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Un enfoque basado en la teoría de juegos para modelar interacciones de cambio de carril en rampas de autopista: considerando la racionalidad limitada de los conductores

Autores: Chen, Weihan; Ren, Gang; Cao, Qi; Song, Jianhua; Liu, Yikun; Dong, Changyin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Un enfoque basado en la teoría de juegos para modelar interacciones de cambio de carril en rampas de autopista: considerando la racionalidad limitada de los conductores


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Rampa de entrada a la autopista
Congestión de tráfico
Peligros de seguridad
Decisiones de cambio de carril
Teoría de juegos
Racionalidad limitada.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 38

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En las secciones de rampa de acceso a la autopista, las interacciones conflictivas entre un vehículo sujeto (vehículo que se incorpora) en el carril de aceleración y un vehículo que sigue (vehículo rezagado) en el carril principal adyacente pueden llevar a la congestión del tráfico, oscilaciones de avance-detente y graves riesgos de seguridad. Los conductores humanos combinan su experiencia previa de cambio de carril y su percepción de las condiciones de tráfico circundantes para decidir si se incorporan. Sin embargo, las decisiones que toman no siempre son óptimas en escenarios de tráfico específicos debido a la percepción difusa y el error de juicio. Es decir, toman decisiones de cambio de carril de manera racional limitada. En este documento, se utiliza un enfoque basado en la teoría de juegos para modelar el comportamiento interactivo del cambio de carril obligatorio en una sección de rampa de acceso a la autopista. El modelo considera de manera integral las interacciones entre vehículos y la racionalidad limitada de los conductores al modelar el comportamiento de cambio de carril en las rampas de acceso como un juego no cooperativo de suma no nula de dos personas con información incompleta. Además, se utiliza el Logit QRE para explicar la racionalidad limitada de los conductores. Para estimar los parámetros, se construye un marco de programación bi-nivel. Se utilizaron datos de trayectoria de vehículos de NGSIM y una encuesta con vehículo aéreo no tripulado para la calibración y validación del modelo. Los resultados de validación fueron rigurosamente evaluados utilizando varios indicadores de rendimiento, como el error absoluto medio, el error cuadrático medio, la tasa de detección y la tasa de falsas alarmas. Se puede observar que el modelo propuesto basado en la teoría de juegos pudo predecir de manera efectiva las interacciones de incorporación y cesión con un alto grado de precisión.

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