Modeling integrated Lane changing behavior

소개

2003년 Transportation Network Modeling 학회 논문으로써 인용수가 192회이다,

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논문을 고른 이유

Rule based 방법론으로 lane change를 어떻게 modeling 했고
어느정도의 performance를 가지며 어떤 기준으로 그것을 측정하는지
한계점이 무엇인지를 알아보기 위해서 이다.

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소개

차선변경 모델은 보통 2 step으로 진행된다.

1. 차선변경을 생각할지 결정
2. 차선변경을 실행할지 결정

대부분의 모델들은 2가지로 분류된다.

1. MLC (Mandatory Lane Change)
   현재 차선을 떠나야 할때 수행된다.
2. DLC (Discretionary Lane Change)
   현재 주행조건을 개선 하고자 할 때 수행된다
   = 목표차선이 더 좋은 조건이라는 것은 알지만 차선변경을 필요로하지 않을 때.
3. 이 후에 gap acceptance model이 차선변경을 실행하기 위한 모델로 사용되곤 헸다.

하지만, 이러한 분류가 두 고려사항 사이의 trade-off를 포착하는 것을 방해하는 문제가 발생한다.
위 논문은 큰 공헌은 위의 두가지 분류를 통합시킨 모델을 제안한 것이다.
그 모델에 필요한 parameter들은 lane change 상황에서 trajectory data들을 가지고 추정했다고 한다.

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방법

처음 제안한 사람은 gipps로 necessity, desirability, 그리고 safety 를 고려요소로 삼았다.
두가지 기본 고려사항

1. 원하는 속도유지
2. 정확한 차선 유지

차선 변경이 일어나야 되는 지점까지의 거리에 따라서 위의 고려사항을 활성화할지 결정한다.
장애물의 위치, 타차들의 존재, 가속도 를 고려하여 충돌을 회피한다.

운전자의 현재 차선에 대한 만족도는 현재 속도와 원하는 속도의 차이에 따라 반비례적으로 결정된다.
차선의 활용도는 타차 중 앞차와 뒷차의 속도 그리고 자차의 현재속도와 원하는 속도들에 의해 영향받는다.

간선도로는 아래의 3가지로 분류된다.

1. Target (nontarget) lane - 다음 교차로에서 회전하고자하는 방향과 연결된 (그렇지 않은) 차선
2. Preemptive (nonpreemptive) lane - 다음 교차로보다 더 먼 교차로에서 회전하고자 하는 방향과 연결된 (그렇지 않은) 차선
3. Closest (farther) lane - 회전하고자 하는 측면 연석에 가장 가까운 차선

위의 분류기준과 현재 차량의 차선정보, road network 정보를 가지고 차선변경을 고려할지 말지를 결정하게 된다.
차선변경 실행절차는 아래와 같다.

target lane에서 lead 와 lag 차량의 속도와 위치를 가지고 그 사이가 충분한지를 결정한다.
최소 받아드려지는 gap의 크기를 critical gap이라고 정하여
그것을 기준으로 차선변경을 할지 말지 binary decision을 하게된다.
critical gap은 운전자들의 성향에 따른 variance들을 포착하기 위해서 random variable로 모델링 했다.
critical gap은 또다시 riskfactor라는 것에 의해서 정의되고
risk factor는 lead 차량이 멈췄을 때 감속해야하는 정도에 의해서 정의된다.

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성능

측정방법

정량적

정성적

정확도

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한계점

특정 용도를 위해서 세운 모델들이 독립적이기 때문에 그 모델들의 trade off를 반영하지 못한다.
관측할 수 없는 부분은 가정을하고 문제를 푸는데 그 가정이 항상 맞아 떨어지지 않음