公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

58
1 期期期期 亞亞亞亞亞亞亞亞亞亞亞亞 亞亞亞亞亞亞亞亞亞 亞亞亞亞亞 期期期期期期期期期期期期期期期期期 (3/ 4) 期期期期期期期 期期期期期期期期

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交通部運輸研究所. 亞聯工程顧問股份有限公司. 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4). 期末簡報. 簡報人 ﹕ 蔡瑞鉉. 中華民國九十四年十一月二十三日. 簡報大綱. 壹、計畫背景分析 貳、靜態旅行時間推估模式整合修訂 參、高速公路旅行時間資料特性分析 肆、省道偵測器佈設建議 伍、動態旅行時間推估模式構建 陸、旅行時間資訊模擬顯示系統規劃與建置 柒、結論與建議. 壹、計畫背景分析. 1.1 計 畫 目 的 1.2 計 畫 範 圍 內 容 1.3 工 作 流 程. 1.1 計畫目的. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

1

期末簡報

亞聯工程顧問股份有限公司

中華民國九十四年十一月二十三日

公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

簡報人﹕蔡瑞鉉

交通部運輸研究所

Page 2: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

2

簡報大綱

壹、計畫背景分析

貳、靜態旅行時間推估模式整合修訂

參、高速公路旅行時間資料特性分析

肆、省道偵測器佈設建議

伍、動態旅行時間推估模式構建

陸、旅行時間資訊模擬顯示系統規劃與建置

柒、結論與建議

Page 3: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

3

壹、計畫背景分析

1.1 1.1 計 畫 目 的計 畫 目 的

1.2 1.2 計 畫 範 圍 內 容計 畫 範 圍 內 容

1.3 1.3 工 作 流 程工 作 流 程

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4

1.1 計畫目的

透過路況資料蒐集,並以適當的方法預估旅行資訊再提供給用路者,使其旅運決策能符合管理者的預期,進而讓整體運輸系統的效能提升。

對用路者而言,期能明確的掌握所經道路的路線資訊,提昇整體行車效率及節省個人行駛的時間。

Page 5: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

5

1.2 計畫範圍內容

前期工作 第一期計畫:

•高速公路靜態旅行時間推估模式之建立與校估

•高速公路動態旅行時間推估方法之研究

第二期計畫:•一般道路靜態旅行時間推估模式之建立與校估

•動態旅行時間推估模式之建立

•資訊顯示模擬系統之雛形

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本期工作範圍 靜態旅行時間推估模式之整合修訂

• 擴充前期研究建置之資料結構與資料庫內容• 適度修正與整合交通流量與旅行時間轉換曲線

高速公路歷史旅行時間特性分析 高快速公路動態旅行時間推估模式之檢討與建置

• 持續探討動態旅行時間推估模式• 加強高速公路動態資料庫與推估模式之完整性

建議省道偵測器之佈設密度與位置 資訊顯示系統之整合修訂

• 納入本 (94) 年度擴充之靜態資料庫、旅行時間推估模式、及動態資料庫

• 建置一親和性之路況回報資訊系統,整合即時路況回報資料與旅行時間資料,並持續維護該系統之運作

Page 7: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

7

1.3 工作流程

Page 8: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

8

貳、靜態旅行時間推估模式整合修訂

2.1 2.1 模式型態模式型態

2.2 2.2 模式校估流程 模式校估流程

2.3 2.3 模式校估結果模式校估結果

Page 9: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

9

2.1 模式型態

])(1[),(

i

ifii C

Vtt

ti :路段 i 旅行時間 t(i,f) :路段 i 自由車流旅行時間 Vi :路段 i 流量 α、 β:欲校估之參數

模式型態:美國聯邦公路局 (BPR) 模式

• 單一車道容量以台灣地區公路容量手冊中高快速道路及市區、郊區道路標準車道基本容量設定值為基礎。

• 考量道路鄰近地區特性不同,高度干擾調整因子為 0.85 ,而低度干擾調整因子為 1.15 。

• 考量車道數多寡設置車道調整因子。• 考量實質車道寬度佈設設定為較高或較低容量。

各道路類型容量推估

Page 10: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

10

2.2 模式校估流程各路段之

調查速率樣本

各路段交通流量資料

各道路類型之速率 Si 與 Vi/Ci

各路段道路容量推估結果

輸入非線性統計軟體求解曲線

初步曲線配適

樣本點篩選

曲線基本校估

整併校估

整併校估調整

考量 V/C > 1.0之假設車流

精確校估曲線型態與簡化曲線種類

資料調查與蒐集

曲線校估

Page 11: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

11

建立模式配適說明 - 以山區 2車道為例刪除極端之速率值 ( 調整與曲線差距±10km以上之樣本點 )設定擁擠最低速率 (V/C值= 1.4)

2山區 車道

010203040506070

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

V/C

(km

/hr)

速率

樣本點篩選前

樣本點篩選後

樣本點篩選

V/C=1.4Smin=5km/hr

Model: VAR1=60*(1+a*(VAR2)**n)**(-1)

y=60*(1+(3.03308)*(x)**(3.75675))**(-1)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

V/C

0

10

20

30

40

50

60

70

km

/hr

最低速率校估

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12

校估後速率流量曲線圖( 低干擾 )

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

V/C

km/h

r速率

1車道2車道3車道4車道

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

V/C

(km

/hr)

速率

1低干擾 車道

2低干擾 車道

3低干擾 車道

4低干擾 車道

前期結果

本期結果

2.3 模式校估結果 (一般道路 )

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

C/V

(km

/hr)

速率

1低干擾 車道

2低干擾 車道

3低干擾 車道以上

整併結果

Page 13: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

13

校估後速率流量曲線圖( 高干擾 )

0

10

20

30

40

50

60

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0V/C

km/h

r速率

1車道2車道3車道4車道5車道

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2V/C(k

m/h

r)速率

1高干擾 車道2高干擾 車道3高干擾 車道4高干擾 車道5高干擾 車道

前期結果

本期結果

2.3 模式校估結果 (一般道路 )

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2V/C

(km

/hr)

速率

1高干擾 車道2高干擾 車道以上

整併結果

Page 14: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

14

2.3 模式校估結果 (快速道路 )

校估後速率流量曲線圖 ( 快速道路 )

快速道路

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

V/C

速率

(km

/hr)

( )快速道路完全進出管制

( )快速道路部分進出管制

快速道路校估

Page 15: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

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2.3 模式校估結果 (橋樑、隧道 )

校估後速率流量曲線圖 (橋樑、隧道)

本期結果

本期結果

橋樑

0

10

20

30

40

50

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

V/C

(km

/hr)

速率

橋樑

隧道

01020304050607080

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

V/C

(km

/hr)

速率

隧道

Page 16: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

16

2.3 模式校估結果

曲線校估合併後參數值So Smin

(km/hr) (km/hr) α Β山區1車道 50 4 3.76 3.29 2.84山區2車道 60 5 3.08 3.78 4.67

低干擾1車道 60 9 1.93 3.19 5.63

低干擾2車道 70 10 1.39 4.34 2.2970 13 0.91270 15 1.75

高干擾1車道 50 5 3.59 2.71 7.09

高干擾2車道 60 9 9.0360 12 7.1760 13 8.9560 15 6.17

橋樑 45 10 1.76 2.79 5.61

隧道 68 10 1.43 4.14 1.5

快速公路(部分進出管制)

1.56

58 15

70 18

2.93

0.52 5.1

0.76 3.94

MAPE (%)

4.46

參數種類

低干擾3車道以上

高干擾2車道以上2.7

V/C=1.4,S=Smin

0.952 4.46

快速公路(完全進出管制)

Page 17: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

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參、高速公路旅行時間資料特性分析

3.1 車輛偵測器型態與內容

3.2 偵測器資料除錯方式

3.3 公路旅行時間資料分析應用

3.4 小結

Page 18: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

18

3.1 車輛偵測器型態與內容北區格式

偵測器佈設位置 北區 (國道 1號、國道 3號新竹系

統交流道以北,汐止高架,國道 2號機場系統內環線 )

中南區 (國道 1號新竹系統交流道以南 )

偵測器格式 (北區 ) 報表格式

偵測器格式 (中南區 ) 純文字檔,非報表格式 「異常標示」偵測器於 20秒內傳

回數值→「 N」值

欄位名稱 參 數 定 義收集日期 數字格式:'0930810'

year 數字格式:''93'month 數字格式:''8'

day 數字格式:''10'

收集時間 數字格式:''1205'

hour 數字格式:''12'minute 數字格式:''05'

VD編號 數字格式:'39'

車道編號 ‘ 1’~‘6’

控制器狀態 ‘ 0’

小車流量 輛/小時大車流量 輛/小時聯結車流量 輛/小時小車速度 公里/小時大車速度 公里/小時聯結車速度 公里/小時平均使用率 %

平均速度 公里/小時平均車長 公分平均佔有率 %(分車道流量/總車流量)

平均車距 1/10秒目前壅塞程度 最近5分鐘壅塞程度異常標示 N為正常(*表時間內有異常)

參 數 定 義‘格式: 93年12月31日’

‘數字格式: 12’數字/字母格式: 1S45

數字格式:99.990

‘ 1’~‘6’車道‘格式: 中山高 南下‘ 1’~‘6’

小車流量 輛/5分鐘大車流量 輛/5分鐘聯結車流量 輛/5分鐘小車速度 公里/小時大車速度 公里/小時聯結速度 公里/小時

輛/5分鐘公里/小時

%

公尺

欄 位 名 稱收集日期收集時間VD編號VD里程車道數

VD所在路段及車行方向

平均佔有率平均車距

VD車道號

分車道

總車流量平均速度南區格式

Page 19: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

19

3.2 偵測器資料除錯方式

常見問題說明1. 速率、流量異常2.週期性缺資料

除錯原則1.僅選取狀態正常「 N」之資料。2.剔除流量與速率異常之資料。3.以平均值取代周期性缺漏值。

Page 20: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

20

3.3 公路旅行時間資料分析應用

選取偵測器位置 中山高 (北、中、南 ) 北二高 機場系統內環線

選取資料時間 民國 93年

選取資料格式 每 5 分鐘 1筆

類型 方向 單一方向車道數 偵測器數量 備註

北區

北區

爬坡段

機場線

8

8 中區

南區

南北向

南北向

東西向

3

4

南北向

南北向

南北向

~ 下塔悠 環河北路

~ 中和 土城

4

8

8

8 ~ 南桃園 大楠

4

2

4

2

~ 苗栗 后里

~ 路竹 鼎金

~ 林口 泰山收費站

南北向 3 8 北區

起迄點

~ 三重 圓山

汐五高架

3國道 號( )北二高

2國道 號( )內環線

1國道 號( )中山高

Page 21: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

21

3.3 公路旅行時間資料分析應用

中和 ~ 土城南下流量

北二高 (中和 ~ 土城 )民國 93年平均流量比較。

一般日曲線有明顯尖離峰特性。

尖峰時段約出現在上午7時 ~9 時間,尖峰流量約為 800~1000pcu/5 分鐘。

中和-土城(南下)年平均流量

0

200

400

600

800

1000

1200

0000 0200 0400 0600 0800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

(24hr)時間

流量(pcu/5 )分鐘

星期一

星期二

星期三

星期四

星期五

星期六

星期日

Page 22: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

22

3.3 公路旅行時間資料分析應用中和 ~ 土城南下速率

北二高 (中和 ~ 土城 )民國 93年平均速率比較。 相對於流量較高的時段,速率會有顯著的改變。

Page 23: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

23

3.3 公路旅行時間資料分析應用 各季平均流量

中山高南下 (圓山 ~三重 )93 年各季流量曲線。 第一季上午 7時 ~ 傍晚 18 時流量較其他季小。 各季流量均有明顯間離峰特性。

~圓山 三重南下星期二平均流量

0

100

200

300

400

500

600

700

0000 0200 0400 0600 0800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

(24hr)時間

流量(pcu/5 )分鐘

第一季 第二季

第三季 第四季

Page 24: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

24

3.3 公路旅行時間資料分析應用 各季平均速率

中山高南下 (圓山 ~三重 )93 年各季速率曲線。 各季平均速率約維持 80公里小時以上。

Page 25: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

25

3.3 公路旅行時間資料分析應用

晴雨天速率差比較 (1) VD40中山高南下 (岡山

段 )93 年 7 月雨量速率差圖。

雨量越大,晴雨天速率差越大。

速率差 -雨量圖

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

(雨量 mm )

0

2

4

6

8

10

12

14

km/h

r

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26

3.3 公路旅行時間資料分析應用

晴雨天速率比較 (2) 區分不同行車速率下,雨量與速率差關係。

可細分雨量與速率區隔表。

雨量(mm) 0--5 5--10 10--15 15--30 30以上80km/hr以上 3.826 4.752 4.87 8.241 9.78480km/hr以下 2.878 3.87 4.313 8.015 --

雨量分區速率差(單位﹕km/hr)

雨量 -速率區隔

-雨量 速率差圖

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48

(mm)雨量

(km/hr)速率差

80以上80以下

速率區隔下速率差 -雨量圖

Page 27: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

27

3.3 公路旅行時間資料分析應用

白天夜間速率比較 針對同一路段流量相近情況下,白天與夜晚速率比較。

Model: VAR1=a+b*(NEWVAR2)**(2)

y=(96.99702)+(-0.0003478207)*(x)**(2)

NEWVAR2

VA

R1

C:1C:2C:3C:4

C:5C:7C:8C:9

C:10 C:11 C:12 C:13

C:14C:15

C:16C:17C:18C:20

C:21

C:22

C:23

C:24

C:25

C:26C:27C:28

C:29C:30C:32

C:35 C:37 C:41C:45C:46C:47

C:49C:50

C:51 C:52C:58C:60C:62

C:63

C:65C:66

C:68C:69C:70

C:72

C:74

C:76C:79 C:80C:85C:88C:91C:93C:94C:95C:96

C:97 C:98C:99

C:100

C:101

C:102

C:103C:104C:105 C:107

C:109

C:112

C:115 C:117C:118C:119C:120C:123

C:124C:125

C:127C:129

C:130C:135C:137

C:138C:139 C:140 C:142C:144

58

64

70

76

82

88

94

160 180 200 220 240 260

Model: VAR1=a+b*(NEWVAR2)**(2)

y=(85.93153)+(-4.981397e-005)*(x)**(2)

NEWVAR2

VA

R1

C:1C:2 C:3 C:5 C:6C:9 C:11C:13C:18 C:19 C:20 C:21C:25

C:29C:31 C:32

C:34C:35 C:36C:39

C:45

C:46

C:47C:48

C:49C:52 C:55 C:56C:57C:58C:61 C:66C:67

C:69C:72C:74C:75C:77C:78

C:79 C:94

C:99C:101

C:104C:108

C:110C:111C:113

C:115C:116C:119

C:120 C:121

C:123C:124

C:125C:127C:130

C:134C:135 C:138

C:139C:140C:141

C:142

C:143

C:144

58

62

66

70

74

78

82

86

90

160 180 200 220 240 260 280

白天流量 -速率圖

夜晚流量 -速率圖

Page 28: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

28

3.4 小結

補齊即時資料不足部分 當即時動態資訊有所缺漏時,可利用歷史 VD資料來補齊不足。

11種區隔詳細區分不同日期的影響 各星期流量與速率曲線大致成穩定狀態,查詢時可以

實際需要針對每一種區隔來做查詢。 加入晴雨天因素,更符合實際需求

雨天與晴天速率確實有差異,因此在推估旅行速率時考慮晴雨天因素,能夠減小推估的誤差。

Page 29: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

29

肆、省道偵測器佈設建議

4.1 模式理論基礎

4.2 實例測試

4.3 小結

Page 30: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

30

4.1 模式理論基礎

X6 =( X1 - X4L4 - X8R8 )/ T6 (1)

X2 =( X5 - X4R4 - X8L8 )/ T2 (2)

X3 = (X5 - X4R4 - X8L8)R2 / T2 + X8T8 + (X1 - X4L4 - X8R8)L6 / T6 (3)

X7 = (X1 - X4L4 - X8R8) R6  / T6 + X4T4 + (X5 - X4R4 - X8L8)L2 / T2 (4) 於此十字路口中,裝設 X1、 X4、 X5、 X8這四個偵測器之後,假若能獲得

轉向比變數資料,則X2、 X3、 X6、 X7 這四個路段的流量則可透過推算得之。

據此建立三組路口佈設模組,作為單一路口偵測器佈設型態之基礎 利用上述方式來推算各種不同型態路口之流量推算公式,就能得到每個路口在完全資訊的情形下,所需要的最少數量偵測器以及其擺放位置。

Page 31: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

31

四個十字路口之小路網僅需設置12個偵測器即可掌握完整資訊

基礎路網佈設模組說明

模組一 模組二

模組二 模組一

Page 32: 公路行車時間資訊管理系統之規劃研究 (3/4)

32

4.1 模式理論基礎

路網邊緣 假如所測試之路網有「邊緣」,由於地圖邊緣之外無法佈設偵測器,會造成該路口沒辦法透過既有之偵測器來推估其他的流量

本預設路網共經過九次運算,「初始」指放置模組後之數量,「微調」指邊緣微調,「往回」指從邊緣回推,「往外」指從起始路口往外推。

假設此路網虛線下邊為路網邊緣範圍,且在轉向比已知,透過佈設模組之應用與微調後,二個十字路口、二個丁字路口,總共需 9 個偵測器。

初始 微調 往回 1 往外 1 往回 2 往外 2 往回 3 往外 3 往回 4

12 10 12 10 11 9 9 9 9

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4.1 模式理論基礎

路網佈設偵測器之分析流程

根據邊緣佈設分佈,利用路口模組反推起始點

微調路網邊緣之偵測器

選定起始路口,依路口類型安插佈設模組

佈設數量收斂至某數值

達到完全資訊情形之最佳佈設位置

分析路網,將路網中的路口依照類型分組

依照周圍路口類型,佈設路口模組至整個路網

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4.2 實例測試 測試道路 -新竹市一般道路等級

421個路口 轉向比預設為已知 在完全資訊的條件下,需佈設523個偵測器

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4.2 實例測試拿取次數 移除數量 全部流量 總流量 估算比率

1 20 2,975,137 2,971,269 99.87%

2 40 2,975,137 2,964,129 99.63%

3 60 2,975,137 2,949,551 99.14%

4 80 2,975,137 2,920,305 98.16%

5 100 2,975,137 2,902,246 97.55%

6 120 2,975,137 2,864,164 96.27%

7 140 2,975,137 2,831,438 95.17%

8 160 2,975,137 2,786,216 93.65%

9 180 2,975,137 2,712,432 91.17%

10 200 2,975,137 2,655,905 89.27%

11 220 2,975,137 2,591,642 87.11%

12 240 2,975,137 2,562,783 86.14%

13 260 2,975,137 2,486,322 83.57%

14 280 2,975,137 2,406,053 80.87%

15 300 2,975,137 2,086,255 70.12%

16 320 2,975,137 1,850,000 62.18%

17 340 2,975,137 1,722,902 57.91%

18 360 2,975,137 1,419,735 47.72%

19 380 2,975,137 1,334,944 44.87%

20 400 2,975,137 1,193,625 40.12%

21 420 2,975,137 966,176 32.48%

22 440 2,975,137 740,809 24.90%

23 460 2,975,137 528,682 17.77%

24 480 2,975,137 392,421 13.19%

接著開始將偵測器移除,並且計算推估的誤差

以模擬方式產生一組正確的路網流量值,並加總每一路段流量值

每次移除 20 個偵測器 加總移除推估後所有路段之總流量 兩者相除而得估算比率

將偵測器數量由 523 個減少至 503 個,則推估流量比由 100% 降至 99.87%。

若是再減少 20 個,則推估流量的比率會再降至 99.67%,以此類推。

可依據佈設偵測器預算多寡及可以接受的推估比率進行偵測器的佈設。

假設可接受的推估比率為 80%,則只需要佈設 523-280=243 個偵測器。

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伍、動態旅行時間推估模式構建

5.1 氣象因素對於車流之衝擊

5.2 動態旅行時間預測模式

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5.1 氣象因素對於車流之衝擊

作者 ( 國家 ) 道路種類 速率降低 旅行時間增加

Gablin (澳洲 ) 郊區雙車道 降低 7 Km/h 未提及

Hogema (荷蘭 ) 高快速道路 降低 1

1Km/h 以快車道最為明顯

未提及

Edwards (英國 ) 高快速道路 降低 4.

8Km/h車速變異數亦降低

未提及

Perrin 和 Matrin ( 美國 )

市區幹線道路 降低 10% 增加 50%

Stern ( 美國 )綜合高速公路以

及一般市區道路

未提及增加 11% (尖

峰 )增加 13%(離峰

)

FHWA ( 美國 ) 號誌化幹線道路 降低 10~25% 未提及

HCM ( 美國 ) 高速公路 降低 10~16% 未提及

根據美國 FHWA的研究指出,氣候會造成道路機動性明顯的改變

潮濕的道路鋪面會導致行駛速率降低 10%~ 25%

積雪或泥濘的道路鋪面將使行駛速率降低 30%~ 40%

當氣候狀況發生於高速公路上時

小雨將會造成約略 10%的速率損失

大雨則會造成 16% 的速率損失

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5.1 氣象因素對於車流之衝擊

雨量與車輛偵測器速率之關係VD 1S88

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Rainfall (mm/hr)

5-m

in A

vera

ge S

peed

(km

/hr)

選取與氣象站較接近之車輛偵測器作為資料來源

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39

灰色系統理論於旅行時間估計 灰色系統理論主要是針對在模式不明確,資訊不完整的情況下,由現有的系統資訊來尋找出系統

內部隱藏之規律性灰色預測模式之優點

建立模式所需資料數甚少:降低資料量之需求 預測模式之數學運算過程較其他理論來的容易、簡便 不同於因果分析方法理論,灰色模式不需考慮其他影響應變數之相關因素 建立模式所需之資料不需符合典型統計分配規律,更具實用性

動態旅行時間預測 以平均速率作為灰色系統之主要行為,並以氣象站所提供之每小時降雨量為影響因子,對於每個

車輛偵測器建立個別所屬之 GM(1,2) 模式 部分氣象站距離過遠,使得氣象站所記錄之降雨量和車輛偵測器所在位置之降雨差異大,影響雨

量資料與平均速率之關係判定 本研究採用 7 公里/每小時,作為降雨時之行駛速率折減值

5.2 動態旅行時間預測模式

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5.2 動態旅行時間預測模式

預測路段分段方式 前期研究,動態旅行時間之路段分段方式為高速公路之交流道分段

比較交流道分段與車輛偵測器分段之資訊後,發現兩者之差異性甚為明顯

本研究採用車輛偵測器作為旅行時間預測模式之預測分段方式

時間 交流道分段 路段長

方向

交流道分段旅行時間

VD 分段旅行時間 絕對誤差

相對誤差

09:00台中 ~ 彰

化 20

南下

12 mins 34 secs 17 mins 08 secs

- 04 mins 33 secs -27%

09:00台中 ~ 彰

化 20

北上

06 mins 22 secs 17 mins 08 secs

- 10 mins 45 secs -63%

12:25台中 ~ 彰

化 20

南下

12 mins 53 secs 17 mins 13 secs - 04 mins 20 secs -25%

12:25台中 ~ 彰

化 20

北上

08 mins 34 secs 18 mins 48 secs

- 10 mins 14 secs -54%

17:30台中 ~ 彰

化 20

南下

12 mins 51 secs 18 mins 31 secs - 05 mins 40 secs -31%

17:30台中 ~ 彰

化 20

北上

08 mins 32 secs 19 mins 11 secs

- 10 mins 38 secs -55%

20:05台中 ~ 彰

化 20

南下

12 mins 31 secs 17 mins 17 secs

- 04 mins 45 secs -28%

20:05台中 ~ 彰

化 20

北上

07 mins 58 secs 15 mins 49 secs

- 07 mins 51 secs -50%

22:50台中 ~ 彰

化 20

南下

12 mins 26 secs 18 mins 08 secs

- 05 mins 42 secs -31%

22:50台中 ~ 彰

化 20

北上

08 mins 25 secs 14 mins 40 secs

- 06 mins 14 secs -43%

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陸、旅行時間資訊模擬顯示系統規劃與建置

6.1 路網範圍

6.2 地理圖層

6.3 系統需求分析

6.4 系統功能說明

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6.1 路網範圍

路網範圍 使用 93年版「新世紀台灣地區交通路網數值地圖」為基礎。

本期路網重點為:高速公路所有通車路段、各重要快速道路、省道、重要縣道。

因應道路連通性需求,並加入部分縣道,將國道以 VD範圍重新切割。

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6.2 地理圖層

縣市界、市鄉鎮區界、村里範圍參考界圖層

河流湖泊圖層

鐵路圖層

地標地物圖層

道路節點圖層

國道圖層

省道圖層

縣道圖層 93年度運研所新世紀路網圖

93年度運研所新世紀路網圖

93年度運研所新世紀路網圖

93年度運研所新世紀路網圖

93年度運研所新世紀路網圖

93年度運研所新世紀路網圖

93年度運研所新世紀路網圖

93年度運研所新世紀路網圖

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6.3 系統需求分析

增加權限管理 查詢界面之開發調整 結合運資組路況資訊查詢 統計分析功能

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6.4 系統功能說明

系統功能架構圖 運研所公路行車時間資訊管理系統

路徑及時間估算

路況查詢

系統管理

道路流量分析

電子地圖查詢

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6.4 系統功能說明

系統管理 群組管理 :設定使用者群組,並設定各群組之權限,各使用者之權限繼承其群組之基本權限,可再針對各群組下之使用者設定下層權限。

使用者管理 :管理者可新增、修改、刪除使用者帳號、密碼及其基本資料,各使用者可修改個人基本資料及密碼。

特殊假日設定:設定系統所使用之相關代碼參數,非週六、日的放假之紀念日及民俗節日。

群組管理

帳號申請

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6.4 系統功能說明 路徑及時間估算

出發時間選擇:提供使用者設定出發時間,於計算旅行時間時,可因是否為假日調整參數。

駕駛特性設定:將車種分為小客車 /小貨車、大客車、大貨車 /聯結車等二類。

起訖點定位方式: 交流道查詢:選擇國道名稱後,選擇其方向性 (東向、西向、南下、北上 ) ,篩選該國道沿途之交流道名稱,供使用者選擇。

重要地標查詢:選擇縣市 /鄉鎮後,選擇地標之類別( 大類、次類 ),再選擇地標名稱。

交叉路口查詢:選擇縣市 /鄉鎮後,選擇道路名稱,系統自動篩選與該道路交叉之道路名稱,供使用者選擇。

路徑路況顯示各路段之路況

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6.4 系統功能說明

路況查詢 智慧型路況資訊查詢系統連結:透過 Web Service方式整合運研所「智慧型路況資訊查詢系統」,提供用路人多元路況資料。

道路查詢:以道路之類別 ( 國道、省道 )設定欲查詢路況之路段。

道路里程查詢:以道路名稱里程查詢該路段路況。 排序設定:所查詢結果可依使用者需要,依時間序列、路況類別、路況地點進行排序。

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6.4 系統功能說明

智慧型路況查詢系統

路況查詢

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6.4 系統功能說明

道路流量分析 VD資料查詢:以國道編號、

方向、 VD編號、…等方式查詢 VD原始資料。

分析條件設定:設定查詢期間、計算方式,以進行分析。

流量圖:將所查詢 VD資料繪製流量曲線圖。

排序設定:將所查詢 VD資料列印或轉出成 Excel 。

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6.4 系統功能說明

VD資料統計分析

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6.4 系統功能說明 電子地圖查詢

基本地圖功能:平移、放大、縮小等基本功能。

圖層控制功能:使用者自行設定圖層的各項屬性,例如:選擇圖層是顯示或是隱藏。

圖元標示:將滑鼠移到圖元物件上方,如道路或地標,可以顯示該圖元的名稱,如中山高速公路、五股交流道、…等資訊。

道路容量屬性查詢:本功能係提供規劃者使用。點選國道路段,可開啟視窗顯示該道路容量屬性資料。

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柒、結論與建議7.1 結論

1. 靜態旅行時間推估模式• BPR函數校估結果,各類型道路 MAPE值均較前期為低, MAPE值皆在 10%以下

•校估結果顯示部分道路類型的曲線數值相近,建議可合併為同一道路類型,以減少過多之路型分類

•高速公路車輛偵測器資料,分為 11種時間區隔,建置歷史資料庫,提供旅行時間查詢外,亦可提供特定偵測器於特定時間的資料查詢

•一般日之流量曲線有明顯的尖離峰特性,而假日流量曲線尖離峰特性較不明顯,其曲線變化隨著假期的長短而不同,較不易掌握。

•天候因素 (晴雨天 ) 對於行車速率有著一定的影響,而雨量的多寡對於速率改變的程度也有關係

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7.1 結論

•加入氣象因素的影響,並藉由灰色理論來探討此兩者相關性•本研究以平均速率作為灰色系統之主要行為,並以每小時降雨量為影響因子,建立個別偵測器所屬之 GM(1,2) 模式

• 採用車輛偵測器作為旅行時間預測模式之預測分段方式,使旅行時間推估更加細緻

3. 動態旅行時間推估模式建立

•分析結果顯示當路網中所有路段之轉向比以及路段容量為已知時,即可利用模式推算偵測器佈設的密度及數量

•可針對不同的推估準度,檢討減少偵測器佈設之數量

2. 省道偵測器佈設

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7.1 結論

4. 整合性資料庫與模式分析與設計•整合靜、動態資料庫,以不特定點對點之邏輯,建立一結合地理資訊系統的旅行時間資訊查詢網頁,提供用路人估算行車時間

•整合測試路況回報方式,建置一親和性之路況回報資訊系統,並持續維護該系統之運作

•提供研究人員資料查詢功能,並可以圖表與文字格式輸出

5. 路況回報資訊系統•配合警廣路況回報系統,進行回報資料分析及資料定址工作,並以語音回報方式進行實作及測試,目前仍屬測試階段

•結合運研所完成之智慧型路況資訊查詢系統,進行無線通訊技術轉換與測試,並整合納入旅行時間資訊顯示系統,持續修正路況回報系統

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7.2 建議

1. 靜態旅行時間推估模式•建議未來全區 VD資料格式能夠統一 •定期或即時更新靜態資料庫,並針對新路型進行 BPR 模式函數型態之調查與校估

•建議未來可針對擁擠速率 Smin值之設定進行專案研究

•檢討模式加入其他限制條件之可行性,強化在流量掌握及分析準度考量下最適之偵測器設置區位與數量

•可增加其他種類資訊來源,來修正或推估無偵測器路段之流量

2. 省道偵測器佈設

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7.2 建議

•建議未來能夠設立與 VD偵測器數量較為相當之雨霧偵測器,以利有關天候因素對於交通行為之影響研究

3. 動態旅行時間推估模式建立

4.整合性資料庫與模式分析與設計•強化與相關單位開發之系統相結合,提供更豐富即時資訊 •建議未來可朝替代動線之旅行時間預估等完整資訊提供方向努力

5. 路況回報資訊系統•為提高道路資訊回報之意願,建議建立免付費電話回報機制 •結合自然語音辨識技術,能有效處理語音輸入操作等問題,更快且方便的篩選出回報人所在空間座標位置。

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簡報結束

敬請指教