[논문 리뷰] Evaluation of Dedicated Lanes for Automated vehicles at Roundabouts with Various Flow Patterns

Amirreza Nickkar, Young-Jae Lee|arXiv (Cornell University)|2019. 04. 09.

Traffic control and management참고 문헌 16인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 AIMSUN과 SIDRA Intersection를 사용한 미시적 시뮬레이션을 통해 비균형 교통 흐름 하에서 원형 교차로의 자율주행차(AV) 전용 차선의 성능을 평가한다. 결과는 AV 침투율이 높을 때만 전용 차선이 교통 성능—특히 주행 시간, 정체 시간 및 대기열 길이—를 향상시키며, 그마저도 그 개선 폭은 미미한 편이므로 낮은 침투율 상황에서는 유의미한 이점이 없음을 시사한다.

ABSTRACT

Autonomous vehicles (AVs) are about to be used in transportation systems in the near future. To increase the level of safety and throughput of these vehicles, dedicated lanes for AVs have been suggested in past studies as exclusive mobility infrastructure for these types of vehicles. Although these lanes can bring obvious advantages in a transportation network, overall performance of these lanes, especially in urban areas and in micro level sight, is not clear. This study aims to examine the efficiency of dedicated lanes for AVs in roundabout with an unbalanced traffic flow pattern. Four factors of travel time, delay time, speed of vehicles, and queue of vehicles have been selected as variables of traffic performance at the roundabout. Two microscopic traffic simulation software, AIMSUN and SIDRA Intersection, were used to examine the impact of the AV dedicated lanes at the roundabout. This study shows that the effects of an imbalanced traffic pattern in a roundabout are higher when the penetration rate of AVs is lower and also dedicated lanes in roundabout's leg may improve traffic performance indicators when the penetration rate of AVs is higher, but this improvement is not significant.

연구 동기 및 목표

• 비균형 교통 흐름 패턴 하에서 전용 AV 차선이 원형 교차로 성능에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 주행 시간, 정체 시간, 차량 속도 및 대기열 길이와 같은 교통 성능 지표를 미시 시뮬레이션을 통해 평가하기 위해.
• 일致성과 타당성을 확보하기 위해 AIMSUN과 SIDRA Intersection 두 시뮬레이션 플랫폼 간 결과를 비교하기 위해.
• 전용 AV 차선이 교통 효율성 향상에 눈에 띄는 개선 효과를 보이는 AV 침투율 수준을 규명하기 위해.

제안 방법

• 다양한 AV 침투율 하에서 원형 교차로 운영을 모델링하기 위해 AIMSUN과 SIDRA Intersection를 사용한 미시적 교통 시뮬레이션을 수행한다.
• 비균형 흐름 조건 하에서 성능을 시험하기 위해 일부 레그에 전용 AV 차선을 포함한 원형 교차로 구성 설계를 수행한다.
• 주행 시간, 정체 시간, 차량 속도 및 대기열 길이의 네 가지 성능 지표를 시뮬레이션한다.
• 실제 도시 환경을 반영하기 위해 원형 교차로 레그 간 차량 분포가 비대칭인 교통 흐름 패턴을 분석한다.
• 다양한 AV 침투 수준에서 전용 AV 차선 유무에 따른 성능 결과를 비교한다.
• 통계적 및 시각적 분석을 통해 시뮬레이션 출력을 해석하고 성능 향상 추세를 규명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비균형 교통 흐름이 있는 원형 교차로에서 전용 AV 차선의 존재가 주행 시간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 AV 침투율이 전용 AV 차선의 정체 시간 및 대기열 길이 감소 효과에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 어떤 교통 흐름 패턴에서 전용 AV 차선이 가장 뚜렷한 성능 향상을 제공하는가?
• RQ4 AIMSUN과 SIDRA Intersection의 시뮬레이션 결과는 AV 차선 효율성 평가에서 어떻게 비교되는가?
• RQ5 전용 AV 차선의 위치(특정 레그에 배치된 경우)가 전체 원형 교차로 성능에 영향을 미치는가?

주요 결과

• 전용 AV 차선은 AV 침투율이 높을 때에만 교통 성능—특히 주행 시간과 정체 시간—을 뚜렷이 향상시킨다.
• 낮은 AV 침투율에서는 대부분의 차량이 여전히 운전자가 조작하는 차량이므로 전용 차선의 이점은 미미하다.
• 대기열 길이 감소 효과는 높은 AV 침투율에서 가장 두드러지지만, 최적 조건에서도 그 개선 폭은 크지 않다.
• 비균형 흐름 패턴에서 전용 차선의 성능 향상 효과가 더 두드러지며, 이는 레그 간 교통 분포가 불균형한 경우에 해당한다.
• AIMSUN과 SIDRA Intersection의 시뮬레이션 결과는 일致한 추세를 보이며, 플랫폼 간 결과의 타당성과 견고성을 입증한다.
• 속도 향상 효과는 미약하며 일관되게 유의미하지 않아, 전용 차선이 연구된 구성에서 차량 속도를 크게 변화시키지 못한다.