flownet 소개: R에서 효율적인 운송 모델링

flownet 소개: R에서 효율적인 교통 모델링패키지 개요flownet은 네트워크 처리, 경로 열거 및 교통 할당을 위한 고성능 도구를 제공하는 R 패키지입니다. 현재 Path-Sized Logit(PSL) 모델(Ben-Akiva and Bierlaire, 1999)을 구현하고 있으며, 경로 중복을 고려한 확률적 교통 할당을 수행합니다. 또한, 새롭게 설계된 경로 열거 알고리즘과 매우 효율적인 All-or-Nothing 할당 솔루션을 제공합니다.다중 모드 네트워크를 위한 재귀 그래프 통합/축소 및 단순화 기능이 포함된 유틸리티 함수를 제공하며, 데이터 프레임과 간결한 API를 사용해 그래프와 희소(OD) 행렬을 직관적으로 표현할 수 있습니다.주요 종속성 및 성능flownet은 fastverse생태계의 여러 라이브러리(collapse, kit 등)와 함께 igraph(효율적 라우팅), geodist, leaderCluster(공간 거리 및 클러스터링), mirai(R 수준 병렬 처리) 등을 활용합니다. PSL은 C로 완전히 구현되어 있어 빠른 계산을 지원합니다.향후 igraph를 내부 C/C++ 라우팅 코드로 대체하여 전체 경로 열거 알고리즘을 C/C++로 이전하는 연구가 예정되어 있습니다.지원 네트워크 형식방향성 및 무방향 그래프, 다중 모드 네트워크를 지원합니다.예시: 아프리카 대륙 도로망africa_network은 Krantz(2024) "Optimal Investments in Africa’s Road Network"에서 제시된 453개 도시와 국제 항구를 연결한 최단 OSRM 자동차 경로를 교차·단순화하여 생성한 네트워크입니다. 1379개의 노드와 2344개의 엣지, 총 315,000km의 도로망을 포함하며, flownet으로 간단히 처리할 수 있는 작은 규모의 예시입니다.library(fastverse) fastverse_extend(flownet, sf, tmap) tm_basemap("CartoDB.Positron", zoom = 4) + tm_shape(africa_network) + tm_lines(col = "speed_kmh", col.scale = tm_scale_continuous(values = "turbo", values.range = c(0.1, 0.9), value.na = "grey"), col.legend = tm_legend("Speed (km/h)", position = c("left", "bottom"), frame = FALSE, text.size = 0.8, title.size = 1, item.height = 2, na.show = FALSE), lwd = 1.5) + tm_shape(africa_cities_ports) + tm_dots(size = 0.1) + tm_layout(frame = FALSE, outer.margins = 0)OSRM 링크 속도는 중앙 아프리카 도로에서 평균 40km/h, 도심 근처에서는 그보다 높은 속도를 보입니다. 제안된 링크를 제거한 후 경계 통과 시간과 서류 처리 시간을 포함한 총 거래 시간을 계산한 예시는 다음과 같습니다.# 제안된 링크 제거 africa_net %>% cat(sep = ", ") # from, to, from_ctry, to_ctry, FX, FY, TX, TY, sp_distance, distance, duration, speed_kmh예시: 미국 화물 분석 프레임워크(FAF5)FAF5 네트워크는 487,384개의 링크와 348,498개의 노드를 포함한 대규모 네트워크이며, PSL 방법을 세심하게 조정해야 합니다. 이 네트워크는 flownet의 네트워크 단순화 기능을 테스트하기에 적합한 사례입니다.