Modelo computacional para fluxo contínuo de veículos autônomos em cruzamentos

Orientador: Prof. Dr. Eloy KaviskiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa : Curitiba, 16/08/2023Inclui referênciasÁrea de concentração: Programação MatemáticaResumo: Nesta tese apresenta-se o desenvolvimento de um modelo computacional não linear, capaz de realizar o gerenciamento da travessia de veículos autônomos nos cruzamentos viários, de maneira que estes possam fluir continuamente pelas estradas, sem que haja a necessidade desses veículos pararem nas faixas de retenção nas interseções viárias. E baseando-se neste modelo, foi implementado um algoritmo para simular o fluxo de tais veículos em um cruzamento com vias de 3 faixas e sentido único. Também foi desenvolvido um método específico para simular o comportamento dos veículos autônomos durante a travessia, considerando veículos de comprimentos variados. E para resolver o modelo foram construídos 2 métodos que apresentam soluções em tempo real de execução da simulação. Buscando avaliar o desempenho dos métodos foram realizadas 690 mil simulações ao todo, onde a distância de atuação do controlador de interseção variou em até 24 distâncias distintas, sendo 10 mil simulações para cada distância considerada e para 3 demandas diferentes de veículos das vias. Dessa forma, notou-se uma relação na eficiência dos métodos com as distâncias de atuação e que a média das velocidades dos veículos ao passarem pela interseção fica próxima à velocidade dos mesmos no início da simulação.Abstract: This thesis presents the development of a nonlinear computational model capable of managing the crossing of autonomous vehicles at road intersections, allowing them to flow continuously on the roads without the need to stop at the holding areas in the intersections. Based on this model, an algorithm was implemented to simulate the flow of such vehicles at a three-lane, one-way intersection. A specific method was also developed to simulate the behavior of autonomous vehicles during the crossing, considering vehicles of varying lengths. And to solve the model, 2 methods were built those present real-time solutions for running the simulation. In order to evaluate the performance of these methods, a total of 690 thousand simulations were conducted. Where the actuation distance of the intersection controller varied in up to 24 different distances, with 10 thousand simulations performed for each distance, and considering three different vehicle demand scenarios. As a result, a relationship was observed between the efficiency of the methods and the operating distances, with the average vehicle speeds as they pass through the intersection remaining close to their speeds at the beginning of the simulation