Optimización del flujo de vehículos en rotondas complejas: corredores OD y orientaciones deseadas

Tabla de enlaces

Resumen e introducción

Modelado de vehículos

El control de retroalimentación no lineal

Corredores OD y orientaciones deseadas

Controladores de límites y seguridad

Resultados de la simulación

Conclusión

Apéndice A: Detección de colisiones

Apéndice B: Curvas de distancia ISO transformadas

Apéndice C: Densidad local

Apéndice D: Detalles del controlador de seguridad

Apéndice E: Parámetros del controlador

Referencias

IV. CORREDORES OD Y ORIENTACIONES DESEADAS

A. Definición de corredores OD

Un corredor OD es una parte de la superficie de la rotonda, donde los vehículos con OD correspondiente pueden circular. En vista de la gran cantidad de parejas de OD en grandes rotondas, es sensato que se establezcan automáticamente los respectivos corredores, de conformidad con las reglas establecidas que se aproximan a las decisiones del conductor humano. Dichos corredores pueden ayudar a mitigar los conflictos entre los vehículos en la rotonda y mejorar el flujo de tráfico. Por ejemplo, si el destino de un vehículo está cerca de su ramal de entrada, parece lógico evitar conducir cerca del límite interior de la rotonda, lo que expondría al vehículo a un movimiento cuasi perpendicular riesgoso y obstructivo. El límite exterior de la rotonda se considera como el límite exterior de todos los corredores OD, como se ve en la Figura 5. Por el contrario, para lograr una mejor utilización de la infraestructura, se realiza una definición más pertinente de los límites interiores de los corredores. Primero, categorizamos los OD en dos tipos: (1) el destino es visible desde el origen (Figura 5(a)); y (2) el destino no es visible desde el origen (Fig. 5(b)).

Destino visible: Para el primer tipo de parejas de OD donde el origen y el destino están relativamente cerca uno del otro y el destino es visible desde el origen, la forma más corta y sencilla de llegar es tomar un camino directo en las proximidades o en el límite exterior de la rotonda, evitando excursiones a la parte interior de la rotonda. En este sentido, una opción sencilla es considerar una línea recta que conecta el punto más a la izquierda de la rama de origen con el punto más a la izquierda de la rama de destino como el límite interior del corredor, véase la Fig. 5(a). Si dicho corredor es demasiado estrecho para un determinado OD, el límite interior puede sustituirse por un arco. Para el caso de la rotonda de Place Charles de Gaulle, el destino es visible desde el origen si se encuentra a hasta 3 ramas de distancia del origen. Si la rama de salida está justo después de la rama de entrada, se utiliza la segunda opción (arco en lugar de una línea) para el límite interior.

B. Especificación de las orientaciones deseadas

Un vehículo debe tener alguna directriz con respecto a su dirección de movimiento mientras conduce dentro de su corredor OD, de modo que primero se incorpore al tráfico de la rotonda, luego avance hacia su destino y finalmente salga. Esta directriz se proporciona en forma de orientaciones deseadas para el vehículo que se calculan en función de la posición actual del vehículo y su destino y se envían al NLFC para influir en las decisiones de movimiento del vehículo. Por lo tanto, en ausencia de otros vehículos, un vehículo seguiría la ruta impuesta por las orientaciones deseadas dependientes de la posición hacia su salida. En presencia de otros vehículos, el vehículo puede tener que desviarse de esa ruta, por ejemplo, para evitar una colisión con otros vehículos, pero siempre tendrá una orientación deseada correspondiente a su posición actual.

En este trabajo, empleamos un promedio ponderado de dos orientaciones, que son las respectivas soluciones óptimas del problema de la ruta más corta al destino; y la desviación mínima del problema del movimiento circular, véanse los detalles en [35]. El problema de la ruta más corta: la ruta más corta que conecta cualquier posición de rotonda con un destino específico tiene un significado físico claro; un vehículo, en ausencia de otros vehículos, tendría interés en conducir por la ruta más corta a su destino. Sin embargo, tenga en cuenta que dicha ruta puede incluir fuertes desviaciones del ángulo circular, que, en presencia de otros vehículos, aumentan los conflictos con los vehículos que giran, lo que provoca mayores demoras y riesgo de colisión. Las orientaciones de la ruta más corta se derivan fácilmente distinguiendo entre dos casos:

La orientación deseada en esta parte es la pendiente de la tangente. En la segunda parte, el camino sigue el límite interior, es decir, la orientación deseada es el ángulo circular, hasta que el destino se hace visible; después de lo cual tenemos nuevamente el caso del destino visible, y la orientación deseada es la pendiente de una línea conectada al punto de salida, ver Fig. 7.

El problema de la desviación mínima: Un camino que conecta cualquier posición en la rotonda con un destino con una desviación mínima del movimiento circular es interesante porque la mayoría de los vehículos están rotando y si sus orientaciones están cerca del ángulo circular, entonces están cerca uno del otro, algo que mitiga los conflictos entre vehículos y la fuerza de cualquier maniobra requerida para evitar colisiones. En [35], la solución derivada de un problema de control óptimo indica que las desviaciones del ángulo circular se minimizan si un vehículo mantiene una desviación constante en su camino desde cualquier posición hasta el destino y esta desviación constante es