[論文レビュー] An online mechanism for ridesharing in autonomous mobility-on-demand systems

Wen Shen, Cristina V. Lopes+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 9, 2016

Transportation and Mobility Innovations参考文献 23被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、事後インcentive compatibility、個々の合理性、およびバジェットバランスを通じて真実の需要報告を奨励する、自律走行オンデマンド（AMoD）システム向けのオンライン・ポストドプライスメカニズム（IORS）を提案する。数値結果により、IORSは最適およびオフラインオークションベースのベンチマークと比較して競争力のある性能を示す。

ABSTRACT

With proper management, Autonomous Mobility-on-Demand (AMoD) systems have great potential to satisfy the transport demand of urban populations by providing safe, convenient, and affordable ridesharing services. Meanwhile, such systems can substantially decrease private car ownership and use, and thus significantly reduce traffic congestion, energy consumption, and carbon emissions. To achieve this objective, an AMoD system requires private information about the demand from passengers. However, due to self-interestedness, passengers are unlikely to cooperate with the service providers in this regard. Therefore, an online mechanism is desirable if it incentivizes passengers to truthfully report their actual demand. For the purpose of promoting ridesharing, we hereby introduce a posted-price, integrated online ridesharing mechanism (IORS) that satisfies desirable properties such as ex-post incentive compatibility, individual rationality, and budget-balance. Numerical results indicate the competitiveness of IORS compared with two benchmarks, namely the optimal assignment and an offline, auction-based mechanism.

研究の動機と目的

• 自律走行オンデマンド（AMoD）システムにおいて、利己的行動のため乗客が個人の需要情報を隠蔽するという課題に対処すること。
• オフラインまたはオークションベースのアプローチに依存せずに、真実の需要報告を促進するオンラインメカニズムを設計すること。
• AMoDシステムにライドシェアリングを統合しつつ、インcentive compatibilityやバジェットバランスなどの望ましい経済的性質を維持すること。
• 提案されたメカニズムの性能を、最適割り当ておよびオフラインオークションベースのベンチマークと比較すること。

提案手法

• メカニズムは、リアルタイムのシステム状態と需要予測に基づいて価格を設定するポストドプライスフレームワークを用いる。
• 中央集権的なオンライン割り当てアルゴリズムを用いて、動的に乗客を共有乗車とマッチングすることでライドシェアリングを統合する。
• 乗客のインセンティブが、出発地・目的地・共有の意思の真実の報告と一致するようにすることで、事後インcentive compatibilityを確保する。
• 乗客が単独移動よりも利益を得る場合にのみ参加するため、個々の合理性を維持する。
• 外部補助金の必要なしに、利用料がサービスコストを超えないようにすることで、バジェットバランスを維持する。
• メカニズムはリアルタイムで動作し、将来の需要を事前に知る必要なしに、新しい要請やシステム状態に適応する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自律走行オンデマンドシステムにおいて、オンラインメカニズムをどのように設計すれば、真実の需要報告を奨励できるか？
• RQ2 利己的な乗客行動のもとで、オンラインAMoDシステムにライドシェアリングを統合する際の性能的トレードオフは何か？
• RQ3 提案されたメカニズムは、最適割り当ておよびオフラインオークションベースのメカニズムと比較して、効率性と公平性の面でどのように異なるか？
• RQ4 ポストドプライスメカニズムは、動的なライドシェアリング環境において、インcentive compatibilityやバジェットバランスといった強力な経済的性質を達成できるか？

主な発見

• IORSメカニズムは、事後インcentive compatibilityを達成しており、乗客が真実の需要を報告することでより良い結果を得られることを保証する。
• 個々の合理性が維持されており、乗客は単独移動よりも利益を得る場合にのみ乗車に参加する。
• バジェットバランスが達成されており、外部補助金の必要がなく、利用者にサービスコストを超えて料金を請求することもない。
• 数値結果により、IORSはシステム効率の面で最適割り当てメカニズムと競争力のある性能を示す。
• IORSは、将来の需要を事前に知らないにもかかわらず、オフラインオークションベースのメカニズムと同等の性能を発揮する。