A Variational Inequality Model of Traffic Assignment By Considering Directional Delays Without Network Expansion

Network expansion has been an inevitable method for most traffic equilibrium assignments to consider intersection movements such as intersection delays. The drawback of network expansion is that because it dramatically increases network sizes to emulate possible directional movements as corresponding links, not only is complexities for building network amplified, but computational performance is shrunk. This paper Proposes a new variational inequality formulation for a user-optimal traffic equilibrium assignment model to explicitly consider directional delays without building expanded network structures. In the formulation, directional delay functions are directly embedded into the objective function, thus any modification of networks is not required. By applying a vine-based shortest Path algorithm into the diagonalization algorithm to solve the problem, it is additionally demonstrated that various loop-related movements such as U-Turn, P-Turn, etc., which are frequently witnessed near urban intersections, can also be imitated by blocking some turning movements of intersections. The proposed formulation expects to augment computational performance through reduction of network-building complexities.

네트웍의 확장없이 방향별 지체를 고려하는 통행배정모형의 개발

네트웤확장은 평형통행배정모형에서 교차로의 지체와 같이 방향별로 발생하는 교차로의 움직임을 고려하기위한 필수불가결한 방법으로 사용되어져 왔다. 그러나 이 방법은 교차로에서 발생하는 가능한 방향별움직임을 가상 링크를 추가하여 표현함으로 네트웤의 복잡성이 증가하고 계산노력이 많이 요구되어진다. 본 연구에서는 이러한 방향별지체와 이에 관련된 움직임을 네트웤의 구조를 확장함이 없이 이용가능한 사용자최적통행배정모형을 새로운 변동부등식를 통해 제안한다. 제안된 식에 회전지체함수가 직접적으로 내재되므로 네트웤의 어떤 변화도 요구되지 않으며 교차로의 방향별움직임에서 나타나는 상호연관성이 변동부등식의 특성을 통해 명쾌하게 반영된다. 제안된 변동부등식의 해법으로서 변형된 대 각화알고리즘이 제안되며 이때 링크표지덩굴망알고리즘이 각 교차로에서 발생하는 방향별지체를 고려하여 최적경로를 발견하는데 응용된다. 제안된 모델을 통한 실험결과로서 자용자최적평형조건이 만족됨이 확인되었으며 교차로주변에서 회전금지와 함께 목격되는 유턴, 피턴과 같이 두번 이상 같은 교차로를 통과하는 통행행태가 운전자의 경로파악시 발생됨을 확인되었다. 본 연구에서 제안된 모델은 네트웤의 교차로의 움직임을 파악하기위해 구축하는데 요구되는 노력을 감축하고, 컴퓨터계산노력을 절감하며, 향후 첨단여행정보시스템을 구축하는데 기여할 것으로 기대된다.