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研究生: 許義宏
Hsu, Yi-hung
論文名稱: 巨觀混合車流模型構建之研究
A Study on Macroscopic Mixed Traffic Flow 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: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 67
中文關鍵詞: 機車混合車流巨觀車流模型
外文關鍵詞: Motorcycle, Mixed traffic flow, Macroscopic flow model
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  • 巨觀車流乃是將車流現象視為一體並加以分析,其焦點主要為車流集合體之特性化參數,如流量、密度、速率。傳統的車流模型構建,主要是將車輛視為質點來分析,假設單一車道且無變換車道的現象,該研究多針對小客車進行分析,然而,車流的構成並非為一均質化車輛,包括小客車、大車、機車與腳踏車等,這些因素造成其困難性。然而,巨觀模式易於使用,相較於微觀模型所花費的時間及成本較低,且具有足夠的解釋能力,因此被廣為使用。
    國內車流組成以汽機車混合為主,都市內汽機車混合比高達60%以上,且機車具有體積小,向前滲透的特性,因此超車現象將十分明顯,使得以調整大車為主的小客車當量的適用性受到質疑,這也造成車流分析的困難性,容易造成傳統分析方法的誤差。另一方面,鑒於國內汽機車混合車流現象十分普遍,傳統的一維車流模型無法合理解釋混合車流現象。為解決車輛大小不一的問題,與機車滲透的現象,本研究以車輛佔有面積來分析車流,並透過跟車模式來建立模型,透過影像實錄的方法蒐集路段交通流資料,並藉此驗證密度與速度的關係。
    研究發現汽車間的跟車現象較為明顯,且具有明顯的跟車距離,因此可以透過一維空間的模式去建構車流模型。然而機車的跟車距離不顯著,主要是因為機車缺乏車道群的概念,容易於車隊中穿梭,且其轉向容易,在較寬的道路中,其穿透力較強,因此不容易觀測到機車間的跟車現象。
    透過車輛間所保持的跟車間距,延展的空間面積做為巨觀車流模式構建的基礎,並考慮到汽機車的特性,認為汽車會有車道化的概念,有車隊的形成,而機車普遍不遵行車道行駛,但會受到道路容量的限制,並在穩定狀態下來描述巨觀的混合車流現象。透過中港路與青海路的模式建立與實證分析,發現模式與實際觀測到的車流資料有些微差距,但車輛佔有面積的分析方法具有可行性。
    本研究亦透過非線性的迴歸分析,針對中港路與青海路的滲透現象模式化,結果顯示,滲透強度與速差成正比,且與前車面積大小三次方根成正比,與後車面積大小三次方根成反比。惟滲透強度和前車面積大小三次方根成正比與假設有所出入。
    本研究主要觀察到非擁擠的密度與速度關係,對於較擁擠的密度的資料十分缺乏,以致於模式的解釋力無法涵蓋擁擠的情況,建議未來可選擇高度擁擠的具有分隔島的單車道進行研究。

    Macroscopic traffic flow models are intended to describe vehicular flows as the movement of fluid, and to establish relationships of traffic flow parameters, such as flow, density, and speed. Traditional traffic flow models view a vehicle as a particle, and assume that vehicles are in a single lane without lane-changing behavior. Most of the studies focused on passenger car, but the components of traffic were not the uniform vehicle, including passenger cars, heavy vehicles, motorcycles, bicycles, etc. The traffic heterogenous characteristics are difficult to be captured in analytical forms. However, macroscopic models are easier to be applied in traffic analysis than microscopic models.

    The vehicular flows in Taiwan are mixed with heavy vehicles, passenger cars and motorcycles, for example motorcycles ratio is higher than 60% in the cities. The physical size of motorcycle is smaller than car, and it can easily pass through passenger cars. For these reasons, traditional traffic flow models cannot reasonably explain the phenomenon of mixed traffic flow with passing.

    This study aims at analyzing traffic by vehicle’s occupied area, and uses car-following model to establish macroscopic model. The developed macroscopic models are examined and verified through field data. In this study, the results show that the car-following phenomena between cars is more significant than motorcycles, and space headway can be used to establish one-dimension traffic models.

    Since car and motorcycle are restricted by road capacity, this study considers characteristics of cars and motorcycles and uses vehicles’ occupied areas to establish the macroscopic vehicular flow model. Through field data, the statistical results show that the area-based concept can be applied to describe mixed vehicular flow behavior.

    The study mainly establishes speed-density relationship for under-saturation flow conditions, due to insufficient data for congested traffic conditions.

    第一章 緒論 ….…………………………………………………1 1.1 研究動機 ……………………………………………………1 1.2 研究目的………………………………………….…………2 1.3 研究範圍……………………………………………….……2 1.4 研究方法……… ……………………………………………3 1.5 研究流程…………………………………………….………3 第二章 文獻回顧 ……….………………………………….… 5 2.1 車輛特性……………………………………………. …… 5 2.1.1 靜態特性 ……………………………………………… 6 2.1.2 動態特性 ……………………………………………… 7 2.2 車流理論……………………………………….… ……… 8 2.2.1 巨觀車流理論 ………………………………………… 8 2.2.2 微觀車流理論……………………….………………… 12 2.2.3 微觀與巨觀車流模式之關連性……………….……… 14 2.3 混合車流……………………………………………………17 2.4 小結…………………………………………………………19 第三章 研究方法……………………………………………… 20 3.1 模式建構流程………………………………………………20 3.2 模式構想……………………………………………………21 3.2.1 車輛間的互動關係……………………….…………… 21 3.2.2 流量-密度-速度關係…………………………………23 3.3 小結…………………………………………………………24 第四章 資料蒐集與基本特性分析…………………………… 25 4.1 資料蒐集…………………….………………… …………25 4.1.1 調查地點選擇………………………….……………… 25 4.2.2 資料分析方式………………………….……………… 28 4.2 車流量分析…………………………………………………29 4.3 車間距分析…………………………………………………30 4.3.1 純機車車流之車間距分析…………….……………… 30 4.3.2 汽機車混合車流之車間距分析………….…………… 34 4.4 跟車距離……………………………………………………38 4.4.1 純機車車流之安全距離分析……….………………… 38 4.4.2 汽機車混合車流之跟車距離分析…….……………… 42 4.5 小結…………………………………………………………46 第五章 模式建構與驗證…………… …………………………48 5.1 面積當量模式之建構 …………………………… ………48 5.2 巨觀車流模型………………………………………………52 5.3 微觀滲透車流………………………………………………55 5.4 模式討論與應用……………………………………………58 5.5 小結…………………………………………………………59 第六章 結論與建議…………………………………………… 60 6.1 結論 ……………..……………………………………… 60 6.2 建議 ……………..……………………………………… 62 參考文獻 附錄1 巨觀車流模式之推導過程(刺激-反應方程式)

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2007-08-14公開
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