第二章 文獻回顧
2.2 混合車流變換車道之相關文獻
2.2.1 國外車道變換模式
變換車道研究最早則由 Gipps (1986)所提出，採用決策結構基準模式
(Rule-based models)以及其後發展之個體選擇基準模式 (Ahmed, 1999, Choudhary et al., 2008, Sun and Elefteriadou, 2012, Toledo et al., 2007)主要兩大模式為做為交 通車流微觀模擬方式。
決策結構基準模式(Rule-based models)為對於個別駕駛人之行為分析，模式涵 蓋駕駛人於市區道路行駛時會遭遇之交通環境影響因素，包含號誌設置、障礙處 位置、是否鄰近大型車輛、速度…等情況，並採用邏輯性之決策準則方式以分析 駕駛人於市區道路之變換車道行為且提出決策過程架構 (Gipps, 1986)，將其駕駛 行為之類型分為維持原有期望速度和預備變換車道行為兩類族群，於欲變換車道 時考量以下問題：
1. 變換車道之必要性
2. 變換車道之期望度 ，以及 3. 變換車道之可行度(安全性)
模式內容欲透過連續不同之標準及決策問題做為考量是否變換車道之決策過程，
然而由於不同駕駛人彼此間存在之異質性，使得面臨相同交通環境下之決策之優 先順序也有所差異，因此無法嚴謹校估其參數模式。
另外，Yang and Koutsopoulos (1996)同樣採用 Gipps (1986)決策結構為基準模 式建立高速公路之變換車道模型並將其模式應用於 MITSIM。此模式將變換車道 分為強制型變換車道(mandatory ,MLC)以及任意型變換車道(discretionary ,DLC)兩 種類型，透過機率架構方式來構建駕駛人面臨變換車道行為之模式。強制型變換 車道(MLC)意指駕駛人面臨必須離開原有車道之情況(如上下交流道)，而在任意型 變換車道(DLC)情況則意指目標車道之行駛情況較目前車道佳，但其變換車道之 動作為非必要，當前車之速度低於本車之期望速度(desired speed)且鄰側車道增加 行駛速率之機會較高時，駕駛人會透過耐心因子(impatient factor)與速度無異因子 (speed indifference factor)作為考量是否變換車道動作。
個體選擇基準模式(Discrete choice-based models)中駕駛人之決策行為過程皆 屬於二元或多項選擇，透過普洛比或羅吉特分析並計算其各個變換車道決策階段 之效用函數來建立駕駛人之行為模式。而無論採用決策結構基準模式或個體選擇 基準模式，於變換車道決策後皆須考量可接受間距模式，當其側向間距滿足最小 可接受間距時才會確實產生變換車道行為。
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Ahmed (1999)採用 Ahmed et al. (1996)變換車道模型之延伸，利用美國波士頓 市區道路四車道之車輛資料，觀察中間兩車道小汽車直行與向左切換車道行為，
並依過去研究將變換車道類型分為強制型變換車道(MLC)以及任意型變換車道 (DLC)。研究著重於駕駛任意型變換車道行為(DLC)，利用接受間距來判斷車輛是 否向左切換車道並採用羅吉特方法求解，同時加入跟車理論中之加速模型，使其 模型更符合實際情況。相較於 Ahmed et al. (1996)之模型考量了市區道路壅塞問題 及緊跟前車行駛之行為，總共收集 843 輛汽車資料。其差異在於變換車道之決策 內容分為三個順序過程：
1. 決定產生變換車道行為與否 2. 選定偏向之目標車道
3. 目標車道之可接受間距範圍
圖 2.2-1 變換車道決策過程 資料來源：Ahmed(1999)
Toledo et al. (2003)延續過去個體選擇基準模式並於此研究指出以往將變換車 道行為分為強迫型變換車道與任意型變換車道存在兩個重要的問題：(1)過去模式 假設已知強迫型變換車道之存在(2)過去無法精準觀測強迫型變換車道與任意型 變換車道之差異，使得部分強迫型變換車道行為並無法確實觀測與分析校估，因 此建議結合駕駛強迫型變換車道與任意型變換車道兩種概念並使用不同的解釋變 數建立羅吉特模式，藉以判定車輛如何選擇特定車道行駛。其中特定車道包含原 車道、左車道與右車道。資料來自於美國維吉尼亞州長 997 公尺的四車道州際公 路，共 15632 筆資料，442 輛汽車資料。
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圖 2.2-2 變換目標車道決策架構 資料來源：Toledo et al.(2003)
由於駕駛人選定的目標車道為無法準確觀測之潛在性變數，因此採用整合型 模式作為判定變換車道行為之方法，作者並其變換車道行為之影響解釋變數如以 下四類：
1. 周圍環境變數 2. 路徑規劃變數
3. 路網認知及經驗變數 4. 駕駛型態及能力變數
而目標車道之選擇則透過羅吉特模式將其分為直行、左向車道及右向車道三類，
選擇目標車道之效用函數如下：
Uni(t)=Xni(t)βi+αivn+ϵni(t) (1) i=CL,RL,LL 其中，Uni(t)為選擇駕駛人 n 在時間 t 選擇車道 i 之效用
Xni為解釋變數向量 βi為解釋變數向量之參數 αi為vn之參數
vn為駕駛之隨機項目 ϵni(t)為車道效用隨機項目
另外，Toledo et al. (2007)使用相同高速公路車流資料整合強制型變換車道與任意 型變換車道模式，並依小汽車變換車道方案建立多項羅吉特選擇模式。透過整合 不同的駕駛人行為模式，包含目標車道模式、接受間距模式、目標間距模式以及 加速度模式以建立駕駛人整合型變換車道行為模式。Toledo et al. (2009)則同樣整 合目標車道模式、接受間距模式、目標間距模式和加速度模式以建立駕駛人整合 型變換車道行為模式，並提出駕駛人之目標間距選擇及目標間距加速度模式以解 釋駕駛人於變換車道選擇行為可能產生之影響。
Sun and Elefteriadou (2012)指出以往變換車道模式研究皆著重於高速公路模 型建立，於一般市區道路之應用上並未考量公車之停靠行為、線道之增減、車輛 迴轉等情況，尤其以駕駛人於道路壅塞情況下之頻繁互動，使得駕駛人特性於變
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變換車道模式則依車輛種類與目標車道情況做分類，並依駕駛者變換車道行為準 則以及郊區混合車流變換車道偏向角模式進行研究，而偏向角模式參考徐立新 (2005)概念將小汽車變換車道區分為(1)目標車道無鄰前車與鄰後車、(2)目標車道 僅有鄰前車、(3)目標車道僅有鄰後車以及(4)目標車道鄰前鄰後皆有車共四種型態，
而機車為本車之偏向角變換車道模式則區分為五種型態。透過多元迴歸構建之變 換車道偏向角模式顯示型態(1)、型態(2)以及機車變換車道型態之偏向角主要受本 車車速影響；型態(3)受到與鄰後車相對距離影響；型態(4)則受到本車車速和鄰後 車相對距離之影響。
李健豪 (2012)以攝影方式實地收集台灣台北地區之車流影像資料，針對本土 車流行為分別將市區幹道路徑選擇行為模式分為小汽車及機車兩類車流行為作分 析，小汽車選擇行為模式透過車道之概念並結合多項羅吉特模式為基礎，定義相 關鄰近車輛，其路徑選擇為：維持原車道行駛、變換至左側車道、變換至右側車 道三類選擇方案，最後建立其超車決策路徑之效用函數，並透過判中率方式驗證 行為模式之準確性。
以上國內變換車道行為相關文獻中，徐立新 (2005)與張維翰 (2006)認為車輛 於車道變換行為主要受到偏向角與加速度因素決定，並將偏向角模式區分為不同 型態下分別討論相關參數之影響，與國外相關主要探討變換車道時駕駛人選擇行 為所採用之個體選擇模式有較大之差異，然而車道變換時考量之因素仍須同時包 含本車與鄰近車輛相互關係等變數，而李健豪 (2012)則與國外作法類似，透過選 擇方案效用最大之選項來決定是產生變換車道行為，符合實際選擇邏輯行為，因 此本研究將透過採用選擇行為模式作為發展變換車道行為模式之建構方法。