複雑なラウンドアバウトにおける車両の流れの最適化: OD 通路と望ましい方向

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概要と序論

車両モデリング

非線形フィードバック制御

OD コリドーと望ましい方向

境界および安全コントローラ

シミュレーション結果

結論

付録A: 衝突検出

付録 B: 変換された ISO 距離曲線

付録 C: 局所密度

付録 D: 安全コントローラの詳細

付録 E: コントローラパラメータ

参考文献

IV. OD回廊と望ましい方向

A. OD回廊の定義

OD 回廊は、対応する OD を持つ車両が走行できるラウンドアバウト面の一部です。大きなラウンドアバウトでは OD のカップルの数が多いため、人間のドライバーの判断に近い確立されたルールに従って、それぞれの回廊を自動的に確立することが理にかなっています。このような回廊は、ラウンドアバウト上の車両間の衝突を緩和し、交通の流れを改善するのに役立ちます。たとえば、車両の目的地が入口ブランチの近くにある場合、車両を危険で妨げとなる準垂直移動にさらすことになるラウンドアバウトの内部境界に近づく運転を避けるのが理にかなっています。図 5 に示すように、ラウンドアバウトの外側の境界は、すべての OD 回廊の外側の境界と見なされます。逆に、インフラをより有効に活用するために、回廊の内部境界のより適切な定義が行われます。まず、OD を 2 つのタイプに分類します。(1) 目的地が起点から見える (図 5(a)) （２）出発地から目的地が見えないこと（図５（ｂ））。

目に見える目的地:起点と目的地が比較的近く、起点から目的地が見える最初のタイプの OD カップルの場合、そこに到達する最も短くて簡単な方法は、ラウンドアバウトの内側部分への逸脱を避けて、ラウンドアバウトの外側境界の近くまたは外側境界上を直線で進むことです。この意味で、単純な選択は、起点ブランチの左端のポイントと目的地ブランチの左端のポイントを結ぶ直線を内側の回廊境界と見なすことです (図 5(a) を参照)。このような回廊が特定の OD に対して狭すぎる場合は、内側の境界を円弧に置き換えることができます。シャルル・ド・ゴール広場のラウンドアバウトの場合、起点から目的地が 3 つまでのブランチであれば、起点から目的地が見えます。出口ブランチが入口ブランチのすぐ後にある場合は、内側の境界に 2 番目のオプション (線ではなく円弧) が使用されます。

B. 望ましい方向の指定

車両は、OD 回廊内を走行中に、最初にラウンドアバウトの交通に合流し、次に目的地に向かって進み、最終的に出口に出るという、移動方向に関する何らかのガイドラインを持っている必要があります。このガイドラインは、車両の現在の位置と目的地に基づいて計算された車両の望ましい方向の形で提供され、NLFC に送られて、車両移動の決定に影響を与えます。したがって、他の車両がいない場合、車両は出口に向かって位置に依存する望ましい方向によって設定された経路をたどります。他の車両が存在する場合、車両は、他の車両との衝突を回避するなどのためにその経路から逸脱する必要がある場合がありますが、常に現在の位置に対応する望ましい方向を持ちます。

本研究では、目的地までの最短経路問題と円運動からの最小偏差問題におけるそれぞれの最適解である 2 つの方向の加重平均を採用しています。詳細は [35] を参照してください。最短経路問題: 任意のラウンドアバウト位置と特定の目的地を結ぶ最短経路には、明確な物理的意味があります。他の車両がいない場合、車両は目的地までの最短経路で走行することに関心があります。ただし、このような経路には円角からの大きな偏差が含まれる場合があり、他の車両が存在する場合、回転する車両との衝突が増加し、遅延と衝突のリスクが増大することに注意してください。最短経路の方向は、次の 2 つのケースを区別することで簡単に導き出されます。

この部分での望ましい方向は接線の傾きです。2 番目の部分では、パスは内側の境界に沿って進みます。つまり、望ましい方向は円の角度で、目的地が見えるまで続きます。その後は再び目的地が見え、望ましい方向は出口点に接続された線の傾きです (図 7 を参照)。

最小偏差問題：ラウンドアバウト内の任意の位置と目的地を結ぶ円運動からの偏差が最小となる経路は興味深い。なぜなら、ほとんどの車両は回転しており、その向きが円角に近い場合、車両同士が接近しているため、車両の衝突が緩和され、必要な衝突回避操作の強度が増すからである。[35]では、最適制御問題の導出解は、車両が任意の位置から目的地までの経路上で一定の偏差を維持し、この一定の偏差が