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研究生: 周廷軒
Xuan-Chou, Ting
論文名稱: 台灣地區高速公路路網電子收費暨交通管理系統主體架構之研究
A study of Electronic Toll and Traffic Management System on freeway/expressway networks in Taiwan
指導教授: 丁國樑
Ting, Kuo-Liang
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: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 245
中文關鍵詞: 先進交通管理系統智慧型運輸系統系統架構電子收費暨交通管理系統電子收費系統
外文關鍵詞: Electronic Toll Collection System, Advanced Traffic Management System, Electronic Toll and Traffic Management System, Intelligent Transportation System, System Architectue
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  •   自從挪威於1987年首先於其高速公路系統啟用電子收費系統(Electronic Toll Collection, ETC),近十多年來,世界各國更是普遍採用,以解決交通壅塞及種種所衍伸之問題。近年來之電子收費系統已由單純之收費功能衍生為具備交通管理功能。交通部高公局為使高速公路用路人可在不停車、不用現金與更有效率及安全環境下完成繳交通行費,於民國九十二年八月二十日公告徵求「民間參與高速公路電子收費系統建置及營運」案,冀望透過BOOT(Build Operate Operation-transfer)興建、營運、經營權移轉精神,由民間投資、建置與營運高速公路ETC,最後由遠通電收取得建置與特許營運權。然而,將ETC擴充至先進交通管理(Advanced Traffic Management System, ATMS)功能時,必須擬定電子收費暨交通管理系統(Electronic Toll and Traffic Management System, ETTM)架構,作為日後發展之依據。利用智慧型運輸系統(Intelligent Transportation Sysetm, ITS)架構之系統整合性,可協助本研究完成ETC與ATMS之架構整合工作。於此架構下,必須先確認使用者服務需求(User Service Requirements, USR),作為構建架構之參考。

      首先,本研究分別回顧各先進國家之ETC、ATMS、ETTM、ITS規劃、與ITS系統架構(ITS System Architecture, ITS-SA),並分別利用ITS規劃之市場組合法與追溯法進行規劃;接著利用專家問卷針對我國高速公路路網之ETTM服務需求進行調查,並分別以美國國家級ITS-SA與Turbo Architecture為操作方法與操作工具,進行ETTM系統架構之構建。

      在進行服務需求確認工作時,主要參考美國國家級ITS-SA之USR,並加入違規執法問項,將上述整理過之項目轉換成問卷問題,針對相關領域之專家學者進行調查工作,並以t檢定篩選各問項,最後保留之服務需求項目將作為構建系統架構之依據。本問卷主要分為電子收(付)費、先進交通管理、先進旅行者資訊、商業車輛營運、資料建檔管理等五大部分。

      確認服務需求後,亦須了解ITS-SA下之子系統與終端(合稱為實體)間之關係;接續工作為設定ETTM相關之因素(element)及其所包含之相關者與實體;接著設定相關市場組合(Market Package)及其所包含之因素,以及各因素所包含之設備組合(Equipment Package);最後篩選各因素間之關聯(Interconnect)與架構流(Flow);並針對不同時程之服務功能,分別完成短、長期ETC與ATMS系統架構。

      此外,本研究亦利用Turobo Architecture之擴充功能與整合功能,首先完成ATMS系統架構加入違規執法功能後之相關設定,並整合ETC與ATMS成為ETTM系統架構,最後針對ETTM系統架構提出相關結論與建議。

     Norway has firstly started using Electronic Toll Collection System(ETC)on freeway system in 1987. Many countries in the world have used it generally to solve traffic congestion and the derivative problems for decades. The recent development in ETC has extended from standard toll collection practice to traffic management. Taiwan Area National Freeway Bureau(TANFB), MOTC is in order to enable travelers pay the tolls more efficiently and without stopping/cash on freeway/expressway networks. TANFB, had announced that Far Eastern ETC Co., Ltd. had obtained the right to construct and operate ETC on freeway/expressway in Taiwan in the year 2005. However, in order to install the whole system and take full advantage of ETC for freeway/expressway network traffic management, the ETTM system architecture has to be established it.

     Makes use of the integrated property of Intelligent Transportation System-System Architecture(ITS-SA)to complete the combination between ETC and ATMS system architecture. Under such architecture the User Service Requierments(USR)has to be identified.

     Firstly, reviewing various nations’ ETC, ATMS, ETTM, ITS Planning and ITS-SA and utilizing the Market Package Planning Process and Traceability Planning Process is to proceed the planning. Secondly, it utilizes expert questionnaire to obtain service requirements of ETTM on freeway/expressway networks in Taiwan. Finally, using National ITS-SA and Turbo Architecture as the operation method and operation tool respectively to construct the ETTM system architecture.

     Service requirements were identified by referring to USR of National ITS-SA and adding the violation enforcement items. The items were presented expert questionnaire form for in-depth interview with related authorities and academic representatives. Using T test to eliminate the unfitted items, the remaining items were used as references for constructing the ETTM system architecture.

     The content of the expert questionnaire was divided into five major sections: Electronic Tolls, Advanced Traffic Management, Advanced Traveler Information, Commercial Vehicle Operation and Archived Data Management.
    The process starts with understanding the relationship between subsystems and terminators(called physical entities)under ITS-SA by identifying the service requirements, stakeholders and physical entities included in the elements of ETTM. Then, it identifies each element in the Market Package and the Equipment Package included in each elements. Finally, it sieves out the Interconnect and Flow between elements and completing the different terms of ETC and ATMS system architecture.

     Besides, the features of extension and combination in Turbo Architecture were utilized to complete the operation of adding violation enforcement functions into the ATMS system architecture and the combination of ETC and ATMS to become an ETTM system architecture. Finally the thesis brings up the conclusions and suggestions of ETTM system architecture.

    目錄 目錄 7 圖目錄 10 表目錄 13 第一章、緒論 15 1.1 研究背景與動機 15 1.2 研究目的 18 1.3 研究步驟與內容 18 1.4 研究流程 19 第二章、文獻回顧 20 2.1 電子收費系統 20 2.1.1 ETC案例 20 2.1.2 ETC關鍵技術 22 2.1.3 台灣發展現況 23 2.2 先進交通管理系統 28 2.2.1 ATMS系統案例 28 2.2.2 ATMS應用技術 30 2.3 電子收費暨交通管理系統 32 2.3.1 ETTM案例 32 2.3.2 ETTM應用技術 37 2.4 ITS規劃(ITS Planning) 38 2.4.1 市場組合法 38 2.4.2 追溯法 40 2.5 智慧型運輸系統-系統架構 42 2.5.1 美國國家級智慧型運輸系統-系統架構 42 2.5.2 歐盟智慧型運輸系統-系統架構 47 2.5.3 日本智慧型運輸系統-系統架構 49 2.5.4 台灣地區智慧型運輸系統-系統架構 49 2.5.5 Turbo Architecture 51 2.5.6 台灣地區-運研所之系統架構產生器 53 2.5.7 Turbo Architecture與系統架構產生器之比較 54 2.5.8 系統架構案例 56 第三章、研究方法 68 3.1 專家問卷 68 3.2 ETC系統架構之建立 70 3.3 產生並整合ATMS系統 70 3.4 Turbo Architecture之構建程序分析 71 3.4.1 (Start)建立架構,並回答質詢之問題 71 3.4.2 (Stakeholders)架構相關者之設定 72 3.4.3 (Inventory)確認架構中所有因素 72 3.4.4 (Services)確認架構之市場組合 73 3.4.5 (Requirements)確認架構之設備組合 73 3.4.6 (Interfaces)篩選各因素間之關聯、架構流 75 第四章、ETTM服務需求調查與分析 76 4.1 ETTM服務需求調查及內容 76 4.1.1 調查目的 76 4.1.2 問卷內容設計 76 4.2 問卷調查對象 77 4.3 問卷分析 77 4.4 小結 78 第五章、實際構建ETTM系統架構 88 5.1 子系統(Subsystems) 89 5.2 終端(Terminators) 93 5.2.1 環境(Environment) 93 5.2.2 人員(Human) 93 5.2.3 其他系統(Other System) 94 5.2.4 系統(System) 94 5.3 實體間之架構流 97 5.4 因素設定 98 5.4.1 因素說明 99 5.4.2 小結 114 5.5 選擇市場組合 115 5.5.1 建檔資料管理系統(Archived Data Management, AD) 116 5.5.2 先進旅行者資訊系統(Traveler Information, ATIS) 116 5.5.3 大眾運輸管理系統(Public Transportaion, APTS) 117 5.5.4 先進交通管理系統(Advanced Taffice Mangement, ATMS) 117 5.5.5 商業車輛管理系統(Commercial Vehicle Operations, CVO) 118 5.5.6 緊急事件管理系統(Emergency Management, EM) 119 5.5.7 維護與施工管理(Maintenance and Construction Management, MC) 120 5.6 篩選因素間之關聯與架構流 121 5.7 ATMS系統架構擴充 123 5.7.1 新增使用者服務需求與P-Spec之對應 123 5.7.2 Turbo Architectrue之操作 126 5.8 整合ETC與ATMS架構 129 5.8.1 於區域型架構下輸入(Import)計畫型架構 129 5.8.2 整合區域型與計劃型架構 130 5.9 系統架構成果 132 5.9.1 報表部分 132 5.9.2 圖部分 132 5.9.3 附錄之圖表說明 133 第六章、結論與建議 134 6.1 結論 134 6.2 建議 136 參考文獻 137 附錄一、問卷內容 140 附錄二、問卷調查對象 154 附錄三、問卷之問項來源表 155 附錄四、服務需求與P-SPEC對應表 166 附錄五、P-SPEC與設備組合對應表 171 附錄六、市場組合、設備組合、子系統對應矩陣表 179 附錄七、市場組合與使用者服務需求(USR)對應表 186 附錄八、ETTM子系統圖(系統架構臘腸圖) 188 附錄九、ETTM系統架構各主要因素間架構流向圖 194 附錄十、短期ETC系統架構各相關因素間架構流報表 223 附錄十一、短期ETC系統架構各相關因素間架構流應用標準協定報表 231 附錄十二、短期ETC系統架構因素報表 238 附錄十三、短期ETC系統架構之市場組合報表 242 附錄十四、短期ETC系統架構實體與市場組合對照表 245

    中文部分
    1. http://210.61.220.10/saweb/
    2. 交通部運輸研究所,『台灣地區智慧型運輸系統綱要計畫─2003-2010(研究報告書)』,民國93年5月。
    3. 陶穎奇,『建立台灣地區高快速路網用路人資訊服務系統主體架構之研究』,國立成功大學交通管理學系碩士論文,民國93年。
    4. 交通部台灣區國道高速公路管理局,『徵求「民間參與高速公路電子收費系統建置及營運」案招商文件』,民國92年。
    5. 交通部台灣區國道高速公路局、昭淩工程顧問股份有限公司、亞聯工程顧問股份有限公司、世技電機工業技術事務所、Wilbur Smith Associates Ltd.,『高快速公路整體路網交通管理系統綜合規劃』,民國92年。
    6. 遠東電子收費公司,『民間參與高速公路電子收費系統建置及營運案-投資計畫書』,民國92年。
    7. 行政院,『挑戰2008-國家發展重點計畫』,民國92年。
    8. 交通部運輸研究所,『台灣地區發展智慧型運輸系統(ITS)系統架構之研究(Ⅱ)』,民國91年11月。
    9. 蔡佳隆,『建立本土化電子收費交通管理系統架構之研究』,淡江大學運輸管理學系碩士論文,民國90年。
    10. 交通部運輸研究所,『台灣地區發展智慧型運輸系統(ITS)系統架構之研究(Ⅰ)』,民國90年9月。
    11. 卓訓榮,『公路電子收費與ITS相容架構之研究』,中華智慧型運輸系統協會,民國89年。
    12. 林維信;張本和,『美、日、歐ITS系統架構之比較與借鏡』,Taiwan’s Conference & Exhibition on ITS,民國89年。
    13. 交通部運輸研究所,『先進交通管理系統之先導研究與雛型系統之建構發展』,民國88年。
    14. 交通部運輸研究所,『台灣地區發展智慧型運輸系統綱要計畫-ITS發展領域與使用者服務之供、需調查分析』,民國88年8月。
    15. 林惠玲、陳正倉,『應用統計學』,民國88年4月。

    西文部份
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    19. http://www.state.nj.us/turnpike/
    20. http://www.dot.ca.gov/
    21. http://www.virginiadot.org/default_flash.asp
    22. http://www.vdot-itsarch.com/index.html
    23. http://www.highways.gov.uk/
    24. http://www.407etr.com/
    25. http://www.raytheon.com
    26. http://www.houstontranstar.org/
    27. http://www.montgomerycountymd.gov/index.asp
    28. http://itsarch.iteris.com/itsarch/
    29. http://www.amtech.com/default.htm
    30. http://www.tfhrc.gov/pubrds/mayjun00/turbo.htm(Turbo Architecture: A Tool for Leveraging the National ITS Architecture)
    31. http://www.nawgits.com/icdn/turbo/
    32. http://www.dot.state.ga.us/
    33. http://www.its-sti.gc.ca/Architecture/english/static/keycon.htm
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    52. Electronic Toll and Traffic Management System-A synthesis of Highway Practice, National Cooperative Highway Research, 1993.

    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2005-07-12公開
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