[論文レビュー] Potentials and Implications of Dedicated Highway Lanes for Autonomous Vehicles

Jordan Ivanchev, Alois Knoll+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 22, 2017

Traffic control and management参考文献 23被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、シンガポールの高速道路における専用自動運転車両（AV）レーンの効果を、解析的モデリングおよびマクロスコピックシミュレーションを用いて評価している。初期段階ではAVレーンがAVの移動時間を約25％短縮するが、一般車両の遅延を増加させ、交通を代替道路にシフトさせる。AVの浸透率が飽和点に達すると、その利点は薄れ、ユーザー均衡条件下では全体としてAVレーンは効果を示さない。

ABSTRACT

The introduction of autonomous vehicles (AVs) will have far-reaching effects on road traffic in cities and on highways.The implementation of automated highway system (AHS), possibly with a dedicated lane only for AVs, is believed to be a requirement to maximise the benefit from the advantages of AVs. We study the ramifications of an increasing percentage of AVs on the traffic system with and without the introduction of a dedicated AV lane on highways. We conduct an analytical evaluation of a simplified scenario and a macroscopic simulation of the city of Singapore under user equilibrium conditions with a realistic traffic demand. We present findings regarding average travel time, fuel consumption, throughput and road usage. Instead of only considering the highways, we also focus on the effects on the remaining road network. Our results show a reduction of average travel time and fuel consumption as a result of increasing the portion of AVs in the system. We show that the introduction of an AV lane is not beneficial in terms of average commute time. Examining the effects of the AV population only, however, the AV lane provides a considerable reduction of travel time (approx. 25%) at the price of delaying conventional vehicles (approx. 7%). Furthermore a notable shift of travel demand away from the highways towards major and small roads is noticed in early stages of AV penetration of the system. Finally, our findings show that after a certain threshold percentage of AVs the differences between AV and no AV lane scenarios become negligible.

研究の動機と目的

• シンガポールの高速道路および都市全体の交通性能に及ぼす専用AVレーンの影響を評価すること。
• AVの浸透率の変化が移動時間、燃料消費量、通過能力、道路利用に与える影響を分析すること。
• ユーザー均衡条件下で、専用AVレーン有りと無しのシナリオを比較すること。
• 専用AVレーンが非高速道路網に及ぼす予期しない影響を検討すること。
• AVレーンの利点が著しく薄れるようになる飽和点を特定すること。

提案手法

• AVレーンの利点をモデル化するため、簡略化された交通シナリオの解析的評価を実施する。
• 現実の移動需要を反映したシンガポールのマクロスコピック交通シミュレーションを用い、ユーザー均衡をモデル化する。
• AVレーン有りと無しのシナリオ間での交通割り当ての変化を定量化するため、需要差分指標（ΔD,k）を適用する。
• 高速道路、主要道路、および側道における移動時間、燃料消費量、通過能力をモデル化する。
• さまざまなAV浸透率におけるAVレーンありとベースラインシナリオの間で、システム全体のパフォーマンス指標を比較する。
• AVレーンの容量が完全に活用された状態、すなわちそれ以上の利点が得られなくなる点を、飽和点として定義する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 混合交通環境下で専用AVレーンを導入すると、すべての車両の平均移動時間が短縮されるか？
• RQ2 AVレーンの導入は、高速道路および代替道路タイプ間の交通分布にどのように影響するか？
• RQ3 専用AVレーンの有無にかかわらず、AVの浸透率が燃料消費量および道路通過能力に与える影響は何か？
• RQ4 専用AVレーンの利点が無視できるほど小さくなるAVの浸透率はどの程度か？
• RQ5 一般車両は、AV専用レーンによる高速道路のレーン排除に起因する容量の減少に対して、どのように反応するか？

主な発見

• 専用AVレーンの導入により、AVの移動時間は初期段階で約25％短縮されるが、一般車両の移動時間は約7％延長される。
• AVレーンの導入に伴い、特にAV浸透率が低い段階で、高速道路から主要道路および側道への移動需要の著しいシフトが生じる。
• AVレーンの飽和点に達すると、AVレーンありとなしのシナリオ間での移動時間および通過能力の差はほとんどなくなる。
• AVレーンなしのベースラインシナリオは、すべてのAV浸透率レベルでAVレーンありシナリオを上回り、特にAVレーンの飽和に達する前にはその差が顕著である。
• 高速道路のレーンが排除されることで、一般車両が高速道路を避けて主要道路に迂回し、その結果、主要道路での混雑が増加する。
• シミュレーションにより、AVの浸透率が高まることで、AVレーンの有無に関わらず、すべての車両の平均移動時間および燃料消費量が低減することが確認された。