高速公路路段速率推估之研究
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(2) 高速公路路段速率推估之研究 The Study of Highway Speed Estimation. 研 究 生：趙志民. Student：Chi-Min Chao. 指導教授：許鉅秉. Advisor：Jiuh-Biing Sheu. 國 立 交 通 大 學 管理學院碩士在職專班運輸物流組 碩 士 論 文. A Thesis Submitted to MBA Program of Transportation and Logistics College of Management National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master in. Transportation and Logistics June 2004 Hsinchu, Taiwan, Republic of China. 中華民國九十三年六月.
(3) 高速公路路段速率推估之研究. 學生：趙志民. 指導教授：許鉅秉 國立交通大學 管理學院碩士在職專班運輸物流組 摘. 要. 近年來智慧型運輸系統 ITS(Intelligent Transportation System)的發展已 在國內蓬勃發展，在交通部及各地方政府通力合作之下，已慢慢地由中央 推廣至地方。從早期較先發展的高速公路即時速率、事件顯示系統，以及 國際機場之班機到離資訊系統，發展至今高速公路部份除可提供速率資訊 外，即時影像資訊民眾亦可隨時掌握。各縣市政府亦積極在推動公車動態 資訊系統、交控系統之規劃與建置工作，並且慢慢地發展各地方政府之交 通資訊中心，希望能提供各項交通資訊訊息給民眾，以滿足民眾之需求。 『便民即時交通資訊系統』已提供高速公路即時路況資訊，其資料來 源主要為高公局偵測器資訊，當偵測器故障時則該路段之速率將無法提 供，有鑑於此，本研究乃蒐集高公局偵測器資訊，並建立歷史速率資料庫， 及構建各種速率推估方式，以因應偵測器故障而無法提供即時路段速率 時，可從歷史資料庫或經模式推估取得預估速率，提供高速公路穩定、完 整的路段速率，進而提供後續研究預估車輛旅行時間之用途。 本研究內容包括： 1. 建置高速公路歷史速率資料庫，以供後續研究使用。 2. 分析路段速率變化情形，作為將來監控偵測器是否異常之依據。 3. 構建迴歸推估模式，找出最佳推估方程式。 4. 分析比較不同推估方式之差異，建立不同狀況下何種推估方式準確度較 高。. 關鍵字：智慧型運輸系統、公車動態資訊系統、交控系統. i.
(4) The Study of Highway Speed Estimation Advisors：Dr. Jiuh-Biing Sheu. Student：Chi-Min Chao. MBA Program of Transportation and Logistics College of Management National Chiao Tung University ABSTRACT In last decade, ITS (Intelligent Transportation System) in Taiwan has obtained significant progress. Through the cooperation among MOTC and transportation agencies in local governments, ITS infrastructure constructions are specially encouraged. In the early stages, the Taiwan Area National Freeway Bureau could only provide real-time traffic speed and traffic event display on certain freeway segments, and international flight arrival and departure information. Till now, she can also provide the real-time image of traffic flow situation to the public. Besides, there are many local governments install many kinds of APTS and ATMS projects to provide more helpful traffic information to satisfy the needs of public in their modern life. “The real time traffic information system” can provide many useful freeway information, which are mainly collected by traditional vehicle detectors installed on freeways. However, if the detectors are broken down, the system is not able to provide any information. If there is no back up alternative to gather quasirealtime information, this service will not be reliable. The thesis is trying to develop a methodology to recover the lost of traffic speed data on certain freeway sections. The thesis has collected daily speed data on certain freeway sections in three minutes interval as the historical data. Moreover, empirical analysis models are provided to recover the lost of speed data by retrieving the similar traffic situations from the historical database. The thesis has shown that it is a reasonable solution to ensure the real-time traffic information system can be function appropriately under the existing equipment constraints. It is hoped that the empirical models used in the thesis can be further applied to the study of trip travel time estimation.. ii.
(5) There are four major contributions of this thesis, 1. Building up the standard historical freeway traffic speed database in Taiwan. 2. Analyzing the variation of the speed data on certain freeway sections, which can be a good comparing base to check if any on-site vehicle detectors are malfunction. 3. Identifying the appropriately regression model to estimate the lost of freeway speed data. 4. By comparing the estimation results among different models to understand the difference of feasibility for each model under different conditions. Keywords: Intelligent Transportation System （ ITS ） 、 Advanced Public Transportation System（APTS）、Advanced Traffic Management System（ATMS）. iii.
(6) 誌. 謝. 人生歷程中總有讓人刻苦銘心的階段，我要說在物流專班的三年中，是 我一生中最值得回憶的日子，也是我個人成長最豐碩的階段。何其有幸，能 有機會進入交通部運輸研究所服務，更承蒙長官厚愛與支持才得以進入物流 專班進修，雖然從事工作多為學術研究性質，但畢竟離開學校已十餘年，又 在工作與家庭雙重壓力下，學業方面當然就顯得非常的吃力，但這終究是人 生的一大考驗，如何在工作、家庭、學業三方面取得平衡點，是我這三年來 一直努力的目標，雖然一路走來總是跌跌撞撞的，但終究是自我成長的一種 歷練，今天很欣慰可順利取得學位，但這畢竟不是我個人可以獨自達成的， 而是那些陪我一路走過來的至親好友、長官、同事們的關懷與包容，才得以 成就今天的我。 本論文得以順利完成，首先感謝恩師許鉅秉老師的諄諄教誨與悉心指導 。在論文寫作期間不時地給予鼓勵與關懷，僅表無比的敬意與謝忱。口試期 間承蒙吳博士玉珍、胡教授同來寶貴的指導與斧正，使本論文得以更臻完善 ；修業期間，班主任黃台生老師的細心關照與叮嚀，陳光華老師及所上各位 老師無論是在課堂上抑或於論文研討期間的傾囊相授與論文方向指導，學生 都將永銘於心。 其次，修業期間對公司業務運作無法全心投入而疏於照應之處，造成長 官與同仁的困擾，心中倍感歉疚，在此特別感謝吳組長玉珍、曹副組長瑞和 之容忍與支持，以及工作夥伴志偉、毓芬、仲潔、李霞、東凌與好友裕鈞、 銘德等之協助與配合，妳們的體諒與鼓勵，都是支持我不斷向前的原動力， 在此僅由衷的表示感謝。 最後，對於陪我一路走來摯愛的妻子與活潑可愛的兒子，妳們的體諒、 包容與鼓勵，使我得以無後顧之憂，順利完成學業，謹以此成果與妳們分享。 趙志民 謹誌于台北 中華民國九十三年夏. iv.
(7) 目 錄 中文提要 ................................................................................................................ i 英文提要 ...............................................................................................................ii 誌謝. ................................................................................................................ iv. 目錄. ................................................................................................................. v. 表目錄 ...............................................................................................................vii 圖目錄 ................................................................................................................ ix 一、. 緒論 ......................................................................................................... 1. 1.1 研究背景與動機 ...................................................................................... 1 1.2 研究目的 .................................................................................................. 2 1.3 研究範圍 .................................................................................................. 3 1.4 研究架構 .................................................................................................. 4 1.5 研究流程 .................................................................................................. 5 二、. 文獻回顧 ................................................................................................. 6. 2.1 相關文獻回顧 .......................................................................................... 6 2.2 小結 ........................................................................................................ 14 三、. 現況分析 ............................................................................................... 15. 3.1 高速公路速率取得 ................................................................................ 15 3.2 資料整理與分析 .................................................................................... 23 3.3 路段平均速率分析 ................................................................................ 30 四、. 推估模式之構建與驗證 ....................................................................... 34. 4.1 迴歸推估方程式建立 ............................................................................ 35 4.2 不同路段迴歸推估方程式建立............................................................ 44 4.3 同一路段每週不同時段迴歸推估方程式建立.................................... 47 4.4 推估路段無資料下迴歸推估方程式建立............................................ 54 五、. 推估方法比較 ....................................................................................... 59. v.
(8) 5.1 不同推估方式驗證比較........................................................................ 59 5.2 不同月份資料對不同推估方式之推估比較........................................ 62 六、. 結論與建議 ........................................................................................... 69. 6.1 結論 ........................................................................................................ 69 6.2 建議 ........................................................................................................ 70 6.3 本研究貢獻 ............................................................................................ 70 七、. 參考文獻 ............................................................................................... 71. 附錄一 汐止系統-湖口路段每日平均速率、標準差資料表 ....................... 73. vi.
(9) 表目錄 表 1 高速公路交流道路段里程位置一覽表...................................................... 4 表 2 每日蒐集資料筆數統計表........................................................................ 20 表 3 中山高南下汐止系統-湖口三分鐘平均速率表(部分時段) .................... 21 表 3 中山高南下汐止系統-湖口三分鐘平均速率表(部分時段)（續） ........ 22 表 4 五股-林口路段每小時速率變化資料表 ................................................... 23 表 5 五股-機場南下路段每日平均速率及標準差資料表 ............................... 27 表 6 汐止系統-湖口路段各時段平均速率表 ................................................... 30 表 7 汐止系統-湖口路段每日平均速率之標準差表 ....................................... 32 表 8 迴歸推估方法之使用路段、時段關係表................................................ 34 表 9 利用SPSS建立推估方程式之樣本統計表(九個變數) ............................. 36 表 10 利用SPSS建立推估方程式之變數關係表(九個變數) ........................... 36 表 11 利用SPSS建立推估方程式之配適度分析表(九個變數) ....................... 37 表 12 利用SPSS建立推估方程式之迴歸係數表(九個變數) ........................... 37 表 13 利用SPSS建立推估方程式之樣本統計表(六個變數) ........................... 38 表 14 利用SPSS建立推估方程式之變數關係表(六個變數) ........................... 38 表 15 利用SPSS建立推估方程式之配適度分析表(六個變數) ....................... 39 表 16 利用SPSS建立推估方程式之迴歸係數表(六個變數) ........................... 39 表 17 利用SPSS建立推估方程式之樣本統計表(三個變數) ........................... 40 表 18 利用SPSS建立推估方程式之變數關係表(三個變數) ........................... 40 表 19 利用SPSS建立推估方程式之配適度分析表(三個變數) ....................... 41 表 20 利用SPSS建立推估方程式之迴歸係數表(三個變數) ........................... 41 表 21 以不同變數方程式推估每日平均速率之RMSE誤差表........................ 42 表 22 不同路段迴歸推估方程式（六個變數）............................................... 44 表 23 各路段用不同變數之推估方程式每日推估結果之RMSE誤差表........ 45. vii.
(10) 表 24 林口-桃園路段推估方程式(週一資料)................................................... 47 表 25 林口-桃園路段推估方程式(週二資料)................................................... 48 表 26 林口-桃園路段推估方程式(週三資料)................................................... 48 表 27 林口-桃園路段推估方程式(週四資料)................................................... 49 表 28 林口-桃園路段推估方程式(週五資料)................................................... 49 表 29 林口-桃園路段推估方程式(週六資料)................................................... 50 表 30 林口-桃園路段推估方程式(週日資料)................................................... 50 表 31 林口-桃園路段 92.12.24 推估結果RMSE表.......................................... 51 表 32 林口-桃園路段 92.12.25 推估結果RMSE表.......................................... 51 表 33 林口-桃園路段 92.12.26 推估結果RMSE表.......................................... 52 表 34 林口-桃園路段 92.12.27 推估結果RMSE表.......................................... 52 表 35 林口-桃園路段 92.12.28 推估結果RMSE表.......................................... 52 表 36 林口-桃園路段 92.12.29 推估結果RMSE表.......................................... 53 表 37 林口-桃園路段 92.12.30 推估結果RMSE表.......................................... 53 表 38 林口-桃園路段 92.12.24～92.12.30 推估結果RMSE彙整表 ................ 54 表 39 利用上游前一路段建立推估方程式之配適度分析表........................... 54 表 40 利用上游前二路段建立推估方程式之配適度分析表........................... 55 表 41 各路段利用上游二路段每日推估速率之RMSE誤差表........................ 55 表 42 不同路段上游迴歸推估方程式（六個變數）....................................... 58 表 43 各路段不同推估方式推估結果RMSE誤差表(92.12.24～92.12.30) .... 60 表 44 汐止系統-湖口路段 93.3.3 至 93.3.9 平均速率及標準差表 ................. 62 表 45 汐止系統-湖口路段 93.4.14 至 93.4.20 平均速率及標準差表 ............. 63 表 46 各路段不同推估方式推估結果RMSE誤差表(93.3.3～93.3.9) ............ 64 表 47 各路段不同推估方式推估結果RMSE誤差表(93.4.14～93.4.20) ........ 66. viii.
(11) 圖目錄 圖 1 高速公路即時路況資訊............................................................................... 3 圖 2 計畫流程...................................................................................................... 5 圖 3 實際路段旅行時間區段示意圖................................................................. 10 圖 4 ATIS效益與正確性關係圖(LOS ANGELES) ............................................... 12 圖 5 車輛旅行時間示意圖................................................................................ 13 圖 6 國省道即時路況資料庫資料表格內容..................................................... 15 圖 7 國省道即時路況資料................................................................................. 16 圖 8 高速公路路段速率蒐集程式..................................................................... 16 圖 9 高速公路路段速率原始資料格式............................................................. 17 圖 10 高速公路北部路段速率資料................................................................... 18 圖 11 五股-林口南下路段每小時速率變化趨勢圖 ......................................... 24 圖 12 林口-桃園南下路段每小時速率變化趨勢圖 ......................................... 25 圖 13 桃園-機場系統南下路段每小時速率變化趨勢圖 ................................. 26 圖 14 五股-機場南下路段每日平均速率變化趨勢圖 ..................................... 28 圖 15 五股-林口南下路段每週平均速率變化趨勢圖 ..................................... 28 圖 16 林口-桃園南下路段每週平均速率變化趨勢圖 ..................................... 29 圖 17 桃園-機場系統南下路段每週平均速率變化趨勢圖 ............................. 29 圖 18 汐止系統-林口南下路段平均速率變化趨勢圖 ..................................... 31 圖 19 林口-湖口南下路段平均速率變化趨勢圖 ............................................. 31. ix.
(12) 一、 緒論 1.1 研究背景與動機 近年來智慧型運輸系統 ITS(Intelligent Transportation System) 的發展已在國內蓬勃發展，在交通部及各地方政府通力合作之下，已慢 慢地由中央推廣至地方。從早期較先發展的高速公路即時速率、事件顯 示系統，以及國際機場之班機到離資訊系統，發展至今高速公路部份除 可提供速率資訊外，即時影像資訊民眾亦可隨時掌握，更可透過不同媒 介，如電話語音、手機簡訊等方式，以取得高速公路之即時速率資訊； 班機到離資訊除了國際線外，目前所有國內航線亦已均可提供即時之班 機到離資訊。各縣市政府亦積極在推動公車動態資訊系統、交控系統之 規劃與建置工作，並且慢慢地發展各地方政府之交通資訊中心，希望能 提供各項交通資訊訊息給民眾，以滿足民眾之需求。當這些發展在持續 進行中時，管理單位必須去思考接下來應該提供什麼資訊給民眾，才能 滿足民眾之需求。 由於台灣地區車輛持有比率逐年增加，加上路網日趨複雜，因此對 於旅次所衍生的不確定性亦相對提高。另由於車輛持有率提高，道路交 通狀況愈形壅塞；國道路網逐漸形成，路徑選擇行為亦趨複雜；道路事 件頻繁，影響車流順暢等種種因素使得高速公路旅次的旅行時間不確定 性亦相對的提升。先進旅行者資訊系統（ATIS）之提供除可有效地傳遞 即時性的交通路況及提供用路人路線導引外，並可減少用路人於發生意 外事故或交通擁擠時所遭受之影響，長期而言足以調整用路人的旅運行 為，增加運輸資源的有效利用。 國內 ATIS 的發展乃從八十四年起交通部委由中科院所進行之計畫 開始，包括『智慧型車路系統』 、 『高速公路路況與台汽車輛定位即時資 訊系統』 ，共在 84 部國光號上裝置 GPS，將其所在位置傳回行控中心， 建立了即時監控中心，隨時掌控行車狀況。八十六年起交通部運輸研究 所便利用這些資料，再結合高速公路局偵測器資料及警廣事件資訊，發 展了『便民即時交通資訊系統』，從網頁、電話、傳真將高速公路即時 路況提供給一般民眾查詢使用，為國內 ATIS 的發展奠力良好之基礎。 為了早日完成用路者資訊服務智慧化的目的，國內在資料的蒐集 上，已積極進行偵測器之佈設，並嘗試以其它商用運輸車輛的方式同步 蒐集資料；資料庫方面，交通部運輸研究所於「國/省道用路者資訊服 務智慧化實作計畫」中彙整了包括高速公路偵測器、警廣路況及台汽 GPS 等資料，並訂定了國省道之資料庫格式作為日後資料彙整及交換的依 1.
(13) 據，以期促進國內 ITS 相關產業之發展。 無論是『便民即時交通資訊系統』或國省道資料庫之提供，均是將 高速公路即時之路段速率，提供民眾或加值業者，但路段速率之取得目 前均依賴偵測器而來，但其難免會有故障或異常情形發生，因此如何建 立一機制，使得速率資訊之提供能更穩定，就顯得非常重要。. 1.2 研究目的 先進旅行者資訊系統（ATIS）在智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System,ITS)中扮演著一項重要的角色。即時路況資訊 的提供更是 ATIS 重要之工作項目之一。近年來車輛運用全球定位系統 (Global Positioning System, GPS)以達車輛自動定位漸漸普及，但就 高速公路而言，若要蒐集全線之即時路況，車隊規模要夠大，才能獲得 較準確之即時速率資訊，但『高速公路路況與台汽車輛定位即時資訊系 統』案，共只在 84 部國光號上裝置 GPS，以獲取高速公路即時速率資訊， 其車隊規模太小，較難從該車隊獲得全線之即時速率。因此交通部在發 展『便民即時交通資訊系統』時，主要是以高公局偵測器資料為路段速 率之主要來源，GPS 車輛為輔。目前 84 部裝置 GPS 之國光號以移交給國 光公司，因其無編列相關經費，目前已無法運作，因此目前高速公路之 速率資訊，均由高速公路沿線佈建之偵測器所蒐集而得。 圖 1 乃高速公路即時路況資訊顯示系統，其資料來源主要為高公局 偵測器資訊，當偵測器故障時則該路段之速率將無法提供，有鑑於此， 本研究乃蒐集高公局偵測器資訊，並建立歷史速率資料庫，及構建各種 速率推估方式，以因應偵測器故障而無法提供即時路段速率時，可從歷 史資料庫或經模式推估取得預估速率，提供高速公路穩定、完整的路段 速率，進而提供後續研究預估車輛旅行時間之用途。 研究目的包括： 1. 建置高速公路歷史速率資料庫，以供後續研究使用。 2. 分析路段速率變化情形，提供高速公路局參考，作為將來監控偵 測器是否異常之依據。 3. 構建迴歸推估模式，找出最佳推估方程式。 4. 分析比較不同推估方式之差異，建立不同狀況下何種推估方式準 確度較高。. 2.
(14) 圖 1 高速公路即時路況資訊. 1.3 研究範圍 高速公路局已針對國道一號(中山高速公路)全線埋設偵測器，以提 供高速公路全線之即時路況資訊，其中新竹至高雄屬簡易型偵測器，每 個路段（匝道與匝道間）只埋設一組偵測器，新竹以北則約每公里就埋 設一組偵測器，因此本研究就以汐止系統至湖口南下路段（如表 1）為 研究範圍，希望能以較準確、完整之資料來源，獲得精確之模式建立。 本研究僅以速率資訊作為研究對象，並不考慮路段當中之任何道路 屬性資料，如路段的長度、車道數、路寬、收費站、坡度、大小車、及 駕駛人之特性等資料，純粹只對各路段各時段之速率作分析，藉以建立 推估模式。並以推估單一路段之速率為目的，不考慮連續多路段均無速 率之狀況。. 3.
(15) 表 1 高速公路交流道路段里程位置一覽表 路段 路段起點 路段迄點 路線 編號 交流道 交流道 國道一號 6 汐止系統 內湖 7 內湖 圓山 8 圓山 台北 9 台北 三重 10 三重 五股 11 五股 林口 12 林口 桃園 13 桃園 機場系統 14 機場系統 內壢 15 內壢 中壢 16 中壢 幼獅 17 幼獅 楊梅 18 楊梅 湖口. 1.4 研究架構 本研究內容章節架構安排如下： 1. 緒論 2. 文獻回顧 本節所欲回顧之文獻包括有：高速公路速率資訊之蒐集與提供 相關文獻、國內外的高速公路旅行時間預測之相關研究、速率 推估相關研究。 3. 高速公路速率取得與歷史資料庫建置 撰寫程式擷取高公局即時路段速率資料、與警廣事件資料，整 理及過濾異常資料後，再建立歷史資料庫。並將所蒐集之資料 利用統計方法加以圖形顯示，觀察每日、每週各個時段變化之 情形，並分別建立不同之推估模式，希望能獲得較準確之預測 值。 4. 迴歸推估模式之構建與驗證 確立方法論之選用並瞭解方法論運作流程，同時發展推估模式 及分析其所需之資料格式，並將所蒐集之資料庫內容，整理成. 4.
(16) 方法論所需之輸入資料，以建立不同之推估方程式，並以實際 資料加以驗證，以找出最佳推估方程式。 5. 推估方法之比較 利用獲得之最佳推估方程式與其他推估方式比較，並利用其他 月份之資料加以分析，試算結果是否一致。 6. 結論與建議. 1.5 研究流程 本計畫之主要研究流程如圖 2 所示。. 確立計畫主旨與目的. 資料蒐集 （高公局偵測器資料）. 文獻回顧. 速率歷史資料庫之構建. 迴歸推估模式之構建與驗證. 推估方法之比較. 結論與建議 圖 2 計畫流程. 5.
(17) 二、 文獻回顧 國內外有關路段速率推估之相關研究並不多見，大部分均為旅行時間 之預測研究文獻，但預估旅行時間之方法，除了蒐集車輛實際旅行時間來 預測未來旅行時間外，亦有從速率資訊轉換為旅行時間，再用以推估未來 之旅行時間，因此本研究除回顧速率推估文獻外，同時回顧利用速率資訊 推估旅行時間之相關文獻。. 2.1 相關文獻回顧 1.類神經網路模式在國內交通運輸研究之成果評析（魏健宏、陳奕志， 2001） 該研究仔細蒐集國內交通運輸界近十年來與類神經相關之論 文、報告等資料，並加以有系統分類整理，並評析其研究與應用特 性。評析項目包括類神經網路模式、數據來源、問題規模、實務或 研究課題、交通問題分類、績效評估、演算法、應用程序及電腦軟 硬體應用等。該研究指出，類神經網路在國內交通領域上之應用包 括 1.分類與歸類問題：包括車種、車牌辨識、道路維修、道路事 件偵測等；2.最佳化問題：包括交通控制、方案評估、路線與排程 問題等；3.預測：包括駕駛人行為模擬、旅運預測、車輛操控等。 與國外研究相比，國內尚有許多層面亦適用於類神經網路之應用， 但尚未見有相關研究成果發表，例如在航空運輸、交通政策、運輸 經濟、地鐵自動化控制系統等方面。此外，類神經網路擁有多種網 路型態，然而國內目前只見倒傳遞網路、彈性網路（elastic net） 及模糊類神經網路三種，故仍有其他多種網路型態有待進一步之研 究。 2.利用公車 GPS 定位資料推估路段行車速率之研究（王晉元、張惠汶， 2002） 本研究利用公車的在行駛中傳回之 GPS 定位資料，發展一套資 料處理方式，推估路段中之速率，做為路段速率資訊提供之用。然 而公車並非專屬的探針車輛，有其主要的載客任務需執行，所傳回 來的速率資料必需加以處理，才能提供正確資訊。本研究發展資料 處理模式，主要包括兩個部份，一為資料過濾模式，主要是在公車 站牌與路口位置設定停等區，配合公車速率資料型態，自訂過濾規 則，以濾除公車上下客、路口紅燈停等之低速資料。另一為資料切. 6.
(18) 割模式，此模式主要以統計上改變點分析方法，找出一切割點，使 切割點至目前更新時間之間的資料是相似的。為了解本研究所發展 模式之效果，本研究進行實例之測試，以新竹市光復路往市區方向 建新路口至建中路口為例，進行完整的模式分析，包括資料的收 集、資料過濾模式的處理、資料切割模式的處理、路段中速率的推 估。分析的結果，在資料過濾模式與資料切割模式方面均能達到所 期望之功能。本研究所發展之模式，有助於提升現有裝有 GPS 車隊 以及來將加裝 GPS 之車隊之 GPS 的附加價值，取代偵測器的設置並 增加路況收集的涵蓋率。 在資料過濾模式建立方面，本研究利用實際資料，分別測試統 計上卡門濾波器法、平均數平滑法與自訂規則法之過濾效果，測試 結果前兩者只將資料平滑，並不能達到資料過濾功能，而自訂規則 法能將紅燈停等與站牌停等之資料加以濾除，最能符合需求。 在資料切割模式建立方面，本研究以改變點(change-point)分 析作為其速率切割之方法。改變點(change-point)分析在統計上為 一重要理論，連接統計上的控制理論，估計理論和檢定理論，並可 將統計模式切割成異質的兩個部分。一般改變點分析假設檢定的方 法為貝氏方法與概似比檢定兩種方法，而改變點位置的估計，亦可 分為貝氏方法與最大概似估計法，本研究均有探討。 3.有 GPS 資訊提供下之車輛旅行時間預估模式之研究（王晉元、吳佳峰， 2001） 本研究主要透過車輛歷史旅行資料預估車輛旅行時間，為了能 夠正確預估車輛旅行時間，本研究設定了車輛運行路線分段以及車 輛歷史旅行資料劃分時段之準則。而為使模式能夠同時適用於城際 間長途旅次以及市區內旅次，模式將預估車輛旅行時間分隔為車輛 運行時間以及車輛停等時間。同時為了補強運用車輛歷史旅行資料 預估無法有效反應車輛實際遭遇非預期性運行狀況之改變，模式將 運用車輛實際運行時所傳之 GPS 定位訊號。模式從車輛實際之平均 運行速度、前車經過前方路段所傳之該路段最近旅行時間資訊，調 整預估車輛運行時間；另外模式從車輛實際停等時間，判斷預估車 輛停等時間是否有超估或低估之現象，並調整之。 為了測試預估模式之適用性，本研究以實際國內客運業者車輛 旅行資料對預估模式作實例之測試。從測試結果發現模式在未遭遇 非重現性之壅塞時，預估旅行時間有著相當不錯之準度，而當遭遇. 7.
(19) 壅塞時，模式之預估旅行時間誤差亦能透過模式預估旅行時間之調 整機制而控制在可接受之誤差範圍內。 4.高速公路旅行時間預測模式之研究-類神經網路之應用（魏健宏、林 士傑，2001） 本研究欲整合中華顧問工程司交通千里眼(E-traffic)所提供 之即時交通播報資訊（如事件、施工、車輛偵測器等），再加上高 速公路幾何、交通量調查與客運車輛 GPS 等資料，期使資料完善以 盡可能地呈現真實的行車環境，並運用類神經網路準確預測高速公 路旅行時間，來供用路人參考以降低不確定性。 模式基本構想是以北部區域路段為研究範圍、主要都市交流道 為預測對象。有鑑於道路使用者之起迄點不同，若要個別發展單獨 的預測模式，模式數量太多且應用上亦過於複雜。故本研究將研究 範圍分成數個群組、構建多個預測模式，且範例資料考慮實際應用 上之未來時間概念，爾後分別進行類神經網路之訓練與測試工作， 以評選績效較佳的模式。最後，實證分析發現所採用的 4 種分析指 標中，以 ANN6 模式最為穩定且預測能力佳。在未來發展上，旅行 時間預測所提供之交通資訊亦可與電子地圖、即時資訊等先進用路 人系統(ATIS)相互結合，有著無可限量的商機。 5.類神經網路應用於國道客運班車旅行時間預測模式之研究（魏健宏、 李穎，2002） 本研究融合國道客運班車 GPS 資料、車輛偵測器資料、事件資 料等真實資料，以類神經網路法尋找各項資料來源其參數與旅行時 間之關係，構建國道 1 號西螺至永康交流道路段之旅行時間預測模 式。西螺至永康路段切分數段後，融合與該路段相關的三類資料來 源，各路段分別構建自屬之預測模式。模式構建的同時亦分別探討 四種不同切分方式其旅行時間預測績效。另構建少量資料即可運作 的旅行時間預測模式，因應未來資料取得不便的可能狀況。 最後以真實車流資料對模式輸出結果進行充分驗證，組合各路 段預測模式的方式，滿足了實際生活中各個區間使用者需求、匝道 進出車流影響與不同路段長度與特性的考驗，彰顯出模式在各種狀 況下的穩定性以及未來實務應用階段的準確可靠能力。實證分析分 別從使用者觀點與管理者觀點採用不同評估指標加以驗證，確認了 類神經網路於國內高速公路旅行時間預測之實務應用可行性與高 8.
(20) 度準確性，亦將國內智慧型運輸系統的發展願景向前推進。 6. Section Travel Time Estimation form Point Detection Data, Jun-Seok Oh, R. Jayakrishnan, Will Recker, August 2002. 因在於擁擠的交通條件下要從迴圈偵測器的點量測值去估計 旅行時間仍有不足，本研究即使用同樣的迴圈偵測器資料，分別提 出理論及實際應用的高速公路旅行時間估計演算法，其主要的概念 是基於可從觀察兩點偵測站間的進出車流量獲得分段密度的觀念 而來。傳統的方法上，由於擁塞的交通情況，利用即時速度所估計 得兩偵測器間的旅行時間有低估的傾向，本研究提出的區間-密度 方法（section-density-based method）提供較準確的旅行時間預 估。 簡單的定義旅行時間就是從一點旅行到另一點所花費的時 間，可以用時間與空間之二維方式表示，本篇分別介紹四種不同的 旅行時間計算方法，一種是理論的測量，其他三種是實際的預估。 (1).實 際 路 段 旅 行 時 間 典型的旅行時間可被定義為一封閉區間內平均旅行時間，如圖 3 所示。空間平均速率的計算為通過該區間之所有車輛的總旅行距 離除以總旅行時間，但是在該區間之兩邊不一定有埋設偵測器，所 以這僅只是一個理論的估計，其計算公式如下：. ∑ {min(x N. v=. n =1 N. n t. ). (. , x dn − max x tn−1 , x un. )}. ∑ {min(t + 1, t ) − max(t , t )} n −1. n d. n u. 式中： x tn = 第 n 部 車 在 t 時 間 的 位 置 x dn = 第 n 部 車 在 下 游 偵 測 站 d 的 位 置 x utn = 第 n 部 車 在 上 游 偵 測 站 u 的 位 置 t dn = 第 n 部 車 通 過 下 游 偵 測 站 d 的 時 間 t un = 第 n 部 車 通 過 上 游 偵 測 站 u 的 時 間 N=. 在該時間區段穿越該區間的車輛數. 接下來就可以從空間平均速率的求得區段平均旅行時間為： tt s =. ∆x v. 9.
(21) 式中： tt s = 區 段 平 均 旅 行 時 間 ∆x = 區 段 長 度 （ x d − x u ）. 圖 3 實際路段旅行時間區段示意圖 (2).以 車 輛 旅 行 時 間 為 基 礎 的 估 計 方 法 -到 達 時 間 為 基 礎 之 旅 行時間 近年來在感測技術上的進步，自動車輛辨識以及從車輛波形進 行車輛再辨識的方法，提供了當車輛通過已定義的偵測位置時之相 關資訊，因此，經過一特定時段的旅行時間可以利用個別車輛從上 游到下游的平均旅行時間，其計算公式如下：. ∑ {t N. tt A =. n =1. n d. − t un. }. N. 由別於前項之真實旅行時間預估，這種估計方法並非只根據時 間至 t1 期間的車輛，以上圖之第 5 輛車說明，許多經過該區間的 車輛所花費的時間只佔了全部旅行時間的一部份，若車輛經過該區 間部分越長，則影響旅行時間的程度將更大。 (3).以 速 度 為 基 礎 的 估 計 方 法 當車輛個別的到達時間和再辨識設施不夠充足時，旅行時間的 預估則有賴於偵測器之平均旅行速度的估計，以下將說明雙迴圈偵 測器與單迴圈偵測器之估計方法。 c雙 迴 圈 偵 測 器. 10.
(22) 計算公式為： tt DL =. ∆x (v u + v d ) / 2. 式中： vu = 上 游 偵 測 器 所 得 速 度 vd = 下 游 偵 測 器 所 得 速 度 d單 迴 圈 偵 測 器 使用單迴圈偵測器估計速度必須假設車輛長度都一樣，則計算 公式為： v SL =. q ×g o. 式中： q = 交通流量 o = 佔有率. g = 平均有效車輛長度. 前述兩種估計方法的正確性，是在該區間兩點間之交通條件完 全一致不變下或為線性組合的假設前提下，然而此一假設在交通環 境擁擠（可能是事故或其他原因）的情況下不再有效，計算結果將 有偏誤的情形。第一、二種方式所蒐集之旅行時間較準確，但所花 費之成本亦將較高，利用偵測器速率來推估旅行時間，誤差將較大 但成本可降低。 7. Travel Time Data Collection for Measurement of Advanced Traveler Information Systems Accuracy, Alan Toppen ＆ Dr. Karl Wunderlich, Federal Highway Administration, June 2003. 本篇主要是在探討 ATIS 資訊的正確性與 ATIS 使用者所獲得效 益間之關係，主要內容包容含旅行時間的定義、旅行時間測量的技 術以及如何蒐集資料、該蒐集多少量之資料及其成本為何，均在本 篇當中探討分析。由圖 4 中可看出旅行時間誤差愈大時，每個旅次 所獲得之效益愈大，在同樣 ATIS 旅行時間誤差水準下，又以下午 尖峰旅次所獲得之效益，要比上午尖峰旅次全部旅次及離峰旅次均 來的高。. 11.
(23) 圖 4 ATIS 效益與正確性關係圖(Los Angeles) 本篇同時提出四種測量旅次時間之方法：(如圖 5 示意圖) (1)車輛從 t1 時間進入路段 S(a，b)到離開之時間。 (2)空間平均速率 ⎡ 1 V = ⎢ ⎣ N. ∑. Ti ⎤ ⎥ X i ⎦. −1. Ti =車輛 i 經過路段 S(a，b)之時間 Xi =車輛 i 經過路段 S(a，b)之距離 N =T(t1，t2)時間內經過 S(a，b)路段之車輛數 (3)路段 S(a，b)內所有車輛經過 t1 之速率平均，再與路段距 離 L(a，b)換算成旅行時間 (4)路段 S(a，b)內所有車輛經過 t1 之平均速率，再與路段距 離 L(a，b)換算成旅行時間. 12.
(24) 圖 5 車輛旅行時間示意圖. 本篇同時提出四種評估誤差之方式，作者並採用第四種方式百 分比誤差之標準差 SDPE 作為模式驗證評估使用。 1.平均絕對標準差 Mean Absolute Deviation (MAD) 2.平均絕對百分比誤差 Mean Absolute Percent Error (MAPE) 3. 平 均 估 計 誤 差 平 方 之 平 方 根 Root Mean Squared Error (RMSE) 4.百分比誤差之標準差 The Standard Deviation of Percentage Error (SDPE). 13.
(25) 2.2 小結 目前國內在旅行時間的預測或路段速率推估之相關研究尚不多 見，本研究所蒐集之四篇國內碩士論文中，其所使用之原始資料大概 可分為兩類，第一種為 GPS 探針車，在高速公路部份則有先前之國光 號車隊，吳佳峰君、林士傑君、李穎君均有使用此部份之資料，另外 亦可用 GPS 裝置於筆記型電腦，自行開車或搭車以蒐集速率資訊，張 惠汶君、吳佳峰君之研究資料屬之。第二種則是使用偵測器資料，資 料來原則為高速公路局交控中心，林士傑君、李穎君之研究均有使用 此部份資料。高速公路之偵測器除偶而會有故障外，應屬於可提供較 穩定之速率資料來源，反觀 GPS 速率資料之蒐集需仰賴車隊規模，但 目前其規模均太小，因此蒐集之資料亦非常有限，況且國光號車隊目 前已無法繼續運作，因此本研究僅以高公局之偵測器資料，為主要研 究資料來源。 由研究架構可看出本研究重點分三部份：(1)資料蒐集與歷史資料 庫建置(2) 推估模式之構建與驗證(3) 推估方法之比較。資料蒐集部 份可從高公局、警廣取得完整資料，只須架設一台電腦與之連線，全 天候收取資訊，即可建置歷史資料庫。高速公路每週當中每日之流量 均不同，每日當中每個時段之流量亦不同，本研究嘗試將同一路段之 每週、每日、每個時段歸類成幾個不同之分類，再依據每個分類來建 構模式，再據以找出最佳推估模式，這也是本研究與其它旅行時間預 測方法不同之處。. 14.
(26) 三、 現況分析 3.1 高速公路速率取得 交通部從民國八十四年即開始建置「便民即時交通資訊系統」 ，提 供高速公路即時路段速率及國際機場班機到離資訊，並於八十六年起 建置「國省道即時路況資料庫系統」 ，將所蒐集之即時資訊提供給加值 業者使用，以便其發展更多之便民服務系統。其提供之資料內容如圖 6 所示。本案所欲蒐集之資料為各路段之行車速率，資料表名稱為 T_data_snap，網址為 Http://211.79.135.67/data_snap.asp。. 圖 6 國省道即時路況資料庫資料表格內容 圖 7 乃為國省道即時路況之網頁顯示資料，其中包含國道 1 號 （N1）、國道 2 號（N2）、國道 3 號（N3）、國道 3 甲（N3A）及汐五高 架（N1H）等路段之即時速率資訊。因本案之研究範圍為國道 1 號新竹 以北之南下路段，因此只須擷取路段編號為 N1，資料來源為 C（高公 局偵測器）之資料即可。. 15.
(27) 圖 7 國省道即時路況資料. 圖 8 高速公路路段速率蒐集程式. 16.
(28) 為持續抓取高速公路之即時路段速率，本研究自行開發資料蒐集 程式如圖 8 所示，因目前高公局所提供之資訊約每 3 分鐘更新一次， 本程式為避免遺失資訊，所以設定每 2 分鐘抓取一次資料，所抓回來 之資料如圖 9 所示。. 圖 9 高速公路路段速率原始資料格式 從高公局所抓回來之資料包含所有路段之資訊（圖 9） ，配合本研 就之需求，蒐集程式將過濾其它多餘之資訊，只紀錄研究範圍所需之 資料，包含速率之時間、南下路段之速率，如圖 10 所示。. 17.
(29) 圖 10 所示之資料乃經由蒐集程式所擷取之資訊，因每二分鐘抓取 一次，所以會有重複之資料，將來在處理時須將之剔除。速率資訊乃 新竹以北南下共 21 個路段之速率資訊，每三個位元代表一個路段之速 率，可依據需求擷取所需之路段資料。. 圖 10 高速公路北部路段速率資料. 18.
(30) 本計畫從九十二年十一月三日至九十二年十二月三十日共蒐集了 25,649 筆資料，因為高公局約每三分鐘會產生一筆速率資料，所以每 日正常應有 480 筆速率資料，表 2 則為兩個月來每日所蒐集之資料筆 數統計，其中短少之資料，有可能是蒐集程式異常或是高公局提供資 料電腦異常所致，但除十一月十五日、十六日沒有蒐集到資料以外， 其他日期大致有蒐集到完整之速率資訊。 所蒐集之中山高新竹以北南下路段資料中，為方便後續處理，乃 撰寫程式將其分割為每三分鐘為一個時段，例如十二點（含）至十二 點三分（不含）為第一個時段，十二點三分（含）至十二點六分（不 含）為第二個時段，以下以此類推，若同時段內有兩筆以上資料，則 將之取平均值，但若為 0 之速率則將之忽略不計，在資料蒐集期間， 基隆-八堵、五堵-汐止以及湖口-新竹系統因施工關係，所以均無蒐集 到任何資料，因此本研究就以汐止系統-湖口間之速率資料為主要研究 對象，整理後之資料格式如表 3 所示，每一個資料欄位乃代表某一路 段、某一時段之三分鐘平均速率。 由表中可看出某些時段會沒有資料，例如時段 6 之資料就短缺， 那是因為時段 6 乃是介於十二點十五分（含）至十二點十八分（不含） 間之資料，但並無蒐集到此期間之任何資料，因此該時段之資料會先 以 0 代表，因此後續在求算相關平均速率時，若看到 0 之資料時將忽 略不計，而不會以 0 當成三分鐘平均速率來做平均，如此作法主要是 剔除沒有蒐集到資料之時段，以及真實資料為 0 之異常時段，以提高 平均速率之代表性。. 19.
(31) 表 2 每日蒐集資料筆數統計表 日期. 資料筆數. 日期. 資料筆數. 2003/11/3. 473. 2003/12/1. 452. 2003/11/4. 476. 2003/12/2. 471. 2003/11/5. 477. 2003/12/3. 478. 2003/11/6. 477. 2003/12/4. 474. 2003/11/7. 477. 2003/12/5. 476. 2003/11/8. 479. 2003/12/6. 480. 2003/11/9. 425. 2003/12/7. 479. 2003/11/10. 379. 2003/12/8. 472. 2003/11/11. 273. 2003/12/9. 479. 2003/11/12. 478. 2003/12/10. 478. 2003/11/13. 430. 2003/12/11. 476. 2003/11/14. 333. 2003/12/12. 419. 2003/11/15. -. 2003/12/13. 474. 2003/11/16. -. 2003/12/14. 480. 2003/11/17. 279. 2003/12/15. 461. 2003/11/18. 452. 2003/12/16. 479. 2003/11/19. 459. 2003/12/17. 381. 2003/11/20. 468. 2003/12/18. 478. 2003/11/21. 478. 2003/12/19. 480. 2003/11/22. 479. 2003/12/20. 478. 2003/11/23. 478. 2003/12/21. 479. 2003/11/24. 479. 2003/12/22. 480. 2003/11/25. 474. 2003/12/23. 478. 2003/11/26. 471. 2003/12/24. 478. 2003/11/27. 458. 2003/12/25. 478. 2003/11/28. 476. 2003/12/26. 477. 2003/11/29. 480. 2003/12/27. 477. 2003/11/30. 467. 2003/12/28. 461. 2003/12/29. 472. 2003/12/30. 449. 合計. 25,649. 20.
(32) 表 3 中山高南下汐止系統-湖口三分鐘平均速率表(部分時段) 日期. 時間. 時段. 汐止系 統-內湖. 內湖-圓山 圓山-台北 台北-三重 三重-五股 五股-林口 林口-桃園. 桃園-機 機場系 場系統. 內壢- 中壢- 幼獅- 楊梅-. 統-內壢 中壢. 幼獅. 楊梅. 湖口. 2003/11/3 AM 12:01:21. 1. 88. 86. 97. 94. 82. 113. 107. 105. -. 94. 93. 90. 101. 2003/11/3 AM 12:03:38. 2. 91. 89. 95. 96. 74. 122. 115. 102. -. 91. 90. 91. 100. 2003/11/3 AM 12:06:39. 3. 86. 88. 100. 98. 82. 120. 105. 107. -. 93. 94. 94. 100. 2003/11/3 AM 12:10:01. 4. 86. 88. 100. 98. 82. 120. 105. 107. -. 93. 94. 94. 100. 2003/11/3 AM 12:14:44. 5. 88. 89. 96. 97. 76. 123. 110. 103. -. 91. 92. 91. 100. 2003/11/3 AM 12:18:29 2003/11/3 AM 12:22:27 2003/11/3 AM 12:25:27 2003/11/3 AM 12:27:46 2003/11/3 AM 12:30:55 2003/11/3 AM 12:33:29 2003/11/3 AM 12:37:29 2003/11/3 AM 12:40:17 2003/11/3 AM 12:43:06 2003/11/3 AM 12:45:26 2003/11/3 AM 12:48:10 2003/11/3 AM 12:52:07 2003/11/3 AM 12:54:54 2003/11/3 AM 12:57:29 2003/11/3 AM 01:02:23 2003/11/3 AM 01:06:34 2003/11/3 AM 01:09:26. 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 23 24. 86 88 88 88 91 91 88 88 90 90 86 85 85 88 87 85 85. 89 88 88 90 89 89 89 89 87 87 88 88 88 88 88 88 88. 101 97 97 99 102 102 100 100 104 104 99 99 99 99 99 100 100. 98 95 95 96 96 96 96 96 98 98 97 95 95 96 96 93 93. 75 75 75 76 77 77 81 81 86 86 87 81 81 85 83 80 80. 123 120 120 125 121 121 112 112 116 116 113 119 119 113 112 106 106. 114 118 118 122 125 125 98 98 103 103 106 93 93 95 96 101 101. 106 108 108 101 111 111 103 103 114 114 107 107 107 107 108 102 102. -. 95 92 92 91 92 92 96 96 95 95 90 93 93 93 93 92 92. 91 93 93 93 90 90 89 89 96 96 93 91 91 92 92 90 90. 90 93 93 94 94 94 91 91 92 92 93 89 89 91 91 90 90. 98 100 100 99 98 98 100 100 101 101 100 103 103 99 99 98 98. 21.
(33) 表 3 中山高南下汐止系統-湖口三分鐘平均速率表(部分時段)（續） 日期. 時間. 2003/11/3 AM 01:13:31 2003/11/3 AM 01:17:27 2003/11/3 AM 01:21:12 2003/11/3 AM 01:25:29 2003/11/3 AM 01:29:34 2003/11/3 AM 01:33:33 2003/11/3 AM 01:37:27 2003/11/3 AM 01:40:13 2003/11/3 AM 01:42:33 2003/11/3 AM 01:47:57 2003/11/3 AM 01:50:16 2003/11/3 AM 01:55:15 2003/11/3 AM 01:57:55 2003/11/3 AM 02:02:57 2003/11/3 AM 02:06:40 2003/11/3 AM 02:10:16 2003/11/3 AM 02:14:37 2003/11/3 AM 02:17:39 2003/11/3 AM 02:21:29 2003/11/3 AM 02:25:37 2003/11/3 AM 02:29:56. 時段. 25 26 28 29 30 32 33 34 35 36 37 39 40 41 43 44 45 46 48 49 50. 汐止系 統-內湖. 88 88 90 90 87 88 84 84 88 88 89 89 91 89 87 87 85 83 89 89 89. 內湖-圓山 圓山-台北 台北-三重 三重-五股 五股-林口 林口-桃園. 88 90 90 90 89 89 88 88 87 87 88 88 93 92 88 88 90 89 86 86 91. 96 98 103 103 97 97 105 105 103 100 97 97 102 102 93 93 102 108 108 108 109. 98 96 98 98 95 96 95 95 94 96 98 98 95 95 94 94 94 96 99 99 95. 81 82 82 82 85 78 72 72 73 73 74 74 75 72 65 65 64 71 74 74 74. 22. 112 111 103 103 101 112 110 110 118 116 114 108 98 99 113 113 110 105 116 116 72. 104 107 114 114 118 121 124 124 127 128 129 130 130 130 130 130 130 130 124 124 126. 桃園-機 機場系 場系統. 97 95 93 93 93 98 90 90 101 98 96 100 98 100 99 99 97 101 96 96 99. 內壢- 中壢- 幼獅- 楊梅-. 統-內壢 中壢. -. 93 92 91 91 90 90 87 87 93 92 92 92 92 90 95 95 91 89 95 95 89. 幼獅. 89 89 89 89 92 89 86 86 90 91 93 90 87 88 90 90 95 91 91 91 93. 楊梅. 88 89 89 89 91 91 91 91 89 90 91 92 94 91 88 88 92 89 90 90 91. 湖口. 98 97 99 99 99 99 98 98 100 98 96 99 102 101 99 99 99 99 97 97 96.
(34) 3.2 資料整理與分析 本研究已透過先前之程式，蒐集九十二年十一月及十二月中山高 速公路南下汐止系統至湖口之速率資料，為瞭解各路段在不同時間之 速率差異情形，以下就針對五股-林口、林口-桃園、桃園-機場系統等 三個路段，在 11/18 至 12/2 兩週之速率進行相關分析。表 4 乃將表 3 之結果彙整成每小時之平均速率，再利用 Excel 軟體中樞紐分析功能， 將之轉換所得之結果，以下並利用 Excel 軟體之繪圖功能，將表 3 之 資料繪製成曲線圖，以利分析每日當中每小時速率之變化情形。 表 4 五股-林口路段每小時速率變化資料表 日期 時段. 2003/11/18 2003/11/19 2003/11/20 2003/11/21 2003/11/22 2003/11/23 2003/11/24. 1. 108. 115. 111. 113. 114. 122. 120. 2. 99. 103. 105. 107. 111. 120. 115. 3. 94. 100. 91. 103. 106. 118. 110. 4. 91. 86. 94. 98. 100. 112. 99. 5. 81. 88. 97. 98. 101. 110. 106. 6. 85. 102. 104. 109. 112. 119. 102. 7. 109. 112. 108. 115. 113. 121. 115. 8. 105. 104. 106. 98. 109. 118. 112. 9. 88. 105. 106. 94. 111. 120. 94. 10. 102. 99. 101. 94. 111. 117. 102. 11. 102. 99. 103. 100. 109. 118. 102. 12. 103. 101. 105. 99. 108. 114. 101. 13. 104. 101. 103. 100. 113. 117. 105. 14. 105. 104. 106. 102. 118. 116. 104. 15. 100. 102. 103. 99. 115. 116. 102. 16. 102. 105. 106. 95. 117. 115. 102. 17. 104. 103. 105. 102. 117. 115. 104. 18. 101. 104. 103. 99. 110. 109. 101. 19. 100. 107. 103. 73. 110. 108. 103. 20. 101. 108. 107. 78. 111. 111. 108. 21. 109. 113. 110. 98. 113. 111. 109. 22. 108. 114. 110. 105. 114. 110. 110. 23. 105. 116. 111. 107. 116. 108. 111. 24. 114. 115. 115. 111. 120. 118. 112. 23.
(35) 以下僅就 11/18 至 12/2 日兩週期間，其每日每小時速率之變化情 形作相關分析。如圖 11 所示，五股-林口路段之平均速率約為 80~100 公里/小時之間，每日各小時之速率變化並不大，尖離峰之差異較小， 其中以 11/21 與 11/28 兩日之平均速率相對其他日期而言是屬較低 者，因其乃星期五下班之返鄉旅次較多所致，而其下午尖峰則稍有明 顯差異，比平均速率低許多。. 140. 2003/11/18 (二). 120. 2003/11/19 (三). 100. 2003/11/20 (四). 80. 2003/11/21 (五). 23. 21. 19. 17. 15. 2003/11/25 (二) 13. 0 11. 2003/11/24 (一) 9. 20 7. 2003/11/23 (日). 5. 40. 3. 2003/11/22 (六). 1. 60. 140 120. 2003/11/26 (三). 100. 2003/11/27 (四) 2003/11/28 (五). 80. 2003/11/29 (六). 60. 2003/11/30 (日). 40 20 23. 21. 19. 17. 15. 13. 11. 9. 7. 5. 3. 1. 0. 圖 11 五股-林口南下路段每小時速率變化趨勢圖. 24. 2003/12/1. (一). 2003/12/2. (二).
(36) 由圖 12 可看出林口-桃園路段每日每小時之平均速率變異較大， 從上午 9 時至下午 23 時間，速率變化頗大呈現不穩定狀態，但仍以 11/21、11/28 週五之平均速率較低，且於下午 18~22 時為車輛較擁擠 支時段。. 140 2003/11/18 (二). 12 0. 2003/11/19 (三). 100. 2003/11/20 (四). 80. 2003/11/21 (五). 60. 2003/11/22 (六). 40. 2003/11/23 (日). 23. 21. 19. 17. 15. 13. 11. 9. 7. 5. 0 3. 2003/11/24 (一) 2003/11/25 (二) 1. 20. 14 0. 2003/11/26 (三). 120. 2003/11/27 (四). 100. 2003/11/28 (五). 80. 2003/11/29 (六). 60. 2003/11/30 (日). 40. 2003/12/1. 20. 2003/12/2 23. 21. 19. 17. 15. 13. 11. 9. 7. 5. 3. 1. 0. 圖 12 林口-桃園南下路段每小時速率變化趨勢圖. 25. (一) (二).
(37) 桃園-機場系統路段之每日平均速率變化，由圖 13 可看出從上午 7 時以後，平均速率即開始慢慢下降，一直到下午 9 時後則開始上升， 其間也呈現較不穩定之變化，同樣地，仍以 11/21、11/28 週五之平均 速率較低。. 120 2 0 0 3 /1 1 /1 8. 100. 2 0 0 3 /1 1 /1 9. 80. 2 0 0 3 /1 1 /2 0. 60. 2 0 0 3 /1 1 /2 1. 2 0 0 3 /1 1 /2 2. 40. 23. 21. 19. 17. 15. 13. 11. 9. 7. 2 0 0 3 /1 1 /2 5 5. 2 0 0 3 /1 1 /2 4. 0 3. 20 1. 7. 2 0 0 3 /1 1 /2 3. (二) (三) (四) (五) (六) (日) (一) (二). 120. 2 0 0 3 /1 1 /2 6. 100. 2 0 0 3 /1 1 /2 7. 80. 2 0 0 3 /1 1 /2 8. 60. 2 0 0 3 /1 1 /2 9. 40. 2 0 0 3 /1 1 /3 0. 2 0 0 3 /1 2 /1. 20. 2 0 0 3 /1 2 /2 23. 21. 19. 17. 15. 13. 11. 9. 7. 5. 3. 1. 0. (三) (四) (五) (六) (日) (一) (二). 圖 13 桃園-機場系統南下路段每小時速率變化趨勢圖. 以上所做之分析乃針對各日每小時速率變化情形，以下則將針對 每日之變化情形來作相關之分析。表 5 乃五股至機場系統間三路段每 日之平均速率值與其標準差資料，三路段當中以五股-林口每日之平均 速率為高，其標準差亦比其他兩路段來的低，亦即此路段每日之平均 速率較穩定，變化不大，每日當中每小時之差異亦不大。三路段當中 以林口-桃園之每日標準差相對來得高，表示本路段每日當中各小時之 變化比其他兩路段高出許多。所有路段每日之平均速率及標準差資料 如附件一所示，以下僅就 11/17 日至 12/19 日每週資料變化情形分析 如圖 14～圖 17 所示。. 26.
(38) 表 5 五股-機場南下路段每日平均速率及標準差資料表 路段 日期. 五股-林口. 林口-桃園. 桃園-機場. 2003/11/17 104(8.52). 91(20.71). 76(13.79). 2003/11/18 101(10.79). 85(33.30). 70(25.46). 2003/11/19 104(8.27). 97(18.32). 76(16.58). 2003/11/20 105(6.86). 88(35.50). 73(19.46). 2003/11/21 100(13.55). 67(30.66). 55(28.11). 2003/11/22 112(6.08). 87(20.38). 72(24.26). 2003/11/23 115(5.30). 93(11.93). 83(17.06). 2003/11/24 106(8.46). 81(19.92). 78(14.93). 2003/11/25 101(17.19). 71(21.80). 71(19.76). 2003/11/26 100(10.03). 68(38.89). 69(18.27). 2003/11/27 101(9.84). 103(26.01). 80(17.89). 2003/11/28 96(13.29). 92(32.09). 62(24.49). 2003/11/29 109(5.34). 119(9.34). 81(15.43). 2003/11/30 113(4.92). 118(11.29). 89(7.63). 2003/12/1 107(6.04). 116(21.67). 86(11.67). 2003/12/2 105(8.62). 91(12.38). 74(19.06). 2003/12/3 105(8.90). 88(11.99). 78(15.48). 2003/12/4 105(9.42). 75(20.58). 78(17.11). 2003/12/5 105(6.99). 63(27.55). 60(27.15). 2003/12/6 109(7.02). 82(17.96). 79(19.86). 2003/12/7 111(8.38). 95(10.09). 83(15.08). 2003/12/8 106(21.92). 77(17.95). 71(29.86). 2003/12/9 104(10.36). 65(12.74). 66(24.07). 2003/12/10 106(7.56). 59(15.98). 64(26.09). 2003/12/11 105(9.66). 62(12.95). 72(19.19). 2003/12/12 106(6.52). 68(13.88). 62(25.56). 2003/12/13 74(46.15). 83(21.78). 74(24.96). 2003/12/14 22(17.90). 86(8.21). 89(14.07). 2003/12/15 20(19.23). 69(22.51). 65(29.54). 2003/12/16 24(21.07). 69(22.21). 70(25.69). 2003/12/17 23(21.83). 72(17.27). 71(18.54). 2003/12/18 24(21.87). 78(14.17). 81(15.36). 2003/12/19 23(20.42). 73(19.20). 75(21.93). 27.
(39) 五股-林口 林口-桃園. 11 月 10 92 日 年 11 月 17 92 日 年 11 月 24 日 92 年 12 月 1日 92 年 12 月 8日 92 年 12 月 15 日. 桃園-機場系統. 92 年. 92 年 11 月. 3日. 140 120 100 80 60 40 20 0. 圖 14 五股-機場南下路段每日平均速率變化趨勢圖 圖 14 為五股至機場系統間三路段每日平均速率變化趨勢圖，可看 出五股-林口段之平均速率則比其他兩路段為高，桃園至機場系統則相 對來得低，但三路段之平均速率大部分均在 60 公里/小時以上。其中 也可看出每週當中以週五之平均速率來得低。 圖 15 至圖 17 乃將各日之變化以每週之方式來呈現，在三個路段 當中可以清楚看出，週五之平均速率乃每週當中平均速率最低者，而 週六、週日之平均速率則又有上升之趨勢。. 140 120 1. 100. 2. 80. 3. 60. 4. 40. 5. 20 0 W1. W2. W3. W4. W5. W6. W7. 圖 15 五股-林口南下路段每週平均速率變化趨勢圖. 28.
(40) 140 120. 1 2 3 4 5. 100 80 60 40 20 0 W1. W2. W3. W4. W5. W6. W7. 圖 16 林口-桃園南下路段每週平均速率變化趨勢圖. 100 80. 1 2. 60. 3. 40. 4. 20. 5. 0 W1. W2. W3. W4. W5. W6. W7. 圖 17 桃園-機場系統南下路段每週平均速率變化趨勢圖. 29.
(41) 3.3 路段平均速率分析 為瞭解汐止系統-湖口路段每日速率變化之情形，特別將所蒐集 11 月 3 日至 12 月 30 日之資料整理成各種時段之平均速率表（如附錄一） ， 包括所有時段（00-24）的每日速率平均表，扣除凌晨時段（06-24） 之每日速率平均表，以及將每天分為 00-07、07-09、09-11、11-15、 15-17、17-19、19-24 等不同時段之每日平均速率表，而其各時段之總 平均速率表如表 6 所示，若將其轉換為圖形曲線圖，則如圖 18、圖 19 所示。由圖中可清楚看出每日清晨時段（00-07）乃是平均速率最高者， 上午尖峰（07-09）及下午尖峰（17-19）則是每日當中平均速率最低 者。在所有路段當中以楊梅-湖口路段之平均速率最高，可高達 94 公 里/小時，五股-林口路段次之，速率亦達 93 公里/小時，汐止系統-內 湖、內湖-圓山路段在上午尖峰時段平均速率較低，且低於 65 公里/小 時以下，汐止系統-內湖、內湖-圓山、桃園-機場系統、內壢-中壢路 段在下午尖峰時段平均速率較低，屬較易塞車之時段，而桃園-機場系 統路段更是從下午 15-17 時段之平均速率就低於 60 公里/小時，屬於 塞車路段較長之路段。 表 6 汐止系統-湖口路段各時段平均速率表 桃園- 機場 路段 汐止 內湖- 圓山- 台北- 三重- 五股- 林口內壢- 中壢- 幼獅- 楊梅系統機場 系統圓山 台北 三重 五股 林口 桃園 中壢 幼獅 楊梅 湖口 時段 內湖 系統 內壢. 00-24. 76. 75. 82. 89. 82. 93. 83. 76. -. 80. 79. 81. 94. 06-24. 73. 71. 79. 89. 83. 94. 80. 71. -. 76. 76. 78. 93. 00-07. 84. 86. 91. 90. 81. 92. 94. 91. -. 91. 89. 88. 95. 07-09. 65. 63. 82. 91. 81. 95. 87. 78. -. 71. 70. 79. 93. 09-11. 69. 72. 80. 89. 82. 93. 80. 67. -. 70. 71. 76. 92. 11-15. 73. 74. 81. 89. 85. 94. 80. 67. -. 77. 75. 79. 93. 15-17. 70. 71. 76. 87. 82. 89. 74. 60. -. 72. 71. 77. 93. 17-19. 63. 55. 71. 87. 80. 91. 66. 59. -. 68. 73. 72. 92. 19-24. 80. 77. 77. 90. 83. 96. 82. 78. -. 81. 83. 80. 95. 30.
(42) 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0. 汐止系統-內湖 內湖-圓山 圓山-台北 台北-三重 三重-五股 五股-林口. 00-24 06-24 00-07 07-09 09-11 11-15 15-17 17-19 19-24. 圖 18 汐止系統-林口南下路段平均速率變化趨勢圖. 100 林口-桃園 桃園-機場系統 機場系統-內壢 內壢-中壢 中壢-幼獅 幼獅-楊梅 楊梅-湖口. 80 60 40 20 0 00-24 06-24 00-07 07-09 09-11 11-15 15-17 17-19 19-24. 圖 19 林口-湖口南下路段平均速率變化趨勢圖. 表 7 乃所有路段每日平均速率之標準差表，亦即各路段每日速率 變化之差異幅度之大小，由表中可看出林口-桃園、桃園-機場系統之 平均速率標準差最大，平均高達 17 公里/小時以上，而臺北-三重、楊 梅-湖口路段之平均速率標準差最小，甚至楊梅湖口路段只有 2.28 公 里/小時，表示該路段之每日平均速率變化非常的少，各時段速率之變 化不大，非常趨近於平均速率。. 31.
(43) 表 7 汐止系統-湖口路段每日平均速率之標準差表 路段 汐止 桃園- 機場 內湖- 圓山- 台北- 三重- 五股- 林口內壢- 中壢- 幼獅- 楊梅系統 機場 系統圓山 台北 三重 五股 林口 桃園 中壢 幼獅 楊梅 湖口 時段 -內湖 系統 內壢. 7.12 8.91 13.28. -. 6.88 7.56 5.31 2.33. 2003/11/4 10.04 14.03 15.36 6.03 4.69 8.35 25.88 11.04. -. 7.69 8.68 5.49 2.36. 2003/11/5 8.74 10.02 9.85 2.92 5.81 8.57 15.89 17.02. -. 17.4 13.5 5.67. 2003/11/6 9.65 12.95 8.21. 4.37 7.49 18.88 21.28. -. 7.26 8.69 5.88 2.01. 2003/11/7 9.71 11.96 11.79 7.06 11.68 7.25 22.84 20.65. -. 9.48 11.01 8.91 2.24. 2003/11/8 8.33 17.41 11.59 2.79 5.41 6.05 19.94 23.59. -. 13.2 8.24 6.32 2.74. 2003/11/9 13.64 10.87 9.98 3.12 3.73 7.24 11.05 8.3. -. 17.69 8.51 7.44 2.74. 2003/11/10 11.29 11.89 9.61 2.63 5.38 8.12 14.45 12.33. -. 22.2 20.81 11.88 2.2. 2003/11/11 9.05 9.27 8.87 2.61 3.27. -. 5.79 6.15 4.02 1.61. 2003/11/3 10.87 10.17 12.73 3.81. 3.6. 6.4. 3.3 23.22 16.57. 2.2. 2003/11/12 11.3 11.22 12.48 4.44 8.03. 0. 14.39 11.16. -. 9.88 8.71 5.88 2.08. 2003/11/13 8.52 14.84 13.35 4.34 4.57. 0. 20.79 25.57. -. 8.06. 2003/11/14 14.56 15.31 13.39 4.47 7.29 9.22 19.49 22.44 2003/11/15 -. -. 9.95 9.42 7.15 2.04 -. 2003/11/16. -. -. -. -. -. -. -. -. -. -. 9.2. -. 5.44 1.59. -. -. 2003/11/17 9.05 11.26 6.31 1.51 2.44 8.52 20.71 13.79. -. 3.67 6.31 2.63 1.24. 2003/11/18 11.91 13.01 12.73 3.48. 6.8 10.79 33.3 25.46. -. 22.89 15.34 11.17 2.63. 2003/11/19 8.46 12.02 10.26. 4.46 8.27 18.32 16.58. -. 19.26 10.6. 5.7. 6.86 35.5 19.46. -. 6.81 9.51 5.73 2.14. 2003/11/21 15.88 12.96 12.26 2.75 9.87 13.55 30.66 28.11. -. 22.37 18.47 14.33 3.51. 2003/11/22 9.46 8.21 9.73 5.38 5.05 6.08 20.38 24.26. -. 17.41 6.98 5.33. 2003/11/23 8.64 11.71 14.77 3.29 5.09. 5.3 11.93 17.06. -. 13.33 6.95 6.13 2.29. 2003/11/24 9.22 12.4 14.02 4.08. 8.46 19.92 14.93. -. 8.34 9.23 6.15 2.41. 2003/11/25 10.56 13.46 10.2 2.95 5.83 17.19 21.8 19.76. -. 16.87 8.82 6.65 2.49. 2003/11/26 14.63 17.98 11.82 5.74 12.53 10.03 38.89 18.27. -. 7.81. 2003/11/27 18.94 18.11 10.72 4.07 11.36 9.84 26.01 17.89. -. 16.97 10.76 7.68 1.59. 2003/11/28 13.64 10.51 10.89 3.24 4.23 13.29 32.09 24.49. -. 15.38 9.18 7.08 1.99. 2003/11/29 7.43 5.93 11.75 3.09 3.25 5.34 9.34 15.43. -. 10.72 7.48 5.13 3.11. 2003/11/30 8.09 6.41 14.61 2.94 3.59 4.92 11.29 7.63. -. 6.08 5.56. 2003/12/1 9.33 12.94 9.37 2.75 4.96 6.04 21.67 11.67. -. 12.8 8.91 4.96 2.69. 2003/12/2 10.99 12.62 10.97 2.31. 3. 2003/11/20 8.81 12.93 9.31 3.32. 7.9. 8.9. 6.8. 5.69. 4.8. 2.68. 2. 2. 2.19. 4.9. 8.62 12.38 19.06. -. 8.62 7.65 4.84 2.09. 2003/12/3 10.41 13.28 7.94 3.08 5.64. 8.9 11.99 15.48. -. 9.1 10.19 5.71 2.29. 2003/12/4 8.78 10.49 10.66 3.47 4.98 9.42 20.58 17.11. -. 7.1 10.92 5.66 1.94. 32.
(44) 路段 汐止 桃園- 機場 內湖- 圓山- 台北- 三重- 五股- 林口內壢- 中壢- 幼獅- 楊梅系統 機場 系統圓山 台北 三重 五股 林口 桃園 中壢 幼獅 楊梅 湖口 時段 -內湖 系統 內壢. 2003/12/5 12.2 19.06 10.53 3.26 6.21 6.99 27.55 27.15. -. 11.97 8.04 6.08 2.03. 2003/12/6 10.98 11.95 11.62 4.04 6.05 7.02 17.96 19.86. -. 8.49 6.27 5.31 2.87. 2003/12/7 12.62 10.12 9.79 3.77 13.49 8.38 10.09 15.08. -. 2.68 6.64 6.17. 2003/12/8 9.47 11.29 8.92 3.65 10.17 21.92 17.95 29.86. -. 0. 8.15 7.09 3.56. 2003/12/9 9.75 12.61 9.97 2.42 4.47 10.36 12.74 24.07. -. 0. 11.09 6.89 2.45. 2003/12/10 15.23 12.46 7.64 2.57 4.77 7.56 15.98 26.09. -. 7.65 12.14 7.31 2.44. 2003/12/11 11.49 9.68 10.9 3.24. 9.66 12.95 19.19. -. 9.36 9.89 6.55. 2003/12/12 10.28 16.2 12.21 10.51 12.45 6.52 13.88 25.56. -. 12.98 9.96 8.22 2.05. 2003/12/13 8.59 15.36. 3.52 8.06 46.15 21.78 24.96. -. 13.54 8.54 5.96 4.19. 2003/12/14 9.02 6.76 11.37 3.74 4.68 17.9 8.21 14.07. -. 7.51 5.82 4.53 2.89. 2003/12/15 10.52 11.43 9.4. 7.28 9.39 19.23 22.51 29.54. -. 14.47 16.37 6.28 2.13. 2003/12/16 12.21 17.2 13.07 8.62 5.91 21.07 22.21 25.69. -. 10.67 9.21. 2003/12/17 7.47 16.01 11.37 3.53 4.33 21.83 17.27 18.54. -. 6.48 8.54 4.85 2.27. 2003/12/18 8.59 9.58 10.79 6.64. 6.5 21.87 14.17 15.36. -. 8.02 7.69. 5.1. 2003/12/19 8.67 11.93 11.27 3.89 5.31 20.42 19.2 21.93. -. 9.34. 8.2. 5.61 1.89. 2003/12/20 3.13 3.79. 3.14 3.73 21.5 8.96 10.76. -. 8.58. 7. 2003/12/21 7.55 10.87 11.56 4.87 5.12 21.56 7.52 12.32. -. 6.69 5.77 4.48 2.32. 2003/12/22 8.05 13.86 10.71 9.22 10.23 21.86 15.44 29.7. -. 16.22 8.96 8.19 2.47. 2003/12/23 9.63. -. 8.47 12.12 5.46 1.85. 5.01 8.87 16.27 18.31. -. 12.59 10.06 5.54 2.15. 2003/12/25 10.13 16.3 11.56 4.54 4.35 8.33 12.43 11.1. -. 7.3. 2003/12/26 12.53 16.08 14.41 3.23 5.41 13.48 10.74 10.68. -. 8.65 8.03 5.74 2.06. 2003/12/27 8.06 14.89 9.79 3.12 22.11 3.78 14.04 8.9. -. 12.06 8.12 5.65 2.41. 2003/12/28 8.42 13.37 8.68. -. 6.96 5.73 4.82 2.37. 7.2 12.51 12.77. -. 10.22 14.52 5.87. 2003/12/30 15.59 12.09 13.94 4.03 5.1 4.68 12.66 18.55 平均 9.953 12.02 10.73 4.1 6.447 10.65 17.5 17.62. -. 16.1 8.44 4.54 1.94. -. 10.31 9.066 5.988 2.28. 9. 8. 5.7. 9.7 14.83 13.15 12.42 20.26 16.47 15.52. 2003/12/24 10.38 12.58 12.2. 3.6. 4. 7.77 5.45 20.81 6.87. 2003/12/29 6.78 15.54 13.03 5.93 5.99. 5.1. 5.1. 4.8. 2.3. 2.25 2.27 2.28. 8.26 5.03 2.02. 2.3. 標準差值之過大或過小若能再結合其他速率資訊來源（如 GPS 車 輛、CCTV 影像資訊） ，就可比對出其過大或過小，是屬於正常狀況或是 偵測器異常所造成，若再能訂出各路段平均速率標準差之最大最小門 檻值，藉此我們就可以發展出一套偵測器異常之警示系統，隨時將所 蒐集之資料計算其標準差，再與門檻值做比較，若發現異常，則可馬 上找出異常之偵測器立即加以修復，使偵測器提供之速率資訊能更加 準確。 33.
(45) 四、 推估模式之構建與驗證 為建立推估模式，本研究即以所蒐集之兩個月資料為輸入資料，並用 以推估 92.12 月最後一週每日之平均速率資料，並以不同路段為推估路段， 藉此分析不同路段、不同時段間推估模式之準確度變化，而推估的方式則 包括 1.前後路段平均 2.每天該時段歷史速率平均 3.每週該時段歷史速率平 均 4.迴歸分析等四種方法來推估，並分別計算其 RMSE 值，來分析其推估準 確度。本章將以 SPSS 軟體來構建迴歸方程式，且分析驗證其準確度，並於 第五章中與各種推估方式比較，以找出最佳推估方式。 如表 8 所示，假設路段U2、U1、S0、D1 為連續之路段，若欲推估路段 S0在時段 5 之平均速率S00，以前後路段平均方式推估，則S00=(U10+D10)/2；以 每天該時段速率平均方式推估，則將以所蒐集資料中每天之該路段該時段 速率加以平均而得，此種方式乃假設每天之速率變化是一致的，亦即週日、 週一～週六每天速率變化趨於一致；以每週該時段速率平均方式推估，則 將以所蒐集資料中每週之該路段該時段速率加以平均而得，此種方式乃假 設每天之速率變化差異很大，一週當中每日之變化均不同，所以如欲推估 週一某時段之平均速率，則只能擷取每週一當中該時段資料來加以平均。 本案以統計套裝軟體 SPSS 來求得迴歸方程式，所使用之變數資料為 11/3 日～12/23 日之資料，另保留 12/24 日～12/30 日作為模式驗證使用， 並以不同變數組合分別建立各種推估方程式，再利用驗證資料分析何種推 估方程式較為準確。另外為探討一週當中不同日期或一天當中不同上下午 尖離峰之推估方程式是否有明顯差異，均將於本章探討。 表 8 迴歸推估方法之使用路段、時段關係表 日期. 時段. 路段 U2. 路段 U1. 路段 S0. 路段 D1. 2003/11/3 2003/11/3 2003/11/3 2003/11/3 2003/11/3. 1(前四) 2(前三) 3(前二) 4(前一) 5(目前). U24 U23 U22 U21 U20. U14 U13 U12 U11 U10. S04 S03 S02 S01 S00. D14 D13 D12 D11 D10. 34.
(46) 變數說明： S00：欲推估路段目前時段之三分鐘平均速率。 S01：欲推估路段S0前一時段之三分鐘平均速率。 S02：欲推估路段S0前二時段之三分鐘平均速率。 S03：欲推估路段S0前三時段之三分鐘平均速率。 U11：欲推估路段之上游前一路段、前一時段之三分鐘平均速率。 U12：欲推估路段之上游前一路段、前二時段之三分鐘平均速率。 U13：欲推估路段之上游前一路段、前三時段之三分鐘平均速率。 U21：欲推估路段之上游前二路段、前二時段之三分鐘平均速率。 U22：欲推估路段之上游前二路段、前三時段之三分鐘平均速率。 U23：欲推估路段之上游前二路段、前四時段之三分鐘平均速率。. 4.1 迴歸推估方程式建立 本節當中將分析如欲推估S00之速率，如何利用SPSS逐步迴歸之功 能，以求得推估方程式。將以三種不同資料組合方式，即利用九個變 數、六個變數及三個變數等方式來建立推估方程式，並以實際值代入 測試驗證其準確度，以下將逐一說明。 首先本研究利用蒐集之所有路段資料來建立SPSS所需之資料來 源，為推估某一路段某個時段之平均速率S00，假設S00與同一路段之前 三個時段S01、S02、S03，上游前一路段之前三個時段U11、U12、U13，上游 前二個路段之前三個時段U22、U23、U24等九個變數均有相關，因此在所 蒐集之原始資料中挑選此十個時段之資料，在挑選過程中為考慮模式 之準確性，因此忽略任何路段、任何時段中平均速率為 0 之資料，如 表 4-1 中從第三個路段第五個時段開始（S00） ，往下每一時段均往回找 出九個變數，且判斷其均不為 0，亦即需挑選出連同應變數S00均不為 0 之十個變數資料，總共可建立 73736 筆資料，再利用SPSS逐步迴歸方 式來建立推估方程式，其結果如表 4-2 至 4-5 所示。. 35.
(47) 表 9 利用 SPSS 建立推估方程式之樣本統計表(九個變數) Mean S00 S01 S02 S03 U11 U12 U13 U22 U23 U24. 86.3886 86.3982 86.3990 86.3936 83.9892 84.0014 84.0028 82.4829 82.4868 82.4986. Std. Deviation 16.0270 15.9998 15.9969 16.0055 15.6663 15.6454 15.6437 14.8312 14.8181 14.8101. N 73736 73736 73736 73736 73736 73736 73736 73736 73736 73736. 表 9 乃是所建立九個變數樣本統計資料表，也就是說我們將利用 73736 筆資料，輸入SPSS軟體來分析S01～U24對S00之影響，從表 10 可看 出S00與S01、S02、S03之關係程度分別達 0.969、0.943、0.927，亦即某一 時段之三分鐘平均速率與同一時段之前三個時段之平均速率極為接 近，與上游前一路段之關係亦僅為 0.2 左右，與上游前二路段之關係 則只剩 0.58 左右。 表 10 利用 SPSS 建立推估方程式之變數關係表(九個變數) S00. S01. S02. S03. U11. U12. U13. U22. U23. U24. S00. 1.000. .969. .943. .927. .208. .206. .205. .057. .058. .058. S01. .969. 1.000. .968. .942. .208. .207. .207. .055. .057. .057. S02. .943. .968. 1.000. .969. .206. .208. .208. .054. .055. .055. S03. .927. .942. .969. 1.000. .205. .206. .208. .053. .054. .055. U11. .208. .208. .206. .205. 1.000. .966. .938. .300. .300. .300. U12. .206. .207. .208. .206. .966. 1.000. .967. .298. .300. .301. U13. .205. .207. .208. .208. .938. .967. 1.000. .296. .299. .301. U22. .057. .055. .054. .053. .300. .298. .296. 1.000. .967. .939. U23. .058. .057. .055. .054. .300. .300. .299. .967. 1.000. .967. U24. .058. .057. .055. .055. .300. .301. .301. .939. .967. 1.000. 表 11 乃SPSS所建立迴歸方程式之配適度R square分析表，表中可 看出各種變數Model所建立之迴歸式，其R square值均頗高，均在 0.939 以上，表示迴歸式之解釋變數程度很高，若以逐步迴歸最後結果採用 Model 9，其調整過後之R square亦高達 0.941，其標準化之係數如表 12 所 示 ， 因 此 就 建 立 了 九 個 變 數 之 迴 歸 式 ， 方 程 式 為 S00 ＝ 0.883S01+0.155 S03-0.063S02+0.015U11-0.011U13-0.013U24+0.015U23。. 36.
(48) 表 11 利用 SPSS 建立推估方程式之配適度分析表(九個變數) Std. Change Statistics R Adjusted Error of R Square Square R Square the F Change df1 df2 Change Estimate. Model. R. 1. .969. .939. .939. 3.9690. .939. 1128576.941. 1. 73734. .000. 2. .970. .940. .940. 3.9135. .002. 2105.566. 1. 73733. .000. 3. .970. .941. .941. 3.9090. .000. 170.650. 1. 73732. .000. 4. .970. .941. .941. 3.9082. .000. 32.650. 1. 73731. .000. 5. .970. .941. .941. 3.9078. .000. 16.675. 1. 73730. .000. 6. .970. .941. .941. 3.9076. .000. 6.496. 1. 73729. .011. 7. .970. .941. .941. 3.9074. .000. 8.445. 1. 73728. .004. 8. .970. .941. .941. 3.9073. .000. 5.999. 1. 73727. .014. 9. .970. .941. .941. 3.9073. .000. 1.090. 1. 73729. .296. Sig. F Change. 1. Predictors: (Constant), S01 2. Predictors: (Constant), S01, S03 3. Predictors: (Constant), S01, S03, S02 4. Predictors: (Constant), S01, S03, S02, U11 5. Predictors: (Constant), S01, S03, S02, U11, U13 6. Predictors: (Constant), S01, S03, S02, U11, U13, U22 7. Predictors: (Constant), S01, S03, S02, U11, U13, U22, U24 8. Predictors: (Constant), S01, S03, S02, U11, U13, U22, U24, U23 9. Predictors: (Constant), S01, S03, S02, U11, U13, U24, U23. 表 12 利用 SPSS 建立推估方程式之迴歸係數表(九個變數). Model. Unstandardized Coefficients B. 9. Standardized Coefficients. Std. Error. (Constant). 1.523. .118. S01. .884. .004. S03. .155. S02. 95% Confidence Interval for B t. Sig.. Beta. Lower Upper Bound Bound. 12.858 .000. 1.291. 1.755. .883. 246.391 .000. .877. .892. .004. .155. 42.714 .000. .148. .163. -6.340E-02. .005. -.063. -13.065 .000. -.073. -.054. U11. 1.501E-02. .003. .015. 5.634 .000. .010. .020. U13. -1.092E-02. .003. -.011. -4.092 .000. -.016. -.006. U24. -1.425E-02. .004. -.013. -3.741 .000. -.022. -.007. U23. 1.618E-02. .004. .015. 4.252 .000. .009. .024. a Dependent Variable: S00. 37.
(49) 第二部份我們將建立六個變數之迴歸方程式，亦即當欲推估某一 路段某個時段之平均速率S00，假設S00與同一路段之前三個時段S01、S02、 S03，上游前一路段之前三個時段U11、U12、U13等六個變數均有相關，因 此在所蒐集之原始資料中挑選此七個時段之資料，在挑選過程中為考 慮模式之準確性，因此忽略任何路段、任何時段中平均速率為 0 之資 料，總共可建立 109397 筆資料，再利用SPSS逐步迴歸方式來建立推估 方程式，其結果如表 13 至表 16 所示。表 13 乃是所建立六個變數樣本 統計資料表，也就是說我們將利用 109,397 筆資料，輸入SPSS軟體來 分析S01～U13對S00之影響，從表 14 可看出S00與S01、S02、S03之關係程度分 別達 0.971、0.947、0.932，亦即某一時段之三分鐘平均速率與同一時 段之前三個時段之平均速率極為接近，與上游前一路段之關係則僅為 0.3 左右。 表 13 利用 SPSS 建立推估方程式之樣本統計表(六個變數) Mean S00 S01 S02 S03 U11 U12 U13. 84.4097 84.4157 84.4176 84.4173 82.6663 82.6810 82.6926. Std. Deviation 15.8864 15.8716 15.8678 15.8782 15.3407 15.3135 15.3049. N 109397 109397 109397 109397 109397 109397 109397. 表 14 利用 SPSS 建立推估方程式之變數關係表(六個變數) S00. S01. S02. S03. U11. U12. U13. S00. 1.000. .971. .947. .932. .318. .317. .317. S01. .971. 1.000. .970. .947. .318. .318. .318. S02. .947. .970. 1.000. .972. .316. .318. .319. S03. .932. .947. .972. 1.000. .314. .315. .318. U11. .318. .318. .316. .314. 1.000. .966. .939. U12. .317. .318. .318. .315. .966. 1.000. .968. U13. .317. .318. .319. .318. .939. .968. 1.000. 38.
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