Selected Issues in Modelling of Traffic Flows in Congested Urban Networks

Renata Żochowska

doi:10.5604/08669546.1146971

Authors

Renata Żochowska Silesian University of Technology, Faculty of Transport, Department of Transportation Systems and Traffic Engineering, Gliwice, Poland Author

DOI:

https://doi.org/10.5604/08669546.1146971

Keywords:

transportation system, congestion, traffic flows, urban networks

Abstract

Making rational decisions about the planning and designing the traffic management in the city requires a proper description of traffic flows following through the various elements of the transportation network. This issue is the subject of many studies, resulting in a wide variety of models used in this field. Generally they can be divided into two main groups: models describing the distribution of traffic flows in the transportation network and models describing the transition of traffic flow by individual elements of the transportation network. This article reviews the models used to describe the traffic shaping in such an arrangement. Then the way of describing traffic flows, which may be used in the construction and calibration of dynamic traffic models has been formalized. The article also includes a calculation example with application of the proposed description of the components of traffic flows on the link of urban network.

References

Beckman M.J., McGuire C.B, Winston C.B., Studies in the Economics of Transportation. Yale University Press, Connecticut, 1956.

Bierlaire M., Frejinger E., Route Choice Models with Subpath Components. Paper for 5th Swiss Transport Research Conference, Monte Verita - Ascona, 2005, March 9 - 11.

Bell M.G.H., Shield C., A log-linear model for path flow estimation. Proceedings of 4th International Conference on the Applications of Advanced Technologies in Transportation Engineering, Capri, Italy, 1995 pp. 695-699.

Bovy P.H.L., On modelling route choice sets in transportation networks: a synthesis. Transport reviews, Vol. 29, No. 1, 2009, pp. 43-68.

Bovy P.H.L., Stern E., Route Choice: Way Finding in Transport Networks. Dordrecht, 1990, The Netherlands: Kluwer Academic.

Cascetta E., Transportation Systems Analysis. Models and Applications. 2nd Edition. Springer Optimization and Its Application, Vol. 29, 2009, New York.

Cascetta E., Inaudi D., Marquis G., Dynamic estimation of origin-destination matrices using traffic counts. Transportation Science 27, 1993, 363-373.

Chamier-Gliszczyński N., Modeling system mobility in urban areas, Carpathian Logistics Congress CLC, Czech Republik, Jesenik 2012.

Chamier-Gliszczyński Norbert: Modelowanie miejskiego systemu transportowego. Logistyka 4/2012.

Cichocki P., Jabkowski P., Kaczmarek M., Inteligentne systemy sterowania ruchem - perspektywa ekspercka a perspektywa potoczna. Studium zachowań poznańskich kierowców. Wyd. Naukowe Uniwersytetu im. A. Mickiewicza, 2009, Poznań.

Ciesielski M., Koszty kongestii transportowej w miastach. Zeszyty Naukowe - seria II, nr 87, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, 1984, Poznań.

Clarke P., Davidson P., Thomas A., Migrating Four-Step Models to an Activity Based Modelling Framework in Practice, Paper presented at the European Transport Conference, Association for European Transport and contributors, Leiden, October 2008.

Dargay J.M., Goodwin P.B., Traffic Congestion in Europe. Introductory Report England. OECD 1999, Report.

Drew D., Traffic flow theory and control. Mc Graw - Hill Book Company, New York 1968.

Edie L.C., Car following and steady-state theory for noncongested traffic. Operations Research, 9, 1961, pp.66-76.

Florian M., Nguyen S., A combined trip distribution, modal split and trip assignment model. Transportation Research, Vol. 12, 1978, pp. 241-246.

Ford L.R., Jr., Fulkerson D.R., Przepływy w sieciach. PWN, Warszawa, 1969.

Frejinger E., Route choice analysis: data, models, algorithms and applications. M. Sc. Thesis. 2008, Linköping University, Sweden.

Gaca S., Suchorzewski W., Tracz M., Inżynieria ruchu drogowego. Teoria i praktyka. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności. Warszawa 2008.

Gołembska E., Kompendium wiedzy o logistyce. Wyd. Naukowe PWN, 2002, Warszawa.

Greenberg H., An Analysis of Traffic Flow. Operations Research, Vol 7. 1959, pp. 78- 85.

Greenshields B.D., A study of traffic capacity, [in:] Highway Research Board Proceedings, volume 14, 1935, pp. 448-477.

Hagerstrand T., What about pe ople In region al science? Papers of Regional Science Association, 24( 1): pp.7-21, 1970.

Haight F., Mathematical theories of traffic How. Academic Press, New York 1963.

Haurie A., Marcotte P., On the Relationship between Nash-Cournot and Wardrop Equilibrium Networks. John Wiley & Sons, Inc., Vol. 15(1985), pp. 295-308.

HCM, Highway Capacity Manual 2000, Transportation Research Board, Highway Capacity Committee, Washington, D. C.

Heidemann D., A queueing theory approach to speed - flow - density relationships. In: Transportation and Traffic Theory 103 - 118, 1996, Pergamon.

Heidemann D., Wegmann H., Queueing at unsignalized intersections. Transportation Research Part B 31, 1997, pp. 239 - 263.

Henderson J.M., Quandt R.E., Microeconomic Theory: a Mathematical Approach, McGraw-Hill, New York 1958.

Hoogendoorn S.P., Bovy P.H.L., State-of- the-art of vehicular traffic flow modeling. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 215(1): pp.283-303, 2001.

Jacyna, M., Modelowanie i ocena systemów transportowych, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2009.

Jacyna M., Modelowanie wielokryterialne w zastosowaniu do oceny systemów transportowych. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, s. TRANSPORT, z.47, 2001, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa.

Karoń G., Modelowanie popytu oparte na podróżach pojedynczych. Logistyka 2012 nr 4, (dodatek elektroniczny „Logistyka- nauka”) s. 323-342.

Kerner B.S., The Physics of Traffic - Empirical Freeway Pattern Features, Engineering Applications and Theory. Understanding Complex Systems. Springer 2004.

Kerner B.S., Introduction to Modern Traffic Flow Theory and Control. The Long Road to Three-Phase Traffic Theory. Springer- Verlag, 2009, Heidelberg.

Knight F.H., Some fallacies In the interpretation of social cost. Quaterly Journal of Economics. 38: pp. 582-606, 1924.

Krych A.. Badania i modelowanie ruchu w aglomeracjach, zarys historyczny, stan i kierunki rozwoju. III Konferencja Naukowo- Techniczna nt. „Problemy komunikacyjne miast w warunkach zatłoczenia komunikacyjnego’’. Materiały konferencji, Poznań 2001.

Lam H.K.W., Yin Y., An activity-based time-dependent traffic assignment model, Transportation Research Part B, 35(2001), pp. 549-574.

Lattanzio C., Maurizi A., Piccoli B., Moving Bottleneck in Car Traffic Flow: A PDE- ODE Coupled Model, SIAM Journal on Mathematical Analysis, Vol. 43(2011), pp. 50-67.

Leszczyński, J., Modelowanie systemów i procesów transportowych. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 1999.

Letkiewicz A., Gospodarowanie w transporcie samochodowym. Wybrane zagadnienia. Wydawnictwo Uniwersytetu

Gdańskiego, Gdańsk 2006.

Maerivoet S., De Moor B., Transportation Planning and Traffic Flow Models, Katholieke Universiteit Leuven, Belgium 2008.

McNally M.G., Rindt C., The Activity Based Approach, Center for Activity System Analysis. UC Irvine.

Mitchell R.B., Rapkin C., Urban Traffic: A Function of Land Use, Columbia University Press, New York 1954.

Nagel K., Wagner P., Woesler R., Still flowing: old and new approaches for traffic flow modeling. Operations Research, 51(5): pp. 681-710, 2003.

Neutens T., Schwanen T., Witlox F., The Prism of Everyday Life: Towards a New Research Agenda for Time Geography, Transport Reviews: A Transnational Transdisciplinary Journal, Vol. 31, Issues 1, 2011, pp. 25-47.

Newell G.F., Theories of instability in dense highway traffic. Operations Research Society Japan, 5, 1963, pp.9-54.

Newell G.F., A simplified theory of kinematic waves in highway traffic. Part 2: Queueing at freeway bottlenecks. 1993 Transportation Research 27 B (4), pp. 289-303.

OECD, Managing urban traffic congestion. European Conference of Ministers of Transport Report, OECD 2007, Publishing, Paris.

Oppenheim N., Urban travel demand modeling. Wiley, New York 1995.

Ortuzar J., Willumsen L. G., Modelling transport. 3rd Edition. Wiley, New York 2009.

Pawłowska B., Zewnętrzne koszty transportu, problemy ekonomicznej wyceny. Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk 2000.

Sobota A., Płynność ruchu w świetle badań naukowych, [w:] Systemy transportowe. Teoria i praktyka, VI Konferencja naukowo-techniczna, Katowice, 22 września 2009. Materiały konferencyjne, Katedra Inżynierii Ruchu, Wydział Transportu Politechniki Śląskiej, Katowice 2009, s. 457-464.

Steenbrink P., Optymalizacja sieci transportowych, WKiŁ, Warszawa 1978.

Szarata, A., Żyglowicz, J., Dynamiczne modele podróży, [w:] VIII Konferencja Naukowo-Techniczna „Problemy komunikacyjne miast w warunkach zatłoczenia motoryzacyjnego”, Poznań - Rosnówko 15-17 czerwca 2011, SITKRP, oddział w Poznaniu, s.42-51.

Szołtysek J., Podstawy logistyki miejskiej. Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Katowicach, Katowice 2007.

Szymanek A., Sterowanie ruchem w transporcie - koncepcja podstaw teoretycznych. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, seria Transport, z.35 Warszawa 1996.

Szymczak M., Logistyka miejska. Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, Poznań 2008.

Treiber M.. Kesting A., Helbing D.. Three- phase traffic theory and two-phase models with a fundamental diagram in the light of empirical stylized facts, Transportation Research Part B 44 (2010), pp. 983-1000.

Tundys B., Logistyka miejska - koncepcje, systemy, rozwiązania. Centrum Doradztwa i Informacji Difin sp. z o.o. Warszawa 2008.

Wardrop J.G., Some theoretical aspects of road traffic research. Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Part II, 1952 pp. 352-362.

Woch J., Kształtowanie płynności ruchu w gęstych sieciach transportowych, Polska Akademia Nauk - oddział w Katowicach, Komisja Transportu. Wydawnictwo Szumacher, Kielce 1998.

Żak J., Modelowanie procesów transportowych metodą sieci faz, Prace Naukowe, s. Transport, z.99, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2013.

Zochowska R., Dynamic Approach to the Origin-Destination Matrix Estimation in Dense Street Networks, The Archives of Transport, Vol. 24/2012, Issue 3, pp. 389-413.

Zochowska R.: Model miejskiej sieci transportowej dla potrzeb analizy zakłóceń w ruchu drogowym. XI konferencja „LogiTrans 2014”, Logistyka 3/2014 (dodatek elektroniczny „Logistyka-nauka”) s.7156-7165.

Zochowska R., Model struktury sieci miejskiej dla potrzeb oceny wariantów organizacji ruchu w czasie zajęcia pasa drogowego. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, seria Transport, z.97, s. 555 564, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2013.

Zochowska R., Modelowanie wyboru drogi w transporcie indywidualnym - wybrane aspekty, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, seria Transport z.86, s.83-104, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2012.

Zochowska R., Modelowanie zachowań podróżnych w warunkach zamknięć ulic w gęstych sieciach miejskich, VI konferencja „Systemy Logistyczne - teoria i praktyka” w Korytnicy, 11-14 września 2012, Logistyka 4/2012 (dodatek elektroniczny „Logistyka- nauka") s. 803-818.