都市貨運駕駛油耗特性與影響因素分析

國

立

交

通

大

學

交通運輸研究所

碩

士

論

文

都 市 貨 運 駕 駛 油 耗 特 性 與 影 響 因 素 分 析

Investigating the Characteristics and Influential Factors of Fuel

Consumption in Urban Freight Transportation

研 究 生：沈敬莘

指導教授：汪進財 教授

鍾易詩 教授

都市貨運駕駛油耗特性與影響因素分析

Investigating the Characteristics and Influential Factors of Fuel

Consumption in Urban Freight Transportation

研 究 生：沈敬莘 Student: Ching-Hsin Shen

指導教授：汪進財 Advisor: Jinn-Tsai Wong

鍾易詩 Yi-Shih Chung

國 立 交 通 大 學

交通運輸研究所碩士班

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Institute of Traffic and Transportation College of Management

National Chiao Tung University in Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master in

Traffic and Transportation

June 2013

Taipei, Taiwan, Republic of China

i

都市貨運駕駛油耗特性與影響因素分析

研究生：沈敬莘

指導教授：汪進財 教授

研究生：沈敬莘

指導教授：

鍾易詩 教授

國立交通大學交通運輸研究所碩士班

摘要

關於都市貨物運輸駕駛油耗特性與影響因素的探討，在目前研究

中是較少被提及的領域，多數研究以自小客車與公車為主，然隨著經

濟與都市貨運的蓬勃發展，行駛里程與車輛數並不容小覷，而競爭激

烈的各家業者也需要對於油耗量有效的控管，本研究選定一間都市貨

運業者，針對其快捷件的服務型態進行資料蒐集，透過訪談、OBD II

行車數據及行車紀錄器畫面，分析三種都市內操作型態的路線、駕駛

行為、營運型態等等，並以 OBD II 進行行車數據的蒐集，建構一以

速度為基礎的油耗模式，並假設數組情境，討論模式的實用性及適用

性，提供貨運業者與駕駛能夠針對不同的行車環境與路線規劃，透過

油耗模式調整駕駛行為，減少油耗，達到節能減碳的目的。

關鍵詞：

都市貨物運輸、駕駛型態、油耗模式

ii

Investigating the Characteristics and Influential Factors of

Fuel Consumption in Urban Freight Transportation

Student: Ching-Hsin Shen

Advisor: Jinn-Tsai Wong

Student: Ching-Hsin Shen

Advisor:

Yi-Shih Chung

Institute of Traffic and Transportation

National Chiao Tung University

Abstract

The investigation of the characteristics and influential factors of fuel consumption in urban freight transportation field is rare. Most studies discussed about cars or buses. Within the development of economics and urban freight, the growth of freight vehicles and driving mileages should not be underestimated. Therefore, freight companies need an effective method to control the fuel consumption in the competitive market. This research selected an urban freight company, then focus on its three kinds of service patterns to collect the data. We analyze the routes, driving behavior, and operating characteristics of above three patterns through interviews, OBD II vehicle data and event data recorder. The data of OBD II is the major data for us to construct a speed-based fuel consumption model. Further, in order to know the practicality and applicability of this speed-based model, we propose some scenarios to discuss the different fuel consumption between them. By using this model, freight operators and drivers can easily adjust the driving behavior toward speed in different driving situations and routes to achieve the objective of cutting down the fuel consumption for energy saving and carbon reduction.

iii

誌謝

時光荏苒，兩年的研究生生涯即將畫上句點，歡笑與淚水澆灌的論文逐漸成 長到撰寫致謝的時候，也代表將拋下稚嫩的學生身分走向人生的另一階段，人生 行至於此，各階段都有幸獲得許多貴人指引，僅以此篇表達對各位最真誠的敬意 與感謝。 兩年來，首要感謝我的指導教授汪進財老師，老師寬闊精闢的學術見解帶領 學生跳脫既有的思考模式，能夠以更靈活、更深入準確的角度去看待與發現問題， 對於論文的撰寫給我極大的發揮空間，而在面臨瓶頸與難關時卻又適時的提供強 而有力的協助與關鍵的提點，在平日的生活，老師則像慈父般關切學生的生活情 形，對於做人處事的道理與正面積極的人生觀，更是不吝分享與教導。接下來要 感謝我的另一位指導教授鍾易詩老師，如果說撰寫論文的過程如同建造房子般， 汪老師為學生畫下藍圖，建立起地基與梁柱，而鍾老師就是幫助學生以磚瓦使其 更堅牢穩固，對於研究的架構方向與論述呈現方法都一一的指正，甚至如何有效 率的處理資料與如何正確思考問題，也都不厭其煩耐心教導，人生何其有幸能夠 同時獲得兩位學術涵養非凡的老師指導，只有滿滿的感謝。 另外，也要感謝所上各位老師兩年來的指導與論文研討課程對學生論文給予 幫助，對於觀念、方法提出重要的建議；口試階段感謝吳健生教授、葉文健教授 於百忙中撥冗仔細審閱學生論文，兩位口試委員針對論文細節的處理與邏輯架構 的建立，都鼓勵學生能夠有更進一步的改進與修正，讓論文更加完整健全。 感謝邱孟佑教授提供設備測試安裝的諮詢與建議、郵政公司的鍾甯學姊與游 行增稽查提供行政上的聯繫與車輛人力的調度，讓學生能夠順利蒐集資料；還要 感謝所上四位行政專員如家人般的幫忙與照顧，讓我能專心於學業及論文寫作。 謝謝士軒學長不只論文在平日的課業也時常給予幫助，文伶學姐、佳億學長與佩 君的鼓勵支持，當然還有同屬汪家的夥伴：涵恩、弼元、憲天、群彥與穩立學弟， 我們一起努力、互相扶持的情感，將永遠珍惜。 佔去生活大半時間的研究室裡，謝謝紹谷每日提供的點心與毆打用兔玩偶， 提供焦躁不安、歇斯底里的研究生莫大的物質與心靈慰藉；謝謝榕芳、育瑄在我 面臨瓶頸時聽我牢騷抱怨；謝謝得政、思遠與晟安總是願意撥時間聽我論述問題 並提供建議；當然還有一同在研究室打拼的怡心、修豪、怡儒、鈺媖、雨蒼、映

iv 如、俋璟、冠宇、維德等夥伴，有你們共同參與的碩士生活，精彩的令人留戀難 忘。還有宜穎、沛婕和品竹，雖然我們分屬不同系所，很感謝妳們這兩年仍舊保 持聯繫，一同出遊與餐聚，一同分享彼此生活的歡笑與淚水，兩年的生活有妳們 而更加充實完美。 最後，要感謝我的父母與家人，對於我無限的包容與支持，人生的道路上總 是做我最強而有力的後盾與支柱，曾經的苦痛與煎熬，現在看來反而有種輕快的 坦然，願在未來的日子裡，能無愧於你們，帶給你們更多的驕傲。 敬莘 謹致於 國立交通大學交通運輸研究所 中華民國一○二年六月

v 目錄 中文摘要 ...i 英文摘要 ... ii 誌謝 ... iii 目錄 ... v 表目錄 ... viii 圖目錄 ... ix 第一章 緒論 ... 1 1.1 研究背景與動機 ... 1 1.2 研究目的 ... 3 1.3 研究架構 ... 4 1.4 研究範圍 ... 6 1.5 研究流程 ... 6 第二章 文獻回顧 ... 8 2.1 車輛與油耗 ... 8 2.2 駕駛型態與油耗 ... 9 2.3 環境與油耗 ... 12 2.4 文獻評析 ... 14 第三章 實驗設備與設計 ... 18 3.1 實驗設備與簡介 ... 18 3.1.1 OBD II 簡介 ... 18 3.1.2 行車紀錄器 ... 19 3.1.3 設備裝設 ... 20 3.2 實驗設計 ... 21 3.2.1 營運型態選擇 ... 21 3.2.2 駕駛人與車輛 ... 23

vi 3.2.3 實驗操作流程 ... 25 3.3 資料項目與初步處理 ... 26 第四章 貨運特性與環境 ... 27 4.1 區域投遞 ... 27 4.1.1 操作特性 ... 27 4.1.2 路線型態 ... 28 4.2 支局收攬 ... 34 4.2.1 操作特性 ... 34 4.2.2 路線型態 ... 34 4.3 契戶收回 ... 35 4.3.1 操作特性 ... 35 4.3.2 路線型態 ... 36 4.4 小結 ... 45 第五章 駕駛週期特性 ... 46 5.1 變數選擇 ... 46 5.2 駕駛週期 ... 46 5.3 貨運與駕駛週期 ... 48 5.3.1 投遞型態週期特性 ... 48 5.3.2 支局型態週期特性 ... 49 5.3.3 契約型態週期特性 ... 52 第六章 模式與情境分析 ... 55 6.1 油耗模式建立 ... 55 6.2 模式情境應用 ... 62 6.2.1 操作型態情境 ... 62 6.2.2 路線調整情境 ... 64 6.2.3 行車環境情境 ... 65 第七章 結論與建議 ... 67

vii

7.1 結論 ... 67 7.2 建議 ... 68 參考文獻 ... 69

viii 表目錄 表 1 各別文獻使用車輛車型... 15 表 2 車輛特性... 15 表 3 環境因素... 16 表 4 駕駛型態因子... 17 表 5 台北責任中心局十年國內包裹與快捷件之收投件數... 22 表 6 實驗車輛引擎規格表... 24 表 7 駕駛人與實驗車輛基本資料... 24 表 8 投遞作業時間與各類週期數量總計... 49 表 9 支局作業時間與各類週期數量總計... 50 表 10 契約客戶作業時間與各類週期數量總計... 53 表 11 三型態合併之油耗模式 ... 56 表 12 加入類別變數之油耗模式... 57 表 13 加速段之平均加速度 Anova 分析 ... 58 表 14 各速度區間節氣門位置與節氣門位置標準差... 60

ix 圖目錄 圖 1 民國 90-100 年台灣地區貨運與公路客運每年累積行駛里程數 ... 2 圖 2 研究架構圖... 5 圖 3 研究流程圖... 7 圖 4 車用電腦控制機制... 18 圖 5 OBD II 車上安裝示意 ... 19 圖 6 行車紀錄器... 20 圖 7 OBD II 資訊接收示意圖 ... 21 圖 8 行車紀錄器安裝示意圖... 21 圖 9 中心局都市區域貨物流向圖... 23 圖 10 資料蒐集流程圖... 25 圖 11 CVS 原始資料檔節錄 ... 26 圖 12 松山區投遞型態出發與回程段路線... 29 圖 13 1/25 第一趟出車松山投遞區路線與臨停點位置圖 ... 30 圖 14 1/25 第二趟出車松山投遞區路線與臨停點位置圖 ... 31 圖 15 2/1 第一趟出車松山投遞區路線與臨停點位置圖 ... 32 圖 16 2/1 第二趟出車松山投遞區路線與臨停點位置 ... 33 圖 17 2/27 與 3/1 支局收攬路線與臨停點 ... 35 圖 18 3/12 契約客戶第一趟行駛路線與收攬停等點(1) ... 37 圖 19 3/12 契約客戶第一趟行駛路線與收攬停等點(2) ... 38 圖 20 3/12 契約客戶第二趟行駛路線與收攬停等點(1) ... 39 圖 21 3/12 契約客戶第趟二行駛路線與收攬停等點(2) ... 40 圖 22 3/13 契約客戶第一趟行駛路線與收攬停等點(1) ... 41 圖 23 3/13 契約客戶第一趟行駛路線與收攬停等點(2) ... 42 圖 24 3/13 契約客戶第二趟行駛路線與收攬停等點(1) ... 43 圖 25 3/13 契約客戶第二趟行駛路線與收攬停等點(2) ... 44 圖 26 不同速度斷面比較圖... 47 圖 27 三階段速度切割示意圖... 47 圖 28 三階段速度切割示意圖... 48 圖 29 1/25 兩趟出車週期平均速度變化 ... 49 圖 30 3/1 四趟出車週期平均速度變化 ... 51 圖 31 支局收攬時間-速度變化圖(1)... 52 圖 32 支局收攬時間-速度變化圖(2)... 52 圖 33 契約客戶時間-速度變化圖(1)... 53 圖 34 契約客戶時間-速度變化圖(2)... 54 圖 35 契約客戶時間-速度變化圖(3)... 54 圖 36 3/13 兩趟出車 cycle 平均速度變化 ... 54

x 圖 37 操作型態情境假設速度分配型態... 63 圖 38 操作型態情境假設示意圖... 63 圖 39 路線調整第一種情境假設示意圖... 64 圖 40 路線調整第二種情境假設示意圖... 65 圖 41 行車環境情境假設速度分配圖... 66 圖 42 行車環境情境假設示意圖... 66

1

第一章 緒論

1.1 研究背景與動機

近年來隨著都市地區人口成長與經濟發展帶動了世界各地都市貨物運輸蓬 勃發展，貨物商品與商業文件傳遞的市場需求急速增加 (Cherrett, T., 2012)，加 上科技快速發展與網路使用興盛，人類的生活與消費型態也開始逐漸改變，透過 網路和各種媒體，人們可以輕易獲得各種商品與服務資訊，並直接透過該媒介直 接訂購商品或服務，不需要進入實體商店，民眾可以直接指定商品種類、送達時 間與地點，強調個人化的服務與便利性，加上相關電子商務系統的開發與成長， 更是大幅度提升都市地區貨運配送的需求，也吸引越來越多業者投入市場與競 爭。 面對眾多的同業競爭，都市貨運業者為提高自身營運效率或擴大公司規模， 越來越多的營業所與收貨點設立，對人力與資產的投資也不遺餘力，車輛的購買 與訓練專業的配送員目的在於強化公司的運輸配送能力，然而這些大量的營運車 輛產生的油耗勢必增加公司的成本支出，因此如何有效減少燃油量以達到營利的 最大化和全球普遍節能環保意識影響下，確實是一門重要的課題。 為了改善各種車輛油耗狀況，各方學者不斷從各種層面去發展方法與技術以 達到降低油耗的目的，從車輛硬體觀點，工程師傾向設計更輕、更流線型的車輛 來降低空氣阻力、輪胎設計上降低轉動阻力，或是改變提供車輛動力方式，嘗試 以油電混合等方式來提升能源使用的效率；而內部機械等設備則透過改善燃油技 術、增強能源轉換效率以減少運轉過程無謂的消耗；而在車上輔助設備，則以提 供導航縮短路程降低油耗量、以即時或是歷史旅行資料回饋機制來得到最適路徑 減少無謂的路程，而在貨運等營業型車隊的研究中，常以最佳路徑規劃方式、使 用燃油效率好的車輛或是導入車隊管理策略來改善油耗程度 (黃怡碩，民 98)。 在實際道路駕駛的情況下，駕駛型態與駕駛環境其實對於車輛的油耗有著直 接的影響，但此類研究多針對大型客運車輛或小汽車，若要研究貨運車輛必須有 機會與貨運相關業者接觸才能完整地了解其運作的方式並進行相關的研究，因此 過去的研究中提到，都市地區貨運車輛的旅運特點和操作情況對於油耗的影響一 直是一個較被忽視的課題，相關的數據與分析一直相當缺乏 ( Protopapas , 2005)。 貨運業依照經營型態不同所表現出的旅運特性和使用的車輛類型也大相逕庭，如：

2 原物料運送、產品運輸、港口與工廠進出口運送、包裹配送、文件快遞等等，因 駕駛會有臨時停車簽收單據、卸貨區等候迴轉、或是在固定地區裝卸貨等作業時 段都不可避免導致怠速或其他特殊駕駛行為發生。貨物的運輸方式在都市區域裡 面相較於公路客運，雖然大部分使用的車輛車型不大，但是大量的車輛數和密集 的配送行為會造成產生不少的油耗量，確實是相當值得研究的議題 (Gaines , 2006)。圖 1 為民國 90-100 年台灣地區貨運與公路客運每年累積行駛里程數，可 以看出貨運里程數是遠大於公路客運，表示其油耗量也是相當可觀。 圖 1 民國 90-100 年台灣地區貨運與公路客運每年累積行駛里程數 資料來源：交通部 100 年交通統計年報 目前關於駕駛油耗特性的研究在都市貨運領域部分探究較少，貨運車輛在密 集的都市街道裡行駛受制於外在環境強烈的影響，也受制於貨物點需求、公司政 策與法規限制下，都市貨運駕駛行為與一般小客車或公車的駕駛特性必定有所不 同。本研究希望充分了解都市貨運車輛駕駛環境特性與操作特性對於油耗的影響， 並透過適當的駕駛型態因子建構出都市貨運的油耗模式，能為貨運公司未來對駕 駛教育訓練或行車環境的規劃評估提供參考。 0 500,000,000 1,000,000,000 1,500,000,000 2,000,000,000 2,500,000,000 3,000,000,000 3,500,000,000 4,000,000,000 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 里 程 數₍ 公 里₎ 年度(民國) 貨運 公路客運

3

1.2 研究目的

燃油消耗對於貨運業者是相當大的支出部分，常見以最佳化的方式來規劃車 輛的行駛路徑，直接減少不必要之行駛里程，然多數在都市區域內進行收件或投 遞的貨運業者，在可能面臨收件者時間不能配合等情形下，為配合這些狀況還有 隨時注意道路與行車環境，造成駕駛員在送貨時需要調整規劃行駛路徑，或許在 固定路線貨運或是貨運營業所之間的集散貨物型態上，使用路線最佳化策略會較 為適合，但在複雜的都市區域內配送貨物則需要對其特殊行駛環境、操作特性及 駕駛型態有更深入的了解，才能對油耗型態有更完整地掌握並加以改善。 因此本研究目有： 1. 歸納出都市貨運行為有關的外在環境特徵、操作特性，並訂定適合衡量油耗 的駕駛型態因子 2. 透過實測收集資料建構駕駛型態因子與油耗之間的相互關係 3. 參考實際貨運操作情形，建構數個情境比較油耗差異，以油耗模式為基礎提 出改善都市貨運油耗的相關策略。

4

1.3 研究架構

駕駛人特性與駕駛行為的關係，會受到公司文化與訓練、行車環境以及車輛 狀況等因素的調節，行車環境包括道路環境、車流環境以及天候環境等，不良的 道路設計與維護，容易增加車輛能耗，而不同的天候環境也會對駕車行為產生不 同的影響，例如下雨天造成路面溼滑、摩擦力降低，在車輛狀況方面，車輛的性 能、設備、載重以及維護都會影響到車輛的操控及能耗狀況。本研究將透過實際 資料的蒐集，討論都市貨運駕駛特性與油耗間的關係，研究架構如圖 2 所示，主 要分為三部分： 1. 資料蒐集 透過實際資料蒐集，整理出各種影響駕駛油耗特性的因素，如：行車環境、 鴐駛人特性、貨運需求與操作型態、車輛基本資料等，討論其對於駕駛行為 的影響。 2. 油耗分析 由實測 OBD II 數據做為行車型態的表現，並建構一油耗模式。 3. 油耗模式應用 利用油耗模建立結果，假設述個情境進行模式的應用，討論其管理上的使用 與適用性。

5 圖 2 研究架構圖

行車環境

駕駛行為

油耗模式

貨運需求

車輛特性

駕駛人特性

行車型態

應用管理

公司文化

(1) (2) (3)

6

1.4 研究範圍

本研究根據上章節建構之研究架構進行，主要進行貨運操作型態、駕駛行為、 行車型態的討論，建構相關油耗模式並建構相關應用情境，對於環境的討論則僅 有氣候部分，車輛與駕駛人特性在本研究中將控制其變異，將車輛與駕駛人特性 差異透過實驗設計降低其影響力與誤差。

1.5 研究流程

本研究之研究流程如圖 3 所示，共分為六大步驟： 1. 研究目的與範圍界定 以都市貨運駕駛為本研究油耗的研究主軸，探討各種外部環境、都市貨運操 作型態、駕駛者以及車輛等因素，找出適當的駕駛模式因子，討論其影響油 耗的程度。 2. 文獻回顧 針對影響可能影響油耗的各類因素做文獻回顧，最後討論各研究中模式的建 立方式與變數的選擇，提供本研究在建構都市貨運駕駛油耗分析時的參考準 則。 3. 資料蒐集 透過 OBD II 設備與行車紀錄器裝設，並設計相關實驗流程，實際量測貨運 車輛於實際配送工作環境下相關行車數據、油耗量以及環境與事件記錄，並 安排與業者訪談，了解該貨運業者操作特性與相關背景知識。 4. 資料處理與分析 收取行車數據、行車畫面以及面談之相關資料，進行資料初步的統整與處 理。 5. 油耗模式的建構與應用 透過資料與貨運特性找出重要影響都市油耗的因子，建構一油耗模式，並假 設數個情境來表述模式之適用性與實用性。 6. 結論與建議 針對本研究所得之研究結果做一總結論述，並對於後續值得研究之相關議題 提出建議。

7 研究目的與範圍界定 文獻回顧 車輛與油耗 環境與油耗 駕駛模式與油耗 資料蒐集 設備安裝與測試 實驗設計與規劃 資料整理與分析 油耗模式建構與應用 結論與建議 業者訪談 圖 3 研究流程圖

8

第二章 文獻回顧

車輛燃油之消耗主要經由燃油系統通至引擎汽缸內與空氣混和燃燒後，產生 動力推動機械內各傳動部份來克服滾動阻力、風阻力、機械內的慣性力與爬坡阻 力，在路上順利行駛。然車輛在路上行駛也會受其行駛的環境與操作環境影響， 駕駛改變其駕駛型態影響其油耗程度，張慈芸 (2010) 曾利用決策實驗室分析法 整合大客車污染排放及耗能之關鍵影響因素，大量引述各類文獻中使用的排放或 耗能因子，提出人、車、路三個油耗影響構面的概念。因此本章將回顧車輛、駕 駛行為與環境因素對油耗影響之相關文獻，最後總結各研究的結果，作為建構都 市貨運油耗模式的參考。

2.1 車輛與油耗

Fwa and Ang (1992) 整理各研究中對同一基本平均速度油耗模型的校估結 果發現，校估出來的參數值範圍相當大，是由於該模式只包含平均速度為模式的 影響因子，而個別實驗中車輛設計、道路路網、路面條件、駕駛行為大不相同， 模式無法準確表達出來，便直接反映在係數的數值範圍上，因此該研究以此基本 平均速度油耗模型為基礎，加入各種車輛因素來拓展模式的應用，蒐集車輛資訊、 油耗情況以及旅次的特性，加入引擎排氣量、車輛淨重、車齡、累積里程等等變 數，通常排氣量與車輛淨重有一高度的相關性，過程中也討論變數對於模式的影 響貢獻，在變數增減時會影響模式的解釋能力，最後也提及該模式由於是以平均 速度為基準建構的模式，對於速度改變、道路幾何設計、道路鋪面等微觀等級情 況較無法衡量。 Newman et. al (1989) 量測商用車輛與貨車車隊的油耗資料，以車輛排氣量、 車重與平均速度作為油耗預測因子，分別建構一柴油貨車線性模型與一汽油貨車 線性模型，汽油貨車模型可以解釋 86.3%的變異，柴油貨車模型則可以解釋 77.4% 的變異。

Wang (2008) 主要應用車載排放量測系統 (Portable Emission Measurement System, PEMS) 量測10輛受測車輛於路徑油耗與污染物排放情形，討論駕駛模式 對於各種車輛油耗的影響程度，建立一個以車輛牽引動力 (Vehicle Specific Power, VSP) 為基礎的油耗模型，VSP代表以車重標準化計算的車輛牽引動力，

9 是以車速、加速度、車重和車輛道路行駛等相關阻力所建構之方程式，發現隨著 行駛速度增加而油耗會顯著相關的提高，另外在車輛加速時油耗也會增加。

2.2 駕駛型態與油耗

Ericsson (2001) 以Ericsson (2000) 研究中關於油耗與排放完整架構圖為基 礎，選擇其中駕駛型態影響油耗這兩著關係的部分來做深入的討論，除了討論傳 統影響油耗因子如：速度、加速度等駕駛型態外，還加上引擎轉速與換檔行為等， 共62個可能影響油耗的參數項，其中44種與速度加速度等有關，18種與引擎速度、 檔位選擇相關，再利用因子分析法萃取出對油耗有顯著影響的16個指標。由於燃 油消耗會因車輛電力需求、極端的加減速度進而影響燃料的使用與廢氣的排放， 研究再使用迴歸分析找出這十六個指標對於油耗與排放廢氣的影響程度，其中車 輛在時速50-70公里的範圍行駛、避免急踩油門或煞車等等，對減少油耗有顯著 的幫助。

Lee et.al (2011) 的研究中使用第二代隨車診斷系統 (On-Board Diagnostics Phase 2, OBD II) 內建各種監控車輛行駛狀態的項目來當作車輛油耗預測模式建 立的變數，OBD II 可監控的即時行車狀況項目多達 80 幾種，包括有行車速度、 引擎轉速、冷卻水溫、電瓶電壓…等等，研究提到過去研究車輛油耗模式多建立 在各種行車型態上，但是這些模式以平均速度來處理資料，以總體的概念來呈現， 模式相較下容易被過度簡化，或是遺漏了重要的影響變因，因此採用 OBD II 讀 取的瞬時轉速與檔位轉換等資料試圖建構一個較好的油耗模式。透過 OBD II 連 接器讀取資料進入電腦中並以 C++語言撰寫相關程式，以資料庫方式呈現資料， 研究選取兩個變數，一個為引擎轉速，一個為節氣門位置，將其分別與油耗作關 係圖比較，發現引擎轉速與與油耗量呈現二元一次方程式的關係，節氣門開啟位 置百分比為一元一次簡單線性方程式，單一變數的解釋能力都相當好，而再進一 步將兩種變數混和建立一新的二元二次方程式，解釋能力也有 71%，研究提供一 個應用 OBD II 資料於油耗模式建立的方法，並期望能夠取得更多變數加入模式 中以建立更完整的油耗預測模式。

Ahn et.al (2002) 提到現行廣泛應用的油耗模式多以駕駛循環(driving cycle) 為基礎建立的，但是這些模式被過度簡化對於其他可能影響油耗的變數，例如： 旅運特性、天氣條件、駕駛者特性等等影響力無法有效截取，因此建議採用瞬時 速度與加速度的因子當作建構模式的基本單位，希望能更有效評估若外在環境改

10 變的影響或是不同交通管制策略的效益，逐步將順時速度、加速度等變數以線性、 二次、三次甚至四次方的型態嘗試建構模型，並將模式用實測資料來驗證，希望 以微觀的角度來建立模式並補足原本模式上對於外在環境與駕駛相關等影響力 獲取不足。 Evans et.al (1976) 以 16 種與速度、時間相關的因子作為衡量駕駛型態對油 耗影響的變數，進行多變量分析方法，包含關聯分析、主成分分析、因子分析以 及複迴歸分析，使用變數有：單一旅次平均速度、最大瞬時加速度、最大瞬時減 速度、加速度超過每秒平方 0.3 公尺的持續時間、平均每單位距離之旅行時間等 等，最後發現平均旅行時間、減速度大於每秒平方 0.15 公尺持續距離對於油耗 有決定性的作用。 Rahka (2003) 評估除了以速度作為油耗與污染排放指標外，將車輛暫停行為 的影響也納入考慮，結果顯示在車輛有一次暫停時將會有較高的油耗與排放汙染， 尤其在高速行駛時，而速度對於燃油消耗的影響大於車輛暫停行為。 Hung et.al (2005) 透過蒐集較能代表香港交通組成的四種車型：汽油小貨車、 柴油小貨車、汽油乘用車和雙層巴士實際路上運行之資料，從連續的速度時間變 化表利用中央差分法計算出瞬時速度與加速度等資料，利用普遍研究中對於怠速、 巡航速度和加減速度定義範圍來區隔資料，研究指出怠速時間和油耗有一明顯的 關係，隨著怠速時間越長，每秒油耗量快速遞減至一穩定狀態，以一負指數關係 呈現；而在非怠速狀況下的每秒油耗量則是和瞬時速度有很大的關係，研究中希 望將模式概念分為四種駕駛模式來討論：怠速、巡航速度、加速度、減速度，在 模式的實測值與觀察值配適程度良好，而以距離為基準的模式顯著程度的表現上 也比以時間為基準的好，也顯示以實車駕駛於道路環境上的資料對於油耗模式的 建構是可行的。 Alessandrini (2006) 提到動力需求、油耗量、碳氧排放都因為車輛的使用而 產生，通常使用行車型態 (driving cycle)的觀念來判斷車輛的使用情形，他認為 這是不夠的，實驗測試中證明相似的行車型態下有著相似的動力需求，但是油耗 量與污染排放量卻是不同的，除此之外，行車型態為一綜合的現象，無法代表單 一路段或是個別駕駛者的情形，有鑑於此，他重新定一個”使用型態(use cycle)” 的概念，而所有對於油耗或是排放汙染有影響的因素都應一一被檢驗，而最方便 的方法就是直接使用 OBD II 插座來讀取資訊，利用診斷器將即時車輛行駛各種 參數資訊擷取出來，經過車輛底盤動力計測試，兩者的數據結果差異不到百分之

11 三，證實 OBD II 能應用在油耗的研究上是可行的。駕駛行為會影響節氣閥(油門) 位置，即使在相似的行車型態下，可能受不同的行車型態影響而有不同的加速踏 板位置變化，而位置不同會導致空氣燃料混和比值不同造成油耗量的差異，衝動 型駕駛節氣閥位置與空氣燃料混和比值變異大容易造成油耗量大。研究還選擇不 同年齡層、性別的駕駛者在相同的道路與環境下行駛，發現其行車型態雖然相似， 但是在加速行為上卻大不相同。 Browne (2008) 利用 OBD II 及時行車資訊擷取部分行車變數，希望找出對 於燃油效率有影響的變數供駕駛者駕駛時能注意，選用空氣濾淨器種類、車速、 引擎轉速和載重作為可能影響因子，利用反應曲面法 (Response Surface Methodology) 進行因子或部分因子實驗，記錄反應值並配適模型，ANOVA 表 格中知道，車速、引擎轉速、引擎轉速平方項與空氣濾淨器的選擇有顯著的影響， 其中引擎轉速直接受駕駛著的行為影響。

Larsson and Ericsson (2009) 根據 Ericsson (2001) 研究中提出劇烈加速行為 是顯著影響油耗增加的因素，因此透過一加速度建議輔助器(Acceleration Advisory Tool)來控制駕駛者避免有劇烈的加速行為，與瑞典的郵務車輛合作， 行駛於三種不同道路與不同的運送目的，發現僅有其中一條路徑使用加速輔助器 下有顯著的減少油耗情形，顯示單以加速狀況來衡量油耗是不夠的，還有許多的 因素會影響油耗的情況，不同的路徑會造成多變化的駕駛型態。 廖文德 (2010) 利用行車紀錄器蒐集小客車開車環境與駕駛行為資料，以每 位駕駛者加油之間的所有旅次為一趟，總共蒐集 32 趟行車資料，選擇 18 個駕駛 型態與環境變數：天氣、路面濕滑、上下坡、道路等級、平穩駕駛、急加減速、 怠速等等，兩個駕駛者類別變數，根據 3 種里程油耗當作因變數建立 3 個小汽車 油耗迴歸基本模型，再依變數類別個數建構 45 個模型，並選擇三個解釋力最好 的模型進行討論，主要想提供駕駛者重要可以減少油耗的因子，駕駛者可以根據 其環境狀況與可控的駕駛型態選擇適合的模式來做調整。 江承修 (2008) 以國內兩家貨運業之商用車輛為研究油耗的對象，個別分析 其貨運業者操作與營運型態，並透過數位式行車記錄器資資料找出駕駛型態影響 油耗原因，先利用關聯分析判斷變數間的相關性，最後分別建立兩間公司之車輛 油耗模式，採用的油耗因子有：急煞次數、車速次數、短怠速次數、怠速時間加 總等，A 公司模式裡迴歸變數為猛剎車次數、超速、速總時間，B 公司則為僅有 怠速時間，而在迴歸模型解釋能力上 A 公司的狀況相當不好，僅 0.265，顯示還

12 有相當多可能影響油耗的因素必須考慮。 潘偉南 (2006) 將行車紀錄器所蒐集之資料，分別用 6 個構面來對變數加以 分類，並利用線性結構方程式來探討個變數之間的關係，6 個構面分別為車況、 駕駛員、耗時、速度、油耗與駕駛績效，耗時指標中包含了引擎最大轉速、超轉 速時間、超轉速次數、怠速時間、怠速次數等，而速度指標則包含最大加速度、 最大剎車減速度、車輛最高行駛速率，最後結果顯示車況指標、耗時指標以及速 度指標對於油耗指標有影響。

2.3 環境與油耗

Ericsson (2000) 提及駕駛型態 (driving pattern) 眾所皆知的是會影響油耗與 污染排放，而駕駛型態的差異受相當多因素的影響，外部的效果可能為：街道型 態、車道數量、交通條件、駕駛車輛類型等等，還有駕駛者本身的特性。研究中 嘗試去定量這些對於駕駛行為有影響的外部因素，並討論這些變數對於駕駛行為 的影響程度，而為了完整性，大量典型的速度與加速度型態都被放入因子分析法。 12 輛配有車載系統的輕型汽車，在同一選擇路徑但不同時間行駛 4 次，比較不 同的街道型態、交通條件、駕駛者特性對於駕駛型態的影響，各種不同街道型態 以限速、區域、車道數等區分為 5 種，對於駕駛行為有很大的影響，在各變數都 相當的顯著，駕駛者特性是除了街道型態外對駕駛型態影響最多的，而行駛於尖 峰時刻時顯著有較低的平均速度與減速度；駕駛者特性則發現男性比女性有較高 的時間比例在加減速，也就是容易有衝動的駕駛行為。 Rosqvist (2000) 提及影響車輛汙染與油耗因素除了燃油種類與車輛類型外， 還有駕駛型態 (driving pattern) 也是極為重要的影響因素，而這是以交通規劃人 員的角度而言是容易實行的部分，該研究中以真實交通狀況下的駕駛型態衡量不 同的道路情況對於油耗與排放的影響，選擇瑞典的 Lund 和 Malmö 兩城市外圍 的共 5 個住宅區，以簡單線性迴歸的方式，評估小街道、大街道、路拱數、交叉 路口直行、交叉路口左轉、交叉路口右轉等街道型態特性下對於油耗的影響大小。 結果發現車輛行經於大街道時有較低的油耗可能與怠速時間減少有關；還有路拱 數比較多時，也會有降低油耗的情況，原因可能在於其有降低速度與減少車輛劇 烈加減速的駕駛行為有關。

Brundell-Freij and Ericsson (2005) 建構一線性方程式檢視各種道路條件、駕 駛者類型、車輛性能表現等對於八種顯著影響油耗的駕駛型態如：速度、加減速、

13 引擎轉速超過3500轉等，最後綜合八種駕駛型態，各影響變因依重要程度排序加 總後，發現有號誌控制下的交叉路口密度、限速從70km/h提升至90km/h、道路 等級、鄰近土地使用型態等五種因素是影響駕駛型態最重要的五個原因。 美國能源局於 1995 年執行 EPA 420-F-95-003 計畫，探討各種行車環境對汽 油小客貨車耗油影響之因素分析，溫度環境為-6.7℃時相對於 25℃時平均增加耗 油 5.3%，最大增加油耗為 13%；以平均增加油耗而言，空調及塞車之影響最為 明顯，分別為 21%及 10.6%，以最大的增加油耗而言，惡劣道路路況、爬坡及怠 速/暖車之影響最為顯著。 Vlieger (2000) 以駕駛者特性與環境討論其對油耗的影響，實驗過程中分別 以一般與衝動型駕駛者搭配各種道路狀況和行駛路徑型態來做油耗量的評估，結 果發現無論在何種駕駛行為下，擁擠的交通條件一定會比一般狀況下的交通條件 產生較多的油耗與汙染；而駕駛為一般駕駛時，車輛行駛於都會區比起外環道路 造成較多的排放與汙染，幾乎是兩倍之多；而衝動型駕駛者在都會區與鄉村道路 都有較多的油耗，而在外環道路則因交通流量平穩而油耗較低，衝動型駕駛的劇 烈加減速行為與高速行駛是造成油耗大增的原因。

Ang and Fwa (1989) 採用巨觀的方式來找出影響新加坡公車的油耗因子，主 要利用迴歸模式將各種影響變數放進模式裡，討論其對於每日油耗的影響，而對 於變數的處理分為兩個階段來篩選，第一個階段將服務路徑、車輛種類、引擎維 修、星期當作虛擬變數，再加上每日里程數、若引擎大修後累積里程數、以及未 引擎維修過之車輛累積里程數，建構一迴歸式，由於新加坡實施公車專用道情形 良好，交通管制措施也都發揮很大的效果，星期幾的變數皆不顯著，而服務路徑 則是發現有很大的影響，支線道路如預期地相較於主幹道油耗效率較差，而在里 程數與引擎維修後里程數的影響不如預期的明顯，原因是受制於資料為橫斷面資 料非一連續時間序列資料，引擎維修前後的影響力不易被信服，還有因為排班與 調度問題，駕駛者間的變異與尖峰時刻在第一階段的變數使用上，影響力都無法 被有效的擷取，因此針對資料做出篩選後，有了第二次模式的嘗試，將同一輛巴 士行駛同一路徑連續 4 天以上的樣本挑選出來，變數則調整，以車輛總重用以表 達車輛模式與車淨重；以單一完整路徑平均速度和停等次數表示路徑的不同，將 變數以量化的方式呈現，將各變數組合與油耗之間建立關係發現以車總重、平均 速度與平均速度的平方建構的簡單線性模式有最好的解釋能力。

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2.4 文獻評析

關於車輛的油耗相關研究與模式的建立，一直以來各界學者不斷的進行實驗 與驗證，早期常以標準行車型態 (driving cycle)的建立用來作為車輛排放汙染評 估、車輛油耗量評估或是車輛駕駛環境條件檢視，在各類研究中可因不同的車輛、 各地區的社會經濟與地理環境條件的不同會建立各地區不同的行車型態，而以行 車型態作為基礎的油耗模式通常為平均速度 (average speed) 的模式，是一個較 巨觀的方式去呈現油耗的模型，常以各模式訂出的行車型態長度或是以一趟旅次 做為一個樣本點，通常以每單位距離油耗量為油耗變數，此類模式被認為有時候 並不能完整呈現外在環境對於油耗的衝擊，例如：車輛在壅擠的高速公路和平穩 行駛的市區一般道路可能會有相同的平均速度，那對於環境對油耗的衝擊便無法 判定 (Ahn, R. et.al, 2002 )，但是對於大範圍路網或是利用各種環境變數或旅運特 性變數直接評估對於油耗產生影響，卻是比較容易去定義變數並建立模式，許多 模式會以此平均速度模式為基礎增加其他變數加深其應用性。 此外還有另一類研究者以瞬時速度為基礎的模式來建構油耗關係，希望透過 每秒速度間的變化，期望能夠更準確、微觀的方式呈現單一車輛油耗的情形，評 估小範圍外在環境對於油耗的影響，都常以每單位時間油耗量為油耗變數。 由於小客車數量在全世界各地區所佔比例遠遠高過其他大型客運車輛、貨運 車等特殊車輛，在研究油耗模式時多以小客車為主要研究對象，偶有將貨運車或 公車等一起納入研究範圍內是為了表達蓋研究地區車輛的組成，整理如表 1，關 於都市貨運車輛獨立的研究相較之下，數量極其稀少，美國商業部 (U.S. Department of Commerce) 雖然一直都有對各種貨運車輛屬性與操作特性的調查 報告 (Vehicle Inventory and Use Survey, VIUS) ，近年也針對美國長途貨運經常 有過夜怠速情形的能耗狀況進行討論，但是貨車在平日營運過程中，發生的頻繁 怠速狀況卻不是那麼容易獲得，VIUS 調查報告的內容也為郵寄問卷的方式取得， 對實車駕駛狀況也不能完全掌握；江承修 (2008) 以國內兩家貨運業之商用車輛 為研究油耗的對象，透過數位式行車記錄器資料找出駕駛型態影響油耗原因，但 是模式結果除了沒有相當令人滿意之外，文中雖對於該兩家貨運業著營運狀況有 大量的敘述與介紹，然而操作特性等外在因素是可能造成駕駛行為和一般車輛不 同，進而影響到油耗，這部分卻不見有相關的討論。

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表 1 各別文獻使用車輛車型

車型 文獻

小汽車 Evans et.al (1976)、Ericsson(2000)、Ericsson(2001)、

Vlieger(2000)、Brundell-Freij and Ericsson, E. (2005)、Rosqvist (2000)、Wang (2008)、Rahka (2003)、廖文德(2010)

公車 潘偉南(2006)、張慈芸(2010)

貨車 江承修(2008)、美國能源局(1995)、Rahka (2003)、Newman et. al (1989)、Larsson and Ericsson (2009)

資料來源：本研究整理 因此本研究參考這些文獻中曾經使用和定義的各種駕駛型態因子、環境與車 輛變數，並加上都市貨運的特性加以考量，希望找出適用於衡量都市貨運駕駛油 耗的駕駛型態因子，而行駛環境與車輛的影響變數，皆整理於表 2 至表 4，透過 適當的定義都市貨運行駛過程外在環境與貨運既有操作特性，反映在適當的駕駛 型態因子及其影響駕駛油耗狀況。 表 2 車輛特性 資料來源：本研究整理 車 輛 特 性

車輛淨載重 Ang and Fwa（1988）、Newman et. al (1989)、 Fwa and Ang (1992)

乘客重量 Ang and Fwa（1988）

車齡 Ang and Fwa （1988）、 Fwa and Ang (1992) 車型 Ang and Fwa （1988）

引擎容量 Ang and Fwa （1988）、Newman et. al (1989)、 Fwa and Ang (1992)

空調 美國能源局(1995) 引 擎 平均引擎轉速 Ericsson(2001) 引擎最大轉速 潘偉南(2006) 瞬時引擎轉速 Lee, M. G. et.al (2011) 平均引擎轉速之標準差 Ericsson(2001) 各檔位各區間引擎轉速 所佔時間百分比 Ericsson(2001) 節氣門位置 Lee, M. G. et.al (2011)

16 表 3 環境因素 資料來源：本研究整理 都 市 環 境

行駛區域土地使用類型 Brundell-Freij and Ericsson (2005)

道 路 環 境

街道型態’ Ericsson, E. (2000)、Vlieger, I.D. (2000)、Ang, B.W. & Fwa, T. F.（1988）

街道大小 Rosqvist, L.S. (2000) 路拱數 Rosqvist, L.S. (2000) 交叉路口轉彎方向 Rosqvist, L.S. (2000)

街道等級 Brundell-Freij and Ericsson (2005)、廖文德 (2010)

道路限速 Brundell-Freij and Ericsson (2005) 交叉路口密度 Brundell-Freij and Ericsson (2005) 是否為上下坡 廖文德 (2010) 路面坡度 美國能源局(1995) 路面是否濕滑 廖文德 (2010) 交 通 環 境 塞車 美國能源局(1995)

公車專用道 Ang, B.W. & Fwa, T. F.（1988） 交通號誌數量 Ang, B.W. & Fwa, T. F.（1988） 氣 候 環 境 環境溫度 美國能源局(1995) 天氣 廖文德 (2010)

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表 4 駕駛型態因子

資料來源：本研究整理 速

度

平均速度 (距離/時間) Evans et.al (1976) 、 Rakha (2003) Ericsson(2000)、Ericsson(2001)、 Vlieger (2000)、Wang (2008)、Newman et. al (1989)

平均速度之標準差 Ericsson(2000)、Ericsson(2001) 各速度區間所佔時間百分比(%) Ericsson(2000)、Ericsson(2001)、

Rahka (2003)

巡航速度 Rahka (2003)、 Hung et.al (2005) 最大瞬時速度 潘振南(2006)、 Ahn et.al (2002) 怠

速 停 等

單趟旅次停等時間 Evans et.al (1976)、 Hung et.al (2005) 單趟旅次車輛完全靜止次數 Evans et.al (1976) 平均停等時間 Evans et.al (1976) 每公里停等次數 Ericsson(2001) 單一旅次有無停等行為 Ericsson(2001) 單一旅次怠速次數 江承修(2008)、潘偉南(2006)、廖文 德(2010) 單一旅次怠速持續時間 江承修(2008)、潘偉南(2006) 加/ 減 速

最大瞬時加/減速度 Evans et.al (1976)、 Ahn et.al (2002) 加速度超過 0.3 m/s2 持續之時間 Evans et.al (1976) 加速度小於-0.15 m/s2_{持續之時間} Evans et.al (1976) 加速度小於-0.15 m/s2_{時行駛距離} Evans et.al (1976) 單趟旅次淨加速度 Evans et.al (1976) 平均加/減速度 Ericsson (2000)、Ericsson(2001)、 Rahka (2003)、 Hung et.al (2005) 平均加/減速度之標準差 Ericsson(2000)、Ericsson(2001) RPA (relative positive acceleration) Ericsson(2000)、Ericsson(2001) 各區間加/減速所佔時間百分比 Ericsson(2000)

急加/減速行為 美國能源局(1995)、張慈芸(2010)、 Larsson and Ericsson (2009)

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第三章 實驗設備與設計

3.1 實驗設備與簡介

由於環保意識抬頭，車輛能源與污染排放議題越來越受到關注，過去許多研究 利用車載量測系統(On-Board Emission Measurement System, OBS)進行能源油耗 的檢測與污染氣體的排放量測，車載量測系統雖功能較為完善，但是有體積龐大 攜帶不易與費用昂貴的缺點，而各廠牌車廠也有車輛動力計和工作台引擎測試等 推估車輛油耗方式，但是實驗室環境單純的量測環境，對於實際上車輛在操作時 會產生的油耗情形並不能完全有效掌握。因此本研究希望能夠取得貨運業者在平 日作業形態下的相關行車數據，考量成本與裝設的便利性，採用近幾年相當盛行 的OBD II 藍芽診斷器偵測行車電腦訊號，並使用平板電腦來接收行車相關資訊， 加上行車紀錄器畫面記錄當時之行車環境或特殊事件。 3.1.1 OBD II 簡介 由於現代車輛引擎與各系統間的控制已全面電腦化，從油料噴射、點火、排 氣、可變汽門正時與揚程，到增壓過程都由電腦控制，以達到高效率的燃料使用 與行車安全，而車輛內部各系統裝設著各種感知器 (sensors)，引擎轉速、進氣 量、燃油量以及引擎冷卻水溫等行車資訊，皆由各感知器轉換為電壓訊號後，傳 至電腦控制單元 (Electric Control Unit, ECU)，資料經過運算後，ECU 決定什麼 時候送出信號至作動器(Actuators) 以及信號持續的時間長短，由作動器來執行接 續的機械運作行動，相關作用機制如圖 4。 感知器 (Sensors) 中央控制單元 (ECU) 作動器 (Actuators) 圖 4 車用電腦控制機制

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OBD II的推廣是從美國加州大氣資源委員會（California Air Resources Board, CARB）首先在1985年發展出第一代車上診斷系統(On-board Diagnostics, OBD) 開始，當時候修法強制所有車輛都必須有此配備。OBD 透過標準RS232接頭， 能夠讀取車輛ECU記錄之資訊，起初是希望在車輛發生故障時，能即時警示駕駛 人，並於車輛進廠保養維修時，準確偵測所有相關的系統與零件，並輸出各種特 定情況下的故障碼，維修人員能更有效的判斷與維護。後因OBD能夠診斷的錯 誤有限，偵測線路敏感度也不足，美國加州空氣資源局於1990年後積極發展第二 代車上診斷系統(On-board Diagnostics II, OBD II)，加強車上各種感知器的感測能 力，而近年來更發展出輕便易攜的小型診斷器，透過辨識車輛的通訊協定 (protocol)，讀取各類感知器的數據與資料，更方便即時監控行車下引擎相關之油 耗、污染的數值，一般駕駛者也能便宜取得，而目前關於油耗的學術研究，也有 部分傾向以OBD II 診斷器作為媒介工具，取代原有不便的大型車載裝置，希望 能夠有效率的掌握油耗情形。OBD II 接頭位置多在車輛駕駛座附近可以找到， 圖5 即為本研究實車安裝情形。 圖 5 OBD II 車上安裝示意 3.1.2 行車紀錄器 行車紀錄器根據交通部運輸研究所初擬之數位行車紀錄器功能技術規範中 定義，係指安裝於車輛上能記錄、儲存、顯示車輛行駛速率、距離、時間，以及 其他狀態資訊之數位電子紀錄設備。車內裝設行車紀錄器，可記錄汽車行駛速度、

20 距離、時間，以及引擎運轉、運行及停止等資料，可供了解車輛行駛及使用狀況， 對於交通事故的鑑定提供了一項科學的數據做為佐證資料，此外，也有助於檢測 疲勞駕駛、超速等不良駕駛行為，因此對於提昇交通管理水準、保障車輛運行安 全具有重要作用。目前國內各營業車隊、客運業者甚至許多自小客車皆普遍裝設 車輛行車紀錄器，作為肇事原因判斷與責任釐清，或是監督駕駛行車情形等用途， 目前國內已有多家廠商引進國外設備或自行開發行車紀錄器，然各廠規格與功能 不盡相同，資料輸出與呈現方式也由各廠研發團隊自行定義開發，缺乏共同技術 規範，除非自行開發設計，而本研究選用延勤科技生產之行車紀錄器，其包含行 車錄影、時間、速度、重力感測器、GPS 定位等功能，做為本研究對於貨運車輛 於行駛過程中輔助外在環境的記錄與判斷。 圖 6 行車紀錄器 3.1.3 設備裝設 台灣環保署自民國 97 年 1 月開始實施的汽油汽車第 4 期排放標準，強制規 定往後所有的汽車都必須配備 OBD II 系統，藉以監控車輛污染。車輛透過國際 標準定義之通訊協定與 OBD 診斷器做連結，與車上電腦控制單元 (Electric Control Unit, ECU) 做溝通，診斷器將規範內需提供之行車及引擎參數透過藍芽 發送，再以平板電腦接收資訊，並將資料記錄下來，資訊傳遞流程如圖 7。

21 圖 7 OBD II 資訊接收示意圖 另外，本研究還加裝市售行車紀錄器於駕駛後照鏡附近，透過前鏡頭記錄車輛 運行時的車前環境，用以記錄其行車路線、車流環境、天氣以及當時之作業情形。 圖 8 行車紀錄器安裝示意圖

3.2 實驗設計

3.2.1 營運型態選擇 本研究取樣之貨物運輸業者為中華郵政公司，其公司業務涵蓋函件投遞、儲 匯、保險與金融等。為了突破既有的經營限制、並增加市場競爭力，於 2003 年 起將其改制為中華民國完全持股的國營公司。而面對信件、通知單、繳費單等印 刷物被科技資訊產物逐漸所取代，再加上民間宅配包裹業加入包裹市場競爭下， 該業者面對市場結構的改變與消費生活型態的改變，勢必對於包裹運送這部分的 服務進行加強管理與經營。郵政公司在國內包裹業務分為快捷件與非快捷件兩大

22 類，設有責任中心局主要負責快捷件的處理與投遞，非快捷件則另外設立郵件處 理中心與各地大型支局進行收攬與投遞，各地區有小型支局提供民眾交寄服務。 快捷郵件指寄往國內快捷送達地區之貨物，郵局收寄後即以航空或陸運方式優先 處理，於最短時間內送達收件人，快捷件送達時間因路程遠近及交通狀況而有不 同，送至收寄支局本地之信件，平均約 4 小時可送達。 郵政公司以一縣、市、直轄市設一責任中心局為原則，共設立 23 個責任中 心局，由各責任中心局管理轄區內各級支局。本研究與台北責任中心局合作，該 中心局負責台北市與部分新北市區域之快捷件的處理與投遞，每年國內快捷件的 收寄與投遞逐年成長，相較於其他地區之中心局數量為全國之冠。 表 5 台北責任中心局十年國內包裹與快捷件之收投件數 項目 年度 台北責任中心局 快捷件 收寄 投遞 92 年 246,199 152,956 93 年 122,591 61,480 94 年 158,257 122,559 95 年 148,071 120,034 96 年 182,224 123,598 97 年 233,422 131,328 98 年 207,574 219,919 99 年 255,583 184,528 100 年 274,752 198,444 101 年 237,871 193,036 而中心局的快捷件處理作業大致可分為五個部分： 1. 中心局派車輛至責任範圍內的支局和契約客戶處進行收件，一般客戶和部 分契約客戶會自行將包裹信件送至支局或是直接送至中心局。 2. 中心局進行快捷件的理件、分揀和封發 3. 中心局將非責任區域之快捷件送至機場和交流道，由飛機和快捷車輛送至 其他責任中心局 4. 中心局將自收之快捷件與從其他責任中心區收攬到的所屬責任區之快捷

23 件進行分揀 5. 最後依照中心局規劃區域內的路線範圍分別進行投遞，司機將快捷件送至 收件人手中 本研究中主要想探討都市區域內快捷件運送流程的油耗狀況與分析，中心局 以中小型貨車進行的短程運送，包含中心局派遣車輛至契約客戶處將貨物收回、 中心局派遣車輛至各支局將快捷件收回以及將中心局收攬的所有快捷件分區進 行投遞作業，共 3 種作業型態，另外，中心局將非責任區域之快捷件轉出等長途 固定路線運輸則不在本研究範圍內，圖 9 為都市內快捷件以車輛進行作業之流向 示意。 圖 9 中心局都市區域貨物流向圖 3.2.2 駕駛人與車輛 台北責任中心局使用相當多種不同型態的車輛，依照操作與功能性不同使用 不同的車型，目前歸屬在該中心局的機動車輛共有 1,488 輛，在長距離跨縣市的 集散貨物與信件時採用 17 噸和 7.5 噸重型貨車，而在市區內配送貨物、收攬支 局貨物則使用中小型如 3.49 噸、2.51 噸或 1.85 噸貨車，若有貨品有冷藏低溫等 需要則使用配有冷氣壓縮機的車型。本研究採用的皆是 2.51 噸三菱商用汽車， 支局 契約戶 中心局 一般客戶

24 是目前該中心局數量最多且較新的車種，該種車輛沒有可供低溫冷藏的設備，是 用以收攬與投遞都市區域內一般的貨物、信件，由於本研究中不考慮車型上的差 異是否影響油耗表現，因此在裝設設備時選用相同型號、車齡相近且累積行駛里 程數相差不大的車輛作為研究樣本，希望降低由車輛本身動力、油品、內部機械 引擎產生的能耗差異。相關車輛規格如表 6。 表 6 實驗車輛引擎規格表 中心局之都市的區內操作型態如上述有 3 種，每一種型態都進行相關的資料 蒐集，貨運車輛由單一車主負責駕駛，單一車輛僅負責同一種營運型態，因此本 研究在蒐集 3 種操作型態，會包含 3 名駕駛員與 3 輛車輛，駕駛與車輛相關基本 資料如表 7 所示，參與實驗的所有駕駛年資皆超過 10 年以上，車輛皆為同型號 且出廠 5 年內車齡又相近之新車，而每位駕駛自從開始此份工作後操作型態都沒 有更換過，一直是進行相同的操作型態，可推測駕駛者對於自己負責區域之交通、 環境與流程有相當程度的熟悉，駕駛行為上應無太大的差異。 表 7 駕駛人與實驗車輛基本資料 駕駛資歷 (年) 駕駛年齡 (歲) 車輛出廠時間 (年/月) 區域投遞 18 43 97/8 支局收攬 32 55 98/11 契戶收回 24 51 98/11 項目 說明 1 製造商 Mitsubishi Motors 2 型號 L300 / delica 3 總重 2,510KG 4 油箱容量 55L 5 排氣量 2,351 c.c. 6 引擎種類 噴射引擎

25 3.2.3 實驗操作流程 該貨運公司之都市的區內操作型態如上述有三種，每一種型態都進行相關的 資料蒐集，貨運車輛由單一車主負責駕駛，單一車輛僅負責同一種營運型態，每 日於車輛出發營運前先裝設測試 OBD 訊號是否能讀取，以及影像是否能正常攝 錄，之後司機完成理貨並裝載上車後於行車數據，待車輛執行完作業後回到廠區 再將相關紀錄設備收回並儲存，以利隔日再行蒐集，圖 10 為資料蒐集流程。

營業所

出發前

‧行車紀錄器裝設記憶卡

‧開啟OBD II與平板藍芽

車輛旅途蒐集資料

車輛回

營業所

‧行車紀錄器取出記憶卡

‧關閉OBD II與平板藍芽

儲存資料

圖 10 資料蒐集流程圖

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3.3 資料項目與處理方式

由於本研究為研究都市貨運油耗的影響因素，透過 OBD II 針對油耗蒐集項目 有旅程累積油耗量、每百公里瞬間消耗公升數、旅程平均每百公里公升數；另外 還有經緯度做為和影像對照的基準，還蒐集到速度 (m/s)、三軸重力加速度 (g)、 節氣門位置 (%)、容積效率 (%)、空氣流率 (g/s)、引擎負載 (%)、引擎轉速 (rpm)、 進氣溫度 (華氏)等相關引擎項目，另外也有紀錄累計旅程公里數與旅行時間， 原始資料為 CVS 記錄檔，如圖 11 呈現。 由於 OBD 資料經由訊號傳輸與接收，其傳遞過程由於可能車用電腦未發出 訊號或是藍芽訊息有中斷現象，造成樣本不連續，這部分在資料處理上會先進行 過濾，把不完整的部分剔除，對於異常數值也刪除，此外車輛在中心局的廠區內 裝卸貨、停車等作業產生的油耗過程也不納入研究中。 而行車紀錄器使用功用在於記錄車輛外在行車環境，用來記錄車輛行走路線、 判別當時行車情況與特殊事件的輔助說明，由於本研究並未將行車 OBD II 數據 與行車畫面建立一同時間軸的資料庫，在相關數據與畫面的比對上以人工方式比 對行車紀錄器與 OBD II 數據的 GPS 時間。 圖 11 CVS 原始資料檔節錄

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第四章 貨運特性與環境

台灣的貨物運輸包含各種業態的公司，有汽車貨運、汽車路線貨運、快遞服 務、物流服務等，可能因為營業規模、操作特性、車輛、貨種不同而有不同的影 響油耗因素，本研究選擇郵政公司的快捷包裹服務作為研究對象，將詳細介紹公 司中負責處理快捷件的台北中心局既有的都市內三種操作型態：區域投遞、支局 收攬與契戶收回，透過部分 OBD II 數據、行車紀錄器畫面與業者訪談方式對各 種作業之操作特性、路線型態進行詳述。

4.1 區域投遞

4.1.1 操作特性 中華郵政公司在台灣各鄉鎮市幾乎設有服務支局，為大部分寄件人辦理交寄 貨物信件的場所，快捷件在各支局集中裝袋後，由中心局至各支局收回後進行統 一投遞作業，台北中心局負責區域為全台北市、部分新北市，台北中心局將責任 區域依照行政區域劃分為 16 個區域，每一區域規劃 3 個子區域，每日每一投遞 區域有 5 梯次出車時間，前三梯次為早班由三部車執行，第四、五梯次為晚班由 一部車執行；第一梯出車時間為早上八點至九點左右，該時段貨件量大，每一區 域有三部車輛各分配一子區域進行投遞；第二梯次出車時間為中午 12 點左右， 該時段的貨量較少，因此由上一梯次的其中一部車進行全區域的配送；第三梯次 由第一梯另外兩輛車負責，自行協調將區域劃分為二進行投遞，出車時間為下午 兩點左右；第四、五梯次為另外第四輛車負責全區域，出車時間分別為下午三點 半與六點半，表示每一台車每一位司機員一天會有兩趟的工作時間，司機員每日 負責的班次和區域由公司專員負責排定規劃。 公司理貨人員每日將貨物依照投遞區域進行理貨分類，該區域負責的司機將 分類好之貨物以籠車帶至車旁裝載，依照貨件之地址自行排定路線，同一天同一 台車輛會進行兩次投遞作業，一次作業時間約為 2 小時至 2 小時半，司機於運送 途中自行挑選適合的區域停車後將包裹送至收件者，停車區域除了少數合法的貨 車裝卸區域外常包含紅線等禁停區，而車輛在臨停時經常不熄火，臨停三分鐘以 上需熄火之法規僅不適用於冷凍、冷藏等需要持續動力維持基本運作之貨運車輛， 本研究選用的車輛為運送無特殊需求之包裹信件的商用車輛，並不受規範保護內， 但其國營事業背景，在停等區的選擇上駕駛似乎不用太在意。

28 本研究取樣兩天的樣本皆來自同一司機與投遞區域，兩日皆為早班第一梯次 與第三梯次，投遞範圍為相同的松山區子區域。 4.1.2 路線型態 1/25 與 2/1 蒐集的資料皆屬於中心局所劃分的同一松山區子區域，該區為一 住商混合型態，有許多大型百貨公司、購物商場及部分民生社區，而區內的敦化 北路及南京東路一帶也是台北重要的金融商圈，許多知名企業與銀行皆在此駐點， 因此貨物流通往來也相較於其他各行政區頻繁。 由於投遞區域離中心局有一段距離，車輛由中心局出發至敦化北路附近前不 會有任何的投遞動作，所以在到達投遞區域前和離開頭地區時，駕駛皆選擇行駛 市民高架道路，減少一部分市區車輛干擾，等到達敦化北路附近後才展開密集的 停等配送行為，圖 12 表示投遞作業非投遞段之出發與回程路線，圖 13 至圖 16 分別為取樣的四趟行車記錄進入密集投遞區的路線與臨停位置。 由於投遞動作時間通常極短，有些時候幾乎不用一分鐘即可完成，因此司機 直接臨停於路邊時極少有熄火的動作，除非司機預估作業時間會較長的情況才會 熄火，在路線上由於住商混和區域單行道多，為配合道路行駛方向與投遞位置間 的關係，司機經常會有大量彎繞動作，尤其在圖 13 可看到，司機於一開始行駛 於健康路上先行服務右方區域的客戶，位在左方的松山醫院必須在健康路進行迴 轉後才能進行投遞，除非如圖 15，在進入松山醫院前並沒有其他的投遞需求， 車輛就能夠於健康路直接左轉進入醫院。 健康路兩側的投遞作業完成後，司機緊接著進入南京東路五段區域，該區域 多商業大樓，因此臨停需求大增，平均每趟都有 5~6 次的停等，有些投遞點司機 上車後行駛甚至不到 20 公尺即停下來，速度也都不高，完成南京東路五段的投 遞作業後，司機通常會往前行駛至南京東路四段右轉進入單行道彎繞至光復北路， 為的就是行駛市民大道返回中心局，唯有 2/1 第二趟的投遞作業完成後並未走市 民大道，而是於南京東路四段繼續直行走一般道路回到中心局。

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圖 12 松山區投遞型態出發與回程段路線 中心局

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4.2 支局收攬

4.2.1 操作特性 由於快捷件的處理是由台北中心局來統一進行投遞，所以一般民眾或是部分 的契約客戶是自行將快捷件送至支所交寄，再由中心局派遣車輛至各支局將快捷 件載回進行理貨後再行配送，此種營運型態只有將快捷件收回，無投遞行為，但 是若有支局間往來的少量信件會由司機負責交付或領取回中心局，每日每一區域 有八梯次出車時間共兩輛車負責，梯次間相隔一小時，以交錯形式發車，第一、 三、五、七梯次為第一輛車負責，第二、四、六、八梯次為第二輛車負責，第一 梯次出發時間約為早上八點半至九點間，晚上各支局不營業因此並不需要收攬車 輛的運行。本研究蒐集的車輛資料兩天皆安排同一區域之偶數梯次。 由於快捷件於各個支所進行收回時普遍需耗費較長時間，所以司機將車輛臨 等路邊時一定會進行熄火的動作，區域內的每一個支局當時候是否有快捷件需要 收回是無法事前得知，必須等司機臨停進入支局後才知道有無貨品需要帶回。貨 物重量在各支局收攬回中心局過程不特別記錄，因此無法得知過程中各支局收攬 的數量或重量。 4.2.2 路線型態 研究中蒐集的兩天資料中，2/27 與 3/1 收攬負責位置皆是中心局所在的中正 區域往南到萬華區共 15 個支局，一天共有四趟行車，皆由同一台車與司機進行， 早上 9 點 50 分左右出發，每趟完整的作業時間約 1 小時半，由於四趟收攬作業 的支局位置固定，每次出車也必須完整走完全部支局，因此路線是由公司人員規 畫之最短路徑，長期下來司機對於路線走法與該支局附近適合臨停位置相當熟悉， 根據行車紀錄器畫面，兩天共八趟的作業路程與停車位置幾乎完全相同，路線與 停等位置表示如圖 17。 萬華區為台北市最老舊的社區，除了部分商業區域外，早期為眷村所在地、 再加上大量興建國宅，目前幾乎為住宅較多。路線上，除了中正區部分密集的單 行道而必須要有較多的繞行之外，在萬華區的收攬路線，大抵上可以發現並不會 有多餘的彎繞，也由於住宅區在平日白天交通量不大，大抵行駛順暢，也容易選 擇在上、下午離峰時間車輛數、交叉路口與行人等外在干擾較少的外環道路。

35 圖 17 2/27 與 3/1 支局收攬路線與臨停點

4.3 契戶收回

4.3.1 操作特性 契戶收回此種營運型態是針對一次寄件數量多、次數頻繁的公司行號所設 置，契約戶可先繳納約 2 個月的預存運費，以後每次交寄，運費可以記帳方式於 月底一次結算並通知客戶於次月初繳費，契約客戶於需要大量交寄貨物時連絡中 心責任局前去收攬，中心局有專員負責安排時程與貨量，讓司機也能在時間內返 回中心局，專員將安排好的收貨點與時間告知司機，司機再自行安排較順暢的路 線，司機於收攬過程中不需再通知客戶進行收件確認，鮮少有司機到達後無法進 行收攬的情形發生。契約戶收攬型態一天一個區域有四個梯次共兩部車運行，第 一、二梯次為早上時段由第一輛車進行，三、四梯次為下午時段由第二輛車進行， 本研究蒐集到的樣本兩天皆為下午兩梯次，出車時間分別為下午兩點和四點左右。 中心局

36 契約戶多為各大公司行號或是政府機構，這些相同機能的單位多位在同一行政區 域，甚至密集設立在同棟政商大樓，每次出車停等的據點較少，停車的時間較久， 平均需要 6 到 7 分鐘，甚至也有到 20 分鐘的情況發生。 4.3.2 路線型態 中心局位於台北市鄰近台北火車站的商業中心，契約戶多為位在政商區域的 公司行號與政府機構，在蒐集兩天的資料皆是台北市部分的松山區，收攬車輛負 責捷運中山國中站、捷運南京東路站與民生社區等商業區域進行攬貨，下午出車 兩次，一趟作業時程從出發至回到中心局卸貨約 1 小時半，間隔 40 分鐘後再進 行第二趟作業，第二趟通常收攬貨物較多，臨停據點也較上一趟的據點多，作業 時間通常需要 2 小時以上，可以知道貨運車輛從中心局出發直至復興北路附近的 民生社區才開始進行密集攬貨動作，前段時間為一般道路行駛過程；圖 18~19 為 3/12 第一趟出車路線與臨停點位置，圖 20~21 為 3/12 第二趟出車與臨停點位 置、圖 22~23 與圖 24~25 則為 3/13 兩趟出車路線與臨停位置圖。四趟路程在進 入松山區攬貨前以及回程路線大抵相同，行經八德路、復興北路進入松山區，行 駛南京東路與林森北路回到中心局，契約戶收攬非專員安排固定路線，此應為駕 駛人習慣路線。

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圖 18 3/12 契約客戶第一趟行駛路線與收攬停等點(1) 中心局

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圖 2 3/12 契約客戶第二趟行駛路線與收攬停等點

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圖 2 3/12 契約客戶第二趟行駛路線與收攬停等點(續)

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圖 22 3/13 契約客戶第一趟行駛路線與收攬停等點(1) 中心局

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圖 24 3/13 契約客戶第二趟行駛路線與收攬停等點(1) 中心局

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4.4 小結

由於中華郵政為國營事業轉為公司化經營，在大部分經營制度上仍舊保有國營氣息， 在油料的使用上並不會特別要求司機要有節能等行為，在冷氣的使用上駕駛人也幾乎會 開啟使用，而每次加油使用簽約廠商的加油卡，採實報實銷，再加上全中心局車輛數龐 大，各種新舊、大小車型混雜，耗油程度不一，無法有效規範各駕駛負責車輛之油耗程 度。 操作過程中根據需求量不同有不同的排班方式，投遞型態依據每個時段的需求量有 不同數量的運行車輛與劃分範圍，單時段收投數量較多的時候，派遣車輛數會增加並均 分貨品件數，貨件少時則以一至兩輛車即可負責全區域的營運。 路線選擇上除了支局有規定固定行駛路線外，投遞與契約戶由於收投點每次不完全 相同，在規範的區域內司機自行安排自己認為較流暢的路程進行投遞與收攬作業，本研 究中投遞與契約戶收攬類型的區域都在松山區，但是在進入松山區之前的路徑選擇上， 投遞區的駕駛選擇先走市民高架道路避開市區車潮，而契約戶駕駛則直接選擇行走八德 路等一般道路進入松山區。另外，在台北市區內單向道繁多複雜，投遞點也多在巷弄住 宅區，司機不免需要多彎繞，不過由於快捷件在投遞時若遇到收件者不在，司機會發簡 訊或致電給收件者確認下一次的投遞時間，通常會安排在下一次的出車梯次，避免同一 時段司機還要彎繞回去增加行駛路程與時間。 在投遞作業時由於部分路段會有密集的投遞點，即使只有短短十公尺司機仍舊會以 車輛代步，因油料的使用不受限制，除非司機自行預估作業時間會超過三分鐘以上才會 進行熄火的動作，而在車流量大的市區幹道通常號誌可通行時司機會有緊密的跟車情形， 容易短暫加速又急剎車的情形，或是巷弄中多行人、會車等狀況常起步後即停車，此類 行車時間短暫且速度也不高的行駛型態占總樣本相當多，此為都市貨運常有的特殊行駛 型態。