第四章 模擬結果與分析
第一節 設計 CA 交通車流環境
本研究建構多種用路人單車道、雙車種單一車種(小客車)CA 模式，並以 Netlogo 進行模擬。基於本研究之假設，所建構的 CA 模式路段均為均質路段，其多種用路行 為有三種變數，為最大速度(Vmax)、隨機減速(p)與變換車道機率(pth)。為了能明確討 論變數對於車流的影響，實驗進行單車道與雙車道，模擬不同最大速度、不同減速機 率、不同變換車道機率情境，並進行探討車流組成變動時對車流的影響和相轉移分析。
NetLogo 是一種多主體模擬系統(Multi-agent Based Modelling)，可用簡單的規則 以微觀的方式來模擬觀察總體的行為，由西北大學開發而成。在此軟體中，分別設計 交通車流環境(patches)以及行為者(agents)，代表道路以及車輛。於某個時間內車輛行
駛於車道的過程，可以比擬為車輛行為者移動與交通道路的環境。因此車輛間與環境 之互動可以被移轉到程式上來進行模擬。
本研究 NetLogo 車流環境設計以一格的細胞格長度設計為實際單位長度 7 公尺，
若車流中僅有小汽車，模擬時均設定一格細胞格僅容許一輛小汽車，車輛最大速度(V
max)分別有 1 到 5 個單位速度變量，經過單位換算實際車輛速度為 25.2 到 126(公里/
小時)，當設定車輛最大速度 Vmax =5 時，在沒有減速機率情況下，表示此車輛最大 速度可行駛 126(公里/小時)。交通車流道路環境模擬以 1000 格細胞格數並等同於實 際道路長度 7 公里。每次模擬時間長度為 20000 步，取 10000 步之後資料來計算，模 擬標準化密度 0.02 到 0.95 共 38 點。
圖 4-1 為單車道 NetLogo 軟體操作介面。以圖 4-1 例子作說明，此例子為快車 (Vmax=5)混合慢車(Vmax=3)執行密度 0.30 的模擬參數，upper0=5 表示第一種用路行為 車輛最大速度為 5(藍色車輛)，upper1=3 表示第二種用路行為車輛最大速度為 3(黃色 車 輛 ) ， number-of-car=150 表 示 最 大 速 度 (Vmax=5) 藍 色 車 輛 總 共 有 150 輛 ， number-of-ycar=150 表示最大速度(Vmax=3)黃色車輛總共有 150 輛，slow-down=0.25 表示最大速度(Vmax=5)藍色車輛隨機減速機率為 0.25，slow-down1=0.25 表示最大速度 (Vmax =3)黃色車輛隨機減速機率為 0.25。當按下 step 按鈕，程式會將兩種用路行為車 輛隨機產生位子，散佈在單車道上，其車輛速度也隨機產生。以藍色車輛(Vmax=5)為 例，其隨機產生速度最大速度可為 5，最小速度可為 0。接著按下 go 按鈕，程式開始 執行 NaSch 模式之規則，車輛先加速、減速、隨機減速、前進四步驟不斷循環。
圖 4-1 單車道 NetLogo 軟體操作介面
圖 4-2 為雙車道 NetLogo 軟體操作介面。以圖 4-2 例子作說明，此例子為快車(Vmax
=5)混合快車(Vmax =5)執行密度 0.10 的模擬參數，upper=5 表示第一種用路行為車輛最 大速度為 5(藍色車輛)，upper2=5 表示第二種用路行為車輛最大速度為 5(黃色車輛)，
number-of-car=100 表示最大速度(Vmax =5)藍色車輛總共有 100 輛，number-of-ycar=100 表示最大速度(Vmax =5)黃色車輛總共有 100 輛，slow-down=0.25 表示最大速度(Vmax =5) 藍色車輛隨機減速機率為 0.25，slow-down2=0.25 表示最大速度(Vmax =5)黃色車輛隨 機減速機率為 0.25。pth=0.25 表示最大速度(Vmax =5)藍色車輛隨機變換車道機率為 0.25，pth=0.75 表示最大速度(Vmax =5)黃色車輛隨機變換車道機率為 0.75。當按下 step 按鈕，程式產生每輛車時，產生 1 ~ 10000 的車道亂數，如果數字大於等於 5000，
放在內車道。否則，放在外車道。一邊放一邊檢查，車道上的車子有沒有超過 1000，
超過 1000 就把剩下的車子都放到另一車道，其車輛也隨機產生速度。以藍色車輛(Vmax
=5)為例，其隨機產生速度最大速度可為 5，最小速度可為 0。接著按下 go 按鈕，程 式開始執行 Rickert et al(1996)之 CA 模擬雙車道研究中之規則，車輛先判斷是否換車
道，再執行加速、減速、隨機延遲、前進移動不斷循環。
圖 4-2 雙車道 NetLogo 軟體操作介面
單車道模式分別比較，快慢車不同混合比例，為快車(Vmax =5)混合慢車(Vmax =3) 之混合比例比較，其詳的細模擬混合比例參數，如表 4-1 所示。快慢車不同最大速度，
為快車(Vmax =5)混合慢車(Vmax =3)與快車(Vmax =5)混合慢車(Vmax =4)之不同最大速度 比較。以及快車不同減速機率，為快車(Vmax =5)混合慢車(Vmax =4)之不同減速機率比 較，慢車減速機率分別為 0.25、0.50、0.75，如表 4-1 所示。
雙車道模式分別比較，快慢車不同混合比例，為快車(Vmax =5)混合慢車(Vmax =3) 之混合比例比較，其詳細的模擬混合比例參數，如表 4-2 所示。快慢車不同最大速度，
為快車(Vmax =5)混合慢車(Vmax =3)與快車(Vmax =5)混合慢車(Vmax =4)之不同最大速度 比較。快車不同減速機率，為快車(Vmax =5)混合慢車(Vmax =4)之不同減速機率比較，
慢車減速機率分別為 0.25、0.50、0.75。以及快慢車不同變換車道機率，為快車(Vmax =5) 混合慢車(Vmax =4)之不同變換車道機率比較，如表 4-2 所示。
表 4-1 單車道模擬參數
參數 行為一 行為二
混合比例 最大速度 隨機減速機率 最大速度 隨機減速機率
單
車
道
Vmax=5 p=0.25 Vmax=3 p=0.25
快:慢 = 0%:100%
快:慢 = 100%:0%
快:慢 = 25%:75%
快:慢 = 50%:50%
快:慢 = 75%:25%
快:慢 = 90%:10%
快:慢 = 95%:5%
一台慢車
Vmax=5 p=0.25 Vmax=4
p=0.25 快:慢 = 0%:100%
快:慢 = 50%:50%
p=0.50 快:慢 = 50%:50%
p=0.75 快:慢 = 50%:50%
表 4-2 雙車道模擬參數 參
數
行為一 行為二
混合比例 最大速度 隨機減速
機率
變換車道
機率 最大速度 隨機減速 機率
變換車道 機率
雙
車
道
Vmax=5 p=0.25 pth=0.25 Vmax =3 p=0.25 pth=0.25
快:慢 = 0%:100%
快:慢 = 100%:0%
快:慢 = 25%:75%
快:慢 = 50%:50%
快:慢 = 75%:25%
Vmax=5 p=0.25 pth=0.75 Vmax=3 p=0.25 pth=0.25
快:慢 = 50%:50%
快:慢 = 90%:10%
快:慢 = 95%:5%
一台慢車
Vmax=5 p=0.25
pth=0.25
Vmax=4 p=0.25
pth=0.25 快:慢 = 50%:50%
pth=0.25 pth=0.75 快:慢 = 50%:50%
pth=0.75 pth=0.25 快:慢 = 50%:50%
表 4-2 雙車道模擬參數(續) 參
數
行為一 行為二
混合比例 最大速度 隨機減速
機率
變換車道
機率 最大速度 隨機減速 機率
變換車道 機率
雙
車
道
Vmax=5 p=0.25 pth=0.25 Vmax=5 p=0.25
pth=0.50 快:快 = 0%:100%
pth=0.75
快:快 = 0%:100%
快:快 = 25%:75%
快:快 = 50%:50%
快:快 = 75%:25%
Vmax=5 p=0.25 pth=0.25 Vmax=5
p=0.50
pth=0.25
快:快 = 0%:100%
快:快 = 50%:50%
p=0.75
快:快 = 0%:100%
快:快 = 50%:50%