格位傳遞模式相關應用

格位傳遞模式原始模式係以高速公路做為模擬對象，由於高速高路無平面交

織且行駛之車種均為汽車，模式校估及推導上較為便利，在國內外許多研究將格 位傳遞模式應用在匝道儀控、可變標示系統及動態交通控制等，因此，本研究蒐 集格位傳遞模式應用於高速公路之相關文獻，此外，市區道路組成因子較高速公 路複雜，需考慮平面交織問題、交通組成之多樣性以及交通號誌等問題，國內市 區道路交通組成除了汽車外，還有機車，然兩種交通運具特性均不一樣，因此，

市區道路車流行為之研究乃為較複雜之課題，本研究蒐集高速公路與市區道路相 關應用文獻，期能加深對該課題之了解。

Gabriel和Roberto(2006)所提出之格位傳遞模式延伸，適用於匝道儀控的非均 質格位傳遞模式(Asymmetric Cell Transmission model, ACTM)，考慮通過匝道之 交通量，限制每個格位最多包含一個入口匝道或出口匝道，且考慮匝道進入主線 需求量與匝道停等線之車流，然ACTM模式所引用格位因匝道的影響，已無均質 性存在，故稱非均質格位傳遞模式，模式導出高速公路主線與匝道之車流，以主 線流率、匝道流率及儀控率為限制式，透過線性規劃求解，求得匝道儀控最佳時 制計劃，進而建構最佳匝道儀控策略。

Munoz et al. (2004)將格位傳遞模式應用於美國加州高速公路之匝道儀控

，認為欲使匝道儀控能有效管制高速公路車流量，需要準確及最佳化的儀控率 (on-ramp metering rata)，因此，提出改良式的格位傳遞模式(Modified CTM, MCTM)，模式類似原始格位傳遞模式，但格位間的長度非固定並且將原本格位 內車輛佔有數改成密度表示，提高模式應用的彈性，模式使用加州I-210公路開 放式迴圈偵測器，蒐集實際車流資料校估並驗證模式，結果顯示，MCTM模式在 壅擠與瓶頸路段預測旅行時間與實際旅行時間誤差值在6%以下，顯示該模式可 有效預測高速公路車流行為，並將結果應用於儀控率最佳化之參數上。

Juang和Chiang(2003)將格位傳遞模式應用於高速公路預測型交通控制，該預 測型交通控式結合遲滯模式(Hysteretic Model)及格位傳遞模式，應用延滯模式預 測道路同時存在自由車流及壅擠車流之狀況，分別構建出兩種車流型態並校估參 數，但未考慮高路公路之上下匝道之影響，因此，考慮格位傳遞模式在上下匝道 之間格位及時間變動關係，描述車流行為在此區間的變動，補足該模式未考量上 下匝道影響之因素。

Shang和Huang (2007)將格位傳遞模式應用於可變標示(Variable Message Signs, VMS)，以格位傳遞模式推估下游發生事故，根據不同OD的需求及不同的 路徑需花費的旅行時間，反映在VMS上供使用者決定欲行駛路徑，降低道路事

故產生時對路網之影響，其研究假設路網分割成數個均值的格位，將VMS設置 在其中一個格位，觀察VMS設置的位置對於路網績效的影響，透過簡易路網的 模擬，尋求最佳化的解，結果顯示，欲使VMS的設置地點能減少整個系統的旅 行時間，需考慮各OD需求時間和空間的分佈、交通事故發生的頻率及駕駛的習 慣等。

蔡美蓉(2008)應用我國國道中山高速公路資料，並將格位傳遞模式參數校估 為符合我國高速公路之狀態，驗證格位傳遞模式於我國高速公路之準確性，其研 究修正格位傳遞模式，在模式中加入速率影響因子，考慮格位長度固定時，車輛 移動速率超過或低於自由速率模式推估之結果，修正模式係透過平均絕對誤差百 分比(MAPE)評估驗證結果，結果顯示考慮速率因子之模式較原始模式佳。劉峰 佑(2009)進一步利用我國高速公路鄰近匝道路段車流資料，探討匝道車流行為對 格位傳遞模式推估影響，以格位傳遞模式推估匝道入口之剩餘容量，以實際車流 資料研擬匝道儀控策略，將研擬結果透過車流模擬軟體TSIS分析。

林柏辰(2009)為有效管理高速公路異常交通狀況對整體車流的影響，結合基 因模糊邏輯控制(genetic-fuzzy logic controller，GFLC)與格位傳遞模式發展速限控 制模式，利用基因模糊邏輯在異常交通狀況下找出最佳化的可變速限控制模式，

以達到流量及安全最大化兩個目標，運用是由從即時的上游交通狀況及每分鐘判 斷一次之事件嚴重性來決定最佳化的速限降低程度，三個狀態變數包括平均速度

、流率及事件嚴重程度，控制變數為上游每一公里設置之可變速限號誌所增加的 速限降低程度，為了評估學習後的邏輯規則及隸屬函數之績效，應用格位傳遞模 式模擬，並針對事件的特性修改模式，為確保修改後之格位傳遞模式能精確模擬 下游車流行為，運用平均絕對誤差百分比(MAPE)做為驗證依據，MAPE分別在 自由流、交通壅塞和車道封閉等情形下皆低於13%。

Lo(1999)提出的新交通號誌控制模擬，模擬方式係參考格位傳遞模式，以格 位間推估的關係，應用格位傳遞模式含有LWR模式概念之特性，模擬不同車流 情況，依照自由車流、同步流及壅擠車流狀態下，在不同號誌時制下運行的狀況

，以此模擬方式可以透過上游VD獲得道路需求，考慮速率、密度及流量關係，

以簡易的方式推估下游的車流變化，且CTM有運算方便的優勢，僅需就簡易的 軟體即可得到推估的結果，應用在交通控制上，可以即時反映號誌時制改變對於 車流運行的影響，

Lo 和 Szeto(2002) 發 展 以 格 位 為 基 礎 之 動 態 交 通 量 指 派 (dynamic traffic

assignment, DTA)模式，以數學規劃中變分不等式(Variational Inequality, VI)建構 模式，滿足動態使用者最佳化(dynamic user optimal, DUO)及路網先進先出之現象

，其認為格位傳遞模式能反映動態交通之衝擊波、車隊組成、車隊消散和反映多 車道之動態交通互動關係，並且符合流量守恆定律等特性，因此將格位傳遞模式 加入動態交通模式中可以在巨觀動態車隊模擬中，模擬更詳細的車流行為，以及 在微觀車流模式降低運算時間，使其在上述兩者間取得平衡，此外，可透過起始 格位及終點格位內車輛佔有數，隨時間的變動獲得該路段或路網之旅行時間，並 且可運用格位轉換限制參數之調整，模擬路段封閉及市區道路號誌之車流行為。

Lo和Chow(2004)進一步將此方法應用在過飽和交通控制策略上，參考以格位為 基礎之模式，發展動態路口號誌控制最佳化模式(dynamic intersection signal control optimization, DISCO)，應用基因演算法(genetic algorithm, GA)，將格位傳 遞模式納入數學規劃式，計算車隊在時階變化下格位內之車輛數，求取延滯時間

，並應用格位傳遞模式之限制參數調整情境，應用在香港實際路網，並與車流模 擬軟體TRANSYT做比較，模擬結果發現DISCO之總延滯時間較TRANSYT少30

。

Changliang et al. (2004)等人提出在過飽合路網中使用固定週期的交通控制 策略的研究，認為擬訂一套號誌控制策略需考量車流模式、路網控制目標及控制 策略等三方面，其中，車流模式系應用格位傳遞模式，認為該模式包含LWR模 式特性，可以有效的描述飽和車流之車流行為，以及提供交通控制所需之變數，

透過最佳化模式獲得最佳之交通控制策略。

Long et al.(2008)以格位傳遞模式為基礎，模擬都市交通壅擠狀況，其認為過 去模擬都市壅擠交通都是以巨觀的角度，較少研究透過微觀角度模擬壅擠車流及 車流消散行為，但在交通壅擠管理策略上，對於交通事件的管理技術，需要了解 較細微的的車流行為，因此，應用格位傳遞模式模擬在車流壅擠之雙向棋盤式路 網下車隊擴散行為，其研究認為格位傳遞模式可有效表現出溢流及衝擊波等現象

，並將LWR模式以離散的方式應用，以動態的方式描述車流行為，由此，其研 究以格位傳遞模式模擬車隊壅擠和消散，考慮變動停等區長度和停等線寬度分配 之影響，引用車隊壅擠大小(jam size)及延滯時間(congestion delay)衡量結果。

許珮珊(2009)  應用格位傳送模式建構高速公路動態起迄矩陣推估演算法，

結合進階卡門濾波(extended Kalman filtering, EKF)與格位傳送模式來建構遞迴的 動態OD 矩陣推估演算法，藉由該方法模擬車輛運行的行為，並預測各依時OD

pair 之到達型態，以便推估動態OD 矩陣，應用DynaTAIWAN (Dynamic Traffic Assignment and Information in Wide Area Network) 模式模擬路段流量以獲得計 算EKF 之相關資訊，並利用中觀車流理論中之格位傳送模式(CTM)來預測車輛

表 2-1 格位傳遞模式應用文獻彙整(續)