Characterizing and understanding lane-changing behavior in the presence of automated vehicles (AVs) is crucial to ensuring safety and efficiency in mixed traffic. Accordingly, this study aims to characterize the interactions between the lane-changing vehicle (active vehicle) and the vehicle directly impacted by the maneuver in the target lane (passive vehicle). Utilizing real-world trajectory data from the Waymo Open Motion Dataset (WOMD), this study explores patterns in lane-changing behavior and provides insight into how these behaviors evolve under different AV market penetration rates (MPRs). In particular, we propose a game-theoretic framework to analyze cooperative and defective behaviors in mixed traffic, applied to the 7,636 observed lane-changing events in the WOMD. First, we utilize k-means clustering to classify vehicles as cooperative or defective, revealing that the proportions of cooperative AVs are higher than those of HDVs in both active and passive roles. Next, we jointly estimate the utilities of active and passive vehicles to model their behaviors using the quantal response equilibrium framework. Empirical payoff tables are then constructed based on these utilities. Using these payoffs, we analyze the presence of social dilemmas and examine the evolution of cooperative behaviors using evolutionary game theory. Our results reveal the presence of social dilemmas in approximately 4% and 11% of lane-changing events for active and passive vehicles, respectively, with most classified as Stag Hunt or Prisoner's Dilemma (Chicken Game rarely observed). Moreover, the Monte Carlo simulation results show that repeated lane-changing interactions consistently lead to increased cooperative behavior over time, regardless of the AV penetration rate.


翻译:在自动驾驶车辆(AVs)存在的混合交通环境中,表征和理解换道行为对于确保交通安全与效率至关重要。因此,本研究旨在表征换道车辆(主动车辆)与目标车道中受该操作直接影响车辆(被动车辆)之间的交互行为。利用来自Waymo开放运动数据集(WOMD)的真实轨迹数据,本研究探索了换道行为的模式,并深入分析了这些行为在不同自动驾驶车辆市场渗透率(MPRs)下的演变规律。具体而言,我们提出了一个博弈论框架来分析混合交通中的合作与缺陷行为,并将其应用于WOMD中观察到的7,636个换道事件。首先,我们采用k-means聚类方法将车辆分类为合作型或缺陷型,结果显示无论是主动还是被动角色,自动驾驶车辆中合作型比例均高于人工驾驶车辆(HDVs)。接着,我们联合估计主动与被动车辆的效用函数,并基于量化响应均衡框架对其行为进行建模。随后,根据这些效用构建了经验收益表。利用这些收益数据,我们分析了社会困境的存在性,并运用演化博弈论研究了合作行为的演化过程。结果表明,在主动车辆和被动车辆中分别约有4%和11%的换道事件存在社会困境,其中多数被归类为猎鹿博弈或囚徒困境(极少观察到懦夫博弈)。此外,蒙特卡洛模拟结果显示,无论自动驾驶车辆渗透率如何,重复的换道交互会随时间持续促进合作行为的增长。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
12+阅读 · 2023年9月21日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员