Optimering af køretøjsflow i komplekse rundkørsler: OD-korridorer og ønskede orienteringer

Tabel over links

Abstrakt og introduktion

Køretøjsmodellering

Den ikke-lineære feedbackkontrol

OD korridorer og ønskede orienteringer

Grænse- og sikkerhedskontrollører

Simuleringsresultater

Konklusion

Bilag A: Kollisionsdetektion

Bilag B: Transformerede ISO-afstandskurver

Bilag C: Lokal tæthed

Bilag D: Sikkerhedscontrollerdetaljer

Appendiks E: Controller-parametre

Referencer

IV. OD-KORRIDORER OG ØNSKEDE ORIENTERINGER

A. Definition af OD-korridorer

En OD-korridor er en del af rundkørslens overflade, hvor køretøjer med tilsvarende OD må køre. I lyset af det store antal OD-par i store rundkørsler er det fornuftigt at få de respektive korridorer etableret automatisk, i overensstemmelse med etablerede regler, der kommer tæt på menneskelige chaufførers beslutninger. Sådanne korridorer kan bidrage til at afbøde konflikter mellem køretøjer i rundkørslen og forbedre trafikafviklingen. For eksempel, hvis et køretøjs destination er tæt på dets indgangsgren, virker det logisk at undgå at køre tæt på den indre rundkørselsgrænse, hvilket ville udsætte køretøjet for risikabel og blokerende kvasi-vinkelret bevægelse. Rundkørslens ydre afgrænsning betragtes som den ydre afgrænsning af alle OD-korridorer, som det ses i fig. 5. Omvendt foretages der for at opnå en bedre infrastrukturudnyttelse en mere relevant definition af korridorernes indvendige afgrænsninger. Først kategoriserer vi OD'er i to typer: (1) destinationen er synlig fra oprindelsen (fig. 5(a)); og (2) destinationen er ikke synlig fra oprindelsen (fig. 5(b)).

Synlig destination: For den første type OD-par, hvor oprindelse og destination er relativt tæt på hinanden, og destinationen er synlig fra udgangspunktet, er den korteste og enkleste vej dertil at tage en direkte vej i nærheden af eller på rundkørslens ydre grænse, så man undgår udflugter til den inderste del af rundkørslen. I denne forstand er et simpelt valg at betragte en ret linje, der forbinder det længst venstre punkt af oprindelsesgrenen med punktet længst til venstre på destinationsgrenen som den indre korridorgrænse, se fig. 5(a). Hvis en sådan korridor er for smal til en bestemt OD, kan den indre grænse erstattes af en bue. I tilfældet med Place Charles de Gaulle-rundkørslen er destinationen synlig fra udgangspunktet, hvis det er op til 3 grene væk fra udgangspunktet. Hvis udgangsgrenen er lige efter indgangsgrenen, bruges den anden mulighed (bue i stedet for en linje) for den indre grænse.

B. Angivelse af ønskede orienteringer

Et køretøj bør have en vis retningslinje vedrørende dets bevægelsesretning, mens det kører inden for dets OD-korridor, så det først smelter sammen i rundkørslen, derefter går videre mod sin destination og til sidst forlader det. Denne retningslinje er givet i form af ønskede orienteringer for køretøjet, som beregnes ud fra køretøjets aktuelle position og dets destination og sendes til NLFC for at påvirke beslutningerne om køretøjets bevægelser. I fravær af andre køretøjer vil et køretøj således følge den sti, der pålægges af de positionsafhængige ønskede orienteringer mod dets udgang. Ved tilstedeværelse af andre køretøjer kan køretøjet være nødt til at afvige fra denne vej, fx for at undgå kollision med andre køretøjer, men vil altid have en ønsket orientering svarende til dets aktuelle position.

I dette arbejde anvender vi et vægtet gennemsnit af to orienteringer, som er de respektive optimale løsninger på den korteste vej til destinationsproblemet; og den mindste afvigelse fra problemet med cirkulær bevægelse, se detaljer i [35]. Problemet med den korteste vej: Den korteste vej, der forbinder enhver rundkørselsposition med en bestemt destination, har en klar fysisk betydning; et køretøj ville, i mangel af andre køretøjer, have en interesse i at køre på den korteste vej til sit bestemmelsessted. Bemærk dog, at en sådan sti kan omfatte kraftige afvigelser fra den cirkulære vinkel, som ved tilstedeværelse af andre køretøjer øger konflikter med roterende køretøjer, hvilket medfører øgede forsinkelser og kollisionsrisiko. Den korteste vejs orientering kan let udledes ved at skelne mellem to tilfælde:

Den ønskede orientering i denne del er tangentens hældning. I den anden del følger stien den indre grænse, dvs. den ønskede orientering er den cirkulære vinkel, indtil destinationen bliver synlig; hvorefter vi igen har tilfældet med synlig destination, og den ønskede orientering er hældningen af en linje forbundet med udgangspunktet, se fig. 7.

Minimumsafvigelsesproblemet: En sti, der forbinder enhver position i rundkørslen med en destination med minimal afvigelse fra cirkulær bevægelse er interessant, fordi de fleste køretøjer roterer, og hvis deres orientering er tæt på den cirkulære vinkel, så er de tæt på hinanden, noget der mindsker køretøjskonflikter og styrken af alle nødvendige kollisions-undgåelsesmanøvrer. I [35] indikerer den afledte løsning af et optimalt kontrolproblem, at afvigelser fra den cirkulære vinkel minimeres, hvis et køretøj bevarer en konstant afvigelse på sin vej fra enhver position til destinationen, og denne konstante afvigelse er