路網特性與路徑選擇行為

傳統路徑選擇相關研究中，用路人根據相同的決策準則，考量路網中路 徑流量與容量等屬性，產生決策選擇行為，其中對於用路人的決策行為，以 及路網交通特性，分別假設為明確且同質、明確且已知的。

然而，路網受到交通壅塞、意外事故以及天然災害等因素影響，使路徑 旅行時間存在著不可確定性，而旅行中的變異性亦成為路網交通特性之ㄧ；

另外，由於個體決策偏好與習慣的差異性，以及根據「展望理論」(Prospect Theory, PT)，用路人在面對隨機的網路時，僅能根據有限能力下的認知來衡量 旅行時間與旅行時間變異性，因而產生不同程度的認知誤差，用路人將產生 不同的決策選擇，因此明確且同質的用路人決策行為假設並不恰當。

由上述可知，一般路網模型中，隨著路網旅行時間是否存在變異而區分為

「明確型路網」(Deterministic Network)與「隨機型路網」(Stochastic Network)；

用路人路徑選擇行為，則依照用路人對旅行時間資訊是否存在認知誤差而區 分為「明確型路徑選擇」與「隨機型路徑選擇」。

(1)明確型路網

在明確型路徑選擇中，假設用路人對旅行資訊完全掌握，在不考慮路網 旅行時間變異性之下，其所擁有的旅行時間資訊為完整而正確的，若以用路 人角度探討路徑選擇行為，用路人將根據所獲得的資訊選擇旅行時間最小(旅 行成本最小)的路徑，其行為符合 Wardrop 第一定理「用路人均衡原則」(UE Principle)，基本定義為：「在達到用路人均衡指派時，起迄對間所有被使用的 路徑旅行時間皆為相等，且必定小於或等於其他未被使用的路徑旅行時間。」

表示在用路人均衡之下，起迄對間被使用的路徑具備相同的旅行時間，用路 人無法藉由改變路徑來減少旅行時間，且其他未被使用的路徑，旅行時間不 可能少於被使用路徑的旅行時間。Wardrop 第二定理「系統最佳化原則」(SO Principle)為一規範性問題，係以交通管理中心角度探討路網中用路人路徑選 擇行為，基本定義為：「根據期望整體績效的觀點來看，希望透過流量的分布，

使路網整體的總旅行時間(旅行成本)達到最小。」當路網達到系統最佳化時，

部分使用者仍可透過路徑的轉換來減少旅行時間，意味著路網中部份駕駛人 願意犧牲本身旅行時間，以尋求交通路網系統整體的最佳表現。

(2)隨機型路網

傳統用路人路徑選擇行為研究中，多著重於「明確型用路人均衡路徑選 擇模型」，即 DN-DUE Model，以及加入用路人認知誤差的「隨機型用路人均 衡路徑選擇模型」，即 DN-SUE Model。兩模型間區別在於用路人對於路網資 訊的認知與瞭解，一般則以路徑旅行時間反映於路徑選擇決策問題中。在 DN-DUE Model 中，用路人能完全掌握路網資訊，故用路人對路徑旅行時間 的判斷為明確且相同的；在 DN-SUE Model 中，在於用路人對路網的瞭解有 限，僅能以本身認知來判斷路徑旅行時間，因而產生不同的認知誤差，故僅 能以隨機變數的認知旅行時間作為決策依據。一般包含認知誤差的隨機型路 徑選擇模型中，多假設認知旅行時間為常態分配，即為實際旅行時間(常數) 加上用路人認知誤差(常態分配)。

除此之外，由於其他人為以及天候因素所產生的交通延滯、路網容量改 變等不確定環境，使路網上旅行成本存在著變異性，部分研究針對不確定環 境下的隨機型路網(SN)，探討路網與路徑旅行時間可靠度(包含旅行時間與旅 行時間變異性等因素)對用路人路徑選擇的影響。

Chen et al. (2000)指出，為提供優良而可靠的運輸服務以因應交通需求量 的增加，有必要將可靠度分析納入運輸規畫、設計於經營計畫中，其中針對

路網的可靠度分析，可分為三種：

(1) 連結可靠度（Connectivity Reliability）

路網中節點連結的機率，適用於衡量場站間的相連性。缺陷在於僅能判 斷特定起迄對之間是否有路徑相連，路段容量僅有滿載與未使用兩種情形，

無法進一步得知路段容量的使用程度。

(2) 旅行時間可靠度(Travel Time Reliability)

定義ㄧ：路網中特定起迄對間旅次旅行時間，符合合理旅行時間的機率，

適用於衡量平日交通流量變動之下的路網績效表現。可靠度將受到隨著交通 需求量提昇而增加的旅行時間變異性所影響。

定義二：路徑中路段容量毀損的比率，可做為衡量路徑服務水準的準則，

適用於判斷道路施工維護的必要性，以及路徑通暢的可行性。若毀損的比率 在一定範圍內，則表示雖有部份路段旅行時間受到延滯，但路徑服務水準仍 在可接受範圍內，可僅以輕微的道路維護方式來提高路徑服務水準；反之，

若毀損的比率太高，則比照該路徑中部份路段可能受到意外事故或是其他因 素影響，嚴重延滯旅行時間而無法通暢通行。

(3) 容量可靠度(Capacity Reliability)

路網能承載特定交通流量，以符合一定服務水準的機率。由於天然情形 (氣候)、人為因素(事故)與操作策略(施工與管制)等不確定因素造成路段容 量的毀損，路網容量可靠度係衡量路段容量的不確定性，以可量化的方式來 表示道路容量值。值得注意的是，當路段容量僅以 0 或 1 表示時，此時概念 與連結可靠度相同，即僅包含 0 為未使用，1 為滿載兩種情形。

Asakura(1999)將旅行時間可靠度定義為「在其他條件不變之下，用路人 能在特定時間之下抵達目的地之機率。」該研究將旅行時間可靠度加入交通 指派中，行程可靠度指派模型(reliability assignment model)，以反應用路人面 對路網交通量與交通容量之變動所造成的不確定環境之下，其路徑選擇行為。

胡大瀛等人（1996）以模擬的方式進行交通指派實驗，為描述多種用路 人路徑選擇行為，研究中以情境問卷調查各種用路人在路網上使用路徑之原 則和用路人比例 。由於駕駛者對於駕駛區域的熟悉程度將影響其行為反應 ， 問卷調查中區分熟悉與非熟悉地區，分別調查受訪者行為與反應，同時包含 受訪者個人社經特性、行為特性以及對交通壅塞狀況反應等項目。問卷中針 對用路人於熟悉地區 「常用路線特性 」，以及用路人於非熟悉地區 「規劃路 線特性」進行調查，結果如下所示：

(1) 受訪者駕駛於熟悉地區，根據經驗進行路徑選擇，將偏好於使用 「具 最短距離或時間特性 」與「穩定特性，並非一定是最短時間」兩路線特性，

比例分別為44%與43.1%

(2) 受訪者駕駛於非熟悉地區，參考交通資訊進行路徑規劃，則偏好於規 劃具備「明顯、易行駛道路，並非一定是最短時間」路線特性之路徑，比 例高達62.75%，「具最短距離或時間特性 」路線特性則僅有16.9%。

Mirchandani and Soroush(1987)指出，不論是明確型或隨機型用路人均衡 路徑選擇模型，早期均假設為明確且以之路徑旅行時間的明確型路網；然後，

由於路網供給(容量)與需求(交通流量)的變動，明確型路網並非合理的假 設。該研究首先將路網不確定性及用路人物之誤差加入路徑選擇模型中，以 隨機型路網探討均衡路徑選擇模型，即 SN-SUE Model。由於用路人認知能力 的不同，模型中以隨機誤差項(常態分配)表示用路人認知誤差，並以隨機變 數-認知旅行時間(常態分配)作為決策依據；由於路網不確定性的存在，模型 中則將旅行時間視為符合 Gamma 機率分配的函數。

然而，隨機路網中的不確定性，使得用路人在進行路徑選擇決策時，除 了旅行時間之外，同時亦將旅行時間變異性納入旅行成本考量中。該研究以 負效用函數(Disutility Function)作為用路人決策變數，並首先以「風險傾向」

(Risk-taking)來區別用路人對路徑旅行時間與旅行時間變異性之間的權衡關 係。

Tatineni et al.(1997) 針對路網中較符合真實性的假設，如用路人認知誤 差、旅行時間不確定性、用路人風險傾向的存在，分析其假設對模型績效的 影響，據以比較明確型與隨機型路徑選擇模型的差異。該研究定義「風險」

為路徑旅行時間的隨機性，隨機路網中的旅行時間變異性即可視為路徑選擇 時的一種風險(旅行成本)，用路人將基於本身風險傾向，衡量路徑旅行時間 與風險，以進行路徑選擇決策。用路人風險傾向一般可區分為三類：

i. 風險趨避(Risk averse)：用路人偏好選擇風險程度低的路徑，甚至願意付 出額外的時間成本來趨避風險。

ii. 風險愛好(Risk prone)：用路人將旅行時間視為重要的決策準則，因而可 能選擇旅行時間短、但風險程度高的路徑。

iii. 風險中立(Risk neutral)：用路人不考量風險情形，決策時僅視旅行時間 為決策考量因素。

研究結果發現，相同路網與特定起迄點之下，隨機型模型將產生較多路

徑使用數量，表示相較於明確型模型，交通流量的分派較為均勻，因而路徑 中的路段交通流量較小 。兩者在路段交通流量上的差異性，雖然對長期運輸 規劃中判斷預期交通流量時沒有顯著的作用；但在短期運輸規劃中，模型間 交通流量的差異，尤其對車輛導航系統 根據交通流量預測路徑旅行時間的使 用上，則顯得十分重要_。

Cheu et al.（2008）使用運輸規劃應用軟體TransCAD交通指派功能，模擬 實際路網交通情形，以求解隨機路網下的路徑選擇問題，研究中提及，隨機 路網中旅行成本具有同時包含旅行時間與旅行時間變異性的特性，此時路段 的旅行成本稱為ELD（Equivalent Link Disutility）方程式，即所謂的負效用函 數。由於隨機路網的求解不易，過去研究須假設旅行時間為特定機率分配的 函數，並因應用路人風險傾向（趨避 、中立及愛好），以特定負效用函數為

Cheu et al.（2008）使用運輸規劃應用軟體TransCAD交通指派功能，模擬 實際路網交通情形，以求解隨機路網下的路徑選擇問題，研究中提及，隨機 路網中旅行成本具有同時包含旅行時間與旅行時間變異性的特性，此時路段 的旅行成本稱為ELD（Equivalent Link Disutility）方程式，即所謂的負效用函 數。由於隨機路網的求解不易，過去研究須假設旅行時間為特定機率分配的 函數，並因應用路人風險傾向（趨避 、中立及愛好），以特定負效用函數為