Tối ưu hóa luồng xe trong các vòng xoay phức tạp: Hành lang OD và hướng mong muốn

Bảng liên kết

Tóm tắt và Giới thiệu

Mô hình xe cộ

Kiểm soát phản hồi phi tuyến tính

Hành lang OD và hướng mong muốn

Người kiểm soát ranh giới và an toàn

Kết quả mô phỏng

Phần kết luận

Phụ lục A: Phát hiện va chạm

Phụ lục B: Đường cong ISO-Khoảng cách được chuyển đổi

Phụ lục C: Mật độ cục bộ

Phụ lục D: Chi tiết về Bộ điều khiển an toàn

Phụ lục E: Tham số bộ điều khiển

Tài liệu tham khảo

IV. HÀNH LANG OD VÀ HƯỚNG MONG MUỐN

A. Định nghĩa hành lang OD

Hành lang OD là một phần của bề mặt vòng xoay, nơi các phương tiện có OD tương ứng được phép đi vào. Xét đến số lượng lớn các cặp OD trong các vòng xoay lớn, việc thiết lập các hành lang tương ứng một cách tự động, tuân thủ các quy tắc đã thiết lập gần với quyết định của người lái xe là điều hợp lý. Các hành lang như vậy có thể giúp giảm thiểu xung đột giữa các phương tiện trên vòng xoay và cải thiện lưu lượng giao thông. Ví dụ, nếu đích đến của một phương tiện gần với nhánh vào của nó, thì có vẻ hợp lý khi tránh lái xe gần ranh giới vòng xoay bên trong, điều này sẽ khiến phương tiện gặp nguy hiểm và cản trở chuyển động gần như vuông góc. Ranh giới bên ngoài của vòng xoay được coi là ranh giới bên ngoài của tất cả các hành lang OD, như thể hiện trong Hình 5. Ngược lại, để đạt được mục đích sử dụng cơ sở hạ tầng tốt hơn, cần thực hiện định nghĩa phù hợp hơn về ranh giới bên trong của các hành lang. Đầu tiên, chúng tôi phân loại OD thành hai loại: (1) đích đến có thể nhìn thấy từ điểm xuất phát (Hình 5(a)); và (2) đích đến không thể nhìn thấy từ điểm xuất phát (Hình 5(b)).

Điểm đến có thể nhìn thấy: Đối với loại cặp OD đầu tiên, trong đó điểm xuất phát và điểm đến tương đối gần nhau và có thể nhìn thấy điểm đến từ điểm xuất phát, cách ngắn nhất và đơn giản nhất để đến đó là đi theo đường thẳng gần hoặc trên ranh giới ngoài của vòng xoay, tránh đi vào phần bên trong của vòng xoay. Theo nghĩa này, một lựa chọn đơn giản là coi một đường thẳng nối điểm cực trái của nhánh gốc với điểm cực trái của nhánh đích là ranh giới hành lang bên trong, xem Hình 5(a). Nếu hành lang như vậy quá hẹp đối với một OD nhất định, ranh giới bên trong có thể được thay thế bằng một cung tròn. Đối với trường hợp vòng xoay Place Charles de Gaulle, điểm đến có thể nhìn thấy từ điểm xuất phát nếu nó cách điểm xuất phát tối đa 3 nhánh. Nếu nhánh ra nằm ngay sau nhánh vào, thì tùy chọn thứ hai (cung tròn thay vì đường thẳng) được sử dụng cho ranh giới bên trong.

B. Chỉ định hướng mong muốn

Một phương tiện phải có một số hướng dẫn liên quan đến hướng di chuyển của nó khi lái xe trong hành lang OD của nó, để đầu tiên nó nhập vào luồng giao thông vòng xoay, sau đó tiến về đích và cuối cùng là thoát ra. Hướng dẫn này được cung cấp dưới dạng các hướng mong muốn cho phương tiện được tính toán dựa trên vị trí hiện tại của phương tiện và đích đến của nó và được đưa vào NLFC để tác động đến các quyết định di chuyển của phương tiện. Do đó, khi không có các phương tiện khác, phương tiện sẽ đi theo đường do các hướng mong muốn phụ thuộc vào vị trí áp đặt về phía lối ra của nó. Khi có các phương tiện khác, phương tiện có thể phải đi chệch khỏi đường đó, ví dụ để tránh va chạm với các phương tiện khác, nhưng sẽ luôn có hướng mong muốn tương ứng với vị trí hiện tại của nó.

Trong công trình này, chúng tôi sử dụng một giá trị trung bình có trọng số của hai hướng, là các giải pháp tối ưu tương ứng của bài toán đường đi ngắn nhất đến đích; và độ lệch tối thiểu so với bài toán chuyển động tròn, xem chi tiết trong [35]. Bài toán đường đi ngắn nhất: Đường đi ngắn nhất kết nối bất kỳ vị trí vòng xoay nào với một đích đến cụ thể đều có ý nghĩa vật lý rõ ràng; một phương tiện, khi không có các phương tiện khác, sẽ muốn lái theo đường đi ngắn nhất đến đích. Tuy nhiên, lưu ý rằng một đường đi như vậy có thể bao gồm các độ lệch lớn so với góc tròn, khi có các phương tiện khác, làm tăng xung đột với các phương tiện đang quay, gây ra sự chậm trễ và nguy cơ va chạm tăng lên. Các hướng đường đi ngắn nhất có thể dễ dàng suy ra bằng cách phân biệt giữa hai trường hợp:

Hướng mong muốn trong phần này là độ dốc của tiếp tuyến. Trong phần thứ hai, đường đi theo ranh giới bên trong, tức là hướng mong muốn là góc tròn, cho đến khi đích đến hiện ra; sau đó chúng ta lại có trường hợp đích đến hiện ra, và hướng mong muốn là độ dốc của đường thẳng nối với điểm thoát, xem Hình 7.

Bài toán độ lệch tối thiểu: Một đường dẫn kết nối bất kỳ vị trí nào trong vòng xoay với đích đến với độ lệch tối thiểu so với chuyển động tròn là điều thú vị vì hầu hết các phương tiện đều đang quay và nếu hướng của chúng gần với góc tròn, thì chúng gần nhau, điều này làm giảm xung đột giữa các phương tiện và sức mạnh của bất kỳ động tác tránh va chạm nào cần thiết. Trong [35], giải pháp được suy ra của một bài toán điều khiển tối ưu chỉ ra rằng độ lệch so với góc tròn được giảm thiểu nếu một phương tiện duy trì độ lệch không đổi trên đường đi của nó từ bất kỳ vị trí nào đến đích và độ lệch không đổi này là