Traffic assignment is one of the key approaches used to model the congestion patterns that arise in transportation networks. Since static traffic assignment does not have a notion of time dynamics, it is not designed to represent the complex dynamics of transportation networks as usage changes throughout the day. Dynamic traffic assignment methods attempt to resolve these dynamics, but require significant computational resources if modeling urban-scale regions and often take days of compute time to complete. The focus of this work is two-fold: 1) to introduce a new traffic assignment approach: a quasi-dynamic traffic assignment (QDTA) model and 2) to describe how we parallelized the QDTA algorithms to leverage High-Performance Computing (HPC) capabilities and scale to large metropolitan areas while dramatically reducing compute time. We examine and compare the user-equilibrium model (UET) to a baseline static traffic assignment (STA) model. Results are presented for the San Francisco Bay Area which accounts for 19M trips/day and an urban road network of 1M links and is validated against multiple data sources. In order to select the gradient descent step size, we use a line search using Newton's method with parallelized cost function evaluations and compare it to the method of successive averages (MSA). Using the parallelized line search provides a 49 percent reduction in total execution time due to a reduction in the number of gradient descent iterations required for convergence. The full day simulation using results of 96 optimization steps over 15 minute intervals runs in \textasciitilde6 minutes utilizing 1,024 compute cores on the NERSC Cori computer, representing a speedup of over 34x versus serial execution. To our knowledge, this compute time is significantly lower than any other traffic assignment solutions for a problem of this scale.


翻译:由于静态交通任务没有时间动态概念,因此设计它的目的不是要代表运输网络的复杂动态,因为全天的使用都会发生变化。动态交通任务方法试图解决这些动态,但需要大量计算资源,如果建模城市规模的区域,往往需要数日计算时间才能完成。这项工作的重点是两重:(1) 采用新的交通任务分配方法:准动态交通任务(QDTA)模式和(2) 描述我们如何将QDTA算法平行化,以将高精度电子计算(HPC)的能力和规模运用到大都市地区,同时大大缩短计算时间。我们检查并比较用户-平衡模型(UET)和基线固定交通任务(STA)模式。介绍了San Francisco Bay地区的结果,该地算了19000次旅行/日,城市道路网络为1M链接,并对照多个数据源进行验证。为了选择梯度下降步,我们使用牛顿速度计算(HPC) 移动速度能力和规模,同时大幅削减时间序列。我们使用牛顿速度和直径直径直径递递递递递递递递递递缩缩缩计算方法,在连续递递递递递缩缩缩缩缩缩计算中进行计算。

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