar, 2022; Park va boshqalar, 2018) haydashni uyg'unlashtirish va yoqilg'i samaradorligi va chiqindilarni yaxshilash. Bundan tashqari, ushbu natijalar ulangan transport vositalarining ishlashini va quyi darajadagi avtomatlashtirishni yaxshilash uchun algoritmlarni ishlab chiqishga yordam beradi va kuzatilgan haydovchi uslublari rejimlari asosida haydash xatti-harakatlarini o'zgartirishi mumkin. Kelajakdagi tadqiqotlar elektr transport vositalarining turli xil kirishlarini hisobga olgan holda yo'lning turli segmentlarida haydashning ta'sirini tahlil qilishga bag'ishlanishi mumkin.
Raqobatbardosh manfaatlar deklaratsiyasi
Mualliflar ushbu maqolada keltirilgan ishlarga ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan raqobatdosh moliyaviy manfaatlar yoki shaxsiy munosabatlarga ega emasligini e'lon qiladilar.
|