Répercussions sur les économies d’énergie des camions lourds qui utilisent un régulateur coopératif adaptatif de la vitesse

Le Programme écoTECHNOLOGIE pour véhicules de Transports Canada a réalisé une étude sur les systèmes coopératifs de circulation en peloton de camions et les effets des régulateurs de vitesse adaptatifs. Cette page résume nos constatations sur la façon dont cette technologie permet d’économiser du carburant et de l’énergie.

Vous pouvez également consulter le rapport au complet en copiant et en collant le lien suivant dans un navigateur : https://www.nrel.gov/docs/fy18osti/70868.pdf (en anglais seulement).

Sommaire

Le programme écoTECHNOLOGIE pour véhicules (eTV) de Transports Canada met à l’essai et évalue les nouvelles technologies routières employées dans le réseau de transport du Canada. Les systèmes coopératifs de circulation en peloton de camions (SCCPC), ou en l’occurrence, les régulateurs coopératifs adaptatifs de la vitesse (CACC) font tous deux partie de ces technologies actuellement intégrées dans les véhicules routiers canadiens. Le présent rapport cherche à répondre à la question suivante : Dans quelle mesure les CACC influent sur les économies d’énergie des camions (classe 7-8) grâce à l’adoption de ces technologies?

Une étude sur les SCCPC a été réalisée par le programme eTV de Transports Canada, le Conseil national de recherches du Canada, le National Renewable Energy Laboratory, l’Université de Californie-Berkeley, FPInnovations et le groupe Volvo.

Au cours de cette étude, un régulateur coopératif adaptatif intégré de la vitesse (ACC) et un CACC ont été testés sur trois semi-remorques de classe VIII dans un circuit d’essai fermé. Le premier camion était toujours en mode ACC et les camions suivants étaient en mode CACC et utilisaient un système de communications sans fil entre véhicules pour enrichir les données de leurs capteurs radar afin de permettre le suivi sécuritaire et précis des véhicules sur de courtes distances. La consommation de carburant de chaque camion en mode CACC a été mesurée au moyen de la procédure SAE J1321; chaque camion circulait à une vitesse de 65 m/h et pesait 65 000 livres bruts. Les effets des éléments suivants été observés : distances d’espacement entre les véhicules (oscillant de 3,0 s ou 87 m à 0,14 s ou 4 m, et couvrant une plage beaucoup plus vaste que les essais préalables), manœuvres de dépassement d’autres véhicules, variations de vitesse, utilisation de véhicules non appariés (remorques standards mélangées à des remorques aérodynamiques avec queues de bateau et jupes latérales), et présence d’un véhicule de tourisme en avant du peloton.

Les résultats ont révélé que les économies d’énergie augmentaient généralement de manière non linéaire à mesure que l’écart se réduisait. Le camion du milieu économisait le plus de carburant à des distances inférieures à 12 m, tandis que le camion de queue économisait le plus de carburant à des distances plus grandes; le camion de tête économisait le moins d’énergie à toutes les distances. Les manœuvres de dépassement n’ont eu qu’un effet marginal sur la consommation de carburant, même lorsqu’elles étaient répétées tous les deux milles. La présence de véhicules de tourisme dans le trafic a eu des conséquences mesurables. Les économies de carburant dans les virages étaient inférieures à ce qu’elles étaient dans les tronçons rectilignes.

  • SAE J1321

Conclusion

Les camions équipés d’un CACC ont économisé nettement plus de carburant lorsqu’ils circulaient en peloton.

  • Les données confondues des pelotons de trois camions ont monté diverses économies de carburant, le véhicule de tête économisant jusqu’à 10 % à la distance de séparation la plus courte (4 m), tandis que le véhicule du milieu affichait des économies de carburant maximales de 17 %, lui aussi à la distance la plus courte; le véhicule de queue affichait des économies de carburant maximales de 13 % dans un rayon de 10 à 20 m.
  • Les importantes économies de carburant des véhicules du milieu et de queue – qui ont été mesurées à la distance de séparation la plus longue (87 m) – atteignaient respectivement de 6 % et 8 %.
  • Les économies totales de carburant des trois véhicules CACC atteignaient 13 % à la distance de séparation la plus courte (4 m), avec des économies de 4,5 % mesurées à 87 m.
  • Les véhicules de tête et de queue du peloton de deux camions équipés d’un CACC ont affiché les mêmes tendances en matière d’économies de carburant que le peloton de trois camions équipés d’un CACC, avec une ampleur inférieure pour le véhicule de queue.
  • Le scénario incluant un système coopératif pour trois camions a montré que les économies de carburant étaient plus importantes que dans un scénario incluant deux camions (2 % ou plus) pour la plage des distances de séparation communes testées.
  • Les tendances observées dans les données se comparent bien avec d’autres ensembles de données sur les économies de carburant de mêmes types de véhicules, de vitesses et de poids. Les données sur les pelotons de trois camions concordent également avec les tendances observées lors d’essais en soufflerie.
  • On a observé une baisse de plus de 1 % des économies de carburant à une faible distance de séparation (12 m), lorsqu’on a appliqué les configurations CACC à des semi-remorques non appariées, même si les différences se situaient généralement à l’intérieur de l’intervalle de confiance des données.
    • Aucun changement dans les économies de carburant n’a été constaté à une distance de séparation de 58 m.
  • Pour des poids de cargaison équivalents, un ensemble routier de deux remorques a permis de réaliser des économies de carburant plus importantes que le meilleur des scénarios de deux camions munis d’un CACC (28 % pour le train routier contre 7 % pour le CACC).
  • Une diminution des économies de carburant du peloton CACC de l’ordre de 1 à 2 % a été mesurée, lorsqu’on a appliqué une variation de vitesse périodique entre 89 et 105 km/h toutes les 100 secondes, le CACC étant réglé sur un écart de temps de 1,2 seconde, contre une conduite à vitesse constante de 105 km/h.
  • Le reste de la circulation routière peut exercer une influence sur les économies de carburant des systèmes d’automatisation des véhicules lourds coopératifs.
    • Certaines données révèlent les effets bénéfiques d’un peloton suivant un VUS, alors que d’autres données ne montrent pas de tels effets.
    • Les intercalements périodiques entre les camions n’ont pas révélé de changement appréciable dans les économies de carburant des pelotons de trois camions munis d’un CACC avec un temps d’espacement de 1,2 s (distance cible de 25 m).
    • La variation des résultats des économies de carburant concernant les scénarios « d’autre circulation » incite à penser que des économies d’énergie sont déjà réalisées quand on se retrouve dans la circulation générale, et que les coûts-avantages des systèmes d’automatisation des camions coopératifs peuvent subir l’influence des scénarios de circulation dans lesquels ces systèmes sont utilisés.
  • Deux méthodes d’évaluation de l’écart des économies de carburant entre les tronçons rectilignes et les virages de la piste ont révélé de moindres économies de carburant sur le tronçon courbe de la piste par rapport aux tronçons rectilignes de la piste.