数学 > 优化与控制
[提交于 2025年7月28日
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标题: 通过邻近分裂方法约束的动态最优运输的基本图
标题: Fundamental diagram constrained dynamic optimal transport via proximal splitting methods
摘要: 最优运输最近被提出作为一种工具,用于建模和高效解决各种流问题,例如起讫点问题和多商品流问题。 尽管该框架已被证明对许多大规模流问题有效,但其公式通常缺乏常见交通模型中使用的动态特性,例如Lighthill-Whitham-Richards模型。 在本工作中,我们提出了一种包含由基本图指定的动态约束的最优运输框架,用于建模宏观交通流。 该问题被表述为动态最优运输的一个凸变体,具有额外的非线性时空不等式约束,这些约束模仿了交通理论中的基本图。 该约束在可接受流量上施加了一个与密度相关的上限,捕捉了流量饱和和拥堵效应,从而为动力学优化留出了空间。 该公式遵循Benamou-Brenier运输原理,其中动能在密度和动量场上进行优化,同时满足质量守恒定律。 我们开发了邻近分裂方法,即Douglas-Rachford和Chambolle-Pock算法,这些算法利用了约束集的可分离结构,并且只需要简单的邻近操作,可以适应额外的(时变)空间限制或障碍物。 数值实验说明了约束对运输行为的影响,包括拥堵感知的扩散、重新路由和收敛。 该框架建立了最优运输与宏观交通流理论之间的联系,并提供了一个可扩展的变分工具,用于建模受拥堵限制(或饱和感知)的Wasserstein梯度流。
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