Ibilgailu automatizatuak erreirik gabeko biribilgune handietan kontrolatzea

Esteken taula

Laburpena eta Sarrera

Ibilgailuen Modelizazioa

Feedback Kontrol Ez-lineala

OD korridoreak eta nahi diren orientabideak

Muga eta Segurtasun Kontrolatzaileak

Simulazio-emaitzak

Ondorioa

A eranskina: Talkak hautematea

B eranskina: ISO-Distantzia kurbak eraldatuak

C eranskina: Dentsitate lokala

D eranskina: Segurtasun kontroladorearen xehetasunak

E eranskina: Kontrolagailuaren parametroak

Erreferentziak

Laburpena— Erreirik gabeko biribilgune handietan ibilgailu automatizatuak kontrolatzea zaila da, konplexutasun geometrikoagatik eta ibilgailuen sartu, biratzen eta irteten diren maiz gatazkak direla eta. Lan honek metodologia integral bat proposatzen du biribilgunearen barruko ibilgailuak eta loturiko errepide-adarrak kontrolatzeko. Garatutako ibilgailuen denbora errealeko mugimendu-estrategia lineaz kanpoko konputatutako mugimendu-korridore zabaletan gainjartzen da, Jatorri-Helmuga (OD) mugimendu bakoitzeko bat, dagozkien OD ibilgailuen mugimendu-eremu onargarriak zedarritzen dituztenak. Era berean, espazioaren araberako nahi diren orientazioak helmugaren arabera zehazten dira, ibilgailuen balizko gatazkak arintzeko eta bidaiaren distantzia murrizteko. Banatutako (ibilgailu bakoitzeko) mugimenduak kontrolatzeko estrategia, bi feedback ez-lineal kontrolagailu (NLFC) erabiliz, mugimendu zirkular eta zuzenetarako, hurrenez hurren, ibilgailu bakoitza dagokion OD korridorean bere helmugara nabigatzeko erabiltzen da, nahi den orientazioa kontuan hartuz eta talkak saihestuz. beste ibilgailu batzuekin; muga-kontrolatzaileek, berriz, korridoreen mugak ez direla urratuko, eta irteera ez dela galduko bermatzen dute. Konplikatuegia den kasu-azterketa gisa, Parisko Charles de Gaulle plazako biribilgune ospetsua hartzen dugu, 38 m-ko zabalera duena eta dozena bat noranzko biko kale erradial biltzen dituena, beraz, guztira 144 OD. Aurkeztutako metodoaren pertinentzia eta eraginkortasuna simulazio mikroskopikoaren eta datu makroskopikoen ebaluazioaren bidez egiaztatzen da.

Indize-baldintzak: ibilgailu automatizatuak, erreirik gabeko trafikoa, simulazio mikroskopikoa, feedback-kontrola ez-lineala

I. SARRERA

Trafiko pilaketak eragindako arazoei aurre egiteko, hala nola bidaia-atzerapenak, ingurumenaren narriadura eta trafikoaren segurtasuna gutxitzea, trafikoa kontrolatzeko hainbat metodo garatu eta neurri batean erabili dira azken hamarkadetan [1], [2]. Duela gutxi, ibilgailuen ahalmen indibidualak izugarri hobetzen dituzten Ibilgailuen Automatizazio eta Komunikazio Sistemak (VACS) askotariko bat garatu da, trafikoa kudeatzeko tresna potentzialen belaunaldi berri bat ahalbidetuz [3], [4]. Joera horrek jarraitzen du automatizazio handiko edo ia gidaririk gabeko ibilgailuen agerpenarekin, benetako trafiko-inguruneetan probatzen direnak, ikus, adibidez, [5]. Etorkizun ez oso urrunean, ibilgailuak elkarren artean eta azpiegiturekin komunikatu daitezke; eta gidatzea automatikoki, sentsore propioetan, komunikazioetan eta mugimenduak kontrolatzeko estrategia egokietan oinarrituta.

Duela gutxi, TrafficFluid kontzeptua proposatu zen, ibilgailuen trafikorako paradigma berri bat, ibilgailuen automatizazio eta komunikazio maila altuetan aplikatzen dena [6]. TrafficFluid kontzeptua bi printzipio bateratuetan oinarritzen da: (a) Erreirik gabeko zirkulazioa, zeinaren bidez ibilgailuak ez dauden zirkulazio-bide finkoetara loturik, ohiko trafikoan bezala, baina errepidearen 2-D gainazaleko edozein tokitan ibil daitezkeela; eta (b) Ibilgailuen bultzada, zeinaren bidez ibilgailuek haien aurrean duten beste ibilgailu batzuei beren presentzia jakinarazten diete (edo haiek sumatzen dituzte), eta horrek aurreko ibilgailuen mugimenduan eragin dezake. Azken bi urteotan, TrafficFluid paradigmaren pean erreirik gabeko azpiegituretan ibilgailu autonomoentzako hainbat mugimendu estrategia proposatu dira, metodologia desberdinak erabiliz, besteak beste: ad-hoc estrategiak [6], [7], kontrol optimoa [8], [8], [8], [8], [8], [8], [8], [8], [8], [7], [7], [7], [7], [7], [6], [7], [6], [7], [7], [7], [7], [8], [8], [7], [7], [7], [7], [7], [8], [7], [7], [7], [7], [8], [7], [7], [7], [7], [7], [7], [7], [7], [7], [8], [8], [8], [8], [8], [8], [8], [8], [8], [8], [8],). 9], indartze-ikaskuntza [10], feedback-kontrol ez-lineala [11], [12]; eta erreirik gabeko trafikorako simulazio-ingurune generiko bat ere garatu da [13]; ikus [14] berrikuspen labur baterako.

Aurkezpen aipagarri batean [15], Luc Juliak gidaririk gabeko ibilgailuak inoiz ez izatearen bi arrazoi aipatu zituen, horietako bat Parisko Charles de Gaulle plazako biribilgune korapilatsua da, 1. irudian irudikatua, ibilgailu automatizatuentzat konplexuegia dena. (AV) nabigatzeko. Biribilgune famatu honek 38 m-ko zabalera du, kanpoko erradioa 84 m-koa eta barne-erradioa 46 m-koa. Norabide biko dozena bat kale erradial ditu, hau da, ibilgailuen jatorri-helmuga (OD) 144 mugimendu ezberdin. Konplexutasun hori ikusita, bide-azpiegitura hau erreirik gabe ari da lanean; hori dela eta, behin biribilgunean sartuta, giza gidariek bidea aurkitu behar dute inolako zirkulazio erreirik atxiki gabe. Luc Juliaren adierazpenak motibazioa eman zigun erronkari aurre egiteko eta Charles de Gaulle plazako biribilgunea kontenplatzeko, hau da, erreirik gabeko azpiegitura dena, TrafficFluid kontzeptuaren kasu-azterketa gisa, hau da, AV-rako ibilgailuen mugimendu estrategia bat garatzeko. Halako biribilgune konplexuetan populatu eta gidatzen ahalko dute, dokumentu honetan jasotzen den moduan.

Biribilguneak hiriko trafikoaren funtsezko elementua dira, trafiko arinean fluxu eraginkorragoa ahalbidetzen baitute [17]; baina eskakizun handiagoetan botila-lepo bihur daiteke. Hori dela eta, biribilguneen kudeaketa arrakastatsuak, konplexutasuna dela-eta zailtzat jotzen dena, inguruetako trafiko-fluxua hobetu dezake. Literaturan hainbat lan daude biribilguneetan AV gidatzeari buruzkoa [18]-[33]. Dauden metodoen sailkapena, ezaugarri garrantzitsu batzuetan oinarrituta

I. taulan emandakoa. Jakinarazitako lanen gehiengoak biribilgune soiletan oinarritzen direla dirudi, lan honen kasuaren azterketaren konplexutasunera hurbiltzen ez direnak. Bereziki, gehienak kale erradial kopuru mugatuarekin errei bakarreko edo biko biribilguneetan kontzentratzen dira.

Erreirik gabeko biribilguneei buruzko lehen emaitzen aurretiazko txostena aurkeztu zen [34] AV-ren kontrol-eskema bat eta Charles de Gaulle plazako (Paris) biribilgunean aplikatzea. Bertan, biribilguneko ibilgailuak kontrolatzeko erreirik gabeko errepideetan zihoazen ibilgailuentzat [11] urtean garatu zen feedback kontrolatzaile ez-lineal bat erabili zen. Horrez gain, [35]-n, biribilgune handietan nahi diren orientazioak zehazteko bidaia-distantziaren batura haztatua eta mugimendu zirkularrarekiko desbideratzea minimizatuz kontrol-ikuspegi optimoa garatu dugu, [34]-n erabilitako metodo heuristikoa ordezkatzeko.

Artikulu honetan, [34]-n aurkeztutako estrategiak aspektu esanguratsu askotan hedatu eta hobetzen ditugu ibilgailuen mugimendu seguruak eta erosoak eskaintzeko, baita errendimendu onargarria ere, batez ere dentsitate handiko egoeretan. Lehenik eta behin, [12]-ko ingurabideetarako diseinatutako kontrolagailu ez-lineal berri bat erabiltzen da biribilgunean mugitzen diren bitartean ibilgailuak kontrolatzeko, hau da, bide zuzeneko kontrolagailua aldatzea baino egokiagoa, [34]n egin bezala. Bigarrenik, [35]-n aurkezten den lineako ikuspegi ez-optimoa erabiltzen da nahi diren ibilgailuen orientazioak zehazteko. Gainera, gogoeta gehigarri batzuk sartzen dira, hala nola, tokiko dentsitatean oinarritutako nahi den abiadura moldagarria eta baita luzetarako segurtasun kontrolatzailea ere.

bermatzeko: (i) errendimendu egokia jendez beteriko egoeretan; eta (ii) azpiegituren ustiapen ona eta dentsitate maila guztietan errendimendu handia. Mugimendu-estrategia diseinatzean, giza erabaki logikoak irudikatzen saiatu gara zati batzuetan, eta haiek jarraitu, eraginkorrak baziren. Aurkeztutako ikuspegia erabiliz, Charles de Gaulleko biribilgunearen simulazio mikroskopikoaren bideo bat eskuragarri dago https://bit.ly/36exR42 helbidean. Azkenik, datu makroskopikoak erabiltzen dira aurkeztutako metodologiaren trafiko-mailako eraginkortasuna ebaluatzeko.

Gainontzeko papera honako hau da. II. atalean ibilgailuen dinamika eta mugimendu zirkular eta okerretarako eraldaketak azaltzen dira. Bide zuzen eta zirkularretarako erabiltzen diren kontrolagailu ez-linealak III. IV. atalean diseinatutako OD korridoreak eta nahi den orientazio ikuspegia deskribatzen da. Muga- eta segurtasun-kontrolagailuak V. atalean aurkezten dira. Simulazio-emaitzak VI. Amaierako oharrak VII. Alboko gaien xehetasun batzuk lau eranskinetan ematen dira.