Автономная мобильность по требованию

Автономная мобильность по требованию ( AMoD ) — это услуга, состоящая из парка автономных транспортных средств, используемых для односторонней мобильности пассажиров. Парк AMoD работает в определенной и ограниченной среде, например, в городе или сельской местности. [1] [2]

Источник

Мобильность по требованию (MoD)

Идея разработки формы перевозки пассажиров на основе общих транспортных средств, а не частных автомобилей, возникла в результате исследований в области устойчивой мобильности , направленных на создание эффективного и экологически чистого способа передвижения людей. [3] По состоянию на конец апреля 2022 года количество автомобилей в мире достигло 1,1 миллиарда, что означает, что на каждые семь человек на Земле приходится примерно одно транспортное средство. [4] Такое большое количество частных транспортных средств на улицах вызывает несколько проблем, а именно огромный выброс парниковых газов и спрос на ископаемое топливо , поскольку большинство автомобилей по-прежнему работают на топливе, [4] а также инфраструктурные проблемы, такие как заторы на дорогах и нехватка парковочных мест. [5] Концепция мобильности по запросу (MoD) решает эти проблемы, предоставляя потенциальное решение для них: в MoD людям не нужен частный автомобиль для поездок. Мобильность по запросу на самом деле является услугой, в которой общие транспортные средства используются для мобильности пассажиров в односторонних поездках. Внедрение услуг мобильности по требованию имеет потенциал для повышения коэффициента использования транспортных средств, который для частных автомобилей в среднем составляет менее 10% [6] , что позволяет перевозить то же количество людей с меньшим количеством транспортных средств. Таким образом, можно сократить как заторы, так и загрязнение в городах. [7] Услуга, предлагаемая в городах таксомоторными компаниями, которая в настоящее время перенята также другими поставщиками, такими как Uber [8] и Bolt [9] , сама по себе является выражением мобильности по требованию: по запросу водитель едет за пассажирами, чтобы отвезти их в желаемое место назначения, а затем продолжает работу по следующему требованию. Другим проявлением концепции мобильности по требованию является каршеринг , который позволяет людям арендовать транспортное средство, ехать на нем к месту назначения, а затем оставлять его там, так что оно остается доступным для следующих клиентов. Идея совместного пользования автомобилями стала популярной среди общественности с конца 20-го века [10] и набирает все больший успех в настоящее время, благодаря таким компаниям, как ShareNow [11] и Enjoy [12] , которые поставляют ее по всему миру. [13] Большим недостатком систем мобильности по требованию является то, что в системе периодически возникает дисбаланс, заключающийся в накоплении транспортных средств в некоторых областях и нехватке в других, из-за того, что некоторые зоны более популярны, чем другие. Дисбаланс делает услугу неэффективной, потому что клиенты с меньшей вероятностью найдут транспортное средство рядом с собой. [14]

Автономные автомобили в МО

EZ10 Киста 160425 1
Шаттл EasyMile, Швеция (2016)

Появление технологии беспилотных автомобилей недавно начало революционизировать концепцию мобильности по требованию, превратив ее в автономную мобильность по требованию (AMoD). Автопарк AMoD состоит из транспортных средств с уровнем автономности 5, [15] управляемых централизованно. Общение с клиентами происходит через телефонные приложения, где они могут запросить транспортное средство в точном месте, которое затем забирает их и отвозит в желаемое место назначения. Многие академические исследователи и участники рынка сосредоточены на разработке систем AMoD, основные компании, которые уже разрабатывают автопарки для AMoD, показаны в следующей таблице.

КомпанияКонцепция
Zooxпарки автономных шаттлов для городских пассажирских перевозок [16]
ИзиМайлпарки автономных шаттлов/тягачей для перевозки пассажиров/грузов на короткие/дальние расстояния [17]
Круизпарки автономных электромобилей/шаттлов для городских пассажирских перевозок [18]
Уэймопарки автономных автомобилей/грузовиков для перевозки пассажиров/грузов на короткие/дальние расстояния [19]
АвтоИкспарки автономных роботакси для городского пассажирского транспорта [20]

Контроль

Различные аспекты парка транспортных средств, используемых AMoD, тщательно контролируются для обеспечения его надлежащего функционирования. [1]

Маршрутизация

Беспилотный автомобиль Waymo, вид спереди.gk
Прототип автомобиля Waymo , Калифорния (2017)

Поскольку транспортные средства автономны, точный контроль их траекторий осуществляется путем предоставления им оптимизированной системы маршрутизации. [21] Маршруты автомобилей рассчитываются в режиме реального времени в соответствии с конкретными целями, определенными на этапе проектирования алгоритмов управления автопарком. Они направлены на минимизацию пройденного расстояния или времени, необходимого для достижения определенного места, поэтому они должны учитывать различные показатели, такие как трафик на улицах и состояние дорог. [22]

Диспетчерская

Важнейшим аспектом технологии AMoD является назначение транспортных средств для открытых запросов клиентов. Для принятия решений о диспетчеризации контроллер сначала регистрирует в реальном времени позиции всех транспортных средств и открытые запросы. Для выполнения назначений могут быть приняты различные стратегии, и выбор среди них влияет на сложность управления автопарком и эффективность всей системы. [22] Один из вариантов — назначать клиентов ближайшему транспортному средству по правилу «первым пришел, первым обслужен» , что легко с точки зрения вычислительного времени, но приводит только к неоптимальным решениям. [22] [23] По этой причине исследователи предлагают подходы, основанные на математическом программировании. [22] Они заключаются в формулировании задачи назначения путем определения стоимости каждого потенциального назначения транспортного средства-клиента и ограничений, присутствующих в системе. [24] Затем задача решается с использованием алгоритма для оптимального назначения ресурсов-задач. [24] Стоимость каждого возможного назначения может быть вычислена на основе различных метрик. Большинство предложенных до сих пор стратегий диспетчеризации основаны на одном из следующих параметров или на комбинации некоторых из них: [24]

  • Пространственное расстояние между транспортным средством и клиентом. Его можно оценить либо в терминах евклидова расстояния , что менее точно, но вычислительно легче, либо как кратчайший путь , что точнее, но приводит к ощутимому увеличению времени вычислений , таким образом, может ограничить масштабируемость системы, к которой может быть применен метод.
  • Оценка времени, необходимого для доставки автомобиля клиенту
  • Время ожидания клиента
  • Трафик
  • Автономность автомобиля до следующей заправки
  • Прогнозы относительно будущего спроса

Ребалансировка

Стохастичность спроса клиентов делает системы AMoD нестабильными , заставляя их становиться несбалансированными через некоторое время. Это приводит к неравномерному распределению ресурсов по сети, что существенно влияет на качество обслуживания. По этой причине пустые транспортные средства парка AMoD периодически перераспределяются по всей их рабочей зоне, чтобы они были доступны там, где они будут больше всего нужны в будущем. [ 1] При планировании перебалансировки необходимо учитывать тот факт, что перемещение пустых транспортных средств имеет стоимость. Кроме того, это действие способствует перегрузке улиц. По этим причинам для вычисления оптимальных решений по перебалансировке используется точный компромисс между различными факторами стоимости. [25] Для принятия решения о том, где следует перебалансировать транспортные средства, могут быть приняты различные стратегии: [26] [27]

  • Изучение записей о спросе клиентов в каждой зоне за предыдущие дни и на их основе оценка среднего количества транспортных средств, необходимых в каждой зоне в каждое время дня.
  • Периодический расчет дисбаланса между количеством автомобилей и количеством клиентов, находящихся в каждой зоне, и выдача мер по ребалансировке, направленных на минимизацию этого параметра во всех районах города.
  • Оценка будущего спроса клиентов в каждой зоне с помощью определенного метода прогнозирования и его прогнозирование путем заблаговременной отправки необходимых транспортных средств в нужные районы.

Преимущества

Устойчивость и сокращение трафика

Введение автопарков AMoD представляет собой альтернативу использованию частных автомобилей для пассажирской мобильности, поэтому оно имеет потенциал для разумного сокращения количества транспортных средств на улицах. Это имеет эффект как снижения заторов на улицах, так и выбросов парниковых газов, а также приводит к повышению топливной эффективности. [6]

Безопасность

Факты показывают, что подавляющее большинство дорожно-транспортных происшествий в мире вызвано человеческими ошибками. [28] Внедрение беспилотных транспортных средств устранит человеческий фактор риска в автомобильных поездках, тем самым существенно снизив вероятность возникновения инцидента. [29]

Автоматическая перебалансировка

Самым большим ограничением, характеризующим системы МО, является проблема дисбаланса ресурсов, вызванного неравномерным спросом на обслуживаемой территории. Внедрение беспилотных транспортных средств обеспечивает решение этой проблемы, фактически технология автономного вождения позволяет автопарку периодически перебалансировать себя без необходимости вмешательства человека. [1] Это повышает качество обслуживания, фактически клиенты с большей вероятностью найдут автомобили тогда и там, где они им нужны. [1]

Доступность

Системы AMoD обеспечивают мобильность для тех, кто не управляет транспортным средством, и дают путешественникам возможность использовать время поездки с пользой или даже расслабиться. [30] Отсутствие водителей обеспечивает одинаковую доступность услуги в течение всего дня и ночи: единственные перерывы в обслуживании происходят в случае неисправностей транспортных средств или во время их заправки. [30]

Пределы

Расходы

Для того, чтобы служба AMoD начала вносить вклад в снижение заторов и загрязнений, а также в безопасность, ее необходимо внедрить в больших масштабах. Прежде чем большое количество людей начнет предпочитать такую ​​систему своим личным автомобилям, необходимо оптимизировать производство и управление автопарками и инфраструктурами AMoD, чтобы это было выгодно с точки зрения затрат по сравнению с владением автомобилем. [30]

Ответственность

Возникающий мир беспилотных автомобилей полон открытых этических вопросов, которые делают принятие такой технологии сложным даже с моральной точки зрения: кто должен нести ответственность за аварии с участием беспилотных автомобилей? Когда беспилотный автомобиль находится в опасной ситуации, когда он неизбежно нанесет вред кому-либо, как он должен решить, кого спасти? [31] [32] Согласованных решений этих вопросов пока не существует в научном сообществе, но исследователи и законодатели работают над разработкой правил по этому вопросу. [33] [34]

Безопасность

Автономные транспортные средства имеют потенциал для устранения дорожно-транспортных происшествий, вызванных человеческими ошибками, но они сами не застрахованы от проблем. В их системе могут произойти сбои, которые потенциально могут нанести вред пассажирам или другим участникам дорожного движения. [30] Они также могут подвергаться преступным действиям, таким как хакерские атаки, которые могут повлиять на их безопасность и производительность. [30]

Открытые вызовы

Совместное использование поездок

Возможность совместного использования поездок AMoD между незнакомцами, которым приходится ехать по одному и тому же маршруту, будет иметь эффект как улучшения качества обслуживания, за счет сокращения времени ожидания и поездки, так и снижения стоимости, поскольку стоимость поездки будет разделена между пассажирами. Более того, для удовлетворения спроса клиентов потребуется меньше транспортных средств, что принесет выгоды также с точки зрения устойчивости и сокращения трафика. [35] Таким образом, исследователи работают над разработкой систем управления, способных объединять потребности разных клиентов, чтобы лучше удовлетворять их всех и оптимизировать всю систему. [35]

Электромобили

Дальнейшим развитием технологии AMoD, над которым уже работают некоторые компании, такие как Cruise, станет использование парков электромобилей . Это принесет огромное преимущество с точки зрения устойчивости, но привнесет дополнительную сложность в систему. [36] Зарядка электромобиля , по сути, занимает больше времени, чем заправка бензинового автомобиля, поэтому аспект зарядки необходимо оптимизировать, чтобы увидеть преимущества такой системы. [36]

Смотрите также

  • «Моделирование совместного использования автомобилей с автономной мобильностью по требованию MATSim». YouTube . 3 октября 2018 г.
  • «Как управлять парком электрических автономных такси энергоэффективным способом — пример Чикаго». YouTube . 15 июня 2021 г.

Ссылки

  1. ^ abcde Чжан, Рик; Павоне, Марко (январь 2016 г.). «Управление роботизированными системами мобильности по требованию: теоретическая перспектива очередей». Международный журнал исследований робототехники . 35 ( 1– 3): 186– 203. arXiv : 1404.4391 . doi :10.1177/0278364915581863. ISSN  0278-3649. S2CID  8366758.
  2. ^ Sieber, L.; Ruch, C.; Hörl, S.; Axhausen, KW; Frazzoli, E. (апрель 2020 г.). «Улучшение общественного транспорта в сельской местности с помощью беспилотных автомобилей: исследование работы швейцарских железнодорожных линий». Исследования в области транспорта, часть A: политика и практика . 134 : 35–51 . Bibcode : 2020TRPA..134...35S. doi : 10.1016/j.tra.2020.01.020. S2CID  213044406.
  3. ^ "Устойчивая мобильность". wwf.panda.org . Получено 29 июня 2022 г. .
  4. ^ ab "Сколько автомобилей в мире?". WhichCar . 23 апреля 2022 г. . Получено 28 июня 2022 г. .
  5. ^ Техасский институт транспорта A&M. «Отчет о городской мобильности за 2021 год» (PDF) .
  6. ^ аб Павоне, Марко (2015), Маурер, Маркус; Гердес, Дж. Кристиан; Ленц, Барбара; Победитель, Герман (ред.), «Автономные системы мобильности по требованию для будущей городской мобильности», Autonomes Fahren: Technische, rechtliche und gesellschaftliche Aspekte (на немецком языке), Берлин, Гейдельберг: Springer, стр.  399–416 , doi : 10.1007/978-3-662-45854-9_19 , ISBN 978-3-662-45854-9
  7. ^ "Carsharing: Urbane Potenziale | polis Mobility Magazine". www.polis-mobility.com . Получено 28 июня 2022 г. .
  8. ^ «Убер».
  9. ^ "Болт | Быстрый и удобный транспорт" . Болт (на итальянском языке) . Проверено 29 июня 2022 г.
  10. ^ "Car-sharing origins". 13 июня 2018 г. Архивировано из оригинала 24 мая 2022 г. Получено 1 июля 2022 г.
  11. ^ «Поделиться сейчас».
  12. ^ «Наслаждайтесь».
  13. ^ «Что такое мобильность по требованию и как она сформирует будущее?». www.ecolane.com . Получено 28 июня 2022 г.
  14. ^ Чжан, Рик; Павоне, Марко (август 2015 г.). «Управление роботизированными системами мобильности по требованию: теоретическая перспектива очередей». Международный журнал исследований робототехники . 35 ( 1– 3): 186– 203. arXiv : 1404.4391 . doi :10.1177/0278364915581863. S2CID  8366758.
  15. ^ «Уровни автономного вождения».
  16. ^ "Будущее за гонщиками". Zoox . Получено 30 июня 2022 г. .
  17. ^ "EasyMile | Технологии и решения для автономных транспортных средств". easymile.com . Получено 30 июня 2022 г. .
  18. ^ «We're Cruise, сервис беспилотных автомобилей, разработанный для городов, которые мы любим». www.getcruise.com . Получено 30 июня 2022 г. .
  19. ^ "Home". Waymo . Получено 30 июня 2022 г. .
  20. ^ "AutoX". www.autox.ai . Получено 30 июня 2022 г. .
  21. ^ Баглои, Саид Асади; Тавана, Маджид; Асади, Мохсен; Оливер, Трейси (1 декабря 2016 г.). «Автономные транспортные средства: проблемы, возможности и будущие последствия для транспортной политики». Журнал современного транспорта . 24 (4): 284– 303. doi : 10.1007/s40534-016-0117-3 . ISSN  2196-0577. S2CID  115001702.
  22. ^ abcd Zardini, Gioele; Lanzetti, Nicolas; Pavone, Marco; Frazzoli, Emilio (3 мая 2022 г.). «Анализ и управление автономными системами мобильности по требованию». Annual Review of Control, Robotics, and Autonomous Systems . 5 (1): 633– 658. arXiv : 2106.14827 . doi : 10.1146/annurev-control-042920-012811. ISSN  2573-5144. S2CID  244463290.
  23. ^ Бишофф, Йошка; Мациевски, Михал (2016). «Моделирование замены частных автомобилей автономными такси в Берлине по всему городу». Procedia Computer Science . 83 : 237–244 . doi : 10.1016/j.procs.2016.04.121 .
  24. ^ abc Navjyoth Sarma, JS; Nam, Daisik; Hyland, Michael F.; Souza, Felipe de; Yang, Dingtong; Ghaffar, Arash; Verbas, I. Omer (сентябрь 2020 г.). «Эффективные и действенные стратегии диспетчеризации автопарка для динамического соответствия беспилотных автомобилей путешественникам в крупномасштабных транспортных системах». 2020 IEEE 23-я Международная конференция по интеллектуальным транспортным системам (ITSC). Родос, Греция: IEEE. стр.  1– 6. doi : 10.1109/ITSC45102.2020.9294340. ISBN 978-1-7281-4149-7. S2CID  229703119.
  25. ^ Hörl, S.; Ruch, C.; Becker, F.; Frazzoli, E.; Axhausen, KW (май 2019 г.). «Политика эксплуатации автопарка для автоматизированной мобильности: оценка моделирования для Цюриха». Transportation Research Часть C: Новые технологии . 102 : 20–31 . Bibcode : 2019TRPC..102...20H. doi : 10.1016/j.trc.2019.02.020. S2CID  115613028.
  26. ^ Павоне, Марко; Смит, Стивен Л.; Фраззоли, Эмилио; Рус, Даниэла (июнь 2012 г.). «Роботизированная балансировка нагрузки для систем мобильности по требованию». Международный журнал исследований робототехники . 31 (7): 839– 854. doi : 10.1177/0278364912444766. hdl : 1721.1/81451 . ISSN  0278-3649. S2CID  1833314.
  27. ^ Иглесиас, Рамон; Росси, Федерико; Ванг, Кевин; Халлак, Дэвид; Лесковец, Юре; Павоне, Марко (2017). «Управляемое данными модельное прогнозное управление автономными системами мобильности по требованию». arXiv : 1709.07032 [cs.RO].
  28. ^ «Обзор дорожно-транспортных происшествий в 2020 году – NHTSA».
  29. ^ "Автоматизированные транспортные средства для безопасности | NHTSA". www.nhtsa.gov . Получено 1 июля 2022 г. .
  30. ^ abcde «Прогнозы внедрения автономных транспортных средств: последствия для транспортного планирования» (PDF) .
  31. ^ Рим, Джимин; Ли, Джи-Хён; Чен, Мо; Лим, Анжелика (4 мая 2021 г.). «Более глубокий взгляд на этику автономных транспортных средств: интегративная этическая структура принятия решений для объяснения морального плюрализма». Frontiers in Robotics and AI . 8 : 632394. doi : 10.3389/frobt.2021.632394 . ISSN  2296-9144. PMC 8129167. PMID 34017859  . 
  32. ^ "Разрыв в ответственности с беспилотными автомобилями". TU Delft . Получено 1 июля 2022 г.
  33. ^ «Регулирование беспилотных транспортных средств: рекомендации юридических комиссий». Automotive World . 11 марта 2022 г. Получено 1 июля 2022 г.
  34. ^ «Правовые аспекты «автономных» транспортных средств» (PDF) .
  35. ^ ab Tsao, Matthew; Milojevic, Dejan; Ruch, Claudio; Salazar, Mauro; Frazzoli, Emilio; Pavone, Marco (май 2019 г.). "Model Predictive Control of Ride-sharing Autonomous Mobility-on-Demand Systems". Международная конференция по робототехнике и автоматизации (ICRA) 2019 г. Монреаль, Квебек, Канада: IEEE. стр.  6665– 6671. doi :10.1109/ICRA.2019.8794194. ISBN 978-1-5386-6027-0. S2CID  53443981.
  36. ^ ab Якобуччи, Риккардо; Маклеллан, Бенджамин; Тезука, Тецуо (1 марта 2019 г.). «Оптимизация работы автономных электромобилей общего пользования с планированием зарядки и подключением транспортного средства к сети». Transportation Research Часть C: Новые технологии . 100 : 34–52 . Bibcode : 2019TRPC..100...34I. doi : 10.1016/j.trc.2019.01.011. hdl : 2433/259766 . ISSN  0968-090X. S2CID  116799651.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Autonomous_mobility_on_demand&oldid=1240355642"