車流模擬系統

隨著各種科技新知的推陳出新，車流模擬器的發展也隨之蓬勃。然而世界各 國發展車流模擬器至今，不下數百種，而目前較廣為人知的，也有七十多種之多。

綜觀已發展之車流模擬器中，較多為用於某些特殊用途，如模擬圓環車流、單一 路口車流等，抑或僅供作離線分析車流之用。以下即針對目前世界各國已發展成 熟且較廣為人知的交通系統模擬器之特色，依巨觀、中觀與微觀之分，進行整理。

2.4.1 巨 觀 車 流 模 擬 系 統

（1）CONTRAM 模擬器

CONTRAM 係由英國國家運輸研究實驗室（TRL）所發展的一種巨觀車流 模擬器，所使用方法類似"逐步增量指派"（Incremental Assignment）的觀念，其 發展之初的主要用途為交通指派之相關應用，目的在於評估都會區內的交通管理 措施。

（2）CORFLO 模擬器

CORFLO 是由美國聯邦公署（FHWA）所研發而成，包含三個次模組，即 FREFLO、NETFLO1 及 NETFLO2。CORFLO 主要適用於整合都會網路或走廊型 的交通指派巨觀分析，在單一、整合的環境下可區分小客車、卡車、公車及共乘 車輛，它可以模擬道路幾何條件改善情況、高乘載車道（HOV lanes）、公車操作、

車道封閉及交通事故之狀況。

（3）METACOR/METANET

MATANET 是高速公路巨觀模擬模式，而 METACOR 是根據 MATANET 模 式擴充而成，以模擬平行幹道之車流情形。這兩個模式都是慕尼黑技術大學與 INRETS 運輸研究實驗室共同所發展出來，此模式交通流量模擬是建立在流量守 衡及動態速度─密度關係。METANET/METACOR 包含控制與動態交通指派模 組，因此可以模擬匝道儀控及可變標誌提供路線導引資訊之狀況，且由於運算速 度快，可用來作為即時的應用。

（4）SATURN

SATURN 模擬器係由英國里茲大學運輸研究所於 1970 年代後期所發展。模 式基本上是由車流模擬模式與交通量指派模式以及附屬之輸入輸出程式所組合 而成，主要作為評估小範圍都市交通管理改善措施之參考，而不適用於一般大範

圍之長期運輸規劃，且並不具備求取路網最佳管理策略之功能，但是規劃者可透 過路網績效值的變化，逐漸修改管理策略，以選擇一較佳之可行方案。

（5）AIMSUN 模式

AIMSUN 交通模擬模式係西班牙巴塞隆納之 Catalunya 大學所發展，為歐洲 DRIVE 計畫的一部分，為評估交通措施之巨觀的模擬模式，本模式在高速公路 與地面道路的整合上較具效率。AIMSUN 的主要限制在於無法辨別路徑，不具 路徑處理與使用者決策的能力。此外，由於必須將微觀資料整合於原有之資料結 構中，致使模式僅能應用於小型路網。

2.4.2 中 觀 車 流 模 擬 系 統

中觀交通模擬為使用速度-密度模式以及細胞跟隨模式來作為模擬車輛移動 的模式。而路徑選擇模式與路徑轉換模式則可以來顯示出駕駛者路徑選擇的抉擇 狀態。其中，速度-密度模式用來計算在一個車隊中最後一台車的行車速率，細 胞跟隨模式則用來計算在一個車隊中第一台車的行車速率。而在車隊之中、介於 車隊頭與車隊尾之間的車輛之行車速率，則是以內插法，以車隊頭之車輛速率與 車隊尾之車輛速率來內插得到介於頭尾車隊車輛之間之車輛的行車速率。而較有 名的中觀車流模擬器列舉如下：

（1）DYNASMART

DYNASMART 係美國聯邦公路總署所贊助的計劃，由美國德州大學奧斯汀 分校所發展出來(1990)，其前身是 Chang et al.(1985)用以模擬兩條平行道路交通 狀況之模擬模式，供作路網交通指派與模擬用之中觀(mesoscopic)模擬器。有關 車流模擬部分，主要是以連續性方程式及修正Greenshields 速度-密度關係式處 理；此外該模擬器亦可模擬號誌控制、交通事故及匝道儀控情形外，所模擬之動 態旅行時間還可計算最適行駛路徑，並可模擬車輛配有車內行車資訊情形下駕駛 者之路線選擇與車輛行駛。因此可以用個體需求模式進行駕駛者行為決策對路徑 之選擇。對於大型網路動態交通指派之系統績效評估確實不失為一值得考慮之車 流模擬器。

（2）成功大學交研所之「行車路線導引系統」模擬模式 VRGS

國內成功大學所發展「行車路線導引系統」模擬模式，其主要係針對交通資 訊系統與車輛導引系統所發展的模式，用以評估行車路徑導引效果。該模式已具 備模擬指派模式的雛形，但模式中對於駕駛者決策行為與交通資訊系統彼此的互

動關係，路徑中不同種類車輛的處理，仍缺乏整體性的考慮。

（3）DynaTAIWAN[20]

國內交通鄰運輸研究所於 92 年度開始辦理「區域級智慧型運輸系統示範計 晝-核心交通分析與預測系統」兩年朗計晝，由交通郃運輸研究所與逢甲大學在 合作發展，核心交通分析輿預測系統軟體原型，系統發展目的為模擬路網車流整 體分布情形，提供交通管理人員以及運輸規劃人員進行相關管理規劃措施擬定之 協助，發展初期主要參考美國公路聯邦總署(FHWA)所發展的兩套動態指派模式 DYNASMART 以及 DynaMIT，並考量國岡駕駛者之行為特性、車流特性與交控 策略，建立一套本土化模擬系統。該系統已完成初步系統分析設計以及核心模擬 程式之開發，並命名為DynaTAIWAN (Dynamic Traffic Assignment and Information in Wide Area Work)。目前已經完成之階段包含了 DynaTAIWAN 系統的交通指 派、離線規劃模擬功能以及即時控制模組之細部架構。

2.4.3 微 觀 車 流 模 擬 系 統

微觀車流理論主要是探討車輛於道路上車輛自身與其他車輛間的相互影響 特性，由分析個別車輛或各與其他車輛之交互作用，及其運行特性對於整體車流 之影響，其中跟車理論為微觀車流中最重要的核心。

（1）TSIS 模擬器

交通軟體整合系統 TSIS(Traffic Software Integrated System)，為美國聯邦公路 總署(FHWA)所發展之一套軟體，裡面包含了多種交通模擬相關的子軟體，1997 年8 月發行之模擬軟體「CORSIM」，其功能是整合了原有的高速公路模擬模式 (FRESIM)及市區街道模擬模式(TRAF-NETSIM)，並提供交通量指派(T.A.)，可外 掛交通工程或分析工具軟體，並與Windows 相結合，成為一使用簡易、功能完 整的都市交通模擬軟體。TSIS 由 FHWA ATMS R&D Group 及 ITT Industries, Systems Division 研發，主要以 CORSIM 為核心所發展出的公開型介面圖形化車 流模擬軟體，可對於平面號誌控制型道路結構、高速公路系統、或是平面及高速 公路整體道路來進行車輛車流模擬。TSIS 包含四部份：CORSIM、TSHELL、

TRAFED、TRAFVU。

TSIS 的主要特色在於其內建的跟車模式與變換車道模式十分精細，跟車模 式採採匹茲堡大學所研發之『Pitt 模式』，而變換車道模式則包含了強迫性變換 車道、隨機性變換車道與自由性變換車道。此模式對於每一個車輛駕駛特性是以 駕駛人與車輛特性分布曲線隨機指定。除一般交通狀況外，亦可用以交通過飽和

狀態及事故發生情況下；而在高速公路與地區道路之次網路之模擬車流是以界面 的連接結點來處理，這種方式與CORFLO 模式十分類似。此外模擬器本身，亦 可直接用於模擬定時及觸動號誌控制，而所謂整合式高速公路匝道儀控模式，亦 正於發展中。

國內之研究如曾莉莉[17]以 FRESIM 車流模擬軟體，模擬中山高速公路內壢 交流道制中壢交流道中間路段之車流狀況，產生符合國內高速公路之幾何性質的 車流狀況與路段旅行時間資料，並進行統計分析；李謀和以FRESIM 應用於第二 高速公路西湖至大甲路段初步設計方案之評估[18]；蘇梓見以模擬實驗法，採用 FHWA 所研發之 FRESIM 微觀車流模擬模式蒐集地區交通感應儀控所需的相關 交通資料；龔哲弘[19]以 FRESIM 模擬主線素線控制措施在我國高速公路環境下 的應用狀況，同時評估其實行的績效。

（2）INTEGRATION

INTEGRTION 係由 M Van Aerde 於 1985 年開始發展的一套車流模擬器。模 擬器設計之初主要在於評估整體的交通路網下的交通策略，其路網包含高速公路 與市區街道。INTEGRATION 以定時掃瞄（Time Scanning）的方式來指派路徑與 單一車輛，並根據此一路徑來移動車輛，在行進的過程中，車輛可依當時的交通 狀況來調整所選擇的路徑，但路線的選擇僅限於最短路徑。在每一個模擬時段 中，最短路徑將依據當時的交通狀況來計算，匝道儀控則以固定號誌方式來模擬 及控制進出高速公路之車輛數。另外，其內建之可接受車間距模式，主要用以模 擬停/讓標誌控制下車輛運行行為及交叉路口左轉車運行行為。

（3）TRANSIMS

TRANSIMS 是 LOS ALAMOS 國家實驗室於進行 FHWA 旅運模式改進計畫 時所一併發展的，主要是為了區域整合微觀模擬及預測交通品質與環境衝擊。

TRANCIMS 可以預測每一個家戶或個人的交通需求，因此結果可以模擬道路路 網的微觀狀況及包括車輛排放與擁擠等服務品質的衡量，均可進行預測。

TRANSIMS 使用細胞式自動程序（Cellular Automata Approach）來建立交通 車流模式，並將道路分為均勻的段落，每一段落即代表一個細胞，其長度恰為擁 塞車流的間距（2.5 呎或 7.5 公尺） 車輛在這些細胞中的位置是每一秒鐘均會予 以更新，因此可以在相當大的交通路網以合理`的電腦時間來模擬每一部車輛頗 為詳細的情況。

（4）VISSIM

VISSIM 為德國 PTV 交通顧問公司(PTV System Software and Consulting

GmBH)所發展的微觀車流與大眾運輸模擬模式。此模式可在某些條件下，諸如 車道佈設、交通組成、交通號誌、資訊可變標誌、大眾運輸停靠站、不同等級的 大眾運輸系統與號誌化路口輕軌運輸優先通行等，模擬分析複雜的交通狀況與大 眾運輸系統的營運。VISSIM 模式以微觀交通模擬模式 MISSION 為基礎（該模

GmBH)所發展的微觀車流與大眾運輸模擬模式。此模式可在某些條件下，諸如 車道佈設、交通組成、交通號誌、資訊可變標誌、大眾運輸停靠站、不同等級的 大眾運輸系統與號誌化路口輕軌運輸優先通行等，模擬分析複雜的交通狀況與大 眾運輸系統的營運。VISSIM 模式以微觀交通模擬模式 MISSION 為基礎（該模