[論文レビュー] Dedicated Lane for Connected and Automated Vehicle: How Much Does A Homogeneous Traffic Flow Contribute?

Zijia Zhong, Joyoung Lee|arXiv (Cornell University)|Jun 30, 2019

Traffic control and management参考文献 23被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、市場浸透率（MPR）の異なる条件下で、専用の連結自動運転車両（CAV）レーンが交通流特性に与える影響を調査する。ヘッドウェイ分布、通信密度、速度-流量図を用いて、90% MPRにおける最適流量が1時間あたり1レーンあたり3,400台に増加し、ヘッドウェイのばらつきが小さくなり、通信密度が安定し、パケット損失のリスクが低減することを示している。

ABSTRACT

Dedicated lanes for connected and automated vehicles (CAVs) can not only provide the technological accommodation, but also the desired market incentive for road user to adapt CAVs. Thus far, the majority of the impact assessment of CAV focused on the network-wide benefits. In this paper, we investigate the change of the traffic flow characteristic with two configurations of dedicated CAV lane across levels of market penetration. The traffic flow characteristics are quantified from the perspectives of headway distribution, communication density, and speed-flow diagram. The results highlight the contributions of the CAV lane. First, CAV lanes significantly improves the speed-flow characteristics by extending the stable region of the speed-flow curve and yielding a greater optimum flow. The highest value of optimum flow is 3400 vehicle per lane per hour at 90% MPR with one CAV lane. Furthermore, the concentration of CAVs at a lane results a narrower headway distribution (with smaller standard deviation), even with partial market penetration. Moreover, the CAV lane creates a more consistent CAV density which maintains the communication density level at a predictable level, hence decreasing the probability of packet drop.

研究の動機と目的

• 専用CAVレーンが異なる市場浸透率（MPR）における交通流特性に与える影響を評価すること。
• CAVレーンの導入による速度-流量関係、ヘッドウェイ分布、通信密度の改善を定量的に測定すること。
• CAVレーンの構成が安定的で予測可能な通信をどのように支援し、パケット損失の確率を低減するかを評価すること。

提案手法

• 混合交通と異なるCAV市場浸透率を有する専用CAVレーンの2つの交通構成をモデル化する。
• 車両間の時間的間隔の整合性を評価するために、ヘッドウェイ分布を分析する。
• 車両の接近度と1レーンあたりのCAV濃度に基づいて通信密度を測定する。
• 安定した流量領域と最適流量率を特定するために、速度-流量図を構築する。
• 標準偏差によるヘッドウェイのばらつきとCAV密度の一貫性を、異なる構成間で比較する統計解析を実施する。
• 制御された条件下で交通流をシミュレートし、専用CAVレーンの影響を分離する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 専用CAVレーンは、異なる市場浸透率において速度-流量関係にどのように影響を与えるか？
• RQ2 CAVレーンは、混合交通と比較してヘッドウェイのばらつきをどの程度低減するか？
• RQ3 CAVレーンの構成は、通信密度の一貫性とパケット損失確率にどのように影響するか？
• RQ4 高市場浸透率下で、1本の専用CAVレーンが達成可能な最大の最適流量はどの程度か？
• RQ5 専用レーン内のCAV濃度が、通信性能の予測可能性にどのように影響するか？

主な発見

• 専用CAVレーンにより、速度-流量曲線の安定領域が拡大し、90%の市場浸透率で最適流量が1時間あたり1レーンあたり3,400台に増加した。
• 部分的な市場浸透率下でも、CAVレーンはヘッドウェイ分布の標準偏差を低減しており、車両間の間隔がより一貫していることを示している。
• 1つのレーンにCAVが集中することで、CAV密度がより予測可能かつ一貫性が高まり、通信の信頼性が向上した。
• 安定化したCAV密度により、通信密度が一定レベルを維持され、結果としてパケット損失の確率が低下した。
• CAVレーンは、より滑らかで予測可能な車両間の相互作用を可能にすることで、交通流の安定性と効率性を高めた。