Прогнозирование перевозок - Transportation forecasting

Прогнозирование перевозок - это попытка оценить количество транспортных средств или людей, которые будут использовать конкретное транспортное средство в будущем. Например, прогноз может оценивать количество транспортных средств на планируемой дороге или мосту, количество пассажиров на железнодорожной линии, количество пассажиров, посещающих аэропорт, или количество судов, заходящих в морской порт. Прогнозирование трафика начинается со сбора данных о текущем трафике. Эти данные о трафике объединяются с другими известными данными, такими как численность населения, занятость, количество поездок, транспортные расходы и т. Д., Чтобы разработать модель спроса на трафик для текущей ситуации. Подача в него прогнозируемых данных о населении, занятости и т. Д. Приводит к оценкам будущих перевозок, которые обычно оцениваются для каждого сегмента рассматриваемой транспортной инфраструктуры, например, для каждого сегмента дороги или железнодорожной станции. Современные технологии облегчают доступ к динамическим данным, большим данным и т. Д., Предоставляя возможность разрабатывать новые алгоритмы для значительного повышения предсказуемости и точности текущих оценок.

Прогнозы движения используются для нескольких ключевых целей в транспортной политике, планировании и проектировании : для расчета пропускной способности инфраструктуры, например, сколько полос движения должен иметь мост; оценить финансовую и социальную жизнеспособность проектов, например, используя анализ затрат и выгод и оценку социального воздействия ; и для расчета воздействия на окружающую среду , например, загрязнения воздуха и шума.

Четырехступенчатые модели

Порочный круг предсказания и обеспечения

В рамках рационального планирования прогнозы транспорта традиционно следовали последовательной четырехэтапной модели или процедуре городского транспортного планирования (UTP), впервые реализованной на мэйнфреймах в 1950-х годах в Детройтском городском исследовании трафика и исследовании городского транспорта в Чикаго (CATS).

Прогнозирование землепользования запускает процесс. Обычно прогнозы делаются для региона в целом, например, роста населения. Такие прогнозы предоставляют контрольные итоги для анализа местного землепользования. Обычно регион делится на зоны, и с помощью анализа тенденций или регрессии для каждой определяются численность населения и занятость.

Четыре этапа классической модели системы планирования городского транспорта:

Генерация поездок определяет частоту отправлений или пунктов назначения поездок в каждой зоне в зависимости от цели поездки, в зависимости от землепользования и демографических характеристик домохозяйств, а также других социально-экономических факторов.
Распределение поездок сопоставляет пункты отправления с пунктами назначения, часто с использованием функции гравитационной модели , эквивалентной модели максимизации энтропии . Старые модели включают метод Фратара или Фернесса, тип итеративного пропорционального подбора .
Выбор режима вычисляет долю поездок между каждым пунктом отправления и пунктом назначения, в которых используется определенный вид транспорта (эта модальная модель может иметь форму логита ).
Назначение маршрута распределяет поездки между исходной точкой и пунктом назначения в соответствии с определенным режимом маршрута. Часто (для назначения маршрута по шоссе) применяется принцип пользовательского равновесия Уордропа (эквивалентный равновесию по Нэшу ), при котором каждый водитель (или группа) выбирает кратчайший (время в пути) путь, при условии, что все остальные водители делают то же самое. Сложность состоит в том, что время в пути зависит от спроса, а спрос - от времени в пути, так называемая двухуровневая проблема . Другой подход заключается в использовании модели конкуренции Штакельберга , где пользователи («последователи») реагируют на действия «лидера», в данном случае, например, менеджера трафика. Этот лидер ожидает реакции последователей.

После классической модели идет оценка согласно согласованному набору критериев принятия решения и параметров. Типичный критерий - анализ затрат и выгод. Такой анализ может быть применен после того, как модель назначения сети определит необходимую пропускную способность: стоит ли такая пропускная способность? Помимо определения этапов прогнозирования и принятия решения как дополнительных этапов процесса, важно отметить, что прогнозирование и принятие решений пронизывают каждый этап процесса UTP. Планирование имеет дело с будущим, и оно зависит от прогнозов.

Модели, основанные на деятельности

Модели, основанные на деятельности, - это еще один класс моделей, которые предсказывают для людей, где и когда проводятся определенные действия (например, работа, отдых, покупки и т. Д.).

Основная предпосылка, лежащая в основе моделей, основанных на деятельности, заключается в том, что спрос на поездки определяется деятельностью, которую люди хотят или хотят выполнять, а решения о поездках являются частью решений по планированию. Тогда путешествие рассматривается как один из атрибутов системы. Таким образом, модель командировок устанавливается в контексте повестки дня как компонент решения о планировании работ.

Модели, основанные на деятельности, предлагают другие возможности, чем четырехступенчатые модели, например, для моделирования экологических проблем, таких как выбросы и воздействие загрязнения воздуха. Хотя их очевидные преимущества с точки зрения защиты окружающей среды были признаны Shiftan почти десять лет назад, их применение в моделях воздействия остается ограниченным. В последнее время для прогнозирования выбросов и качества воздуха использовались модели, основанные на деятельности. Они также могут обеспечить более точную общую оценку воздействия, а также позволяют разделить индивидуальное воздействие по видам деятельности. Поэтому их можно использовать для уменьшения ошибочной классификации воздействия и более точного установления взаимосвязи между воздействием на здоровье и качеством воздуха. Лица, определяющие политику, могут использовать модели, основанные на деятельности, для разработки стратегий, снижающих воздействие за счет изменения временных моделей активности или ориентированных на конкретные группы населения.

Интегрированный транспорт - модели землепользования

Эти модели предназначены для прогнозирования влияния изменений в транспортной сети и операциях на будущее местоположение деятельности, а затем для прогнозирования влияния этих новых местоположений на транспортный спрос.

Модели для каждого драйвера

Как наука данных и большие данные технологии становятся доступными для моделирования переноса, исследование двигается в направлении моделирования и прогнозирования поведения отдельных водителей в целых городах на индивидуальном уровне. Это потребует понимания происхождения и назначения отдельных водителей, а также их служебных функций. Это может быть сделано путем объединения данных для каждого водителя, собранных в дорожных сетях , таких как мои камеры ANPR , с другими данными об отдельных лицах, такими как данные из их профилей в социальных сетях , данные о покупках по карточкам магазинов и история поисковых систем . Это приведет к более точным прогнозам, расширенным возможностям контроля трафика для индивидуальной приоритизации конкретных драйверов, а также к этическим соображениям, поскольку местные и национальные правительства используют больше данных об идентифицируемых лицах. Хотя интеграция таких частично личных данных является заманчивой, существуют серьезные опасения по поводу конфиденциальности в связи с критикой массового наблюдения .

Шаги-предшественники

Хотя это не идентифицировано как этапы в процессе UTP, сбор большого количества данных участвует в процессе анализа UTP. Собираются данные переписи и землепользования, а также обследования домашнего интервью и путевые обследования. Опросы на дому, данные о землепользовании и специальные обзоры туристической привлекательности предоставляют информацию, на основе которой используются инструменты анализа UTP.

Сбор, управление и обработка данных; оценка модели; и использование моделей для получения планов - часто используемые методы в процессе UTP. Вначале в США данные переписи дополнялись методами сбора данных, разработанными Бюро дорог общего пользования (предшественником Федерального управления шоссейных дорог ): процедуры подсчета трафика, кордон «откуда вы едете» и Куда вы идете "подсчеты и методы домашнего собеседования. Протоколы для кодирования сетей и понятие анализа или зон трафика появились в CATS.

При оценке моделей использовались существующие методы, а планы были разработаны с использованием любых моделей, разработанных в ходе исследования. Основное различие между «сейчас» и «потом» заключается в разработке некоторых аналитических ресурсов, относящихся к планированию транспортировки, в дополнение к методам сбора данных BPR, которые использовались в первые дни.

Критика

Последовательный и агрегированный характер прогнозирования перевозок подвергается большой критике. Несмотря на то, что были внесены улучшения, в частности, созданы условия для удовлетворения спроса на поездки, многое еще предстоит сделать. В 1990-х годах большая часть федеральных инвестиций в исследования моделей была направлена в проект Transims в Национальной лаборатории Лос-Аламоса , разработанный физиками. Хотя использование суперкомпьютеров и подробное моделирование может быть улучшением на практике, еще предстоит показать, что они лучше (точнее), чем обычные модели. Коммерческая версия была передана IBM, а версия с открытым исходным кодом также активно поддерживается как TRANSIMS Open-Source.

В отчете Счетной палаты правительства за 2009 год отмечалось, что федеральный обзор транспортного моделирования больше сосредоточен на технологических требованиях (например, имела ли общественность адекватную возможность высказаться?), Чем на результатах транспортировки (таких как сокращение времени в пути или сохранение выбросов загрязняющих веществ или парниковых газов). в пределах национальных стандартов).

Одним из основных упущений при использовании транспортных моделей на практике является отсутствие какой-либо обратной связи с транспортными моделями о землепользовании. Инвестиции в автомагистрали и транзит не только связаны с землепользованием , но и формируют его.

Languages

In other projects

Прогнозирование перевозок - Transportation forecasting

СОДЕРЖАНИЕ

Четырехступенчатые модели

Модели, основанные на деятельности

Интегрированный транспорт - модели землепользования

Модели для каждого драйвера

Шаги-предшественники

Критика

Смотрите также

Заметки

Рекомендации