Traffic assignment methods are some of the key approaches used to model flow patterns that arise in transportation networks. Since static traffic assignment does not have a notion of time, it is not designed to represent temporal dynamics that arise as vehicles flow through the network and demand varies through the day. Dynamic traffic assignment methods attempt to resolve these issues, but require significant computational resources if modeling urban-scale regions (on the order of millions of links and vehicles) 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) and scale to large metropolitan areas while dramatically reducing compute time. We examine and compare different scenarios, including a baseline static traffic assignment (STA) and a quasi-dynamic scenario inspired by the user-equilibrium (UET). Results are presented for the San Francisco Bay Area which accounts for 19M trips/day and an urban road network of 1M links. We utilize an iterative gradient descent method, where the step size is selected using a Quasi-Newton method with parallelized cost function evaluations and compare it to using pre-defined step sizes (MSA). Using the parallelized line search provides a 16 percent reduction in total execution time due to a reduction in the number of gradient descent iterations required for convergence. The full day QDTA comprising 96 optimization steps over 15 minute intervals runs in about 4 minutes on 1,024 cores of the NERSC Cori computer, which represents a speedup of over 36x versus serial execution. To our knowledge, this compute time is significantly lower than other traffic assignment solutions for a problem of this scale.


翻译:由于静态交通分配模式没有时间概念,因此设计它不是为了代表随着车辆通过网络和需求流动而出现的时间动态。动态交通分配方法试图解决这些问题,但需要大量计算资源,如果建模城市规模区域(以数百万个链接和车辆的顺序为序),而且往往需要花费几天时间才能完成。这项工作的重点是两重:1)采用新的交通分配方法――准动态交通分配模式(QDTA)和2),以描述我们如何将QDTA算法平行化,以利用高性能计算器(HPC)和规模到大都市地区,同时大大缩短计算时间。我们研究并比较了不同的情景,包括基线固定交通分配(STA)和由用户-等离子系统(UET)启发的准动态假设。对San Francisco Bay区域(计算19M旅行/日与城市道路网(QDT)模式和2),以说明我们如何将QDTA同步的计算方法与大都市地区使用高性梯度计算器,我们使用固定的递缩缩缩缩缩缩缩缩缩的计算法。我们使用了直度的递缩缩缩缩缩缩缩缩缩的计算法,在使用了一个缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩的计算法,在使用了一个缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩缩的计算,这是一个缩缩缩缩缩缩的缩的计算法,在使用一个缩缩缩的缩的缩的缩的缩的缩的缩算法。

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