Vehicles with different capabilities for automated driving will gradually be deployed in road transportation systems over the coming decades. Mixed traffic conditions may change the characteristics of the traffic flow dynamics.  Microscopic traffic simulation is used for studying traffic flow dynamics in transportation systems. By simulating the interactions between individual vehicles, effects caused by changes in the road infrastructure, by road closures, or by the number and the types of vehicles can be investigated. Impacts on traffic performance can be analyzed in terms of travel times, travel time delays, queue formations, or vehicle throughput. To evaluate the impact of automated driving on traffic performance using microscopic traffic simulation, existing microscopic driving models need to be further developed to describe automated driving.  The aim of this thesis is to investigate how to further develop microscopic traffic simulation models for automated driving. In this investigation, the aspects to consider in simulation experiments including automated driving are identified. These aspects are the vehicle system, the role of authorities, the role of the users, of the infrastructure, of connectivity features, and of the sensor-based perception of the vehicles. A microscopic traffic simulation experiment showing the possible effects on a motorway in terms of vehicle throughput and travel delays is presented.  A conceptual model that describes how driving automation systems deal with the perception tasks is proposed. Future research directions will focus on implementing this model for perception in traffic simulation platforms and on the modeling of lateral tactical maneuvers. iii

Delsbo Electric är en årlig tävling mellan olika lag från diverse universitet och högskolor. Tävlingen går ut på att tillverka ett rälsfordon som kan köra på en 3,36 km lång bana med så låg energiförbrukning som möjligt. Rälsfordonet måste ha plats för en till sex passagerare och måste vara batteridrivet. Inför tävlingen 2022 bestämde sig en grupp med KTH-studenter för att delta. Denna rapport beskriver processen från konceptdesignen till tillverkningen av bottenplattan för rälsfordonet tänkt att delta i tävlingen. Målet med bottenplattan var att göra tillverkningsprocessen så enkel, billig och miljövänlig som möjligt. Det fanns även en önskan om att göra hela designen modulär så att man enkelt skulle kunna återanvända önskvärda delar och/eller enkelt byta ut delar för framtida tävlingar. En koldioxidanalys gjordes för råvarorna och tillverkningen av bottenplattan samt för axeln och axelkåpan. Externa och interna belastningar beräknades och olika utföranden och material testades. Resultatet blev en bottenplatta av plywood med fyra L-profiler och två U-profiler av aluminium. Plattans totala längd blev 3,5 m och 0,6 m bred. Den totala kostnaden uppskattades till 1470 kr. Totala ekvivalenta koldioxidutsläppet beräknades till mellan 64,23 – 134 kg CO2e, beroende på återvunnen av plywooden och aluminiumet.

This thesis research the system safety aspects of a Steer-by-Wire system by studying how a driver handles faults in the system. To start with, identification of risks in the SbW system was performed, followed by identification of potential faults with the help of a HAZOP study. Furthermore, an assessment of risk severity and controllability was performed by the use of the ISO26262 standard and its ASIL classification scheme, as well as the safety analysis FMEA. A steering feel model, with the possibility to simulate the faults from the risk assessment research, were implemented in Simulink and CarMaker. A vehicle model as well as a test scenario were built for both country road driving and highway driving. An experimental study was done using a Logitech G29 steering wheel where six test subjects were involved. To analyse the experiment results and evaluate the severity of the system faults, both subjective evaluation criteria and objective evaluation criteria were introduced in this study. A trend of severity was seen in the majority of the evaluation criteria, showing the signal delay and reduction in steering gear ratio as the two most severe faults. Finally, some examples of mitigation strategies, such as the use of redundancy, was discussed. / Denna avhandling studerar systemsäkerhetsapsekterna av ett Steer-by-Wire system genom att undersöka hur en förare hanterar situaitonen när systemet fallerar. Först startades en process av identifiering av risker, som följdes av en process av identifiering av potentiella fel med hjälp av en HAZOP studie. Därefter var en utvärdering av risk gjord i enlighet med ISO26262 standarden och dess ASIL klassificeringsplan, samt en säkerhetsanalys enligt FMEA. En modell av styrningen med möjligheten att simulera fel skapades i Simulink och implementerades i CarMaker, där ett antal fel injicerades i enlighet med tidigare riskundersökning. En fordonsmodell samt testscenario skapades för både landsvägskörning samt motorvägskörning. En experimentell studie med en Logitech G29 ratt gjordes med sex deltagare. För att analysera de experimentella resultaten och utvärdera allvarlighetsgraden för de studerade systemfelen introducerades både subjektiva kriterier och objektiva kriterier. En trend för allvarlighetsgraden urskiljades i majoriteten av kriterierna, där signalfördröjning samt reduktion av styrningens utväxling uppfattades som de allvarligaste felen. Till sist, undersöktes exempel på mildrande strategier, som t.ex. användandet av redundans.

No description available.

No description available.

This  master  thesis  was  performed  together  with  the  Vehicle  Dynamics  department  at  Volvo  Cars,  Torslanda.  Volvo Cars is a global producer of passenger cars. With increasing demand of safety, vehicle stability and efficiency, coupled to  customer  demands  of  agility  and  driving  pleasure  from  passenger  cars,  there  is  a  need  of  active  systems  to  both enhance the vehicle dynamics while preserving or increase the efficiency of the vehicle. Therefore, it is of necessity to evaluate possible alternatives to existing systems in order to fulfil these demands. The scope of this Master Thesis was to evaluate the control algorithm “G-vectoring”, used to control yaw response in transient manoeuvres by controlling the longitudinal acceleration and thereby the load transfer. Further, the control algorithm was to be used with the ICE-driveline as actuator to obtain the longitudinal acceleration. The controller was to be evaluated in terms of handling, comfort, applicability and efficiency. The project consisted of two phases: first, a full factorial parameter study was performed using six vehicle specific factors  and  1  environmental  factor,  friction  coefficient,  to  evaluate  the  general  effects  of  the  driveline  controller. Further, to understand on which vehicle the controller would be most applicable on in terms of handling and comfort, and how it affected the general efficiency of the vehicles. The full factorial test was done using simulations, using a one-track model extended with a simple load transfer model, and magic-formula tyres. The driveline used was a Volvo T5  FWD  petrol  driveline  with  6  speed  automatic  Gearbox.  The  full  factorial  experiment  was  done  using  three manoeuvres, step steer, sine with dwell, and closed loop driving. The  second  phase  was  to  answer  how  the  controller  affected  the  handling  and  comfort  of  the  vehicle  using subjective and objective assessment. In this stage, the controller was implemented to be used by real drivers in Volvo Cars driving simulator, using VI-CarRealTime as simulation tool. The controller was tuned for the nonlinear system with gain scheduling approach, and a linear description of the system was developed. The subjective assessment was done over a set of two tests, the first consisting of free driving in the linear range on a 3km test track for 8 laps, the first 4 with the controller active, and second with the controller inactive. The second was a set of 10 consecutive ISO 3888-2 Double Lane changes   (DLC), the first 5 with the controller active, and the last 5 with the controller inactive. The subjective assessment was done with a 1-10 scale similar to SAE J1441. The objective evaluation was done only using the data obtained from the DLC test, as it poses a confined path for the driver to follow. The results from the full factorial test show that the controller can affect the yaw damping, yaw stability, steering angle variance and yaw response of a passenger car. Further, the results indicate that the controller can be expected to have the largest effect on a vehicle that has low mass, low inertia and a high centre of gravity. It was also found that the controller poses a more fuel-efficient way of controlling yaw compared to a ESC equipped vehicle. From the driving simulator test, it was found that the controller had better subjective rating  overall in  terms  of steering  and  handling  on  a  general  steering  feel  and  handling  feel  level.  On  a  more  detailed  level  the  subjective assessment saw the largest advantages of the controller in terms of straight ahead response, under/oversteer at power on/off, and transitional stability, controllability and capacity feel. The disadvantage is primarily less torque feedback and less controllability at power on/off. In the objective metrics, the effect of the controller indicates a general decrease of the steering variance and an a decrease of the steering peak-to-peak values. The conclusion is that G-vectoring can enhance the lateral response and reduce the steering effort of a passenger car, and that the effects from G-vectoring can be felt by the driver.

Commercial aviation accounts for 2,4% of the total carbon dioxide emissions. This number is expected to reach 25% in 2050. In contrast to flying, the most energy efficient transportation mode is rail. In Sweden, rail and air are the most competitive on the distance Stockholm-Gothenburg due to similar total travel time. The most popular high-speed train on this distance is X2000. X2000 is electrified, contributing to merely indirect carbon emissions. Considering electricity as an energy source, the corresponding air transportation mode with respect to X2000 would be electric aircraft. This study investigates if electric aircraft could compete with electric trains on the distance Stockholm-Gothenburg in the foreseeable future. The objective was to identify challenges regarding electrification of aircraft using X2000 as a benchmark. These challenges were determined through a comparison between electric aircraft and electric train. In general, the comparison contains an analysis of cost, environmental impact, safety, comfort and time. In particular, the ticket price, carbon dioxide emissions, fatality rate, interior and exterior noise and transportation time were studied. The comparison was performed through a literature study. The results depicted electric aircraft could in the best-case scenario be slightly cheaper than the corresponding high-speed train option. Conversely, electric aircraft have somewhat higher energy consumption than X2000, hence the indirect carbon dioxide emissions from the electricity production are higher. However, these emissions are significantly lower than those from conventional aircraft. Regarding safety, electric aircraft are predicted to be safer than conventional ones, and therefore even safer than trains. Furthermore, electric aircraft contribute to less noise pollution than X2000. Though, the interior noise level is lower in a train car of X2000 than in a cabin of an electric aircraft. Concerning time, electric aircraft would even in the worst-case scenario have the same transportation time as X2000. Therefore, it was concluded that electric aircraft could compete with electric trains for short travel distances such as Stockholm-Gothenburg, in the foreseeable future.

Idag utvecklas elbilar och hybrider i hög takt och det har samtidigt väckts många diskussioner om de verkligen är bättre för miljön än bilar med traditionella förbränningsmotorer. Förutom miljöaspekten diskuteras även priset för de olika drivmedlen eftersom elbilar ofta har ett betydligt högre inköpspris än bilar med förbränningsmotorer.  Denna rapport undersöker och jämför bilar med olika drivsystem i syfte att utvärdera vilket alternativ som just nu är billigast och mest klimatsmart. Drivsystemen som analyseras är diesel (ICE), bensin (ICE), plug-in hybrid (PHEV) och el (BEV). Studien genomförs genom en jämförelse av utvalda personbilar i olika segment med olika drivsystem. En litteraturstudie genomförs för att hitta relevant fakta och liknande vetenskapliga rapporter. Studien redovisar kostnader vid inköp och årliga kostnader vid en körsträcka om 1100 mil per år, vilket var den genomsnittliga körsträckan för en personbil i Sverige år 2020. Även totala CO2-utsläpp tas fram, från tillverkning och årliga utsläpp utifrån den den genomsnittliga årliga körsträckan. Studien tar sedan fram ett medelvärde av dessa faktorer för samtliga utvalda modeller för respektive drivsystem och analyserar resultaten för en period av 10 år.  Resultatet visar att el- och hybridalternativen är något dyrare i inköp än alternativen med förbränningsmotor. Efter cirka fem och ett halvt år går alternativen med förbränningsmotor om och blir totalt sett dyrare än elalternativen. Plug-in hybrider blev dyrast under hela 10-års perioden, men då får man beakta att dessa ofta kommer med en högre utrustningsstandard och starkare motor än de andra alternativen i studien.  Även CO2-utsläppen var liknande för både diesel- och bensinalternativen under hela 10-års-perioden. För BEV och PHEV togs två värden fram, ett lågt för det lägsta värdet av utsläpp vid tillverkning och laddning av el med hållbar el, och ett högt för de högsta värdena.  När de höga värdena användes var PHEV och BEV de alternativen som släppte ut mest CO2 under hela perioden. När de låga värden användes blev de totala utsläppen lägre för BEV och PHEV än för ICE redan efter 1 år.  Rapporten bygger på många antaganden och förenklingar. Flera faktorer som kan spela roll för resultaten är inte inkluderade. Resultaten gäller endast för den svenska marknaden samt endast för modellerna inkluderade i denna studie. Väljs andra eller fler modeller kan resultaten bli annorlunda.

A more sustainable society can be accomplished by electrifying the road transportation sector, which the year 2016 emitted 11,9 \% of the global greenhouse emissions. To accelerate this transformation, dynamic charging via electric road systems (ERS) can be implemented, allowing electric vehicles (EV) to become cheaper and achieve lower energy consumption thanks to smaller batteries.  The purpose of this thesis is to expand the knowledge of different charging technologies and present, analyze and compare various ERSs. Based on a comprehensive literature study conductive, inductive, and capacitive supply systems are found to be the main charging technologies. After explaining the physics, the dynamic charging systems using these technologies from the side, above, underneath the vehicle, and via the wheels are presented together with my concepts.  Analyzing all researched ERSs, the overhead catenary conductive system is most mature but only useful for trucks and buses. Its high efficiency is also found in conductive rail systems which can be used by all EVs but have an impact on the road. A resonant inductive coupling under the vehicle is a very practical system that has a lower impact but also a little lower efficiency, power transfer capability, and is more expensive. Placing the coupling in the wheels results in a more complex system with worse power transfer capability due to the steel belt inside the tyre, but has great development potential. The capacitive coupling in the wheels has also been reviewed and judged to have a low power transfer due to safety reasons of radiofrequency electric fields transmission.

Arbetet har fokus på att minska luftmotståndet på lastbilar genom att undersöka alternativa former på trailern. Detta gjordes då mycket resurser läggs på aerodynamik kring hytten på lastbilar men lite arbete på baksidan av trailer.  Minskning av luftmotståndet på lastbilar skulle leda till ett längre effektbehov för att driva lastbilar. Även om lastbilar i framtiden inte drivs på brännbart bränsle kan en minskning av luftmotståndet motiveras starkt för att minska energiåtgången för framfart vilket bland annat ökar räckvidden för lastbilen då den är eldriven. Detta skulle motivera snabbare implementering av eldrivna lastbilar. Arbetet analyserade tidigare rapporter inom området som undersökte olika lösningar. Sedan undersökte arbetet genom simuleringar om liknande resultat som tidigare arbeten kommit fram till kunde nås. Detta lyckades arbetet med vilket därmed påvisar hur stor minskningen av luftmotståndet blev med de lösningar som undersöktes.  De lösningar som ansågs vara mest effektiva var att ha klaffar på baksidan av trailern med en längd på 0,5 m och lösningen där trailern tak var välvt. Lösningen med klaffar gav en minskning av luftmotståndet på 9%. Lösningen med välvt tak gav en minskning på 8% av totala lastvolymen på lastbilen men en minskning av luftmotståndet på ca. 24%.  En annan lösning som undersöktes var en lösning där takhöjden kunde sänkas med 0,5 m när lastbilen inte har någon last. Detta gav en simulerad minskning av luftmotstånd på 21%.