The Development of Predictive Multiclass Dynamic Traffic Assignment Model and Algorithm

예측적 다중계층 동적배분모형의 구축 및 알고리즘 개발

  • Published : 2004.01.01

Abstract

The study on traffic assignment is actively being performed which reflect networks status using time. Its background is increasing social needs to use traffic assignment models in not only hardware area of road network plan but also software area of traffic management or control. In addition, multi-class traffic assignment model is receiving study in order to fill a gap between theory and practice of traffic assignment model. This model is made up of two, one of which is multi-driver class and the other multi-vehicle class. The latter is the more realistic because it can be combined with dynamic model. On this background, this study is to build multidynamic model combining the above-mentioned two areas. This has been a theoretic pillar of ITS in which dynamic user equilibrium assignment model is now made an issue, therefore more realistic dynamic model is expected to be built by combining it with multi-class model. In case of multi-vehicle, FIFO would be violated which is necessary to build the dynamic assignment model. This means that it is impossible to build multi-vehicle dynamic model with the existing dynamic assignment modelling method built under the conditions of FIFO. This study builds dynamic network model which could relieve the FIFO conditions. At the same time, simulation method, one of the existing network loading method, is modified to be applied to this study. Also, as a solution(algorithm) area, time dependent shortest path algorithm which has been modified from existing shortest path algorithm and the existing MSA modified algorithm are built. The convergence of the algorithm is examined which is built by calculating dynamic user equilibrium solution adopting the model and algorithm and grid network.

시간에 따라 변화하는 네트워크 상황을 반영하는 통행배분 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구의 배경에는 통행배분 모델이 도로망 계획이라고 하는 하드웨어 분야의 계획에만 그치지 않고 교통관리나 제어라고 하는 소프트웨어 분야의 계획에도 활용하고자 하는 사회적 필요성의 증가 때문이다. 또한, 통행배분 모형의 이론과 현실 사이의 괴리를 줄이고자 하는 차원에서 연구되고 있는 모형으로 다중계층 통행배분 모형이 있다. 이 모형은 다중 운전자 계층과 다차종 계층으로 구분되며 이중에서 동적모형과 결합될 수 있는 보다 현실성 있는 분야는 다차종 분야이다. 이러한 배경에서 본 연구의 목적은 이 두 분야를 결합한 다차종 동적 통행배분 모형을 구축하고자 한다. 이것은 동적 이용자 균형 배분 모형이 현재 이슈화 되고 있는 첨단교통체계(ITS)의 이론적 지주가 되고 있으며 따라서 이러한 동적모형을 다중계층 모형과 결합시킴으로써 보다 현실성 있는 동적 모형이 구축될 수 있을 것으로 기대되기 때문이다. 그렇지만 다수의 차종을 고려하게 되는 경우 기존의 동적 배분 모형의 구축을 위하여 필요한 FIFO가 위반된다. 이것은 FIFO 제약 조건하에 구축되는 기존의 동적 배분 모델링 방법으로는 다차종 동적모형의 구축이 불가능함을 의미한다. 따라서 본 연구에서는 FIFO 제약조건을 완화 시킬 수 있는 동적 네트워크의 모형을 구축하였으며 동시에 기존의 네트워크 부화 기법의 하나인 시뮬래이션 기법을 수정하여 본 연구의 모형에 적용될 수 있도록 고안하였다. 또한 해법(알고리즘) 분야오 기존의 최단경로 산정 알고리즘을 수정한 시간종속적인 최단경로 알고리즘과, 기존의 MSA를 수정한 알고리즘도 구축하였다. 이렇게 구축된 모형과 알고리즘을 격자형 격자형 네트워크에 적용하여 동적이용자 균형해를 산정하여 구축된 알고리즘의 수렴성을 검증하였다.

Keywords

References

  1. 임강원(2002). '통적 통행배정모형을 위한 교통류부 하모형의 개발', 대한교통학회. 제20권 제3호, 대한교통학회. pp.149-158
  2. 한상진 (2002). '동적 네트워크 로딩방법 및 적용에 관한 연구', 대한교통학회, 제20권 제1호, 대한교통학회. pp.101-110
  3. B. G. Heydecker and J. D. Addison. 1996. ‘An exact expression of dynamic traffic equlibrium’. In: Transportation and Traffic Theory (ed. J-B Lesort). Oxford:Pergomon. pp.359-383
  4. B. G. Heydecker and N. Verlander. 1999. 'Calculation of dynamic traffic equilibrium assignment'. Proceeding of the European Tranport Conferences. Seminar F. p.434
  5. B. G. Heydecker. and J. D. Addison, 1999. 'Dynamic traffic equilibrium with departure time choice'. In: Transportation and Traffic Theory(ed A Ceder). Haifa, Israel: Transpotation Research, Institute, pp.287 -316
  6. B. N. Janson, 1991, 'Dynamic traffic assignment for urban road networks'. Transpotation Research, 25B(2/3), PP.143-161
  7. Bin Ran, David Boyce, 1996, Modeling Dynamic Transportation Networks. Springer
  8. C. Buisson. J.P. Lebacque and J. B. Lesort, 1998. ‘Travel times computation for dynamic assignment modelling’. In: Tranportation networks Recent methodological advances (ed. Bell, M.G.H. ), Pergomon, pp.303-317
  9. C. Meneguzzer. 1995. 'Computational Experiments with a Combined Route Choice and Intersection Control Model with Asymmetric Cost Functions'. paper presented at the 4th Int I. Conf. on Applie. od Adv. Technol. to Transp.Eng., Italy
  10. D. K. 1978, 'Merchant and G.L. Nemhauser. A model and an algorithm for the dynamic traffic assignment problem'. Transportation Science. 12(3), pp.183-199 https://doi.org/10.1287/trsc.12.3.183
  11. E. D. Romph, 1994, 'A dynamic traffic assignment model; Theory and Application'. PhD thesis. Delft University of Technology
  12. G. L. Chang. and X. Tao. 1996. 'Estimation of dynamic O-D distributions for urban networks'. Proceedings of the 13th International Symposium on Transpotation and Traffic Theory, Pergomon. pp.1-20
  13. L. M. Wynter, 1995, 'Advances in the theory and application of the multiclass traffic assignment problem'. PH.D. thesis, Dept. Transport. ECOLE NATIONALE DES POINT ET CHAUSSEES. pp.161-207
  14. M. Kuwahara, and T. Akamatsu. 1997, 'Decomposition of the reactive dynamic assignment with queues for a many-to-many origin-destination pattern', Transportation Research. 31B(1). pp.1-10
  15. Papageorgiou. 1990. 'Dynamic modelling. assignment. and route guidance in traffic networks'. Transpotation Research. 24B(6), pp.471-495
  16. R. Jayakrishnan, W. K. Tsai, and A. Chen, 1995. 'A dynamic traffic assignment model with traffic-flow relationships'. Transportation Research. 3C(1), pp.51-72
  17. S. Han, 2000. ‘Dynamic Traffic Assignment Techniques for General Road Networks’. PhD. thesis. University College of London
  18. T.L. Friesz, Bernstein. D., Smith. T.E., Tobin. R.L., and Wie , B., 1989. (1993) 'A variational inequality formulation of the dymanic networks user equalibrium problem', Operation Research. 41(1). pp.179-191 https://doi.org/10.1287/opre.41.1.179
  19. V. A. Astarita, 1996. 'Continuous time link model for dynamic network losading based travel time functions', In; Transportation and Traffic Theory(ed. J-B Lesort). Oxford : Pergamon. pp.179-102
  20. W. H. Lin, and H. K. Lo, 2000. 'Are the object and solution of dynamic user equilibrium models always consistent?'. Transpotation Research, 34A, pp.137-144