Optimal Network Design Using Sensitivity Analysis for Variable Demand Network Equilibrium

가변수요 통행배정의 민감도 분석을 통한 최적가로망 설계

  • 권용석 (서울대학교 도시공학과 연구원) ;
  • 박병정 (교통개발연구원 연구원) ;
  • 이성모 (서울대학교 지구환경시스템공학부)
  • Published : 2001.02.01

Abstract

The conventional studies on equilibrium network design problem(ENDP) with fixed travel demand models assume that the future OD travel demand might not be changed even if the structure and the capacity of the network are improved. But this fixed demand assumption may loose its validity in the long-range network design because OD travel demand actually shifts with the network service level. Thus, it is desirable to involve the variable travel demand which is determined endogenously in the model in the optimal network design. In this paper a hi-level model formulation and solution procedure for ENDP with variable travel demand are presented. Firstly It is considered how to measure the net user benefits to be derived from the improved in link capacities, and the equilibrium network design problem considered here is to maximize the increase of net user benefit which results from a set of lift capacity enhancements within the budget constraints, while the OD travel demands and link travel times are obtained by solving the lower level network equilibrium problem with variable demand. And secondly sensitivity analysis is carried out to find the links to which the network equilibrium flow pattern is the most sensitive. Finally numerical example with simple network is carried out to test the validity of the model.

기존의 고정수요(Fixed Demand)를 전제로 한 가로망 설계 모형에서는 가로망의 구조나 용량이 개선되더라도 장래 기·종점 통행수요는 변하지 않는다고 가정한다. 이는 단기적인 가로망 설계에서는 성립할 수 있지만, 현실적으로 기·종점 통행수요는 네트워크 서비스수준에 따라 변화하므로 고정수요를 전제한 장기적인 가로망 설계문제에서는 그 타당성을 잃어버린다 그러므로 장래 최적 가로망 설계는 현실적 여건과 교통특성상 기·종점 통행 수요가 모형 내부에서 결정되는 내생변수로 처리하는 가변수요(Variable Demand)를 반영한 가로망 설계 문제로 모형을 구축하는 것이 바람직하다. 이러한 맥락에서 본 논문은 가변수요를 갖는 가로망 설계문제에 대한 이중계층 모형을 구축한 다음, 가로망내의 특성치가 변화하였을 때 그 파급영향을 먼저 파악하고 현 가로망 개선에서 가장 먼저 고려해야 할 링크를 찾아내기 위해 민감도 분석을 수행하였고, 민감도 분석과 연관되어 전체 시스템 효과척도를 최적화할 수 있는 대안적인 알고리즘을 제시하고 적용하여 구축된 모형으로 그 유효성을 검증하였고, 기존 고정수요 가로망 설계기법에 내재된 한계점을 극복하고자 하였다.

Keywords

References

  1. 서울대학교 박사학위 논문 연속설계변수에 의한 최적가로망 설계 장현봉
  2. 서울대학교 석사학위 논문 고속도로에서의 가변수요 통행배정에 관한 연구 손기만
  3. 설울대학교 석사학위 논문 연속적 설계변수와 설계제약조건에 의한 도로망 최적화 유정훈
  4. Transportation Research v.13B Continuous Equilibrium Network Design Models Andulaal M.;LeBlanc L.J.
  5. Proceedings of the 5th World Conference on Transport Research Formulation and Feasibility Test of Optimal Road Network Design Model with Endogenously Determined Travel Demand Asakura Y.;Sasaki T.
  6. Transport Economics(2nd Edition) Button K.J.
  7. Mathematical Programming v.28 Sensitivity Analysis for the Asymmetric Network Equilibrium Problem Dafermos S.C.;Nagurney A.
  8. Introduction to Sensitivity and Stanility Analysis in Nonlinear Programming Fiacco A.V.
  9. Mathematical Programming v.48 Sensitivity Analysis Based Heuristic Algorithms for Mathematical Programs with Variational Inequaluty Constraints Friesz T.L.;Tobin R.L.;Cho H.J.;Mehta N.J.
  10. Transportation Science v.14 Optimal Traffic Assignment with Elastic Demands A Review. Part 1 Analysis Framework Part 2 Algorithmic Approaches Gartner N.H.
  11. Transportation Research v.16B Measuring the Benefits Derived From a Transportation Investment Jara-Diaz S.R.;Friesz T.L.
  12. Transportation Science v.9 An Algorithm for the Discrete Network Design Problem LeBlanc L.J.
  13. Transportation Science v.15 Efficient Algorithms for Solving Elastic Eemand Traffic Assognment Problems and Mode-Split Assignment Problems Leblanc L.J.;Farhangian K.
  14. The Netherlands. The Traffic Assignment Problem Models and Methods Patriksson M.
  15. Urban Transportation Networks Equilibrium Analysis with Mathematical Programming Methods Sheffi Y.
  16. Transportation Science v.21 Equilibrium Decomposed Optimization A Heuristic for the Contimuous Equilibrium Network Design Problem Suwansirikul C.;Friesz T.L.;Tobin R.
  17. Transportation Research v.29B Heuristic Algorithms for the Nilevel Origin-Destination Matrix Estimation Problem Yang H.
  18. Transportation Research v.31B Sensitibity Analysis For the Elastic-Demand Network Equilibrium Problem with Applications Yang H.
  19. Transportation Research v.28B Traffic Assignment and Traffic Control in General Freeway-Arterial Corridor Systems Yang H.;Yagar
  20. Transportation Research v.29A Traffic Assignment and Signal Control in Saturated Road Networks Yang H.;Tagar