第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
旅次起迄（Origin-Destination, O-D）資料可以表現該地區之旅次型態、需求產生 點、需求吸引點、旅次長度等情形。對於運輸規劃、交通工程、路網設計、運輸管理 等方面而言，都是相當重要的基本資料。
傳統上取得起迄資料的方式，都是採用調查的方法，如路邊訪問調查法、車輛牌 照登錄法、明信片調查法、電話訪問法、亮燈調查法、標籤調查法等等。但依上述方 法所取得的資料時間維度較長，短則數小時，長則數日，屬於長期性之靜態起迄資料，
因此僅適合運輸規劃等長期層面之用。
然而近年來為了改善現有交通問題，使有限的運輸資源作最有效的利用，因此全 世界皆大力發展智慧型運輸系統（Intelligent Transportation System, ITS）。而其中的先 進交通管理系統（Advanced Traffic Management System, ATMS），即是著重於交通管理 人員能夠藉由即時的交通路況資料，取得動態旅次起迄，並預測短時間內之交通狀態，
進而研擬控制策略，並以先進旅行者資訊系統（Advanced Traveler Information System, ATIS）中的資訊可變標誌（Changeable/Variable Message Sign, CMS/VMS）或公路路況 廣播（Highway Advisory Radio, HAR）等方式告知用路人相關資訊，以改善交通狀況。
但要達到上述目標，必頇要有許多技術結合方能達成，而動態旅次起迄資料即是 其中相當重要的一環。傳統調查法僅能取得靜態之資料，該資料已無法迎合智慧型運 輸系統之需求。且旅次起迄情形本為動態，會隨著不同日期（如帄日、假日）、不同時 段（如尖峰、離峰、白天、深夜）而有所差異，但傳統調查法無法完整顯現此種差異 性。故在上述情形下，近三十年來陸續有許多學者投入動態旅次推估方法之研究；由 於路段流量的資料取得容易，且路段流量與旅次起迄量有一定的關係存在，故模式大 多以路段流量進行推估，並參考起迄歷史資料作為基礎。
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另一方面，交通管理也隨著科技與技術的進步而邁向動態交通管理。動態交通管 理係利用攝影機、偵測器等設備對道路車流進行即時之監控與資料蒐集，並進行分析 以研擬管制策略，再將管制策略應用於資訊可變標誌、號誌等設施之上。由於動態交 通管理是針對目前以及一段時間後的交通狀況為處理的目標，因此對於目前已經在道 路上的車流，希望能夠掌握其迄點；而車流的起點由於是過去所發生的事情，對於動 態交通管理而言意義較小。故重點應掌握車輛所要前往的地方，以便於動態交通管理 之用。
在現實路網下，其起迄情形與路徑選擇相當複雜，單純以模式難以完整反映出現 實狀況，故目前動態起迄推估之研究，大多將研究重點放在高速公路或簡化之一般路 網上。高速公路屬於封閉道路，道路特性單純，進出口少，且無路徑選擇之問題，故 較適合進行動態旅次之推估。因此本研究延續先前之相關研究，針對高速公路進行動 態車流動向推估，以期對於未來實務上有所助益。
1.2 研究目的與課題
鑑於前述研究動機，本研究旨在構建出一可靠之高速公路動態車流動向推估模 式，在已知高速公路路段及各時階上下匝道之流率下，配合現有之動態旅次起迄推估 模式，藉此推估得到旅次起迄矩陣與車流動向，以作為動態交通管理等相關業務之運 用。本研究主要研究目的列舉如下：
一、 蒐集整理與回顧交通管理與旅次起迄推估之相關文獻。
二、 了解動態起迄推估模式之推估方法與流程，作為動態車流動向推估模式之基 礎。
三、 對現有之動態起迄推估模式進行改良修正，構建動態車流動向推估模式。
四、 以國道五號之偵測器資料輸入模式進行運算，以求得國道五號之動態旅次起 迄與動態車流動向，並藉此進行驗證。
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1.3 研究範圍
至目前為止，以一般路網作為路段流率推估動態起迄之研究，大多仍以模擬之虛 擬路網為主，因為現實情況之真實路網過於複雜，又牽涉到路徑選擇之問題而難以進 行起迄之推估。而高速公路為封閉道路，各起點與迄點明確，起迄型態與車流行為較 一般路網單純，且進出口（匝道）之流率資料容易取得，故本研究針對高速公路進行 旅次起迄推估模式之研究。
本研究以現有之高速公路動態起迄推估模式為基礎，延續其模式架構，進行修正 與改良，並應用於國道五號目前已完工通車之南港至蘇澳路段上。以國道五號該路段 偵測器資料進行動態車流動向推估，以求得國道五號之車流動向。
國道五號之資料由民國 95 年 10 月起至民國 96 年 9 月止，包含國道五號主線以及 進出口匝道所有偵測器之資料，本研究將自其中篩選出部分資料進行實例運算。
1.4 研究架構
本研究架構概述如下：首先確立研究目的、範圍等，接著蒐集動態旅次起迄推估 與動態交通管理之文獻，了解動態交通管理之意涵，再整理比較各種推估之模式，彙 整出目前研究之進展與方向，由其中選擇較符合本研究之推估模式，針對其缺失或不 足之部分加以修改補正，建構動態車流動向推估模式。再將國道五號流率資料，篩選 出合適之資料，輸入模式作為實例運算求得推估結果。接著進行分析，以評估模式之 優劣。最後依照研究與分析之情形，得到研究結論與建議。
本研究架構如圖 1.1 所示。
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動態起迄推估、動態交通管理
動態車流動向模式構建 國道五號資料
資料篩選 動態車流動向模式實例運算 了解動態起迄推估模式之流程與意義
結論與建議 動態車流動向模式驗證
文獻回顧
資料蒐集
確立研究目的
圖 1.1 研究架構圖 各項目說明如下：
一、確立研究目的
確認本研究之研究目的、研究範圍、研究方法等，以確立本研究之整體方向 與架構。
二、文獻回顧
回顧交通管理與動態起迄推估相關之文獻，從中了解目前交通管理之作法與 各種推估方法之發展現況，以作為本研究之參考。
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三、了解動態起迄推估模式之流程與意義
由參考文獻中所得到現有之動態起迄推估模式，並了解各推估模式之運作方 法，模式中的流程與意義，並從中選出合適的模式作為本研究之基礎。
四、動態車流動向模式構建
由所選出較為適合本研究的模式作為基礎，再針對其中之缺點或可改進處進 一步加以修正，構建出動態車流動向推估模式，提高模式之正確性與實用性。
五、資料蒐集
透過交通部運輸研究所之協助，取得國道五號之偵測器資料，作為模式之輸 入資料。
六、資料篩選
由於偵測器資料可能存有誤差、資料漏失等問題，因此必頇篩選出正確性較 高之資料，降低推估結果之誤差。
七、動態車流動向模式實例運算
將國道五號之路段及匝道流率資料，從中篩選部分資料作為模式之輸入資 料，進行動態起迄推估運算，求解國道五號之動態起迄與動態車流動向。
八、動態車流動向模式驗證
將國道五號之推估情形進行分析，以驗證推估結果正確性，檢視模式表現之 優劣。
九、結論與建議
根據本研究中所遭遇之問題與研究結果，整理出一具體的研究結論與未來研 究建議，以作為實務應用或未來研究之參考。
1.5 研究方法
本研究所使用之研究方法，分別介紹如下：
一、文獻評析法
整理國內外有關交通管理與旅次起迄推估之相關文獻，包括以高速公路為研
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究目標之方法、一般路網之推估研究、台灣地區之研究等，綜合整理其研究 之情形，作為本研究之基礎，再依循其脈絡延伸修改而得到本研究之模式與 方法。
二、卡門濾波器
卡門濾波器（Kalman Filter）是利用系統狀態方程式與量測方程式所組成，
主要的特點是利用前一個時階的預估值與目前時階所觀察得到的量測值，對 於目前系統的狀態進行最佳預估，進而得到系統狀態之最小誤差預估值的演 算法。卡門濾波法因很適合動態系統，故已被廣泛的應用在各項領域上。本 研究將以高速公路主線及匝道之流率，應用卡門濾波器進行動態車流動向之 推估。
三、統計分析法
本研究在求出起迄之推估結果後，需再對結果進行分析，以驗證模式推估結 果之正確性。正確性分析需比較模擬之結果與實際值之差異，計算均方根誤 差（RMSE）與帄均絕對值誤差率（MAPE），視此兩項準則之大小以評估模 式之優劣。
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