[論文レビュー] A Study of the Minimum Safe Distance between Human Driven and Driverless Cars Using Safe Distance Model

Tesfaye Hailemariam Yimer, Chao Wen+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 12, 2020

Autonomous Vehicle Technology and Safety参考文献 11被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、自動緊急ブレーキ作動による急ブレーキ発生時、人間運転車両と完全自動運転車両の間の最小安全距離を決定するための安全距離車両追従モデルを提案する。MATLABシミュレーションの結果、3秒ルールは普遍的に安全である一方、2秒ルールは、自動運転車両を追尾する際、45 km/hを超える速度で追突事故のリスクが上昇することが示された。

ABSTRACT

When driving,it is vital to maintain the right following distance between the vehicles to avoid rear-end collisions. The minimum safe distance depends on many factors, however, in this study the safe distance between the human-driven vehicles and a fully autonomous vehicle at a sudden stop by an automatic emergency brake was studied based on the human driver ability to react in an accident, the vehicles' braking system performance, and the speed of vehicles. For this approach, a safe distance car-following model was proposed to describe the safe distance between vehicles on a single lane dry road under conditions where both vehicles keep moving at a constant speed, and a lead autonomous vehicle suddenly stops by automatic emergency braking at an imminent incident. The proposed model then finally was being tested using MATLAB simulation, and results showed that confirmed the effectiveness of this model and the influence of driving speed and inter-vehicle distance on the rear-end collision was also indicated as well compared with the two and three seconds rule of safe following distance. The three seconds safe distance following rules is safe to be applied for all speed limits; however, the two seconds can be used on speed limits up to 45 Km/hr. A noticeable increase in rear-end collision was observed according to the simulation results if a car follows a driverless vehicle with two seconds rule above 45 km/hr.

研究の動機と目的

• 自動緊急ブレーキ作動による急ブレーキ発生時、人間運転車両と自動運転車両の間の最小安全距離を特定すること。
• さまざまな速度と車両動態条件下における伝統的な2秒および3秒の追従距離ルールの有効性を評価すること。
• 人間の反応時間、ブレーキ性能、車両速度を組み込んだ物理ベースの安全距離モデルを構築すること。
• 制御された1車線・乾燥路面上の条件下で、MATLABを用いてモデルの妥当性を検証すること。
• 標準的な追従距離ルールを用いて自動運転車両を追尾する際の追突リスクを評価すること。

提案手法

• ブレーキ減速と人間の反応時間も含めた車両運動学に基づく安全距離車両追従モデルを構築した。
• 先行車両が自動緊急ブレーキ作動により急ブレーキを発生させる直前まで、両車両とも一定速度を維持すると仮定した。
• 通常0.7〜1.0秒の範囲にある人間ドライバーの反応時間と、ブレーキシステムの性能（減速率）をモデルに組み込んだ。
• 反応時間中の走行距離とブレーキ作動時の停止に要する距離の合計として、最小安全距離を算出した。
• MATLABを用いて、100 km/hまでのさまざまな速度範囲でモデルをシミュレーションし、2秒および3秒ルールとの比較を実施した。
• さまざまな速度と追従距離条件における追突の可能性を分析することで、モデルの有効性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 急ブレーキ発生時、人間運転車両と完全自動運転車両の間の最小安全追従距離は何か？
• RQ2 45 km/hを超える速度で追突事故を防ぐ観点から、2秒ルールと3秒ルールの効果はどのように異なるか？
• RQ3 自動運転車両を追尾する際、車両速度が追突リスクに及ぼす影響はどの程度か？
• RQ4 人間の反応時間とブレーキ性能は、自動運転車両との相互作用における必要な安全距離にどのように影響するか？
• RQ5 3秒ルールは、自動運転車両を追尾する際、普遍的に適用可能な安全追従距離であると言えるか？

主な発見

• 3秒ルールは、全テスト速度制限範囲、45 km/hを超える速度でも安全であることが確認された。
• 2秒ルールは、45 km/hを超える速度で自動運転車両を追尾する際、追突事故のリスクが顕著に上昇した。
• 提案された安全距離モデルは、反応時間とブレーキ性能に基づき、必要な停止距離を正確に予測できた。
• 特に45 km/hを超える速度帯では、短い追従距離をとると衝突リスクが顕著に上昇した。
• シミュレーション結果から、3秒ルールは急ブレーキ発生時にも一貫して十分なクリアランスを確保することが確認された。
• モデルは、安全距離が速度、反応時間、ブレーキ能力に基づいて動的に調整されるべきであり、単に固定時間間隔に依存するべきでないことを示した。