GFLC 反覆演化機制

本模式主要是利用反覆演化方式，進行模糊邏輯規則之挑選與隸屬函數 參數之校估。模式在起始演化時，先自行設定各變數之隸屬函數參數，經由 運算後得到最適之邏輯規則，以此規則組成下求解最佳之隸屬函數參數，如 此反覆運算直至達到演化尋優條件為止，即可使隸屬函數參數與邏輯規則相 互配合達到最佳之組合。圖5.9 至圖 5.12 為初步設定之隸屬函數型態。

圖5. 9 初始事故嚴重性之隸屬函數型態

圖5. 10 初始主線流量之隸屬函數型態

圖5. 11 初始主線速度之隸屬函數型態

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圖5. 12 初始速限控制程度之隸屬函數型態 5.4.4 適合度値

本研究之目標在使碰撞危險度最小及流量最大。因此，適合度在設定時，

必須將兩個目標予以同向化，均改為愈大愈好，也能避免因其中一項數值過 大造成之計算偏差，績效値之計算方式如運算式(5.4)：

P w ^{TCP TCP}

TCP TCP 1 w 1 ^{TP TP}

TP TP (5.4) 其中，P 為模式績效。

TCP為總碰撞危險度。

TP為流量。

w 為TCP的權重値，初始設定為 0.5。

(1-w)為TP的權重値。

惟由於GAs 的適合度值係以愈大愈佳為原則，故適合度值訂為 f=1/P。

5.5 模式訓練

5.5.1 資料整理

本研究是使用國道1 號三車道路段之車流資料進行模擬，所需資料包括 偵測器每分鐘紀錄之交通狀況紀錄表，從中挑取所需之時段資料，並依據格 位傳送模式之需求，將其資料轉換為符合本模式之時階紀錄表，以方便代入 GFLC 模式中，其資料來源為國道高速公路中區交通控制中心。

在模擬

0

3. 演算法

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如何確定模式經過一次演化即停止，由於在進行第二次演化後之收斂值 與第一次演化相同，可判定模式經由一次演化即得到最佳解，不需再進行其 它演化過程，因此得到最佳邏輯規則RB-1 及最佳隸屬函數 DB-1。

在最佳邏輯規則部分可知規則之選擇僅0~3，即 4、5 並沒有被選擇到，

依此可研判本研究設定之速限控制程度高及很高在GFLC 演化中相對於其他 選擇其績效較差，所以沒有被選入規則中。

5.5.3 簡例分析

本研究將模式建構所使用之六種案例進行簡例分析，模擬時間皆為2 小 時，假設在事故發生後進行速限控制，速限控制時間為每10 分鐘改變一次，

直到事故排除，歸納其不同案例下個別績效表，從表 5.1 中可看出不同情境 下之速限控制績效，速限控制在各案例中都有績效產生，安全性績效以尖峰 時段壅塞一和二車道績效較佳，而離峰時段壅塞一和二車道之績效次之，尖、

離峰時段壅塞三車道績效皆為最低，本研究研判速限控制在兩種情況下對車 流之影響較低：1.離峰時段由於車流量較低，事故發生時路段上之剩餘空間 較大並能吸收事故造成之車流壅塞，故進行速限控制時之改善績效較低。2.

不管是尖或離峰時段壅塞三車道時造成之車流影響最大，因為當高速公路車 流已經處於嚴重壅塞情形時，其平均車速已經是相當低，此時再去調整速限 速似乎改善績效有限。

效率性指標之計算方法為計算模擬時間開始到結束間，通過下游偵測器 的車輛數，因此可能會受到速限控制影響產生不同數值。從流量方面的績效 可看出，在進行速限控制時降低控制區間之速限即限制該區間內之流量，所 以對於整體車流就會造成些許負影響，但在尖、離峰時段事故佔用三車道時，

對於車流量雖無改善績效也無負績效產生，研判是因為事故佔用所有車道時 造成之影響最大，因此在進行速限控制後對於車流量並無改善績效，由於效 率性指標與原先預期有所不同，因此速限控制必須在安全性與效率性間取得 權衡。

綜合安全性及效率性績效可找出一趨勢，就是當案例之安全性績效越好 時，其效率性績效會越差，研判是因為藉由速限控制來限制道路之容量，使 得總流量因此減少，但安全性卻會大幅增加。

表5. 1 簡例績效表

尖、離峰 佔用車道 評估指標 無速限控制 有速限控制 績效%

離峰

一車道 TCP 347 319 8.07

TP(輛) 3085 3051 -1.10 兩車道 TCP 1604 1521 5.17 TP(輛) 3053 3024 -0.95 三車道 TCP 3042 2982 1.97 TP(輛) 3179 3179 0.00

尖峰

一車道 TCP 8081 6590 18.45 TP(輛) 6012 5883 -2.15

兩車道 TCP 16170 14064 13.02

TP(輛) 5745 5639 -1.85

三車道 TCP 18869 18667 1.07

TP(輛) 4440 4440 0.00 表 5.2 為簡例中各情境之速限下降程度表，經由本研究歸納出之邏輯規 則及隸屬函數計算後得到各情境之速限下降程度，依照各情境之事故地點車 流速度加以設計速限控制數值，以離峰時段事故佔用2 車道及尖峰時段事故 佔用1 車道為例，雖速限下降程度皆為 20，但由於事故地點之車流速度不同，

因此設計出之速限控制數值就會有所不同，基本上設計之原則為最靠近事故 地點前之速限就設計為事故地點之車流速度，並從最上游之速限開始等速遞 減直到速限控制數值等於或接近最後控制區間內的速限值時，剩餘控制區間 內之速限值皆設定為與最後之速限值相同。

在此，本研究假設之速限號誌都是每一公里設置一座，並從事故點往上 游設置，所以不會因路段長度不同就隨意縮減其間距大小。

表5. 2 各情境之速限下降程度表

尖、離峰 佔用車道 速限下降程度 速限控制數值

離峰

一車道 10

兩車道 20

三車道 30

尖峰

一車道 20

兩車道 30

三車道 40

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第六章模式驗證與應用

本研究為進一步探討基因模糊邏輯速限控制模式於高速公路實際道路之 實用性，實例應用部份係以國道一號中區路段為例。本章主要分三個小節來 說明，第一節是將蒐集到之事故資料予以整理並分析，以供基因模糊邏輯速 限控制模式之用。第二節是說明本研究模式應用在實際事故情形時，安全性 及效率性這兩項績效的改善程度。第三節是將績效進行敏感度分析，找出各 績效之最佳權重值。

6.1 資料整理

本研究所需資料包括事故地點下游之高速公路偵測器資料(每分鐘記錄 之交通狀況報表)、事故持續時間及佔用車道數等資訊，資料蒐集方面係以中 區交通控制中心所彙集車流資料為主，資料當中包括每分鐘之各路段車流量 資料或各上、下匝道併入、匯出車流量，而蒐集到之高速公路實際事故資料 包括尖離峰時段事故佔用一、二和三車道，其主線皆為單向三車道，表 6.1 為實際路段資料表。

表6. 1 實例資料表

時段 壅塞車道數 地點 持續時間

離峰

1 車道 國1 南 200.6K 31 分鐘 2 車道 國1 南 191.9K 47 分鐘 3 車道 國1 北 139.8K 59 分鐘

尖峰

1 車道 國1 北 197.9K 38 分鐘 2 車道 國1 北 167.0K 52 分鐘 3 車道 國1 南 111.2K 63 分鐘

本研究之資料來源主要為高公局中區交通控制中心，取得事故路段每分 鐘一筆紀錄之交通流量資料，為能將偵測器資料輸入 CTM 模式中做運算，

首先須將輸入資料予以格式化，本研究使用之 CTM 時階為 6 秒 1 時階，故 須將每分鐘記錄之交通狀況報表轉換成6 秒之資料格式，並且擷取事故發生 與持續時間前後至少30 分鐘之交通量資料，以確保本研究模式有足夠暖機時 間及事故後消散車流之時間。圖6.1 為本研究事故資料之擷取範圍。

圖6. 1 事故資料輸入範圍圖

6.2 績效評估分析

績效評估的部分是先將實際事故資料代入本研究之GFLC 中得到最佳之 速限降低程度，再將此結果應用在CTM 中進行模擬得到績效值，因此 CTM 會依照不同案例所找出之速限降低程度而也會有不同之模擬結果。

本研究在真實高速公路路段之速限控制部分，各實例之績效結果如表6.2 所示，安全性在每個實例上都能有正績效產生，表示本研究之基因模糊邏輯 速限控制模式，除在研究設計上之簡例應用有績效產生，在實際高速公路路 段上之應用也有相當程度之績效，其中以尖峰時段事故佔用一和二車道之改 善績效最佳，離峰時段事故佔用一和二車道之改善績效次之，代表在這幾種 情境下速限控制對事故地點上游區間進行速限遞減控制，能以平穩且平順的 方法去控制道路上之容量，也就是使駕駛人以等速遞減後之速限前進，避免 遇到前方事故壅塞車流時由原先自由流速度在短時間內大幅降低速度甚至反 應不及增加其行車危險性，此外也能降低衝擊波速度所造成之危險。

離峰時段由於路段上行車數量較少，其路段上空位區間較多，因此在事 故發生後該地點上游車輛較易變換車道閃避事故或因足夠空位區間減少事故 對上游車流之影響，因此在進行速限控制時其改善績效較低。另外，尖、離 峰時段事故佔用三車道為較特殊之案例，當事故佔用三車道時，對車流造成 之影響最為嚴重，向後傳遞之衝擊波造成上游車輛行車速度大幅降低，在此 情形下車流已產生嚴重壅塞情形，因此進行之速限控制其安全性改善績效有 限。

本研究之速限控制模式在尖峰時段時限制各控制區間內之行車速限也就 是限制該區間內車流量，在路段上因車流量較大其剩餘空間也就較少，因此 進行速限控制時，流量就會受到強烈影響，所以改善績效在尖峰時段幾乎都 為負績效。離峰時段相對於尖峰時段，路段上之剩餘空間較大且能容納事故 產生之延滯，在進行速限控制時對於流量無太大之負影響，而在離峰時段事 故佔用三車道時與尖峰時段事故佔用三車道相同，由於車流嚴重性最大，車 流受事故延響最嚴重，所以進行速限控制後無改善績效產生。

本研究之速限控制模式在尖峰時段時限制各控制區間內之行車速限也就 是限制該區間內車流量，在路段上因車流量較大其剩餘空間也就較少，因此 進行速限控制時，流量就會受到強烈影響，所以改善績效在尖峰時段幾乎都 為負績效。離峰時段相對於尖峰時段，路段上之剩餘空間較大且能容納事故 產生之延滯，在進行速限控制時對於流量無太大之負影響，而在離峰時段事 故佔用三車道時與尖峰時段事故佔用三車道相同，由於車流嚴重性最大，車 流受事故延響最嚴重，所以進行速限控制後無改善績效產生。