TransCAD6.0软件功能演示介绍及交通规划模型应用
2013-08-30 14:36:34   来源:Tranbbs.com    评论:0 点击:

Tranbbs记者现场报道8月26日,2013交通规划与仿真技术大会暨Caliper中国用户大会在北京新世纪日航饭店会议中心召开,本次会议由北京数字空间科技有限公司、美国Caliper公司联合举办,国内外交通规划、交通工程、交通管理、地理信息等领域专家学者齐聚会议现场,共同探讨交通发展、交通拥堵等问题。Andres Rabinowicz博士,美国交通行业资深专家,美国Caliper公司副总裁;张建博士,美国Caliper公司交通模型部主任进行了TransCAD6.0软件功能演示及交通规划模型应用介绍。

Andres Rabinowicz博士

Andres Rabinowicz:大家午后好,我的时间会分两部分,一个就是做两个介绍给大家看一下,屏幕上面显示,可以尝试一下我们一些新的功能。我们用互动的方法来进行,所以没问题的话请你们举手。交通模型的一步就是公路的分配,在很多地方,公路分配是唯一的一步,从起点到重点的需求一般是通过调查或者运行模型的结果来得到的。在运行当中我们公路分配是一个非常重要的,因为可以流量能回到原来的数据。如果大家有些不知道我们公路分配的情况,我们介绍一下,就是我们有从起点到终点这里面的需求,然后我们把这个需求分配到路网这么一个连线上面。公路分配其实是一个迭代的过程,通过最小化,把目标函数最小化,得到它的评分。

我做的一个模型是静态的,但是它的原理可以延伸到动态的分配。因为这是一个非常重要的过程,所以我们花很多时间来对公路的分配进行改进。你们可以看到这个表,不同的级别我们来处理这个问题。从历史上说,我们这个公路分配其实是在当时作出这个方法其实是在交通外面的一个Frank-Wolfe,Frank-Wolfe这个方法是在上世纪50年代,有了这个方法,它这个结构,我们很方便的可以把这个问题通过不同的流程来进行处理,把它分开。有一个他们的研究者对Frank-Wolfe进行了改进,把它做成一个新的方法,这个方法非常好,(双萼)这个分析方法,我们新的方法在6.0里面已经成为正规的方法。这个方法非常吸引人,因为它不需要更多的储存,我们同时在做另外一个叫OUE的分配方法,它是基于时点的一个平衡方法。这个办法非常好,它可以收敛非常快,但是它需要更多的储存。有时候不能用这个方法,不知道大家是不是知道,我们的4.0可以安装在32位和64位的机器上面,我推荐大家使用在64位的机器上面。为什么非常重要呢?因为我们需要把它的上面的结果收敛到非常紧的一个平衡点,如果不是的话,这个连线上面的流量可能是非常随机的。我们做过调查,做分配的时候一般需要多少迭代,经常是很少的迭代,利用很少的迭代来做这个分配。

所以我现在演示一下,我们在屏幕上看到这个图,我们收敛的一个样式,不同的方法它的收敛样式。大家看到这个红色的点的曲线是这个Frank-Wolfe方法做收敛。大家如果看到绿色这个曲线可以看到,它这个收敛的曲线在第一个迭代的时候加强比较快,后来很快就变得很慢。在纵轴上面大家看到这个曲线显示收敛的程度,横轴是显示运行的时间。大家可以看到这个红的曲线是Frank-Wolfe这个老的办法,绿的是双萼的方法,绿线是基于OUE,基于时点的一个方法,他们不同收敛的样式。我们在纵轴上面走的越低,它的收敛就越好。

这个图也是显示这三个不同的方法,我们用矩阵稍微变了一变。我们在做模型运行的时候,我们有很多次迭代,很多次的循环,把下面新的循环要回到上面继续进行。在我们每个循环当中,我们如果能把一个循环当中的结果继承下来,在下一次运行的时候再使用它,这非常好,因为这可以省很多时间。我们可以看到三个曲线,这个是冷启动,没有先前的那种循环所存下的数据,如果我们看左边红的点,这是我们用OUE基于时点的方法,同时也用了先前循环的数据。大家可以看到我在这里面要收敛到10的负六次方精度的话,原来在一个半小时得到的数据,我们可以半个小时得到。

我们看真正的模型的显示在这个图表当中,可以看到这个表里面有多少时间可以省下来,我们看到这个表格显示的是在纽约一个非常大的模型,通过我们使用原来存下的信息来进行分配,可以省多少时间。我们在上面表格里面是所谓的热启动,大家看第一列当中,我们是用冷启动,没有使用以前的信息,要运行大概两个小时。所以我们看在上面如果在第二个循环当中用了第一个循环的数字,我们做热启动,我们跟冷启动比较就是163分钟,所以如果我们看它的模型当中如果有四个循环的时候,通过我们使用前面的信息,我们可以把六个小时的运行时间省到四个小时。

另一个办法我们要运行快的话,就是用多线程的方法。我们做的一个演示,这个多线程不是自动就会做到的,所以我希望我们在场每一个人在使用TransCAD的时候,能够去用这个方法。它的设置不是太容易的,经常做不好的设定就得不到好的结果。我现在用一个真的例子来讲这个情况,本来可以用一个演示来,但是我觉得更好的还是用幻灯来做。我们在做交通模型的时候,我们会看到很多的进程,我们在做分析的时候主要是要看我们比较的结果,在运行的时候。我讲三个例子,第一个是我们人工把它做出来的,或者我们把这个网络里面改动一个小的连线场,改一改。第二个例子是一个真实的例子,里面有一个桥梁,第三个例子我们在里面要把公交改变它的容量,通过这个公交进行测试。我们看这三个例子当中它的影响如何。

这是第一个例子,这个例子,我们看到这个图当中一个红色,这是在它的城中心市中心,这是商业区,大家可以看到在右边是这个城市的中心,所有活动都在那里产生,左边红方块的地方基本上面没什么流量,我们改一改,让它的容量增加一倍。我们把这个运行两次,第一次没有变动,第二次做这个变动。在这个地方改一下,它的影响变化应该是很小的。大家如果看一下这个图,左边这个图,上面是显示的一个变化,根据你这个收敛。如果收敛的是在0.01这个程度上的话,我们改动一个线,可以在50公里以外都产生很大的变化。如果从收敛到十的负四次方的话,我们可以看到它上面的变化在整个网络当中基本上就没有变化,所有的变化只是在我们变化的附近。

我们现在看一个真实的例子,在这个黑的方块当中的一个连线的桥,我们在这里面就把这个桥的连线的容量增加,假设我们有更多的车道。大家看在这个图中,红的表示流量减少,绿的表示流量的增加。我们看到它里面由于桥容量的变化,引起整个网络当中它的变动,是取决于我们收敛程度。我们集中看左边那张图,我们看这个里面的变化,它没有产生很好的一个结果,在右边这个图我们可以看到这个图的流量,它有改动,增加了容量。

第三个例子,我们从公路上面2600流量放到公交上面去。看这个图,这个项目当中下面那个绿的线就是铁路的线,我们在这个例子当中,我们把2600流量放到公交上面,我们看它的影响,看这个地方的变化,大家可以看到在左上角它的一些变化,是由于有些人在下面这个地方,他不走公路了,而走公交。如果我们要收敛到十的负六次方的话,我们可以看到现在的变化。我们看到它在上面流量的变化跟你做的项目是有关系的,是在附近。大家看一下在整个系统当中,我们运行时间的节省,根据回归的次数,我们可以看到它省下的时间是完全不同的。有时候会产生相反的结果,你花了很多的钱做这个项目,结果你省下的时间是负值。大多数交通规划的工作人员喜欢运行更多的循环,很多专门做交通软件需要去这样。所以我们可以看到,这是我们TransCAD很重要的一个特点。

我们是如何把它做出来的呢?我们看那些变化是如何做出来的。我们看到这个软件用在交通模型上面,它的地区越来越大,越来越多,所以我们在美国以后要做的模型,它可能交通分析可以多达12000个。我们需要这种方法,运行的越来越快。很近的一段时间大家都希望会变得越来越快,我们在这个表里面可以看到,计算机当中的中央处理器差不多已经到了它的极限了。我们可以看到,由于它中心那个落冲的频率不能太高,太高的话它要产生的热量太厉害了。有一个叫摩瓦的人说过,一年它这个速度会加倍。这个所谓的摩式法律,但是现在好像已经失灵了。所以现在我们不能依靠计算机了,我们需要软件来做,把这个运行更快。在2006年的时候,双核的计算机芯片产生了,在最近大家可以预测计算机有成百的芯片。多核的计算机在市场上面渗透率是100%。你到任何地方去买计算机,一般至少会有两个核,我们可以利用这个情况。

责任编辑:佚名

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