[论文解读] A Right-of-Way Assignment Strategy to Ensure Traffic Safety and Efficiency in Lane Change.

Can Zhao, Yadong Xing+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 2019

Traffic control and management参考文献 29被引用 5

一句话总结

本文提出了一种自动驾驶变道操作的优先通行权分配策略，确保无碰撞运行的同时提升交通效率。通过理论分析明确定义安全操作条件，并经数值测试验证，该策略在保持安全性的前提下，优于RSS框架，未牺牲通行能力。

ABSTRACT

How to guarantee absolute safety and meanwhile maintain traffic efficiency remains difficult for intelligent vehicle studies. This paper discusses how to deal with these two problems in lane change scenarios. Its key idea is to develop a right-of-way assignment strategy for clear collision avoidance conditions. Both theoretical analysis and numerical testing results are provided to show the effectiveness of the proposed strategy. Experiments demonstrate that this new strategy is not only collision-free as the so-called Responsibility-Sensitive Safety (RSS) strategy but also increases traffic efficiency.

研究动机与目标

• 解决自动驾驶变道中确保绝对安全与维持交通效率的双重挑战。
• 开发一种形式化的优先通行权分配机制，以保证无碰撞变道操作。
• 在现有安全框架（如RSS）基础上进行改进，提升交通吞吐量。
• 通过理论分析与数值仿真验证该策略。

提出的方法

• 基于运动学约束与碰撞规避条件的形式化优先通行权分配。
• 利用车辆动力学与相对运动模型，理论推导安全操作边界。
• 通过数值测试评估在各种交通场景下的安全性和效率。
• 与RSS对比，证明在保持安全性的前提下效率更优。
• 使用相对速度与距离阈值定义优先通行权资格条件。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何分配优先通行权，以确保变道过程中的绝对安全？
• RQ2 变道操作中必须满足何种条件，才能保证碰撞规避？
• RQ3 能否在不损害安全性的前提下，提升自动驾驶车辆运行的交通效率？
• RQ4 与RSS相比，该策略在安全性和效率方面表现如何？

主要发现

• 所提策略实现了无碰撞运行，其安全性标准与责任敏感安全（Responsibility-Sensitive Safety, RSS）框架保持一致。
• 数值测试证实，该策略在维持安全性的前提下，显著提升了交通效率。
• 该方法为变道场景下的优先通行权分配提供了形式化且理论基础扎实的解决方案。
• 该策略通过允许更频繁且更平顺的变道操作，在不增加碰撞风险的前提下，优于RSS框架。