第三章 旅行時間預測模式建構
3.3 旅行時間預測模組
3.3.4 複合式旅行時間預測模式
本研究將建構複合式旅行時間預測模式以滿足用路人對於行前規劃的需求 並同時提升預測準確度，而根據 3.3.3 所研擬的以 濾波器為基礎的卡曼 濾波預測模式(KF1、KF2)以及離散時間傅立葉預測模式(DTFT)，本研究的複合 式旅行時間預測模式將分為兩種形式，如表 3-4 所示。
表3-4 複合式旅行時間預測模式的兩種形式
複合式旅行時間預測模式 預測方法 代號
複合式旅行時間預測模式一 卡曼濾波預測模式一(KF1)
離散時間傅立葉預測模式(DTFT) Hybrid1 複合式旅行時間預測模式二 卡曼濾波預測模式二(KF2)
離散時間傅立葉預測模式(DTFT) Hybrid2
以複合式旅行時間預測模式一(Hybrid1)為例，長期與短期的門檻值的設定流 程圖如圖 3-16 所示，詳細步驟說明如下：
繪製KF1與DTFT於 不同預測時間長度
的MAPE值曲線
以交會點的時間長度 作為長短期的門檻值
兩曲線的交會點 個數是否等於1
移動直線畫分預測時 間長度將MAPE值曲線
圖分成A,B兩區塊
計算A,B區塊內的累 加MAPE值
計算預測時間長度內 的總MAPE值
是否計算完所有 預測時間長度的
總MAP值
總MAPE值最小時直線所 在的位置為長短期門檻值 否
否 是
是
圖3-16 複合式旅行時間預測模式長短期門檻值建立流程圖
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步驟一：先分別計算 KF1 和 DTFT 於不同預測時間長度的預測績效，預測 績效以平均絕對誤差百分比(Mean absolute percentage error , MAPE)表示，再 繪製 KF1 與 DTFT 於不同預測時間長度的 MAPE 值曲線。
步驟二：若兩曲線的交會點個數等於 1，則以交會點的時間長度作為長短期 的門檻值，門檻值內具有較小 MAPE 值的預測模式為短期預測模式，門檻 值外具有較小 MAPE 值的預測模式則為長期旅行時間預測模式。
步驟三：若兩曲線的交會點個數大於 1，則設定一直線劃分預測時間長度，
從第 0 分鐘開始依序移動直線，將 MAPE 值曲線圖分成 A、B 兩個區塊，
如圖 3-17 所示。
步驟四：計算 A 區塊內 KF1 累加的 MAPE 值和 DTFT 累加的 MAPE 值，以 累加 MAPE 值較小者為 A 區塊的累加 MAPE 值，再以相同方式計算 B 區塊 的累加 MAPE 值。
步驟五：將 A、B 兩區塊的累加 MAPE 值加總得到預測時間長度內的總 MAPE 值，代表直線所在位置的預測時間長度的總 MAPE 值。
步驟六：若已計算完所有預測時間長度的總 MAPE 值，就能以總 MAPE 值 最小時直線所位在的時間長度作為長短期門檻值，否則回到步驟三繼續計算 下一個預測時間長度的總 MAPE 值。
圖3-17 KF1與DTFT於不同預測時間長度的MAPE值曲線
0 2 4 6 8 10 12 14 16
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59
MAPE值(%)
預測時間長度(分)
KF1 DTFT 長短期門檻值
A B
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在決定長期與短期門檻值以及各時間長度範圍所採用的預測法後即可以進 行複合式旅行時間預測，本研究的複合式旅行時間預測模式以起點、迄點和預計 出發時間為輸入值，輸出值為路徑總旅行時間和抵達迄點的時間，而根據使用者 輸入的預計出發時間與目前時間的時間差距 t
加上總旅行時間TT
是否小於長 短期門檻值，旅行時間預測方式可以分成兩種預測情形：1.
t
TT
：當預計出發時間與目前時間的時間差距小於長短期門檻值 時，則先採用短期預測模式預測路段旅行時間，當累積旅行時間加上 t
小於的時候則繼續採用短期預測模式，直到累積旅行時間加上 t
大於時就改採用長期預測模式預測路段旅行時間。
2.
t
TT
：當預計出發時間與目前時間的時間差距大於長短期門檻值 時則直接採用長期預測模式預測所有路段旅行時間。複合式旅行時間預測模式的運算流程如下圖所示，各步驟說明如下：
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輸入起點、迄點與 預計出發時間
1.列出起迄點間所有R2R區間 2.初始化TT = 0
短期預測模式預 測路段旅行時間
計算累積旅行時間
長期預測模式預測 路段旅行時間
是否到達迄點
輸出總旅行時間與 抵達迄點時間
是
t TT
計算累積旅行時間
是否到達迄點
輸出總旅行時間與 抵達迄點時間 否
否
否
是
是
運算結束
運算結束 開始運算
長期預測模式
短期預測模式
圖3-18 複合式旅行時間預測模式流程圖
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步驟一：使用者根據其旅次需求設定起點、迄點以及預計出發時間，起迄點 可以是交流道或服務區，預計出發時間的格式為日期與時間。
步驟二：將使用者輸入的路徑根據交流道和服務區分成數個路段區間，並將 總旅行時間初始化為零(TT
0)。步驟三：判斷預計出發時間與目前時間的時間差距 t
加上總旅行時間TT
是 否小於長短期門檻值，若
t
TT
則採用短期預測模式進行路段旅行時 間預測，若
t
TT
則採用長期預測模式預測路段旅行時間，卡曼濾波 和傅立葉轉換的路段旅行時間預測方式如 3.3.3 所述。短期預測模式 長期預測模式
步驟四：預測路段旅行時間
步驟五：將路段旅行時間累加到總旅 行時間
步驟六：判斷是否到達迄點，若已到達 迄點則輸出總旅行時間以及到達迄點 時間，若否則回到步驟三。
步驟四：預測路段旅行時間
步驟五：將路段旅行時間累加到總旅 行時間
步驟六：判斷是否到達迄點，若已到達 迄點則輸出總旅行時間以及到達迄點 時間，若否則回到步驟四。
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