This paper considers the problem of routing and rebalancing a shared fleet of autonomous (i.e., self-driving) vehicles providing on-demand mobility within a capacitated transportation network, where congestion might disrupt throughput. We model the problem within a network flow framework and show that under relatively mild assumptions the rebalancing vehicles, if properly coordinated, do not lead to an increase in congestion (in stark contrast to common belief). From an algorithmic standpoint, such theoretical insight suggests that the problem of routing customers and rebalancing vehicles can be decoupled, which leads to a computationally-efficient routing and rebalancing algorithm for the autonomous vehicles. Numerical experiments and case studies corroborate our theoretical insights and show that the proposed algorithm outperforms state-of-the-art point-to-point methods by avoiding excess congestion on the road. Collectively, this paper provides a rigorous approach to the problem of congestion-aware, system-wide coordination of autonomously driving vehicles, and to the characterization of the sustainability of such robotic systems.


翻译:本文探讨了在能力强的运输网络内提供按需机动的机动车辆(即自行驾驶)的共用车队的路线和再平衡问题,在这种运输网络内,拥堵会扰乱吞吐量。我们在网络流动框架内模拟这一问题,并表明在相对温和的假设下,如果适当协调,再平衡车辆不会导致拥堵的增加(与共同看法形成鲜明对比 ) 。 从算法的角度来看,这种理论洞察力表明,路由用户和重新平衡车辆的路线和平衡问题可能会脱钩,从而导致自主车辆的计算效率高的路线和再平衡算法。数字实验和案例研究证实了我们的理论见解,并表明拟议的算法通过避免道路过度堵塞而优于最先进的点对点方法。本文共同提出了一种严格的办法,解决交通拥堵问题,在全系统范围内协调自主驾驶车辆,以及确定这种机器人系统的可持续性。

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Explanation:网络。 Publisher:Wiley。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/journals/networks/
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