[论文解读] Evaluation of Dedicated Lanes for Automated vehicles at Roundabouts with Various Flow Patterns

Amirreza Nickkar, Young-Jae Lee|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2019

Traffic control and management参考文献 16被引用 9

一句话总结

本研究使用 AIMSUN 和 SIDRA Intersection 的微观仿真，评估在非对称交通流条件下，自动驾驶汽车（AV）专用车道在环形交叉口的表现。结果表明，仅当自动驾驶汽车渗透率较高时，专用车道才能显著改善交通性能，包括行程时间、延误和排队长度；即使在高渗透率下，改善幅度也有限，表明在低渗透率场景下效益甚微。

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.

研究动机与目标

• 评估在非对称交通流模式下，专用车道对环形交叉口运行性能的影响。
• 通过微观仿真评估行程时间、延误、速度和排队长度等交通性能指标。
• 对比 AIMSUN 和 SIDRA Intersection 两个仿真平台的结果，以检验一致性和有效性。
• 确定在何种自动驾驶汽车渗透率下，专用车道能带来可测量的交通效率提升。

提出的方法

• 使用 AIMSUN 和 SIDRA Intersection 进行微观交通仿真，模拟不同自动驾驶汽车渗透率下环形交叉口的运行情况。
• 设计在特定车道设置自动驾驶汽车专用车道的环形交叉口配置，以测试在非对称流量下的性能表现。
• 仿真四个性能指标：行程时间、延误、车辆速度和排队长度。
• 分析车流模式中各环形交叉口车道间车辆分布不对称的情况，以反映真实的城市交通条件。
• 在不同自动驾驶汽车渗透率下，对比设置与不设置专用车道的场景，分析性能结果。
• 采用统计和可视化分析方法，解读仿真输出结果，识别性能改善的趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 在非对称交通流条件下，专用车道的存在如何影响环形交叉口的行程时间？
• RQ2 自动驾驶汽车渗透率如何影响专用车道在减少延误和排队长度方面的有效性？
• RQ3 在何种车流模式下，专用车道能带来最显著的性能提升？
• RQ4 AIMSUN 和 SIDRA Intersection 仿真结果在评估专用车道效率方面有何异同？
• RQ5 专用车道的位置（设置在特定车道）是否会影响整体环形交叉口的运行性能？

主要发现

• 仅当自动驾驶汽车渗透率较高时，专用车道才能显著改善交通性能，特别是行程时间和延误。
• 在低渗透率情况下，专用车道的效益微乎其微，因为绝大多数车辆仍为人工驾驶，无法利用专用车道。
• 排队长度的减少在高渗透率下最为明显，但即使在理想条件下，改善幅度也并不显著。
• 在非对称流量模式下，专用车道带来的性能提升更为显著，尤其当车流在环形交叉口各车道间分布不均时。
• AIMSUN 和 SIDRA Intersection 的仿真结果呈现出一致的趋势，验证了研究结果在不同平台间的稳健性。
• 速度改善较为有限，且不具持续显著性，表明在所研究的配置中，专用车道并未显著改变车辆行驶速度。