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Route Choice Strategies in a Transportation Model

10,000 3,000

Topic Description

Summary
In an ever expanding world where communication and travel are becoming easier and more a part of
our everyday lives people come to expect and rely on these services in order to go about their daily
lives. As the popularity of road transport and vehicle ownership increases so does demand on the road
network. The provision of network capacity has fallen somewhat short of the demand, especially during
peak travel periods, due to the lack of investment in carrying capacity and alternatives to private vehicle
use. The result has lead to increases in the occurrence and severity of congestion experienced on roads
today.
Congestion and its effects are things that people invariably want to avoid. The capability of these drivers
to avoid this congestion is linked to their knowledge of the network (or section thereof) over which they
are trying to conduct their journey. Various driving aids and information providers such as sat-nav and
radio bulletins are used by drivers in order to try and get ‘one step ahead of the pack’.
The purpose of this project is to conduct an investigation into the effectiveness of certain driver route
choice strategies. This project investigates how effective these strategies are and whether there is a more optimal solution. This project looks at what happens when drivers with similar strategies that are formed as a result of information they have regarding congestion conditions interact with each other.

Contents
1 Introduction 1
1.1 Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Congestion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.1 Impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.2 Causes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.3 Result . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Aims and Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.1 Project Aim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.2 Minimum Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3.3 Project Milestones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Project Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Background Research 5
2.1 Building a Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Modelling and Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.1 Model Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.2 Model Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.3 Types of Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.4 Model Conceptualisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.5 Decentralised Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.6 Model Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 Driver Route Choice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.4 Existing Traffic Simulation Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.4.1 CONTRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.4.1.1 Modelling Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.4.1.2 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.2 DRACULA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
iii
3 Design 16
3.1 Problem Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 System Conceptualisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2.1 Entities and Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.1.1 Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2.1.2 Roads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.1.3 Junctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.1.4 Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2.1.5 Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3 Model Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3.1 Model Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3.2 Model Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3.2.1 Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3.2.2 Roads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3.2.3 Junctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3.2.4 Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3.2.5 Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3.3 Model Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3.4 Route Choice Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3.5 Implementation Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4 Model Conceptualisation 25
4.1 Network Conceptualisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2 Model Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.2.1 Edge Weight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3 Route Choice Strategy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.4 Implementation Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.5 Model Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5 Policy Analysis and Model Use 34
5.1 Data Collected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2 Simulated Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2.1 100% Saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2.1.1 Simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2.1.2 Knowledgeable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2.1.3 Learning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2.1.4 Dynamic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
iv
5.2.1.5 Direct Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2 Increasing Saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.2.2.1 Knowledgeable Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.2.2.2 Learning Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.2.2.3 Dynamic Drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6 Project Evaluation 43
6.1 Evaluation Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.2 Project Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.2.1 Model validity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.2.2 Model Effectiveness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.2.3 Conduction of Appropriate Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.2.4 Appropriate Presentation of Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.2.5 Evaluation Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.3 Further Investigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Bibliography 46
Appendix A 48
Appendix B

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