[論文レビュー] Dynamic Interaction between Shared Autonomous Vehicles and Public Transit: A Competitive Perspective.

Baichuan Mo, Zhejing Cao+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 9, 2020

Transportation and Mobility Innovations参考文献 28被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、ヒューリスティック・ダイナミック・サプライ・アップデート・アルゴリズム（HDSUA）を用いたエージェントベースシミュレーションを用いて、利益志向の環境下における共有自動運転車（AV）と公共交通機関（PT）の競合ダイナミクスを調査する。結果として、AVおよびPTの両運営者ともにピーク時間帯における供給の集中と非ピーク時間帯における供給の削減により利益が向上し、移動時間は短縮されるがコストは上昇する。しかし、時間の節約に起因する一般化コストの低下により、政策的介入のもとでウィンウィンの結果が達成可能であることが示された。

ABSTRACT

The emergence of autonomous vehicles (AVs) is anticipated to influence the public transportation (PT) system. Many possible relationships between AV and PT are proposed depending on the policy and institution, where competition and cooperation are two main categories. This paper focuses on the former in a hypothetical scenario-if both AV and PT operators were only profit-oriented. We aim to quantitatively evaluate the system performance (e.g. level of service, operators' financial viability, transport efficiency) when AV and PT are profit-oriented competitors with dynamic adjustable supply strategies under certain policy constraints. We assume AV can adjust the fleetsize and PT can adjust the headway. Service fare and bus routes are fixed. The competition process is analyzed through an agent-based simulation platform, which incorporates a proposed heuristic dynamic supply updating algorithm (HDSUA). The first-mile scenario in Singapore Tampines area is selected as the case study, where only bus is considered for PT system. We found that when AV and bus operators are given the flexibility to adjust supply, both of them will re-distribute their supply spatially and temporally, leading to higher profits. In temporal dimension, both AV and bus will concentrate their supplies in morning and evening peak hours, and reduce the supplies in off-peak hours. The competition between AV and PT decreases passengers' travel time but increase their travel cost. The generalized travel cost is still reduced when counting the value of time. The bus supply adjustment can increase the bus average load and reduce total passenger car equivalent (PCE), which is good for transport efficiency and sustainability. But the AV supply adjustment shows the opposite effect. Overall, the competition does not necessarily bring out loss-gain results. A win-win outcome is also possible under certain policy interventions.

研究の動機と目的

• 利益志向の共有自動運転車（AV）と公共交通機関（PT）が動的供給調整のもとでどのように競合するかを分析すること。
• サービス品質、財務的安定性、輸送効率の観点から、システムのパフォーマンスを評価すること。
• 実世界の都市環境におけるAV-PT競合の結果に、政策的制約がどのように影響するかを検討すること。
• 異なる供給調整戦略のもとで、競合がウィンウィンかゼロサムの結果をもたらすかを評価すること。

提案手法

• エージェントベースシミュレーションプラットフォームにより、利益最大化を目的とする独立したエージェントとしてAVおよびPT運営者をモデル化する。
• ヒューリスティック・ダイナミック・サプライ・アップデート・アルゴリズム（HDSUA）を用いて、需要と競合状況に応じてAVおよびバスの車両数と間隔を動的に調整する。
• 事例研究は、シンガポールのタンパインズ地域における最初のマイルシナリオに焦点を当て、PTの運賃および路線は固定である。
• 供給調整はリアルタイムの需要パターンに基づき、AVおよびバスがピーク時間帯への集中を最適化する。
• 移動時間、コスト、負荷率、および総乗車人員換算単位（PCE）を含むパフォーマンス指標をシミュレーションで評価する。
• 現実の制度的・規制的条件を反映するために、政策的制約を組み込む。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 利益を追求する環境下で、AVおよびPT運営者が共有モビリティ環境においてどのように動的供給を調整するか。
• RQ2 動的供給調整が移動時間、コスト、一般化移動コストに与える影響は何か。
• RQ3 供給調整が平均負荷およびPCEを測定した輸送効率に与える影響は何か。
• RQ4 どのような条件下で競合が単なる一者勝ち・一者負けのダイナミクスではなく、ウィンウィンの結果をもたらすか。
• RQ5 政策的介入がAVおよびPT運営者間の相互に有益な結果を実現するために果たす役割は何か。

主な発見

• AVおよびPTの両運営者ともに、朝夕のピーク時間帯に供給を集中させ、非ピーク時間帯に供給を削減することで利益を向上させる。
• 競合により平均移動時間が短縮されるが、金銭的移動コストは上昇するが、時間の価値を含む一般化コストは全体として低下する。
• バスの供給調整により平均負荷率が向上し、総乗車人員換算単位（PCE）が低減され、輸送効率および持続可能性が向上する。
• AVの供給調整は逆効果をもたらし、負荷率を低下させ、PCEを増加させ、効率性を損なう。
• 競合は単純な一者勝ち・一者負けのダイナミクスに帰着せず、適切な政策的介入のもとでウィンウィンの結果が達成可能である。
• ヒューリスティック・ダイナミック・サプライ・アップデート・アルゴリズム（HDSUA）は、競合状況下でもシステムパフォーマンスを向上させる適応的供給戦略を効果的に実現できる。