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研究生: 江立仁
Chiang, Li-Jen
論文名稱: 整合型運輸走廊交通管理模式之研究
A Study on Integrated Traffic Corridor Management Model
指導教授: 胡大瀛
Hu, Ta-Yin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 管理學院 - 交通管理科學系
Department of Transportation and Communication Management Science
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 115
中文關鍵詞: 運輸走廊智慧型運輸系統先進交通管理系統整合型交通管理
外文關鍵詞: Advanced Traffic Management Systems, traffic corridor, Intelligent Transportation Systems, Integrated Traffic Management
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  • 目前國內的交通設施無法隨車輛高成長率立即調整擴充,導致通勤在各大城市間的交通量於高速公路和主要幹道所組成之運輸走廊(Traffic Corridor)交通雍塞情況更加嚴重。因此運用先進科技提升運輸走廊的運行效率,已成為交通管理上重要課題之一。智慧型運輸系統(Intelligent Transportation Systems, ITS)以通信、電子、導航以及控制等先進技術加以整合,其目的是將車輛和道路的即時資訊,透過適當的方式傳遞用路人,提昇整體運輸系統的效率。
    研究主要對整合型交通管理(Integrated Traffic Management, ITM)進行討論,透過不同交通管理策略如匝道儀控、交通號誌控制以及路徑導引等,紓緩由高速公路、上下匝道以及平行於高速公路之主要幹道和相鄰市區道路所組成之運輸走廊的交通擁擠情形。透過建置之線性規劃模式,進行不同之交通管理策略並使用數學規劃軟體CPLEX求取運輸走廊中目標函數總延滯時間(Total Delay Time)最小,根據上述結果得到最佳化之控制設定。
    研究將建構兩組數學模式,數學模式一主要考慮匝道儀控以及交通號誌控制等交管策略;數學模式二除上述兩者並引入路徑導引。模式中之變數根據所定義之時間區段(Time Intervals)具有依時變化的性質,其中控制變數為各路段之車輛等候長度(Queue Length)以及定時號誌控制下之綠燈時比(Green Splits)。
    首先透過數學模式一的概念建構兩不同地理性質虛擬運輸走廊進行多種需求量之實驗,討論其總延滯時間以及車輛等候長度大小及分配情形;引入路徑導引之數學模式二與數學模式一比較,根據實驗結果探討績效的差異及模式的優缺點;探討求解之最佳化整合型交通管理結果,透過數學模式初始解輸入至DynaTAIWAN進行實證分析和驗證,最後根據上述整合型交通管理模式的整體分析結果撰寫結論與建議。

    Traffic congestion arises in big cities is common problems due to insufficient traffic facilities, and major bottlenecks include main arterials roads, freeways and traffic corridor. Intelligent Transportation Systems (ITS) integrate advanced techniques, such as telecommunication, navigation, control, with transportation systems, thus enhance transportation efficiency. The major purpose of ITS is to provide appropriate traffic information and/or route guidance to travelers, and travelers can respond to traffic conditions quickly.
    This research focuses on Integrated Traffic Management (ITM) to relieve possible congestion for traffic corridors through traffic control strategies. A traffic corridor basically includes freeway segments, on-ramps, off-ramps, and arterial streets. Possible traffic control strategies include ramp metering, traffic signal, and route guidance. The problem is formulated as linear programming models, and the objective function is to minimize total queue length for considered traffic corridors. Objective values for different control strategies are solved through CPLEX. Optimal control settings are obtained based on these calculations.
    Two sets of models are formulated. The first model considers ramp metering and traffic signal, and the second model includes route guidance constraints. The control variables include queue length for each roadway segment, and green splits for each pre-timed signal. Variable are time-dependent according to definition of time intervals.
    Numerical experiments are conducted for two traffic corridors to illustrate the proposed models. Total delay time and queue length distribution are used as performance indexes. Numerical results are explored and discussed to study the advantages and disadvantages of the models. In order to verify the results, traffic control strategies are used in DynaTAIWAN to simulate traffic flow distributions.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 圖目錄 VII 表目錄 IX 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究方法與流程 3 第二章 文獻回顧 6 2.1 整合型交通管理策略 6 2.1.1 號誌時制設計 6 2.1.2 運輸走廊的組成和管理方式 8 2.1.3 整合型交管策略及模擬實證分析 10 2.2 高速公路區域交通管理策略 13 2.2.1 主線控制 14 2.2.2 匝道儀控 16 2.3 市區道路交通管理策略 18 2.3.1 平行幹道及市區交通號誌控制方式 18 2.3.2 交通調整號誌控制 19 2.4 Store-and-Forward方法在交通管理之應用 22 2.4.1 Store-and-Forward路網的特性 22 2.4.2 Store-and-Forward概念下之數學模式 24 2.5 整合型交通管理之方法 26 2.5.1 用路人資訊系統之設計方法以及更新方式 27 2.5.2 用路人資訊系統影響下之更新轉向比 28 2.6 本土化交通模擬指派軟體-DynaTAIWAN 29 第三章 整合型運輸走廊管理模式之建構 32 3.1 研究架構 32 3.2 問題描述及目標函數之建構 34 3.3 平行幹道及市區道路之數學模式 37 3.4 匝道區域儀控之數學模式 41 3.5 高速公路主線之數學模式 46 3.6 智慧型運輸系統-用路人資訊系統 49 3.6.1 引入用路人資訊系統建置數學模式 49 3.6.2 用路人資訊系統之應用概念 50 3.7 整合型交通管理數學模式之小結 52 第四章 實驗設計與數值分析 53 4.1 模式求解及建置過程 53 4.2 虛擬運輸走廊I和II交通環境說明與參數設定 55 4.2.1 虛擬運輸走廊I地理環境說明與交通參數設定 55 4.2.2 虛擬運輸走廊II地理環境說明與交通參數設定 59 4.3 不同需求量之實驗 61 4.3.1 虛擬運輸走廊I多實驗下總延滯時間增加之情形 61 4.3.2 虛擬運輸走廊II多實驗下總延滯時間增加之情形 63 4.3.3 虛擬運輸走廊I和II多實驗下總延滯時間之比較 65 4.4 虛擬運輸走廊I各實驗下車輛等候長度分配情形 66 4.4.1 虛擬運輸走廊I低需求量下之實驗 66 4.4.2 虛擬運輸走廊I中需求量下之實驗 68 4.4.3 虛擬運輸走廊I高需求量下之實驗 71 4.4.4 虛擬運輸走廊I三種不同需求量下之比較 73 4.5 虛擬運輸走廊II各實驗下車輛等候長度分配情形 74 4.5.1 虛擬運輸走廊II低需求量下之實驗 74 4.5.2 虛擬運輸走廊II中需求量下之實驗 76 4.5.3 虛擬運輸走廊II高需求量下之實驗 78 4.5.4 虛擬運輸走廊II三種不同需求量下之比較 81 4.6 虛擬運輸走廊I和II在高需求量下之比較分析 82 4.7 實驗設計與數值分析之總結 84 第五章 用路人資訊系統 85 5.1 數學模式二之相關交通參數設定 85 5.2 數學模式二進行不同需求量之實驗 86 5.2.1 數學模式二多實驗下總延滯時間增加之情形 87 5.2.2 兩數學模式總延滯時間情形之比較 88 5.3 數學模式二各實驗下車輛等候長度分配情形 89 5.3.1 數學模式二低需求量下之實驗 90 5.3.2 數學模式二中需求量下之實驗 92 5.3.3 數學模式二高需求量下之實驗 95 5.4 兩數學模式在高需求量下之比較分析 97 第六章 交通情境分析及DynaTAIWAN之驗證 100 6.1 交通事故情境之發生 100 6.1.1 高速公路主線事故之影響 100 6.1.2 事故發生下用路人資訊系統之交管策略 101 6.2 數學模式初始解與DynaTAIWAN之比較與分析 105 6.2.1 DynaTAIWAN建構虛擬運輸走廊II之相關基本參數 105 6.2.2 數學模式初始解輸入DynaTAIWAN之結果與比較 106 第七章 結論與建議 108 7.1 結論 108 7.2 建議 109 參考文獻 111 附錄一 變數彙總表 113 自述 115

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2008-08-26公開
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