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研究生: 李典晏
Lee, Tien-Yen
論文名稱: 以站間準點為目標之公車到站時間預估與號誌優先控制整合開發研究
An Integrated Analysis of a Bus Travel Time Prediction Model and Signal Preemption Control Strategies Aiming at Bus Timetable Adherence
指導教授: 何志宏
Ho, Chi-Hong
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: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 95
中文關鍵詞: PI控制法則號誌優先控制策略行車時間預估PARAMICS車流模擬軟體
外文關鍵詞: Travel time prediction model, Signal preemption control strategies, PARAMICS simulation model, PI control
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  • 本文主要探討以優先號誌控制方式縮短行車時間,藉以提升公車準點到站之機率。研究中選定台南市5路公車於西門路上連續三處號誌化路口所組成之四區段作為研究區域。根據該路段範圍內之道路幾何、起訖旅次及交通管理與控制等資料,建立PARAMICS車流模擬軟體之相容格式檔,此路網之車流模擬結果則用以建立其公車基礎班表及各區段之行車資料,以作為公車準點性及行車時間預估依據。文中採用PI控制理論來預測公車下一時間速率及到達下一個路口所需之時間。預測結果顯示,此方法可於公車到達路口前5秒即可準確預估其到達時間之特性,因此將有足夠之時間判斷路口執行號誌優先控制之必要性及所採取之模式。根據PARAMICS車流軟體之模擬資料,本研究建立PI控制法用於行車時間估算方法,經1200次估算之結果與PARAMICS數據具有相似之變化。文中利用該行車時間估算方法來發展路口號誌之優先控制策略,其方式係根據行駛期間之預估到達路口時間資訊,來判斷公車是否準點到站,並作為執行號誌控制之依據。
    研究中係採用延長綠燈時間及縮短紅燈時間之號誌控制方法;為達路口效益最大化及公車優先通過之目標,本文係採綠燈延長或紅燈縮短時間不大於6秒之控制策略參數,而控制目標式則為兩站間的旅行時間,且不大於68秒,此值當在沒有號誌優先通行控制時,僅有30%的公車可準時或提前到站。文中之三處路口號誌共以八種控制模式進行設計,依序由綠燈延長、紅燈縮短時間為3秒來執行各控制模式之模擬;若行車時間已達其設定值,即執行下一發車時刻之模擬。否則即增加控制時間至6秒。採每秒發車共6300次模擬,當三處路口之控制時間均為6秒時,因執行綠燈延長及紅燈縮短控制,兩站間之公車行車時間低於68秒之車次,將分別增加為40%到50%,故此可驗證號誌優先控制將提升公車到站之準點性。
    雖然本研究中僅分析三處號誌化路口之案例,但相同之控制邏輯仍可應用於較長路段之多號誌路口之控制場合;另外由於GPS之車行資料可隨時更新車行時間預估軟體之資料庫,因此隨著號誌優先通行控制次數之增加,預估公車到站時間之可靠度及路口號誌控制之有效性均可有效地提高。

    This study aims at developing new signal preemption control strategies in order to enhance the timetable adherence of city bus lines within bus stop pairs. Three adjacent signalized intersections in No. 5 bus line in Tainan City are selected for doing a case study. All data of the its roadway network, O-D trip matrix and traffic control measures within the said study area are put into PARAMICS simulation software for further analysis. Simulation results are employed to establish the basic bus timetable which is based for evaluating the prediction accuracy of bus travel time as well as bus timetable adherence. Using PI control with 1,200 simulation runs, the proposed travel time prediction model demonstrates quite satisfactory performance compared with those simulation outputs.
    The travel time prediction model is then adopted to develop signal preemption control strategies and is integrated with each other for following analysis. Two primary signal priority schemes, i.e. the extension of major green period and the reduction of major red period are employed to enhance the possibility of bus priority pass through those intersections for maximizing the benefit of bus timetable adherence. Eight control modes comprised by three adjacent signalized intersections have been designed to engage in simulation tests. A bus releases in every second and is traced throughout the bus network until it leaves out the system. Total simulation time lasts 6,300 seconds. It is found that the number of bus travel time under 68 seconds has increased 40% to 50% by implementing both strategies of green time extension and red time reduction when controllable time limit is set within 6 seconds. It is shown that the proposed signal preemption control strategies do significantly benefit the bus timetable adherence.
    Although only three signalized intersections are included in the case study, it is believed the same control logics can be applied to other scenarios with more intersections or longer road segments. With the coming of ITS age, the GPS positioning information will become much more available in modern city bus systems. Therefore we are more confident that the performance of this integrated framework of the bus travel time prediction model and signal preemption control strategies will definitely improve our real world bus timetable adherence.

    第一章 緒論 1 1.1 研究緣起 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究方法 2 1.4 研究範圍及限制 3 1.5 研究內容 5 1.6 研究流程 6 1.7 研究預期成果 7 第二章 文獻回顧 9 2.1 公車號誌優先通行控制 9 2.2 各種公車優先策略之研究 11 2.3 公車旅行時間預測 14 2.4 公車準點性的探討 19 2.5 車流模擬軟體回顧 21 2.6 公車優先通行策略之績效評估 24 第三章 車流模擬路網之構建 27 3.1 PARAMICS先進模擬軟體概述 27 3.2 PARAMICS之模擬應用 30 3.3 PARAMICS路網之建置 31 3.3.1 一般道路 31 3.3.2 交叉路口 32 3.3.3 路網組成 33 第四章 提高準點性之公車優先號誌控制策略 36 4.1 使公車準點到站之號誌控制邏輯概述 37 4.2 考慮旅行時間下之公車到站時間分析 41 4.3 公車旅行時間預測模式分析 43 4.3.1 影響旅行時間預測準確度之因素 43 4.3.2 旅行時間預測模式 45 4.4 號誌優先通行控制策略 48 4.4.1 「不控制」之控制方法分析 50 4.4.2 「延長綠燈時間」之控制方法 50 4.4.3 「切斷紅燈時間」之控制方法 51 4.4.4 「早開紅燈時間」之控制方法 52 第五章 實例探討 56 5.1 實驗設計分析 56 5.2 模擬路網之構建 57 5.3 模擬結果分析 62 5.3.1 公車行車時間預測的結果 62 5.3.2 由歷史資料來預估公車行車時間 69 5.4 號誌優先通行控制分析 74 5.4.1 行車時間估算 74 5.4.2 號誌優先通行控制方式 78 5.4.3 執行號誌優先通行控制效益 78 5.4.4 號誌優先通行控制策略 83 5.4.5 實施優先通行號誌之整體效益 84 第六章 結論與建議 90 6.1 結論 90 6.1.1 PARAMICS軟體模擬部分 90 6.1.2 行車時間估算部分 90 6.1.3 號誌優先通行控制部分 90 6.2 建議 91 參考文獻 93

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    下載圖示 校內:2007-06-14公開
    校外:2007-06-14公開
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