Optimizing decision-making at signal light-less intersections based on V2I using deep reinforcement learning

Intersections are vulnerable points in urban road systems, and a significant portion of traffic congestion and traffic accidents result from unreasonable traffic light timing at intersections or the absence of traffic light separation for traffic flows. Now, with the commercialization of 5G and the introduction of the C-V2X new standard based on it, optimizing intersection signals using V2I has become possible. In this study, we utilize 5G-based C-V2X as the communication foundation, directly sending traffic signals to vehicles via V2I facilities as a replacement for traditional traffic light signals, aiming for more precise regulation. To enhance regulation capabilities and accuracy, we employ a combination of roadside sensors to augment the perception capabilities of intelligent traffic intersections. For decision-making at these smart intersections, we harness reinforcement learning algorithms to enhance their decision-making capabilities. To address the risk of vehicle collisions resulting from the failure of vehicle receivers due to the removal of traffic lights, we employ a combination of communication detection and roadside sensor fusion to ensure intersection safety. In system simulations, we have observed that this system exhibits significant advantages in terms of regulatory effectiveness and precision, particularly at traffic intersections with imbalanced traffic flows and varying traffic volumes. This system plays a notable role in enhancing intersection traffic efficiency and reducing average vehicle waiting times. Additionally, it can ensure traffic separation and guarantee safe traffic flow based on these foundations.

Le intersezioni sono punti vulnerabili nei sistemi stradali urbani, e una significativa parte della congestione del traffico e degli incidenti stradali è il risultato di un irragionevole sincronizzazione dei semafori alle intersezioni o dell'assenza di separazione dei semafori per i flussi di traffico. Ora, con la commercializzazione del 5G e l'introduzione del nuovo standard C-V2X basato su di esso, è diventato possibile ottimizzare i segnali delle intersezioni utilizzando il V2I. In questo studio, utilizziamo il C-V2X basato su 5G come fondamento della comunicazione, inviando direttamente segnali stradali ai veicoli tramite le strutture V2I come sostituzione ai tradizionali semafori stradali, con l'obiettivo di una regolamentazione più precisa. Per migliorare le capacità di regolamentazione e precisione, utilizziamo una combinazione di sensori lungo la strada per potenziare le capacità di percezione delle intersezioni stradali intelligenti. Per le decisioni in queste intersezioni intelligenti, sfruttiamo algoritmi di apprendimento per rinforzo per migliorare le loro capacità decisionali.Per affrontare il rischio di collisioni tra veicoli dovute al malfunzionamento dei ricevitori dei veicoli a causa della rimozione dei semafori stradali, utilizziamo una combinazione di rilevamento della comunicazione e fusione dei sensori lungo la strada per garantire la sicurezza delle intersezioni. Nelle simulazioni di sistema, abbiamo osservato che questo sistema presenta significativi vantaggi in termini di efficacia e precisione nella regolamentazione, soprattutto nelle intersezioni con flussi di traffico sbilanciati e volumi di traffico variabili. Questo sistema svolge un ruolo importante nell'aumentare l'efficienza del traffico alle intersezioni e nel ridurre i tempi medi di attesa dei veicoli. Inoltre, può garantire la separazione del traffico e una sicura circolazione stradale basata su questi fondamenti.