第七章 結論與建議
7.1 結論
總整本研究之內容,分別以資料擷取系統架構、數學模式構建、驗證分析和 未來應用四個層面進行重要結論之闡述。
資料擷取系統架構
1. 本研究所提出交通資訊擷取系統主要係針對市區路網系統下之動態交通 資訊擷取,其核心概念即在於結合主動式和被動式之資料擷取機制,以廣 泛而完整地反應市區路網下交通流狀態之動態變化。主動式交通資料擷取 系統以探測車為主,藉以取得交通流資料「動線」之表現;被動式交通資 料擷取系統則以路測偵測器為主,藉以偵測交通流在各「定點」之狀態呈 現。
2. 對於探測車為主之主動式交通資料擷取系統,本研究規劃以計程車作為探 測車車隊之主要來源,於車輛上安裝車機、GPS 定位儀、無線通訊系統等 車載單元,藉由其準大眾運輸系統之特性,長期而穩定地回傳即時交通資 料至一交通資訊中心 (TMIC)。
3. 探測車主要之回傳資料為車輛行經各路段之路段旅行時間,並且以空車之 計程車,基於其尋客之駕駛行為較異於一般車輛,是以系統中僅考慮以載 客之計程車回傳資料為有效。
4. 本研究中所考慮被動式交通資料擷取系統係以環狀線圈為主,進行路段車 流量之偵測,並透過路口車流量資訊支援轉向分配之相關估測。
數學模式構建
1. 本研究主要提出路段旅行時間預測和動態旅次 OD 推估兩個數學模式,係
根據資料擷取系統所取得之資料來源,進行市區棋盤型路網下大規模交通 流參數之演算。
2. 路段旅行時間預測模式主要係參酌 Jarjees & Drane 的公車旅行時間預測 模式,透過路段旅行時間歷史資料和鄰接路段影響,構建時間與空間關係 上之線性方程式,並透過最小平方法進行遞迴求解。
3. 預測所得之路段旅行時間即涵蓋車量通過預測路段所有延滯因素,包含 路口號誌延滯。
4. 本研究所提出之動態旅次 OD 推估模式並不根據可靠動態交通量指派模 式之假設,而是直接考慮各 OD 旅次下涵蓋之所有路徑選擇,透過路徑旅 行時間進行路徑車流對於路段到達率之分配。唯市區路網下可選擇路徑繁 多,為避免過於繁複之資料演算量,可將複雜之路網形式以交通分區之概 念呈現,以求可行之模式演算流程。
5. 動態旅次 OD 推估模式中係以路徑車流量為系統狀態變數,並以其所反應 之路段車流分別建立非線性之系統狀態方程式和系統觀測試,以推廣卡爾 曼濾波器進行遞迴演算。
驗證分析
1. 本研究透過模擬軟體 Paramics V4.0 對於四種不同路網總需求下之案例,
進行模式之校估和驗證,模擬系統本身並不強調與真實交通系統全然符 合,而是期以透過驗證過程檢視模式對於系統狀態之描述能力。
2. 在路段旅行時間預測模式中,透過準確性、強健性和穩定性之評估顯示,
路段旅行時間歷史資料之時間記憶長度在現行模式之回歸校估過程中,對 於模式準確度並無顯著影響;在空間之回歸關係上,同時考慮路段上下游 路口之鄰接路段則明顯較單考慮路段上游路口部分有較佳之預測表現。
3. 由於探測車回傳資料本身具有相當程度之隨機性,由演算過程中顯示,
將回傳資料中大於一個路口號誌週期者予以剔除;偏異較高者並與歷史平
均資料以不同權重比例進行調和,可使預測結果得到較為準確之表現。
4. 經過資料處理,針對不同路網總需求下進行系統預測,最後所得之路段 旅行時間預測結果其 MAPE 值介於 15~19%之間,根據 Lewis 之評估準 則,本研究對於模式預測結果表示滿意;每 100 公尺 MAE 值介於 3.5~4.1 秒之間;預測結果誤差超過 50%之資料筆數在 5%之內;60%以上之預測 結果皆在優良預測之範圍內。
5. 根據演算結果顯示,探測車回傳資料之於模擬車流整體之代表性與預測 準確度間呈現正向之相關,之差異程度與預測誤差呈正向相關,當回傳資 料對實際車流之差異超過 46%,預測結果之 MAPE 值會快速地發散。因 此,研究中對於路段旅行時間預測模式,以路網系統中之探測車佔有率進 行敏感度分析,結果顯示,在探測車佔有率到達 5%以上,回傳資料對實 際車流之差異即會縮減在 46%以下;並且在佔有率達到 6%以上,預測誤 差之於探測車佔有率提昇之變動會漸趨平緩。
6. 對於動態旅次 OD 推估模式,本研究主要係根據模擬結果進行案例之試 算,並透過所推估旅次 OD 反應在路段流量之推估值檢視模式之合理性,
試算結果顯示,根據旅次 OD 推估所得之路段流量預測誤差 MAPE 值在 15%之內,是以評估模式之推估結果為合理。
未來應用
1. 本研究所提出之預測模式主要係針對都市地區棋盤型路網,然而,由於 模式之基本概念為空間、時間向度之動態回歸過程,應不受限於特定之路 網型態。透過資料庫與資料演算矩陣之調整,應仍可適用於不同之路網型 式。
2. 配合目前日益普遍之計程車即時派遣系統,本研究期以透過既有之系統 平台,結合本研究所提出之交通資訊擷取系統,以建立一交通資訊中心,
並透過預測模式之演算,支援 ITS 系統下 ATMS、ATIS 系統之運作。