Simulation-based Dynamic Traffic Assignment models have important applications in real-time traffic management and control. The efficacy of these systems rests on the ability to generate accurate estimates and predictions of traffic states, which necessitates online calibration. A widely used solution approach for online calibration is the Extended Kalman Filter (EKF), which -- although appealing in its flexibility to incorporate any class of parameters and measurements -- poses several challenges with regard to calibration accuracy and scalability, especially in congested situations for large-scale networks. This paper addresses these issues in turn so as to improve the accuracy and efficiency of EKF-based online calibration approaches for large and congested networks. First, the concept of state augmentation is revisited to handle violations of the Markovian assumption typically implicit in online applications of the EKF. Second, a method based on graph-coloring is proposed to operationalize the partitioned finite-difference approach that enhances scalability of the gradient computations. Several synthetic experiments and a real world case study demonstrate that application of the proposed approaches yields improvements in terms of both prediction accuracy and computational performance. The work has applications in real-world deployments of simulation-based dynamic traffic assignment systems.


翻译:在实时交通管理和控制方面,基于模拟的动态交通任务模型具有重要的实时交通管理和控制应用。这些系统的功效取决于能否准确估计和预测交通状况,这需要在线校准。一个广泛使用的在线校准解决方案是扩展卡尔曼过滤器(EKF),它虽然在灵活地纳入任何种类的参数和测量方面吸引了一定的灵活性,但在校准精确度和可缩放性方面提出了若干挑战,特别是在大型网络的拥挤情况下。本文件将对这些问题进行探讨,以便反过来提高基于EKF的大型和拥挤网络在线校准方法的准确性和效率。首先,重新审视了州扩增概念,以处理违反Markovian假设的情况,这通常在EKF的在线应用中隐含。第二,提议采用基于图形颜色的方法,实施分隔定点差定值法,提高梯度计算的可缩放性。若干合成实验和实际的世界案例研究表明,采用拟议方法可以提高预测准确性和计算性。工作是在实际世界范围内部署模拟动态系统。

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