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本節為說明本模式亦能於實際高速公路路網進行 O-D 推估,以下面進 行實例應用,係路網長度較短的楊梅-泰山收費站北上方向之中型路網,

路網與資料來源以及推估績效並說明如下。並試圖應用於路廊較長的大型 路網臺中-臺北交流道,以茲證明本模式適用性。

4.1 路網與資料說明

以國內國道一號高速公路楊梅至泰山收費站北上方向為中型路網模 式驗證範圍,詳細路網如圖 17 所示,此路網有 6 個交流道,依序是楊梅、

幼獅、中壢、機場、桃園、林口交流道,全長為 40 公里,共計有 20 個節 點,25 條節線,28 組 O-D 起迄對 (O-D pair)。以 6 秒為一模擬時階,令 自由流 v=100 (km/veh),飽和密度為 400 (veh/km),三車道之最大流量為 6,000 (veh/hr),格位單位長度為 1/6(km),格位最大容量 N=67 (veh/cell),

最大流率 Q=10 (veh/t),再依式 (13) 反覆計算格位中每時階的車輛傳送過 程。以實際 O-D 比例作為起始值的產生方式。

圖 17 楊梅至泰山收費站路網圖與格位對應圖

路段流量及上下匝道資訊是推估 bij(k) 必要的資訊,然而,實際路網 之動態起迄旅次矩陣難以取得,又為進行高準確度的起迄矩陣推估,故採 以運輸規劃模擬軟體來產生較符合真實路網條件下之交通流量。本研究以 國內自行研發之交通模擬指派軟體 DynaTAIWAN 來產生依時性流量資 料,藉此模擬出本研究構建的推估模式所需之相關依時性流量資料,並以 ARIMA預測未來上匝道交通量,作為 CTM 模擬車輛到達型態資料。

以國內實際高速公路全日旅運需求量的尖離峰比例為代表,儘可能以 符合實際的道路交通流量為基礎,該組高速公路全日旅運量資料來自陳敦 基 (2010) 調查推估之全日旅運需求量。

該資料全日旅運量調查結果如圖 18 所示,由楊梅交流道北上之車流 量為該六個交流道當中最多的,最低的為內壢北上之流量。為了解每小時 各交流道之車流量占全日旅運量的比例,以偵測器蒐集之全日分時段之流 量換算,以得各小時全日旅運量之比例 (如圖 19),上午尖峰 7-9 時所占全 日交通量比例約 0.168,下午流量最大者為 15-17 時所占的比例約 0.153。

4.2 實際路網推估結果

以此中型路網而言,為推估實際上午尖峰時段 (7-9 時) 之 O-D 比例值,

並透過尖峰時段流量占全日流量之比值,與該組調查之全日旅運需求量之乘積 (0.168) 作為本模式產生路段流量之依據。

以起迄對 b2,7(k)為例,推估結果如圖 20 所示,b2,7(k)所推估的結果除 部分時階誤差仍有待改善外,大致上都與實際之 b2,7(k)呈現類似的分布型 態,表示推估的結果確實能掌握真實的起迄對分布比例。

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

楊梅 幼獅 平鎮 中壢 內壢 桃園 林口

楊梅 幼獅 平鎮系統 中壢 內壢 桃園

圖 18 楊梅至泰山全日旅運需求量調查結果

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 時段(小時)

交通量比例

圖 19 偵測器每小時占全日路段流量之比例

圖 20 各時段 b2,7(k)推估值與實際值之比較

整體 RMSE 為 0.133,詳細的 RMSE 如表 3 所示,僅部分 bij(k)的 RMSE 變化的幅度較大,其餘大部分結果皆很穩定。

4.3 大型實際路網-臺中至臺北交流道

以國內國道一號高速公路臺中至臺北收費站北上方向為大型路網模 式驗證範圍,此路網有 19 組交流道,全長為 153 公里,共計有 56 個節點,

73 條節線,190 個 O-D 起迄對。以 6 秒為一模擬時階,令自由流 v=100 (km/veh),飽和密度為 400 (veh/km),三車道之最大流量為 6,000 (veh/hr),

格位單位長度為 1/6 (km),格位最大容量 N=67 (veh/cell),最大流率 Q=10 (veh/t),詳細路網格位對照如表 4 所示,再依式 (13) 反覆計算格位中每時 階的車輛傳送過程。以實際 O-D 比例作為起始值的產生方式,其它資料來 源如同中型路網。

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 時間(分)

OD 比例值 實際b2,7 推估b2,7

表 3 實際值與推估值績效值

圖 22 為 b1,38 (即臺中至臺北交流道的起迄對) 於時階 k = 896 時之遞迴 運算收斂過程。由圖知,大約經過 570 次遞迴次數後,起迄對比例值方呈 現收斂現象。此與前述小規模路網時,所有起迄對在 500 次遞迴次數內,

均可達到收斂,顯有不同。亦即當應用路網之規模愈大時,CTM 與 EKF 間之所需之遞迴次數會愈多,方能達到收斂狀態。以本大型路網而言,整 體的績效指標 RMSE 為 0.125,應可算是相當準確之推估結果。

0.054 0.056 0.058 0.06 0.062 0.064 0.066

501 514 527 540 553 566 579 592 605 618 631 644 657 670 遞迴次數 OD比例值

圖 22 時階 k=896 時 b1,38 (臺中至臺北) 的遞迴收斂情形

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