The introduction of autonomous vehicles (AVs) in the near future will have a significant impact on road traffic. AVs may have advantages in efficiency and convenience, but safety can be compromised in mixed operations of manual vehicles and AVs. To deal with the issues associated with mixed traffic and to avoid its negative effects, a special purpose lane reserved for AVs can be proposed to segregate AVs from manual vehicles. In this research, I analyze the effect on efficiency and safety of AVs in mixed traffic and in a situation where an AV only lane is deployed. In the analysis, I investigate the average speed, the throughput, and the inverse time to collision (ITTC). I differentiate the behaviors of manual vehicles and AVs through the reaction time, desired speed, and car following models. As a result, I observe that the efficiency is improved when the market penetration rate of AVs increases, especially when the highway throughput increases by up to 84% in the case of mixed traffic. However, safety worsens when the market penetration of AVs is under 40%. In this case, the average speed can be improved and the frequency of dangerous situations (ITTC > 0.49) can be reduced drastically in the merging section by making the innermost lane AV only. Accordingly, I conclude that AV only lanes can have a significant positive impact on efficiency and safety when the market penetration rate of AVs is low.
자율주행차량의 도입은 도로교통에 큰 영향을 끼칠 것으로 예상된다. 자율주행차량은 운전자에게 편의성을 제공하는 장점이 있지만, 일반 차량과 함께 주행하는 혼합교통류에서 차량들의 안전을 확보하기는 쉽지 않다. 이 상황에서, 자율주행차량 전용차로를 설치하면 일반차량과의 분리를 통해 혼합교통류가 가져올 수 있는 부정적인 영향을 최소화할 수 있다. 이 연구에서는 혼합교통류 상황과 자율주행차량 전용차로가 설치된 상황에서 자율주행차량이 도로의 효율성과 안전성에 미치는 영향을 분석하였다. 도로의 효율성은 평균통행속도와 도로용량을 통해 측정하였고, 도로의 안전성은 각 차량의 충돌소요시간을 통해 측정하였다. 일반 차량과 자율주행차량의 행동 모델은 반응시간, 최고 속도, 차량추종모델을 통하여 구분하였다. 그 결과로 자율주행차량은 그 비율이 늘어남에 따라 도로의 효율성을 발전시키며, 특히 도로용량이 최대 84%까지 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 자율주행차량의 비율이 40% 이하인 상황에서는 도로의 안전이 악화되었으며, 특히 도로의 차로 수가 2개인 상황에서는 고속도로로 합류하는 차량으로 인해 위험상황에 노출되는 경우가 빈번하게 발생했다. 이 상황에서 자율주행차량 전용차로를 가장 안쪽 차로에 설치할 경우, 합류 차량으로 인해 위험상황에 노출되는 빈도가 급격하게 감소하는 것을 알 수 있었다. 결론적으로, 자율주행차량은 도로의 효율성을 높일 것으로 기대되지만 일반차량과의 혼재로 인해 도로의 안전성을 저해할 가능성도 농후하다. 이 때 자율주행차량 전용차로를 설치함으로 일반 차량과 자율주행차량을 분리하여 도로의 안전성을 확보할 수 있을 것이다.
