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研究生: 吳榮光
Wu, Rung-Guang
論文名稱: 構建高速公路入口匝道群組化遞變式匝道儀控系統之研究
The Grouping and Gradually Adjusted On-ramp Metering Systems
指導教授: 何志宏
He, Zhi-Hong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 管理學院 - 高階管理碩士在職專班(EMBA)
Executive Master of Business Administration (EMBA)
論文出版年: 2002
畢業學年度: 90
語文別: 中文
論文頁數: 86
中文關鍵詞: 停等車隊非重現性壅塞匝道儀控
外文關鍵詞: Non-Recurrent Congestion, Queue Length, Ramp Meterin
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  • 摘 要
    運用匝道儀控來解決高速公路的重現性及非重現性交通壅塞問題乃是非常重要的交通管理策略,過去在此方面的研究已有相當多的成果發表。而在各種匝道儀控策略中,係以交通感應儀控模式最具備即時應變之能力;然而在其控制邏輯上,則大多是以壅塞路段向上游交流道逐漸擴散的方式來施加控制。因此,其對平衡地區道路及控制高速公路主線的停等車隊方面,仍有許多可改善的空間。
    本研究所提出的『群組化遞變式匝道儀控系統』,係運用改變入口匝道流量的控制邏輯發展而成。其主要的目的,乃是將事故發生後,道路所減少的容量有效的分配到上游各入口匝道上,進而控制事故上游路段所產生停等車隊的長度。其控制的邏輯係將各入口匝道以群組的方式加以組合,同時並對各群組之入口匝道,以一定的儀控率從事遞減式之控制;在此兩項控制因素之下,其所達到的控制效果不僅可改善高速公路入口匝道與地區道路的交通壅塞問題,同時亦能縮減事故地點上游所累積的停等車隊,及事故後車隊消散的時間。因此,『群組化遞變式匝道儀控系統』將可針對不同地區的高速公路及不同的事件狀況,來發展出不同的交通控制策略。
    經過本研究之模擬分析結果發現,『群組化遞變式匝道儀控系統』確實可將因事故發生所減少之容量,有效分配至上游各入口匝道;並能進一步控制事故上游路段所產生之停等車隊長度,進而達到本研究運用匝道儀控即時解決非重現性壅塞問題之構想。
    關鍵字:
    匝道儀控,非重現性壅塞,停等車隊,Ramp Metering,Non-Recurrent Congestion,Queue Length

    ABSTRACT
    The application of ramp metering control is a very important strategy to improve recurrent and non-recurrent congestions on the freeway. In these topics, many research results have already been advertised. Traffic-responsive metering model is the best one of changeable ability on real-time in many strategies of ramp metering. Nevertheless, most of the controls logics with cancerous way behind upstream of traffic jam. So these kinds of control strategies cannot balance the area of freeway interchange and its nearby surface street. There are many ways to improve the queue length of the freeway mainline.
    “The Grouping and Gradually Adjusted On-ramp Metering Systems”, which is the logic of control flows to develop methods in this thesis. How effective to share the capacity with the on-ramp of its upstream roadway, after incident for the decrease of line and decrease of the queue length behind the upstream is the goal. The logic of control method, which is clustering those nearly freeway on-ramps and controlling ramp metering with two dimensions the control strategy at the same time. The effect not only can improve the congestion of freeway on-ramps but also can decrease the queue length and fast disappear queue of the freeway mainline. In different area and saturation can build up different strategies of ramp metering with “The Grouping and Gradually Adjusted On-ramp Metering Systems”.
    It can affect to share the residual capacity from the upstream for every on-ramp and to decrease the queue length after an incident happened in this study area. That is come to the decision for non-recurrent congestions with “The Grouping and Gradually Adjusted On-ramp Metering Systems”.

    目 錄 頁次 第一章 緒論 1.1 研究背景與動機 1-1 1.2 研究目的 1-3 1.3 研究範圍與限制 1-4 1.4 研究內容與流程 1-5 1.5 研究方法與架構 1-8 第二章 文獻回顧 2.1 車流特性 2-1 2.2 車流模式 2-3 2.2.1 微觀車流模式 2-4 2.2.2 巨觀車流模式 2-6 2.3 高速公路匝道儀控之回顧 2-8 2.3.1 高速公路實施匝道儀控功能及目的 2-8 2.3.2 高速公路實施匝道儀控之策略 2-8 2.3.3 定時儀控模式 2-10 2.3.4 地區交通感應儀控模式 2-11 2.3.5 整合交通感應儀控模式 2-13 2.3.6 國內相關匝道儀控之研究 2-14 2.4 現行車流模擬模式概述 2-15 第三章 中山高速公路交通控系統與匝道儀控發展現況 3.1 中山高速公路交控系統發展概述 3-1 3.2 現有ITS簡易交控系統概述 3-2 3.2.1 ITS簡易交控系統之配置 3-2 3.2.2 ITS簡易交控系統之功能 3-4 3.3 國道一號高速公路匝道儀控現況概述 3-5 3.4 各交流道北上側幾何現況 3-8 3.5 現況交通量特性分析 3-11 第四章 群組化遞變式匝道儀控模式構建 4.1 群組化遞變式匝道儀控模式之構念 4-1 4.2 群組化遞變式匝道儀控模式構建 4-2 4.3 群組化遞變式匝道儀控模式控制步驟 4-6 第五章 路網構建與PARAMICS參數校估 5.1模擬模式之路網構建與校估程序 5-1 5.2 旅次需求檔案之構建 5-3 5.3 車型種類與交通尖離峰時刻模擬之構建 5-4 5.4 駕駛者行為模式之設定 5-5 5.5 車流行為模式之設定 5-6 5.6 車輛特性參數之設定 5-7 5.7 車輛行為參數之設定 5-8 5.8交通量指派方法之選定 5-9 第六章 模擬設定與資料蒐集分析 6.1 模擬情境設定與策略分類 6-1 6.1.1模擬情境設定 6-1 6.1.2模擬策略分類 6-2 6.2 方案績效分析 6-5 6.2.1總出發車旅次數績效分析 6-7 6.2.2總到達車旅次數績效分析 6-8 6.2.3總到達車輛之平均旅行時間績效分析 6-9 6.2.4總到達車輛之平均旅行時間績效分析 6-10 6.2.5事故地點主線上游之最大停等車隊長度績效分析 6-11 第七章 結論與建議 7.1 結論 7-1 7.2 建議 7-3 參考文獻 中文部份 Ⅰ 英文部份 Ⅱ 表目錄 頁次 表 2.2.2-1 單一階段車流模式方程式 2-7 表 2.4-1 各種知名車流模擬模式之功能比較表 2-19 表 3.1-1中山高速公路已完工之主要交通控系統建置表 3-1 表 3.5-1高雄~大林北上尖峰時段車流狀況表 3-14 表 4.2-1高速公路設計速限100(km/hr)服務等級表 4-6 表 4.3-1各交流道到達事故點旅行時間表 4-8 表 5.2-1大林~高雄北向16~20時不分車種O-D推估表 5-4 表 5.3-1 車輛種類組合表 5-5 表 5.6-1 以PARAMICS對各種車輛特性調整表 5-8 表6.1.2-1交流道代號表 6-3 表6.1.2-2群組方案代碼表 6-3 表6.1.2-3 A、E方案群組分組表 6-4 表6.1.2-4 B、F方案群組分組表 6-4 表6.1.2-5 C、G方案群組分組表 6-4 表6.1.2-6 D、H方案群組分組表 6-5 表6.2-1距離入口匝道四公里處各方案模擬與現況績效比較表 6-6 表6.2-2距離入口匝道九公里處各方案模擬與現況績效比較表 6-6 表6.2-3距離入口匝道十六公里各方案模擬與現況績效比較表 6-7 表7.1-1車輛轉向比較表 7-2 圖目錄 頁次 圖1.3-1 研究範圍路網圖 1-4 圖1.4-1 研究流程圖 1-6 圖1.5-1 研究架構圖 1-9 圖2.1-1基本車流特性圖 2-3 圖3.2-1 簡易交控系統架構圖 3-2 圖3.2.1-1 南區路段終端路側設備配置示意圖 3-4 圖3.3-1 國道一號高速公路匝道儀控系統架構圖 3-5 圖3.4-1 楠梓交流道北上示意圖 3-9 圖3.4-2 新營、岡山交流道北上示意圖 3-9 圖3.4-3永康、路竹交流道北上示意圖 3-10 圖3.4-4嘉義交流道北上示意圖 3-10 圖3.4-5 台南、安定、麻豆、水上及大林北上示意圖 3-11 圖4.2-1群組化遞變式儀控模式控制程序圖 4-5 圖4.2-2 區域匝道儀控模式運作示意圖 4-6 圖4.3-1群組化遞變式儀控模式群組示意圖 4-7 圖4.3-2二個一群組遞變式儀控控制步驟示意圖 4-9 圖4.3-3 N=1群組化遞變式匝道儀控邏輯圖 4-13 圖4.3-4 N=2群組化遞變式匝道儀控邏輯圖 4-14 圖4.3-5 N=3群組化遞變式匝道儀控邏輯圖 4-15 圖4.3-6 N=4群組化遞變式匝道儀控邏輯圖 4-16 圖5.1-1模擬軟體之路網構建與校估流程圖 5-1 圖6.1.1-1駕駛人轉向路線模擬改道圖 6-2 圖6.2.1-1總出發車旅次數績效分析圖 6-8 圖6.2.2-1各方案總到達率比較績效圖 6-9 圖6.2.2-2各方案總到達車旅次數績效圖 6-9 圖6.2.3-1各方案總到達車輛之平均旅行時間績效分析圖 6-10 圖6.2.4-1事故地點主線上游最大停等車隊長度績效分析圖 6-11 圖6.2.5-1事故地點主線上游停等車隊之延續時間績效分析圖 6-11

    參 考 文 獻
    一、 中文部份
    1.林鴻基,『高速公路最適匝道控制策略之研究』,成大交通管理科學研究所碩士論文, 民國七十九年六月。
    2.楊雨青,『高速公路事件偵測與匝道儀控整合模式之研究-類神經網路之應用』,成大交通管理科學研究所碩士論文,民國八十八年六月。
    3.國道高速公路局,『高速公路入口匝道號誌管制標準作業與管制策略之研究』,民國八十四年五月。
    4.蘇梓見,『建立高速公路入口匝道儀控專家系統之研究』,國立中央警察大學警政研究所碩士論文,民國八十五年六月。
    5.詹宗翰,『高速公路匝道儀控率之最佳化』,國立成功大學土木工程研究所碩士論文,民國八十七年六月。
    6.楊子儉,『用PARAMICS模擬模式探討匝道儀控運作』,國立台灣大學土木工程研究所碩士論文,民國八十九年六月。
    7.國道高速公路局,『高速公路統計年報』,民國九十年。
    8.鐘敦沛,『高速公路匝道流量控制之研究』,交通大學交通運輸研究所碩士論文,民國八十九年七月。
    9.交通部運輸研究所,『高速公路匝道儀控現場督導、實施績效與衝擊評估』,民國八十三年十一月。
    10.國道高速公路局,『中山高速公路入口匝道儀控系統整合測試計劃』,民國八十七年十二月。
    11.中華民國運輸學會,『高速公路連續假期交通疏導策略民意調查』,國道高速公路局,民國八十七年九月。
    12.陳菀蕙,『FREQ8PE應用於高速公路匝道控制之研究-以五股至內湖段為例』,國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文,民國七十九年六月。
    13.藍武王、許書耕,『高速公路上匝道儀控系統之理論與實務初探』,都市及公路交通監控技術研討會,民國八十二年十二月。
    14.吳耿毓,『類神經網路應用於自動化高速公路匝道儀控之研究』,國立成功大學交通管理科學研究所碩士輪文,民國八十五年六月
    15.許添本、簡正詮,『匝道儀控佔有率穩定法之研究』,運輸計劃季刊,民國九十年六月。
    16.國道高速公路局,『中山高速公路入口匝道儀控工程系統功能需求』,民國八十五年。
    17.李宗憶,『考慮動態OD推估之適應性整體匝道儀控模式研究』,私立淡江大學運輸科學研究所碩士論文,民國八十五年六月。
    18.張程皓,『都會區高速公路匝道儀控之研究』,國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文,民國八十三年六月。
    19. 蘇梓見,『建立高速公路入口匝道儀控專家系統之研究』,國立中央警察大學警政研究所碩士論文,民國八十五年六月。
    20.黃思芬,『都會區高速公路走廊實施匝道控制之整體交控策略研究』,國立成功大學交通管理科學研究所碩士論文,民國八十年六月。
    21.何志宏等,『先進式微觀車流模擬器—PARAMICS應用於台灣地區發展ITS模擬網路之模式校估測試研究』,交通部運輸研究所,民國八十八年。
    22.何志宏等,『先進式微觀車流模擬器—PARAMICS模擬軟體應用於高速公路與市區道路交控系統整合策略之研究(期中報告)』,交通部運輸研究所,民國九十年七月。

    二、英文部份
    23.Adolf D. May, “Traffic Flow Fundamentals”, University of California at Berkeley, 1990.
    24.Henry C. Lieu, “Simulation-an Evaluation Technique for Freeway Ramp Metering Control Strategies”, 中山高速公路入口匝道儀控系統工程第一次技術研討會,八十四年元月。
    25.Gang-Len Chang, “An Integrated Real-Time Ramp Metering Model for Non-Recurrent Congestion”, 中山高速公路入口匝道儀控系統工程第一次技術研討會,八十四年元月。
    26.Daganzo, C. F., 1995(b), “ Properties of Link Travel Time Functions under Dynamic Loads”, Transportation Research, Vol. 29B, No. 2, pp. 95~98.
    27.Daganzo, C,F, 1995, “Properties of Link Travel Time Function under Dynamic Load”, Transportation Research, Vol.29B, No.2, pp.95~98.
    28.L. A. Pipes, “An Operational Analysis Of Traffic Dynamics” Series Journal of Applied Physics, Vol. 23, No. 3, pp. 274-287, 1953.
    29.“PARAMICS Modeller V3.0, User Guide”, QUADSTONE Ltd., 1999.
    30.“PARAMICS Modeller V3.0, Reference Manual”, QUADSTONE Ltd., 1999.
    31.“PARAMICS Analyses V3.0, User Guide”, QUADSTONE Ltd., 1999.
    32.“PARAMICS Analyses V3.0, Reference Manual”, QUADSTONE Ltd., 1999.
    33.Benjamin A. Coifman, “New Methodology For Smoothing Freeway Loop Detector Data: Introduction To Digital Filtering”, TRR 1544, pp.142-152.
    34.T. W. Forbes, H. J. Zagorski, E. L. Holshouser And W. A. Deterline, “Measurement of Driver Reactions to Tunnel Conditions”, Highway Research Board, Proceedings, Vol. 37, pp. 345-357, 1958.

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2002-08-27公開
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