به‌کارگیری توابع چگالی و طول صف در مدل های تخصیص پویای میان‌نگر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 دکترا، مدیر مشاور، AECOM، واشینگتن، آمریکا

چکیده

یکی از روش‌های سنتی برای بهبود وضع شبکه‌ها، ساخت راه‌های جدید است که امروزه به‌خصوص در مناطق شهری پرازدحام و شلوغ، به دلیل بالا بودن هزینة ساخت آن، دیگر گزینة مطلوبی به نظر نمی‌رسد. روش‌های مدیریت ترافیک یکی از گزینه‌های مؤثر در این امر به شمار می‌آیند. مسئلة تخصیص ترافیک به‌ویژه تخصیص ترافیک پویا، با فراهم‌آوردن بستری برای بررسی وضعیت شبکة موردمطالعه و همچنین ایجاد الگوی جریان ترافیک، یکی از ابزارها و اجزای مهم در بحث مدیریت ترافیک می‌باشد. در این پژوهش با بهره‌گیری از یک روش بارگذاری شبکة پویای مبتنی بر مدل گسترش شبکة LWR، مسئلة بارگذاری شبکة پویا به‌عنوان یک سیستم معادلات جبری دیفرانسیلی فرموله می‌گردد. مدل بارگذاری شبکة پویای حاصله، قادر به شکل‌گیری، انتشار و اتلاف صف‌های فیزیکی است. این پژوهش برای حل مسائل تعادل کاربر پویا از الگوریتمی بر اساس فرمول نقطه ثابت بهره می‌برد. سپس بستة نرم‌افزاری به زبان c++ جهت پیاده‌سازی هر دو سیستم معادلات جبری دیفرانسیلی و الگوریتم نقطه ثابت با درنظرگرفتن پس‌زدگی صف ایجاد می-شود. برنامة نام‌برده به‌گونه‌ای توسعه یافته است که می‌توان از آن برای حل مسائل تعادل کاربر پویا و بارگذاری شبکة پویا در هر شبکة بزرگ‌مقیاس به کار گرفته شود. برنامة نوشته شده جهت آزمایش برای شبکة شهری شیکاگو با ۸۶۱۷۹ جفت مبدأ - مقصد و ۲۵۰۰۰۰ مسیر پیاده‌سازی شده و پس از ۶۹ بار تکرار با درنظرگرفتن آستانة ۰۰۱/۰ به همگرایی می‌رسد. در انتها نتایج این پژوهش مورد ارزیابی قرار گرفته و صحت نتایج حاصله نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Application of Density and Queue Length Functions in Mesoscopic Dynamic Traffic Assignment

نویسندگان [English]

  • Shahriar Afandizadeh 1
  • Mohhamad Fallah 2
  • Navid Kalantari 3
1 Professor, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
2 M.Sc., Stud., School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
3 Ph.D., Consulting Manager, AECOM, Washington, USA.
چکیده [English]

 
One of the traditional ways to improve the condition of the networks is the construction of new roads, which is not a desirable option today, especially in crowded urban areas due to the high cost of construction. One of the effective options in this regard is traffic management methods. The issue of traffic assignment, especially dynamic traffic assignment by providing a platform for examining the status of the network under study by providing a traffic flow model is one of the important tools and components in the discussion of traffic management. In this study, using a complete and general dynamic network loading method based on LWR network expansion model, the dynamic network loading problem is formulated as a system of differential algebraic equations that the resulting dynamic network loading model is able to form, propagate and lose physical queue. In this research, an algorithm based on the fixed point formula has been used to solve dynamic user equilibrium problems. Then the software package algorithm in C ++ language is defined to implement both systems of differential algebraic equations and the fixed point algorithm by considering the queue spillback. The program is developed in such a way that it can be used to solve dynamic user balance problems and load dynamic network in any large-scale network defined by the user. The C ++ program was implemented for the Chicago metropolitan area network with 86,179
origin-destination pairs and 250,000 routes, and after 69 repetitions, the convergence threshold was reached and the results were evaluated. Finally, the results of this study are evaluated and the accuracy of the results is shown.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic Traffic Assignment
  • Large-Scale
  • Macroscopic
  • Queue
  • Queue Spillback
  • جوانی، ب.، (1397)، "تخصیص ترافیک پویای چند کلاسی برای شبکه­های شهری: فرمول‌بندی و الگوریتم مبتنی بر مسیر".

 

-Chiu YC, Bottom J, Mahut M, Paz A., Balakrishna R,Waller T, Hicks J., (2011), “Dynamic traffic assignment: a primer, Transportation Research E-Circular”.

-Claudel CG, Bayen AM, (2010), “Lax-Hopf Based incorporation of internal boundary conditions into Hamilton-Jacobi equation”, Part I: Theory IEEE Trans Autom Control 55(5), pp.1142–1157.

-DK Merchant, GL Nemhauser, (1978), “A model and an algorithm for the dynamic traffic assignment problems”, Transportation science.

-Friesz TL, Han K, Neto PA, Meimand A., Yao T., (2013), “Dynamic user equilibrium based on a hydrodynamic model”, Transp Res B 47(1), pp.102–126.

-Garavello M, Han K, Piccoli B., (2016), “Models for vehicular traffic on networks”, American Institute of Mathematical Sciences.

-Han K, Friesz TL, Szeto WY, Liu H., (2015), “Elastic demand dynamic network user equilibrium: formulation, existence and computation”, Transp Res B., 81, pp.183–209.

-Han K, Piccoli B, Friesz TL, (2016), “Continuity of the path delay operator for dynamic network loadingwith spillback”, Transp Res B 92(B), pp.211–233.

-JG Wardrop, (1952), “some theoretical aspects of road traffic research”, Proceedings of the institution of civil engineers.

-K Han, G Eve, TL Friesz, (2019), “Computing dynamic user equilibria on large-scale networks with software implementation”, Networks and Spatial Economics.

-Long JC, Huang HJ, Gao ZY, Szeto WY., (2013), “An intersection-movement-based dynamic user optimal route choice problem”, Oper Res 61(5), pp.1134–1147.

-Peeta, AK Ziliaskopoulos, (2001), “Foundations of dynamic traffic assignment: The past, the present and the future, Networks and spatial economics”.

-P. Kachroo, N Shlayan, (2013), “Dynamic traffic assignment: A survey of mathematical models and techniques, Advances in Dynamic Network Modeling in Complex Transportation Systems”.

-Szeto WY, Lo HK., (2004), “A cell-based simultaneous route and departure time choice model with elastic demand”, Transp Res B 38(7), pp.593–612.

-W.Y. Szeto, S.C. Wong, (2012), “Dynamic traffic assignment: model classifications and recent advances in travel choice principles, Central European Journal of Engineering”.

-Wang Y, Szeto WY, Han K, Friesz TL (2018), “Dynamic traffic assignment: methodological ad­vances for environmentally sustainable road transportation applications”.