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민감도 분석을 이용한 연속형 교통망설계모형의 개발
Development of a Continuous Network Design Model Based on Sensitivity Analysis 원문보기

大韓交通學會誌 = Journal of Korean Society of Transportation, v.22 no.2 = no.73, 2004년, pp.65 - 76  

임용택 (여수대학교 교통물류시스템공학부)

초록
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교통망설계문제란, 교통시스템을 최적상태로 만들기 위한 최적의 설계변수를 결정하는 문제이다. 대표적인 교통망설계문제로는 도로를 신설하거나 확장하는 문제가 있으며, 이외에 교통신호시간의 결정, 교통정보의 제공, 혼잡통행료 부과, 새로운 교통수단의 도입 등 여러 교통정책분야가 교통망설계문제에 포함된다고 볼 수 있다. 일반적으로 교통망설계문제는 bi-level 구조로 구축되는데, 기존 대부분의 연구들은 상위문제와 하위문제를 서로 협력없이(Noncooperative) 자신들만의 목적을 최적화시키는 Cournot-Nash게임형태로 구성하여 풀고 있으나, 실제 교통분야에서 다루는 문제들은 리더(leader)와 추종자(follower)가 존재하는 Stackelberg게임에 가깝다고 할 수 있다. 기존 bi-level 문제들이 Cournot-Nash게임형태로 구성되어 풀고 있는 이유는 Stackelberg게임으로 구성할 경우 풀기가 어렵기 때문이다. 이런 측면에서 본 연구는 리더와 추종자가 존재하는 Stackelberg게임으로 교통망설계문제를 구성하며, 설계 변수값에 따른 통행자의 행태변화도 인지오차(perceived error)를 고려한 확률적 통행배정문제로 구성하여 좀더 현실적인 결과를 도출하도록 한다. 제시된 모형을 풀기 위하여 민감도분석(Sensitivity analysis)을 이용하며, 설계문제의 해를 구하는 알고리듬도 제시한다. 또한, 이 기법을 일반 도로교통망(general transportation road network)에 적용할 수 있도록 민감도(sensitivity) 유도과정을 자세히 기술하였다. 개발된 모형을 평가하기 위하여 2개의 예제 교통망을 대상으로 모형을 적용한 결과, 합리적인 값들을 도출하고 있음을 확인할 수 있었다.

주제어

참고문헌 (17)

  1. 김재영. 임강원(2000), 유전자 알고리듬을 이용한 변동부등식 제약하의 연속형 가로망 설계, 대한교통학회지, 제18권 제1호, 대한교통학회, pp.61-73 

  2. 임용택(2003). 확률적 로짓 통행배정모형의 해석 알고리듬, 대한교통학회지, 제21권 제2호, 대한교통학회, pp.95-105 

  3. Akamatsu. T.(1996), Cyclic flows, Markov process and stochastic traffic assignment, Transportation Research 30B, pp.369-386 

  4. Bazaraa, M. S., H. D. SheralI, C. M. Shetty(1997), Nonlinear programming: theory and algorithms, 2nd ed., Wiley 

  5. Bell, M. G. H.(1995), Alternatives to Dial's logit assignment algorithm, Transportation Research 29B, pp.287-296 

  6. Fisk, C.S.(1984), Game theory and transportation systems modeling, Transportation Research 18B. pp.301-313 

  7. Friesz, T. L., Tobin, R. L., Cho. H.-J., Mehta. N. J.(1990). Sensitivity analysis based heuristic algorithms for mathematical programs with variational inequality constraints, Mathematical programming 48, pp.265-284 

  8. Dial, R. B.(1971), A probabilistic multipath traffic assignment model with which obviates path enumeration, Transportation Research 5, pp.83-111 

  9. Maher. M. J.(1998), Algorithms for logit-based stochastic user equilibrium assignment, Transportation Research 32B, pp.539-549 

  10. Sheffi Y.(1985), Urban transportation networks, Prentice-Hall 

  11. Suwansirikul. C., Friesz, T. L. and Tobin, R. L.(1987). Equilibrium decomposed optimization; A heuristic for the continuous network design problem. Transportation Science 21, pp.254-264 

  12. Tobin. R. L., Friesz, T. L.(1988). Sensitivity analysis for equilibrium network flows, Transportation Science 22, pp.242-250 

  13. Yang, H., Yagar, S.(1994). Traffic assignment and traffic control in general freeway-arterial corridor systems, Transportation Research 28B, pp.463-485 

  14. Yang. H., Yagar, S., Iida, Y., Asakura, Y.(1994), An algorithm for the inflow control problem on urban freeway networks with user-optimal flows, Transportation Research 28B, pp.123-139 

  15. Yang. H.(1995), Heuristic algorithms for the bilevel origin-destination matrix estimation problem, Transportation Research 29B, pp.231-242 

  16. Yang H.(1997), Sensitivity analysis for the elastic-demand network equilibrium problem with applications, Transportation Research 31B, pp.55-70 

  17. Yang H., M. G. H. Bell(1998), Models and algorithms for road network design: a review and some new developments, Transport Review 18, pp.257-278 

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