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研究生: 洪偉勛
Hung, Wei-Hsun
論文名稱: 高速公路旅行時間推估模式之開發與應用-以國道五號為例
Development and Applications of Freeway Travel Time Estimation models for National Freeway No.5
指導教授: 魏健宏
Wei, Chien-Hung
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: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 133
中文關鍵詞: 國道五號交通特性分析旅行時間推估模式車輛偵測器空間平均速率
外文關鍵詞: Traffic Characteristic Analysis, Travel Time Estimation Model, Vehicle Detector, Space Mean Speed
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  • 本研究參考交通部運輸研究所於民國99年出版之「公路路網交控及資訊系統架構設計與建置準則」中建立的「高快速公路旅行時間推估與預測資訊系統建置準則指引」為研究主軸,並依序執行旅行時間推估過程中的六大關鍵課題,包括資料蒐集過濾與處理步驟、交通狀態分類原則與方法、資料融合技術、旅行時間推估模式之建構、模式驗證作業與方式,以及模式應用與績效評估。
    在初期階段,本研究整理與比對國道五號全線雙向之車輛偵測器(Vehicle Detector, VD)所收集的車流特性資料,並進行分析作業。考量「時間」、「空間」與「交通特性」之三維互動關係下,歸納出國道五號對旅行時間資訊需求較高之相對壅塞路段與時段。
    為有效利用現有VD資料庫,本研究嘗試利用VD點速率資料為輸入值,在考量時間推移之概念下,將上、下游VD速率資料適當地加權整合,使得其值可近似於真實車流之空間平均速率(Space Mean Speed, SMS),即可據SMS推估路段旅行時間。然後以VD推估得之旅行時間,與由首都客運提供之客運車GPS資料,當中擷取得出車輛真實旅行時間,建構兩者迴歸關係式。
    研究證實本研究所提出之旅行時間推估模式,於穩定車流及不穩定車流之狀態下,皆能有效完成推估,且推估結果皆屬理想。模式上線運作時,只要經由現有VD系統即可估算出旅行時間,可應用於用路人資訊服務或交通管理等層面。研究成果可提供可靠的旅行時間推估資訊,有助於用路人與交通管理單位明確瞭解國道五號之交通狀況與調整旅行相關決策。

    Referred to the Guidelines of Travel Time Estimation and Forecasting System Establishment published by Institute of Transportation (IOT), this study develops the travel time estimation models by the following five issues, data collection and screening, traffic condition classification, travel time estimation model establishment, model validation, as well as model application and performance evaluation.
    The first step of this study is to collect and compare the traffic data from the vehicle detector (VD) and to generalize the traffic characteristic of National Freeway NO.5. The traffic flow between the Nan-gang and Tou-Cheng interchange is higher than other road sections, especially during the peak hours in the summer. Therefore, this study chooses this road section and time period to conduct travel time estimation model and display the estimated travel time.
    Before information display, the outliers of estimated travel time which over one Standard Deviation are excluded. Model can result an estimated travel time every one minute. The displayed travel time updates every ten minutes and comes from the time-dependence average method to average the ten estimated travel time. This reliable and real time estimated travel time can help driver and traffic manager to realize the traffic condition, decrease the uncertainty, and make the related decision.

    第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究範圍與對象 2 1.4 研究流程與內容 3 第二章 文獻回顧與現況探討 5 2.1 旅行時間相關文獻回顧 5 2.1.1 旅行時間推估分析方法 5 2.1.2 高速公路旅行時間計算方式 6 2.2 國道五號基本資料與現況分析 9 2.2.1 幾何特性 9 2.2.2 相關管制措施 11 2.2.3 車輛偵測器佈設狀況 12 2.2.4 國道五號交通特性分析 13 第三章 研究方法 27 3.1 模式基本原理探討 27 3.1.1 旅行時間相關推估模式 27 3.1.2 本研究之旅行時間推估模式 27 3.1.3 檢驗大客車資料適用性 30 3.2 推估模式應用 34 3.2.1 車輛偵測器選擇 35 3.2.2 事故評估 43 3.2.3 VD資料可用性評估 43 3.2.4 模式應用 47 3.2.5 旅行時間推估值之績效評估 50 第四章 模式實作成果說明 53 4.1 模式初探 55 4.1.1頭城至坪林段方式一運算結果 55 4.1.2頭城至坪林段方式二運算結果 60 4.1.3頭城至坪林段方式三運算結果 65 4.1.4頭城至坪林段運算小結 71 4.2 北向模式建構 76 4.2.1 石碇至南港系統交流道區間 76 4.2.2 坪林至石碇交流道區間 79 4.2.3 頭城至坪林交流道區間 82 4.2.4 宜蘭至頭城交流道區間 85 4.2.5 羅東至宜蘭交流道區間 88 4.2.6 蘇澳至羅東交流道區間 92 4.3 南向模式建構 93 4.3.1南港系統至石碇交流道區間 98 4.3.2石碇至坪林交流道區間 102 4.3.3坪林至頭城交流道區間 106 4.3.4頭城至宜蘭交流道區間 111 4.3.5宜蘭至羅東交流道區間 114 4.3.6羅東至蘇澳交流道區間 117 4.4 模式建構小結 118 4.5 多路段推估驗證 123 第五章 結論與建議 129 5.1 結論 129 5.2 建議 130 參考文獻 132

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