Realizing Wardrop Equilbria with Real-Time Traffic Information
多条路径的Wardrop均衡要求每条路径上的旅行时间相等。对于有关行程时间的实时交通数据，分析如何使用所提供的信息非常重要。特别是，Wardrop均衡能实现吗？模拟使用三相模型的两个路由的例子来回答这个问题。一条路线（主线）是一条双车道高速公路，右车道上有一辆抛锚的车辆，另一条路线是一条低速绕行线。对于临界来流，观察到失速车辆附近的自由流和拥塞流之间的相变，这是一个具有挑战性的例子。在第一种情况下，司机根据当前的旅行时间自私地选择路线。由于所提供信息的固有延迟，结果是旅行时间出现强烈波动。第二种情况涉及一个假设的控制系统，该系统限制主线上的车辆数量，以通过将足够的流量分流到旁路来防止自由流到分流相变。由此产生的稳定状态既不是Wardrop平衡，也不是系统最优，而是一个中间状态，其中主线行程时间小于旁路，但所有车辆的平均值接近最小值。在第三种情况下，预测被用作驾驶员建议系统，以提供关于采取哪条路线的公平指示。预测是基于实时数据，将车辆离开起点时主线上的车辆数量与到达目的地时的实际行驶时间进行比较。近似Wardrop平衡，或接近他们的稳态，获得。
2009-05-08 physics.soc-ph
A Two-Dimensional CA Traffic Model with Dynamic Route Choices Between Residence and Workplace
将Biham、Middleton和Levine（BML）模型扩展到描述城市中居住地和工作地之间的动态路径选择。从速度图、到达时间概率分布、目的地到达率和收敛时间等方面研究了城市单工作场所交通动态。在四种城市增长模式的框架下，对双工作场所城市与单工作场所城市进行了比较研究。过渡区中发现的速度图中，系统经历了一个连续的过渡，从一个移动的阶段，一个完全堵塞的阶段。我们执行一个有限尺寸标度分析的临界密度从统计的角度来看，这个干扰过渡的序参量的估计。研究还发现，城市交通的统计特性受城市面积、工作场所面积和城市布局的影响很大。
2012-06-12 nlin.CG physics.soc-ph
Shipping traffic through the Arctic Ocean: spatial distribution, temporal evolution and its dependence on the sea ice extent
本文利用AIS数据分析北冰洋航运的空间分布、时间演变及其与海冰范围的关系，发现航运呈重尾分布且通航期延长，揭示了缩短航线与减排的机遇及生态风险。
2024-03-04 physics.soc-ph
Empirical exploration of air traffic and human dynamics in terminal airspaces
空中交通被广泛认为是一个复杂的、任务关键的技术社会系统，在空域、程序、飞机和空中交通管制员之间有许多互动。为了科学有效地开发和部署高水平的运营理念和自动化系统，有必要对交通-人的内在动力学和特性进行深入研究，这在文献中并不广泛。为了填补这一空白，我们提出了一个多层网络来建模和分析空中交通系统。基于航线的空域网络（RAN）和飞行轨迹网络（FTN）封装关键的物理和操作特性;综合流量驱动网络（IFDN）和相互关联的冲突-通信网络（ICCN）分别表示空中交通流量传输和空中交通管制员的干预。在此基础上，提出了一套包含网络变量、复杂网络属性、管制员认知复杂度和混沌度量的分析度量方法，并以广州终端空域为例进行了应用研究。实证结果表明，存在基本图和宏观基本图的路线，部门和终端水平。此外，“ATCOs-flow”互动的动力学和潜在机制被揭示和解释的适应性元认知策略的基础上的网络分析的ICCN。最后，在系统层次上，对交通流进入半稳定或拥挤状态时的冲突系统和人的行为系统进行了混沌识别。这项研究提供了分析工具，以了解复杂的人流互动在潜在的广泛的空中交通系统，并支持未来的发展和智能空中交通管理系统的自动化。
2017-07-27 physics.soc-ph
Optimizing travel routes using temporal networks constructed from GPS data
由于城市交通网络的复杂性和交通状况的时变性，实时的交通状况评估是很困难的。然而，信息终端的发展使得获得个人移动性信息变得更容易。在这项研究中，我们提出了使用全球定位系统数据的城市中的人的流动性评估方法。有两种主要的方法来评估运动。一种是根据真实数据创建时间网络，并根据时区或季节检查旅行时间的变化。时态网络由于其时间复杂度而难以评估，在本研究中，我们提出了一种使用旅行时间概率密度函数的评估方法。另一种方法是定义一个时间依赖的旅行商问题，通过寻找最短路径来找到一条有效的旅行路线，通过在现有的城市中创建一个时间依赖的旅行商问题并求解它，旅行者可以根据一天中不同时间的交通状况来选择一条有效的路线。我们使用京都市2个月的数据进行交通评估作为案例研究。
2021-06-01 cs.SI physics.soc-ph
A computational framework for quantifying route diversification in road networks
本研究提出量化道路网络路径多样化程度的指标DiverCity，分析全球56座城市发现其与网络特征、交通效率相关，验证了调整吸引源限速可提升该指标，为城市路网优化提供工具。
2025-10-02 cs.CY physics.soc-ph
Learning the optimally coordinated routes from the statistical mechanics of polymers
许多大城市都有严重的交通堵塞。城市道路的扩建往往是不可行的，而缓解交通拥堵的另一种方法是协调车辆的路线。因此，提出了各种路径选择和规划算法，但大多数现有方法仅单独规划路径，并提供不协调的解决方案。最近，一个类比之间的协调车辆路线和相互作用的聚合物绘制的统计物理学中的自旋玻璃理论，以最佳协调运输路线。为了进一步研究路径协调所带来的优势，我们将公共道路局（BPR）开发的链路拥塞函数纳入聚合物路由算法。然后，我们估计在模拟中的所有用户节省的聚合物-BPR算法在随机生成的网络和真实的交通网络，包括伦敦，纽约和北京的主要城市的旅行时间。我们发现，大量的旅行时间被保存在所有研究的网络，这表明聚合物物理启发的方法是有效的，通过路径协调，这是一个很有前途的工具，以减轻交通拥堵的旅行时间最小化。
2019-06-04 cs.SI physics.soc-ph
Metaheuristic macro scale traffic flow optimisation from urban movement data
如何利用城市运动数据来改善城市内的交通流量？运动数据提供了人们可能行驶的路线和特定道路的宝贵信息。这使我们能够确定出现在许多路线中的道路，从而对拥堵敏感。重新分配部分交通以避免不必要地使用这些道路可能是改善交通流量的一个关键因素。许多提出的解决拥堵的方法要么是静态的，要么不包含任何移动数据。在这项工作中，我们提出了一种方法来重新分配交通，通过引入外部施加的可变成本，每个路段，假设所有的司机寻求驾驶最便宜的路线。我们使用一种元启发式优化方法，通过优化一组特定道路的可变成本参数，这些参数被用作基于交通流理论的目标函数的输入，以最大限度地减少总行程时间。本文中考虑的东京市中心的优化方案是使用公共空间道路网络数据和从Foursquare获得的运动数据定义的。实验结果表明，我们提出的方案有可能实现62.6%的总旅行时间在东京相比，目前运营的道路网络配置，没有强加的可变成本。
2020-05-22 cs.MA physics.soc-ph
Pedestrian Route Choice by Iterated Equilibrium Search
在车辆交通规划中，如何在现有的道路网络模型上分配需求，以实现关于旅行时间或广义费用的均衡，是一个长期存在的问题。对于行人交通，这个问题也可以问。然而，由于行人动力学的基础设施不是网络（图），而是二维的，因此原则上存在无限大的路线集。因此，为道路交通开发的迭代分配方法都不能应用于行人。在这方面的贡献，克服这个问题的方法进行了简要总结，并与一个例子的几何形状，其结果是增强与中间目的地区域的某些形状的路线。在一些示例性分配计算中使用增强的几何结构。
2014-01-08 cs.CE cs.MA nlin.AO
How to Apply Assignment Methods that were Developed for Vehicular Traffic to Pedestrian Microsimulations
在交通规划中，应用配流方法计算用户平衡路径选择是非常常见的。一般认为，车辆交通是以广义成本为基础的用户均衡，其中出行时间是一个主要因素。令人惊讶的是，旅行时间并没有受到行人路线选择的太多关注。在行人的微观模拟中，用于计算首选步行方向的极大主导范例被设置为（空间）最短路径的方向。对于行人将旅行时间作为其步行行为的主要决定因素的情况，也希望在行人模拟中有一个分配方法。要应用现有的（道路交通）分配方法与模拟的行人之一，以减少nondenumbering许多可能的行人轨迹的一个小的子集的路线，代表的主要，相关的，并显着区分路由的替代品。除一条路线外，所有这些路线都将标记绕道，即不是起点和目的地之间的最短连接。建议的分配方法的目的是工作与常见的行人动力学的操作模型。这些-如前所述-通常会将行人送向空间最短路径的方向。因此，所有绕行路线都必须配备中间目的地，这样，行人可以绕行，作为分段连接的路段，他们走到最短路径的方向。然后，人们必须注意，从一个路段到下一个路段的越界不会引入人为因素进入行人轨迹。
2014-02-07 cs.CE cs.MA physics.soc-ph
A hybrid gravity and route choice model to assess vector traffic in large-scale road networks
公路上的人流可能是传染病和入侵物种的主要传播媒介。虽然大多数道路交通是本地的，但少量的长途旅行就足以将入侵或疾病向前推进。因此，了解有多少病原体长途旅行以及它们选择哪些路线是成功管理疾病和入侵的关键。随机重力模型已被用来估计旅行社的出发地和目的地之间的分布。然而，在大规模系统中，很难收集适合这些模型所需的数据，因为长途旅行者的数量很少，而且出发地和目的地可能有多个接入点。因此，重力模型往往只提供剂流的相对测量。此外，重力模型无法深入了解道路代理使用的道路。我们解决了这些问题，结合随机重力模型与随机路径选择模型。我们的混合模型可以适用于在许多长途旅行者使用的道路上收集的调查数据。这减少了采样工作，使我们能够获得矢量压力和路径的绝对预测，并允许严格的模型验证。在一般情况下介绍我们的方法后，我们通过将其应用于斑马和斑驴贻贝（Dreissena spp.）的潜在入侵来证明其益处。加拿大不列颠哥伦比亚省。该模型产生的R平方值为0.73的方差校正代理计数在调查地点。
2020-05-21 physics.soc-ph q-bio.PE q-bio.QM
Optimally coordinated traffic diversion by statistical physics
道路事故或维修往往导致道路堵塞，造成严重的交通拥堵。道路封锁后的改道路线往往是个别决定的，没有协调。在这里，我们采用统计物理学中的空腔方法来获得分析结果和优化算法，以最佳地转移和协调道路阻塞后的个别车辆路线。根据阻塞道路的数量和位置，我们发现，可以有一个显着的变化，在个别车辆的行驶路径，并在平均行驶距离和成本大幅增加。有趣的是，对于某些改道交通的情况，旅行距离减少，但旅行成本增加。通过比较具有不同拓扑结构和连通性的网络，我们观察到替代路线的数量在抑制道路阻塞后的旅行成本增加方面起着至关重要的作用。我们测试了我们的算法，使用英格兰的高速公路网络，发现协调分流可以抑制高达66 $\%$在研究的情况下，旅行成本的增加。这些结果揭示了道路阻塞后最优协调交通分流所带来的优势。
2021-03-26 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
A Simplified Framework for Air Route Clustering Based on ADS-B Data
John von Neumann Institute（约翰·冯·诺依曼研究所）；Air Traffic Management Research Institute（空中交通管理研究院）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
随着时间的推移，航班流量不断增加，这使得战略交通流管理成为具有挑战性的问题之一，因为它需要大量的计算资源来建模整个交通数据。另一方面，广播式自动相关监视（ADS-B）技术被认为是一种很有前途的数据技术，可以安全有效地为飞行人员和地面控制人员提供有关飞机在特定区域的位置和速度的必要信息。为了解决这一问题，本文提出了一个简化的框架，可以支持检测机场之间的典型航线基于ADS-B数据。具体而言，将根据相似性措施将航班流量分为主要组，这有助于减少机场之间的飞行路径数量。事实上，我们的框架可以考虑到，以减少实际的计算成本的气流优化和评估的操作性能。最后，为了说明我们提出的框架的潜在应用，使用三个不同的机场对ADS-B交通飞行数据进行了实验。通过结合两个度量聚类性能的指标并将人类的判断融入到视觉检测中，检测出的每对机场之间的典型航线显示出良好的效果。
2021-07-07 cs.AI cs.LG physics.soc-ph
Transportation Emergency Planning Considering Uncertainty in Event Duration and Drivers' Behavior
交通应急管理处理因紧急情况（如事故或道路被淹）而导致的交通中断周围的车辆和行人交通，旨在确保驾驶员，行人和应急人员的安全。在这项研究中，一个场景，涉及当地的A1高速公路，意大利的主要高速公路连接南北，进行了研究。研究了事件持续时间和驾驶员响应率对替代路径激活策略的影响。建立宏观和微观行程，并为不同的事件持续时间和响应率，有效的路线激活的时间表进行评估。根据结果，对于短于1.5小时的事件，不需要激活替代路线，并且事件越长，需要越多的替代路线来最小化淹没路线上的总旅行时间。此外，驾驶员使用替代路线的响应率的增加导致需要在激活宏观路线之后激活微观路线。在此基础上，考虑不同的疏散策略和居民响应时间，研究了洪水情景下城市居民的疏散问题。结果表明，最佳的出口点分配和居民的准备，以减少总疏散时间的重要性。
2018-02-03 cs.CY physics.soc-ph
Adaptive strategies for route selection en-route in transportation networks
我们研究了自适应策略的车辆在运输网络中的路线选择。通过对二维元胞自动机模型的研究，提出了一种基于路径贪婪度的车辆模型，该模型反映了车辆通过最短路径到达目的地的趋势，并根据当地的交通状况更新了车辆的路径贪婪度，以保持车辆在非拥塞区域中经由较短路径行进，或者在拥塞区域中探索较长的转向路径。我们发现，触发路径贪婪更新的最佳步骤数取决于车辆密度，路径贪婪增量的大小影响系统的宏观交通状况。为了更好地协调密集网络中的车辆，车辆通过较短路径行驶的趋势的更新应该是渐进的，并且不太频繁。
2021-04-27 cond-mat.stat-mech nlin.AO nlin.CG
Quantifying the sustainability impact of Google Maps: A case study of Salt Lake City
谷歌地图使用当前和历史交通趋势为驾驶员提供路线。在本文中，我们使用微观交通模拟，以量化的改善旅行时间和CO $_2$排放量从谷歌地图实时导航。盐湖城的一项案例研究表明，谷歌地图用户平均节省了1.7%的CO $_2$排放量和6.5%的旅行时间。如果我们仅限于谷歌地图发现与原始路线不同的路线的用户，则平均节省3.4%的CO $_2$排放量和12.5%的旅行时间。该等结果乃基于新型冠状病毒疫情期间观察到的交通状况。随着交通拥堵逐渐恢复到疫情前的水平，预计将导致更大的减排。
2021-10-21 cs.MA physics.soc-ph
Reducing urban traffic congestion due to localized routing decisions
在城市交通规划中，通过影响驾驶员的路径选择来平衡交通流以缓解拥堵变得越来越有吸引力。在这里，我们介绍了一个离散的动态模型，包括用户谁使自己的路由选择的基础上，当地的信息和那些考虑路由建议的基础上本地化的诱因。我们确定的交通模式的形成，开发了一个可扩展的优化方法，用于识别控制值用于用户指导，并测试这些措施的有效性合成和现实世界的道路网络。
2020-09-03 math.OC physics.soc-ph
Long-term power-law fluctuation in Internet traffic
讨论了观测到的因特网数据包流中的幂律波动。数据是由多路由器流量计（MRTG）系统获得的9个月。采用去趋势波动分析法对网络数据包流进行分析。通过提取平均日趋势，数据显示出明显的幂律波动。输入流和输出流的涨落指数几乎为1。互联网流量可以理解为具有幂律波动的每日周期性流量。
2007-06-11 physics.gen-ph physics.soc-ph
Statistical inference of travelers' route choice preferences with system-level data
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
传统的网络模型基于一个简化的通用效用函数来封装所有起点-目的地对之间的出行行为。通常，效用函数仅由旅行时间组成，其系数等同于从所述偏好数据获得的估计。虽然这种建模策略是合理的，但在网络流聚合中，个人层面数据中固有的采样偏差可能会进一步放大，导致不准确的流量估计。这些数据必须从调查或旅行日记中收集，这可能是劳动密集型的，昂贵的，并限于一个小的时间段。为了解决这些局限性，本研究扩展了经典的双水平公式，估计旅行者的效用函数与多个属性使用系统级数据。我们制定了一种方法，基于非线性最小二乘法，以统计推断旅客的效用函数在网络环境中使用交通计数，交通速度，交通事故和社会人口统计信息，以及其他属性。优化问题的数学性质及其伪凸性的分析促使使用归一化梯度下降。我们还开发了一个假设检验框架，以检查效用函数系数的统计特性，并执行属性选择。在合成数据上的实验表明，这些系数是一致恢复的，假设检验是一种可靠的统计量，可以识别哪些属性是旅行者路径选择的决定因素。此外，一系列蒙特卡罗实验表明，统计推断对源-目的地矩阵和流量计数中的噪声以及各种传感器覆盖水平具有鲁棒性。该方法还使用在COVID-19爆发之前和期间在加利福尼亚州弗雷斯诺收集的真实世界多源数据进行了大规模部署。
2022-04-23 cs.LG math.OC physics.soc-ph
