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研究生: 林定憲
Lin, Ting-Hsien
論文名稱: 應用細胞自動機構建適用於適應性號誌控制邏輯之混合車流模式
A Mixed-Traffic Cellular Automata Model for Adaptive Signal Control Logic
指導教授: 胡守任
Hu, Shou-Ren
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: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 適應性號誌控制邏輯細胞自動機混合車流模式
外文關鍵詞: adaptive signal control logic, cell automata, mixed traffic flow
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  • 適應性號誌控制邏輯在號誌控制系統中同時兼具即時反映交通變化且能紓解大量車流的優點,目前國外已經有商業化實際運作的系統,而國內自行發展出的COMDYCS-3E適應性號誌控制邏輯,僅適用於純車流環境,未能切合國內汽機車混合交通狀況。故本研究針對此問題,針對目前現有COMDYCS-3E之車流推進與預測模式進行改良,延續葉志韋(2014)以格位傳遞模式(CTM)為主之研究,透過引進細胞自動機(CA)作為車流推進預測模式,並以實地蒐集車流資料進行模式之驗證。
    本研究所發展之細胞自動機混合車流推進與預測模式係建構在COMDYCS-3E之子模式,作為車輛自偵測器至下游停止線之前之推估,以及在計算未來時階之得失比所需的預測交通狀態,本研究初步完成前者之模式構件與驗證,至於後者則仍需後續研究進行驗證與評估。該模式可應用於多車道與混合車流環境,也可處理機慢車優先道、機車停等區、直行車與右轉車交互影響等車流行為。
    針對本研究所構建的混合車流CA模式,透過實證研究,分別以微觀車流模擬軟體VISSIM進行車流情境模擬,以及臺南市小東路與西門路實際蒐集所得的車流資料,進行模式之驗證。研究結果顯示,該混合車流CA模式在流量高低與不同幾何狀況,皆具有描述混合車流推進至下游的能力。在與格位傳遞模式的比較中,該混合車流CA模式在描述機車推進的績效上有絕對的優勢,而CTM則在運算時間有明顯的優勢,儘管如此,該混合車流CA模式仍得以在半秒內完成單一時階所需之運算,因此在實際適應性號誌控制邏輯的應用上,有一定的發展潛力。

    The aim of this research is to develop a mixed traffic flow model for adaptive signal control logic called COMDYC-3E. There are two objectives: (1) to apply cell automata (CA) to enhance mixed traffic flow model for traffic prediction, and (2) to verify the validity of the mixed CA traffic flow model.
    This developed CA mixed traffic flow model is a traffic prediction model which is one of the sub modules in COMDYCS-3E, and it could estimate and predict vehicle traffic evolutions between vehicle detector and stop line along an arterial segment. Moreover, it is capable of modeling some traffic conditions such as motorcycle-stopping area, motorcycle preemption or priority lane, interaction between through and right-turned vehicles, and lane changing, etc.
    To verify the validity of the developed CA mixed traffic flow model, this research conducts empirical study via simulation experiment and field investigation. The simulation experiment results in the VISSIM environment show that the developed CA-based model can describe traffic behaviors of vehicles well in main scenarios except for the scenario with left-turned bay, and the same results are found in the field data evaluation. In addition, compared with the enhanced cell transmission model (enhanced CTM), the developed CA-based model has better performance than that of the enhanced CTM, especially on the traffic prediction of motorcycles. Finally, although the enhanced CTM consumes shorter time on calculation, the developed CA-based model can run fast enough to calculate in real time, which is applicable to an adaptive traffic signal control logic.
    This research develops a traffic prediction model under mixed traffic flow condition. The developed CA-based mixed traffic flow model could be incorporated into COMDYCS-3E to verify its validity in the future work.

    目錄 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 5 1.3 研究對象與範圍 5 1.4 研究流程 6 第二章 文獻回顧 9 2.1 都市幹道車流模式 9 2.1.1 中觀車流模式 9 2.1.2 微觀車流模式 10 2.2 細胞自動機車流模式 14 2.2.1 單車道CA車流模式 15 2.2.2 雙車道與多車道CA車流模式 17 2.2.3 號誌化CA車流模式 17 2.2.4 混合車流CA車流模式 18 2.3適應性號誌控制邏輯 20 2.3.1國外發展之週期性號誌控制邏輯 22 2.3.2國外發展之週期內號誌控制邏輯 24 2.3.3國內發展之適應性號誌控制邏輯 26 2.3小結 36 第三章 研究方法及進行步驟 37 3.1 細胞自動機理論 37 3.1.1 單車道車輛推進 37 3.1.2 變換車道規則 39 3.1.3 號誌控制規則 41 3.1.4 混合車流模式 42 3.2細胞自動機車流模式建構 47 3.2.1 模式觀測樣本 47 3.2.2 模式適用範圍與限制 48 3.2.3 車流模式建構 50 3.2.4 績效指標 58 3.2.5 細胞自動機車流推進模式演算流程 60 3.3 小結 64 第四章 實證分析 65 4.1細胞自動機車流推進模式模擬 65 4.1.1模擬情境設計 65 4.1.2模擬情境結果分析 69 4.1.3細胞自動機與格位傳遞模式比較 76 4.1.4小結 78 4.2細胞自動機車流推進模式實地調查 79 4.2.1資料蒐集方法 79 4.2.2小東路實際資料驗證結果 80 4.2.3西門路實際資料驗證結果 83 4.2.4 CTM比較分析 85 4.2.5小結 87 第五章 結論與建議 88 5.1結論 88 5.2建議 89 參考文獻 91

    中文部分:
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    下載圖示 校內:2021-02-18公開
    校外:2021-02-18公開
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