高速公路電子收費系統交通數據之分析與視覺化 - 政大學術集成

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(1)國⽴政治⼤學理學院應⽤物理研究所碩⼠論⽂ Graduate Institute of Applied Physics College of Science. National ChengChi University Master Thesis. 政治大⾼速公路電⼦收費系統交通數據之分析與視覺化立 of freeway traffic data from Electronic Analysis and visualization ‧. ‧ 國. 學. Toll Collection (ETC) systems. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 楊于廷. Yu-Ting Yang. 指導教授：林瑜琤博⼠ Advisor: Yu-Cheng Lin, Dr. rer. nat.. 中華民國⼀零⼋年六⽉ June, 2019. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(2) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(3) 致謝. ⾸先感謝我的指導教授林瑜琤⽼師，在指導我的碩⼠論⽂期間花費⼤量的精神與時間，盡⼼盡⼒的矯正我許多研究路上錯誤的觀念及習慣，以及給我許多⼗分寶貴的建議，不管是在思考問題上、論⽂闡述上還是⼝試表達上，萬分感謝⽼師對我的訓練與指導。感謝⼝試委員蔡尚岳⽼師、北市⼤應⽤物理暨化學系官⽂絢⽼師給予我論⽂上的建議。感謝政⼤應⽤物理所的教授們對我在各學科上的教學與指引，以及⾏政⼈員筱嘉姐、敏霞姐在我的課業、⾏政流程或者⽣活乃⾄助理⼯作上的各種幫助。感謝張太⼄學⾧協助修改我的論⽂，以及平時有關電腦相關操作的建議與幫助。感謝何政緯學弟在論⽂⼝試時協助指引⼝試委員⼝試場地位置資訊，以及⾷物的搬運。謝謝林恆毅學弟在論⽂⼝試時幫忙拍下我的⼝試⾝影。謝謝呂蕭宇學⾧在我程式編譯不出來時送我許多糖果。感謝吳培煜學⾧給我參與他的⼝試過程讓我有更多經驗去⾯對我的⼝試。最後感謝我的爸爸、媽媽、弟弟給予我的所有⽀持，還有在各種順逆時期無條件給我的建議、⿎勵與幫助。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. ii. i Un. v. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(4) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. iii. i Un. v. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(5) 中⽂摘要. 本論⽂使⽤交通部彙整之電⼦收費系統資料作⾼速公路各路段各時段的平均⾞速及⾞流量分析。所依據的原始數據來⾃兩份資料集，分別為（⼀）M03A 資料集：記錄每⽇各偵測站每五分鐘通⾏之⾞流量；（⼆）M05A 資料集：記錄每⽇兩相鄰偵測站間路段每五分鐘內所通⾏之⾞流量及平均⾞速。以⼀⼩時為時間單位，我們分析各路段早晚 24 ⼩時⾞速及⾞流量之年平均及變化。同時我們依據偵測站的經緯座標配合國道路網地理資料繪製國道路網圖，將所分析之 2017 年數據結果以顏⾊呈現於路網圖，藉此便利觀察各時段及各路段數據之特徵。另外我們也針對 2016 年⾄ 2017 年兩年端午節連假的⾞流及⾞速作分析，藉以觀察連假⾞流流向及識別易壅塞路段，並探討夜間收費政策是否影響各時段道路使⽤情形。上述所有數據分析及作圖均以 Python 程式、⼿稿語⾔如 AWK 及其他開放軟體完成。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 關鍵字：交通數據視覺化、交通壅塞路段識別. iv. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(6) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. v. i Un. v. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(7) Abstract In this thesis we analyze the average speed and traffic flows in each segment between two adjacent toll gantries on national freeways in Taiwan using data recorded by Electronic Toll Collection (ETC) systems. Our analysis is based on two data sets provided by the Traffic Information Service of the Ministry of Transportation and Communications, namely (1) the M03A Data Set which records the traffic flow per five minutes per day passing through each toll gantry; (2) the M05A Data Set which records the traffic volume and average speed of vehicles passing through the two adjacent gantries every five minutes a day. Dividing a day into 24 hours, we analyze the road-segment-wise average speed and traffic volume collected for one year or a certain period of time, and arrange the data into 24 time-intervals representing 24 hours a day. At the same time, we create freeway network maps according to the geographic coordinates of toll gantries and freeways to display our traffic data (analyzed for the year 2017) with freeway network maps; in this way one can gain an overview of the multi-parameter traffic data. In addition, we analyze the traffic data for the Dragon Boat Festival four-day holiday in 2016 and in 2017 in order to examine whether the charging policy implemented in 2016 affected the traffic flows of various time intervals. Our data analysis and visualization were carried out using Python and scripting languages, such as AWK.. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. Keywords: visualization of freeway traffic data, identification of traffic congestion. vi. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(8) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. vii. i Un. v. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(9) ⽬錄中⽂摘要. iv. Abstract. vi. ⽬錄第⼀章 1.1 1.2 1.3 1.4 第⼆章 2.1 2.2. 政治 ................ 研究背景與⽬的 . . . . . . . . . . . . . . . . 大立 .......................... 道路電⼦收費系統簡介 ‧. ‧ 國. 學. 研究資料來源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 主要研究內容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 論⽂架構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 國道路網地理資料與 ETC 交通資料介紹 . . . . . . . . . . . . . . . . . 國道路網地理資料之處理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ETC 資料結構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 M03A 資料集 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 M05A 資料集 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 ETC 國道主要收費路段路網⽰意圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 M05A 資料與國道整年⾞速與⾞流量的 24 ⼩時變化 . . . . . . . . . . 2.5 M03A 資料與國道路段整年⾞流進—流出量的 24 ⼩時變化 . . . . . . 第三章 ETC 數據視覺化之資料處理⽅法與流程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 M03A、M05A 數據地圖化展現之流程圖 . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 國道點座標對應 M05A 路段之處理流程 . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 平均⾞速及平均⾞流量之地圖化流程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 M05A 國道路段——每⼩時平均⾞速、每⼩時平均⾞流量之計算流程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 平均⾞速、⾞流量路網圖繪製之流程 . . . . . . . . . . . . . . 3.4 交流道使⽤量之視覺化處理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第四章國道 24 ⼩時交通狀況路網圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 國道整年 24 ⼩時「⾞速路網圖」——以 2017 年為例 . . . . . . . . . 4.1.1 凌晨時段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.2 上下班尖峰時段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 國道整年 24 ⼩時「路段之⾞流量路網圖」——以 2017 年為例 . . .. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. viii. i Un. v. viii 1 1 2 3 4 5 5 7 7 8 10 14 16 17 17 20 26 26 29 30 32 32 32 36 40. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(10) 4.2.1 凌晨時段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2 上下班尖峰時段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 國道整年 24 ⼩時「交流道使⽤量之路網圖」——以 2017 年為例 . . 4.3.1 凌晨時段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 上下班尖峰時段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 國道週末 24 ⼩時國道各路段及交流道使⽤情形——以 2017 年為例 . 4.4.1 國道週六 24 ⼩時「路段之平均⾞速路網圖」 . . . . . . . . . 4.4.2 週六上午尖峰時段之⾼使⽤量的交流道 . . . . . . . . . . . . 4.4.3 國道週⽇ 24 ⼩時「路段之平均⾞速路網圖」 . . . . . . . . . 4.4.4 週⽇下午尖峰時段之⾼使⽤量的交流道 . . . . . . . . . . . . 第五章夜間收費政策影響之探討——以 2016 年和 2017 年之端午節連假為例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 端午節第⼀⽇，2016 年 6 ⽉ 9 ⽇對⽐ 2017 年 5 ⽉ 27 ⽇ . . . . . . . 5.2 端午節第⼆⽇，2016 年 6 ⽉ 10 ⽇對⽐ 2017 年 5 ⽉ 28 ⽇ . . . . . . 5.3 端午節第三⽇，2016 年 6 ⽉ 11 ⽇對⽐ 2017 年 5 ⽉ 29 ⽇ . . . . . . 5.4 端午節最後⼀⽇，2016 年 6 ⽉ 12 ⽇對⽐ 2017 年 5 ⽉ 30 ⽇ . . . . . 5.5 端午節連假之夜間時段⾄上午時段之⾞速圖 . . . . . . . . . . . . . . 第六章結論與建議 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 附錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 參考⽂獻 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 立. 政治大. 學. ‧. ‧ 國. 40 40 45 45 50 56 56 57 66 66. Nat. n. al. er. io. sit. y. 75 76 79 80 81 83 91 93 128. Ch. engchi. ix. i Un. v. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(11) 第⼀章. 1.1. 研究背景與⽬的. 道路電⼦收費系統簡介. 治政大架⾞輛上的訊號收發器及收費⾨架上的感應器間的訊號傳遞來記錄⾞輛⾏經之⽇立期與時間，⽤以作為國道計程收費之扣款作業稽核。系統所統計的各路段均速、 ETC（Electronic Toll Collection）為道路電⼦收費系統，該系統透過⾏經收費⾨. ‧ 國. 學. ⾞流量及平均⾏⾞時間等資料亦可同時作為交通管理之依據。. 現⾏台灣⾼速公路電⼦收費系統是以計程收費政策為⽬的，經過以下歷程成. ‧. ⽽建置完成。2003 年 08 ⽉ 20 ⽇臺灣⾼速公路局以民間興建營運後再轉移給政府. Nat. sit. y. （Build-Operate-Transfer，BOT）的⽅式，委外遠通電收股份有限公司打造現⾏國. er. io. 道 ETC 的基礎設施，諸如⾨架、無線通訊設備建置、收費資訊系統設置等。接於. al. iv n C U 由於 2012 年 05 ⽉ 15 ⽇免費 eTagh 上線促使 2013 年 11 e n g cETC h i 利⽤率⼤幅提升，⾄ n. 2006 年 02 ⽉ 10 ⽇開始進⼊計次階段的電⼦收費，此階段⼈⼯與電⼦收費並⾏。. ⽉ ETC 利⽤率達 86.39% [1]，接著從 2014 年開始到 2019 年⼀、⼆⽉，ETC 利⽤率便落在 92% ∼ 94% 之間 [2]（補充：該利⽤率之計算⽅式為「各收費路段之電⼦收費通⾏⾞輛（延⾞公⾥）」÷「各收費路段總通⾏量（延⾞公⾥）」＝ ETC 利⽤率 [3]），因此 ETC 數據於 2014 年起已經可以很⼤程度反應國道各個收費路段實際的通⾏⾞輛數以及⾞流均速之情況。於 2014 年 01 ⽉ 02 ⽇計程收費正式啟動，啟動後不久便有遠通電收建置的 ETC 系統遭到質疑有各種條件下的重複扣款情況之新聞，爾後⾼公局委託中華民國運輸協會成⽴「計程電⼦收費系統重複扣款稽核委員會」檢查遠通電收電⼦收費系統的可靠性，該稽核委員會⾃ 2014 年 02 ⽉ 01 ⽇⾄ 2014 年 04 ⽉ 30 ⽇，此. 1. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(12) 期間內執⾏每⽇雙 KPI 值1 的計算，當⽇雙指標任⼀未達標，則當⽇罰款 50 萬元新台幣的懲罰性監督，督促遠通電收提升電⼦收費系統的正確性與穩定性，該次稽核結果為，每⽇抽樣七個⾨架的通⾏⾞輛，作為需追蹤查核其所有交易的⾞輛（透過數位錄影設備作為驗證），三個⽉稽核的全部⾞輛所通過的⾨架之總交易數為 4,823,030 筆，僅 7 筆發⽣錯誤；重複扣款稽核正確率為 99.9998%。經過七⼗七⽇，每⽇抽取七個⾨架，共計抽取 539 座⾨架作為稽核之⾨架，國道上當時總收費⾨架數為 319 座，平均每架⾄少稽核 1 次以上 [4]。基於此次成功性的監督，國道電⼦收費系統的交通記錄便有⾼度的正確率，因此希望透過此系統的記錄，來對國道⾞流狀況進⾏了解與分析。. 1.2. 研究資料來源立. 政治大. ‧ 國. 學. 研究使⽤資料來源為，交通部⾼速公路局交通資料庫（Traffic Information Service，TISV）所提供的歷史記錄資料，係指國道路側設施收集之國道通⾏⾞輛. ‧. 之⽇期時間記錄，以及從 2014 年 1 ⽉ 2 ⽇開始實施計程收費制度⽇迄今的⾞輛. sit. y. Nat. 通⾏收費⾨架之⽇期時間記錄。⽽此系統資料基於「⾼速公路整體路網交通管理. io. er. 系統」2 與「⾼速公路電⼦收費系統」歷年來收集的資料所形成之「交通部⾼速公路局交通資料庫」（以下簡稱交通資料庫），此交通資料庫開放於 2015 年 6 ⽉ 30. n. al. ⽇ [5]。. Ch. engchi. i Un. v. 該交通資料庫提供由 ETC 所收集之通⾏「335 座南北向收費⾨架」及「51 座東西向不收費⾨架」之⾞輛⾏經時間記錄，原始記錄分別為 M01A 資料集以及 M02A 資料集，但 M01A（通⾏⾨架原始資料，記錄各偵測⾨架通⾏⾞輛編號之過站時間、⾞道及⾞種記錄）、M02A（記錄該⾞輛各個旅次3 ⾏經之⾨架、時間、⾞道及⾞種資料）此兩項⽬資料集由於涉及間接或直接性的個資可辨別疑慮，故不開放使⽤。另外尚有依據此兩項原始資料集計算出另外 M03A ⾄ M08A 六種資料項⽬，分別為下表： 1 每⽇隨機抽取七個單⼀⾨架，指標⼀為，對單⼀⾨架⾏經之抽樣⾞輛全⽇交易數之正確率需達 99.9%；指標⼆為，當⽇七個⾨架總抽樣⾞輛全⽇交易數之正確率需達⾄ 99.9%。 2 在⾼速公路電⼦收費系統出現之前的公路運⾏狀況資料收集、監視及資訊傳遞，聯合交通控管中⼼與交管燈號標誌、資訊顯⽰設備控制，以及交通控管措施等⼀整套交通管理系統。 3 根據⾼速公路電⼦收費交通資料蒐集⽀援系統（Traffic Data Collection System, TDCS）使⽤⼿冊之說明，旅次係指⼀⾞輛⾃進⼊交流道到離開交流道稱為 1 個旅次。. 2. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(13) 表 1.1: 交通部⾼速公路局交通資料庫之 M03A ⾄ M08A 六資料項⽬。表格取⾃：[6]。項⽬ 1 2 3 4 5 6. 資料集 M03A M04A M05A M06A M07A M08A. 檔案名稱 TDCS_M03A_YYYYMMDD_hhmmss.csv TDCS_M04A_YYYYMMDD_hhmmss.csv TDCS_M05A_YYYYMMDD_hhmmss.csv TDCS_M06A_YYYYMMDD_hhmmss.csv TDCS_M07A_YYYYMMDD_hhmmss.csv TDCS_M08A_YYYYMMDD_hhmmss.csv. 說明各類⾞種通⾏量統計站間各⾞種平均旅⾏時間站間各⾞種平均⾏駛⾞速各旅次路徑原始資料 (⽇報) 各⾞種旅次平均⾧度 (⽇報) 各⾞種全⽇旅次交通量 (⽇報). 本論⽂聚焦於⾼速公路各個路段之⾞流量及⾞速於 24 ⼩時的變化之因素探討，故針對「各類⾞種通⾏量統計」（M03A）以及「站間各⾞種平均⾏駛⾞速」（M05A）. 政治大. 兩類資料進⾏處理與分析 [6]。且因⾼速公路計程電⼦收費階段係於 2014 年 1 ⽉ 2. 立. ⽇開始實施，加上諸如上述 ETC 系統穩定問題⾄ 2014 年年中才排除疑慮，故採. ‧ 國. 學. ⽤的資料皆以 2015 年後的記錄作為國道壅塞路段探討的起點，並以 2017 年資料. ‧. 主要研究內容. io. sit. y. Nat. 1.3. er. 為主。. 我們運⽤ ETC 交通資料整理平⽇、週六、週⽇以及端午節連假之早晚 24 ⼩時. n. al. Ch. i Un. v. 平均⾞速及⾞流量，藉此分析國道各個路段之⾞流情形，探討壅塞路段及其所對. engchi. 應之特定⽇期時間。並應⽤⾞流⼊—流出量分析哪些路段的⾞流活動量⾼，並列出可能⾼上下國道⾞流量的交流道。另外我們將上述數據分別以顏⾊呈現於國道路網圖，對每特定觀察量繪製 24 張圖來呈現 24 ⼩時每個時段的情形，如此可達「⼀⽬瞭然」的效果。若能藉此判斷或預測易壅塞路段、易壅塞時段以及分析該壅塞時段之可能⾞流來源，或許可提供交通政策及交通管制（例如連續假期國道收費政策或控制進⼊國道⾞輛數之燈號儀控）之依據。. 3. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(14) 1.4. 論⽂架構. 本論⽂其他章節架構⼤致如下：第⼆章會仔細介紹本研究使⽤來呈現國道各路段的平均⾞流量及平均⾞速的的資料結構，以及呈現台灣主要國道公路之路網⽰意圖，以便有國道公路的整體概念，最後⽐較兩個路段的「⾞速」、「⾞流量」及「交流道之淨流⼊—流出量」三種交通數值 24 ⼩時之變化並解釋為何將數據以路網圖的⽅式呈現。第三章介紹 ETC 數據視覺化的資料處理⽅法與流程。第四章呈現國道交通視覺化「⾞速路網圖」、「⾞流量路網圖」及「交流道⾞流之淨流⼊流出量路網圖」之結果，並以之分析週末及整年度於交通離峰與尖峰時段的⾞流情. 政治大. 況。第五章探討有關 2016 年夜間收費政策對各時段⾞流之影響。第六章，最後總結與討論。. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 4. i Un. v. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(15) 第⼆章. 國道路網地理資料與 ETC 交通資料介紹. 此章節介紹繪製國道⾞速圖及國道⾞流量圖所需要的資料，以及相應的資料. 政治大. 處理流程。除 ETC 交通數據資料外，路網圖製作尚需國道路線地理資訊。後者. 立. 資料擷取於交通部交通網路地理資訊倉儲系統（Geographic Information System of. ‧ 國. 學. Traffic，GIS-T）1 。. ‧. 2.1. 國道路網地理資料之處理. sit. y. Nat. io. er. 繪製國道路網所需要的道路經緯度係利⽤ GIS-T 交通網路地理資訊倉儲系統1 所提供之資料。GIS-T 系統提供諸如國道公路、省道公路、縣市政府道路、市. n. al. Ch. i Un. v. 區道路、鐵路、公⾞站牌、捷運系統等路線地理資訊 [8]。我們從該系統截取兩. engchi. 類資料，分別是國道及國道附屬道路。GIS-T 資料檔案格式為 Shapefile2 檔案格式（⼀種儲存空間資訊的向量圖檔），我們將 Shapefile 格式藉 Python 語⾔的 fiona 套件轉換成 JSON3 檔案格式（⼀種物件資料儲格式的純⽂字檔案），再抓取 JSON 檔中經緯度等資料儲存成 CSV 檔案格式（⼀種以逗號分隔欄位資料的資料儲存格式）。圖 2.1 顯⽰轉換成 JSON 格式的國道路段資料，圖 2.2則顯⽰ JSON 檔中經緯度資料所轉換成的 CSV 格式。. GIS-T 源於現⾏國家發展委員會之 NGIS 國⼟資訊系統推動⼩組，該單位下的「交通網路分組」（交通部管理資訊中⼼）；該⼩組最早源⾃於 2005 年 5 ⽉ 9 ⽇⾏政院所同意之經濟建設委員會所報的「推動國⼟資訊系統⼯作」此計畫。資料來源：NGIS 國⼟資訊網 [7]。 2 是⼀種可描述諸如點、線、多邊形等幾何物件的檔案，可⽤於儲存地理空間物件及其屬性，⽬前是地理資訊軟體界的開放標準，副檔名為：「.shp」[9]。 3 是 JavaScript 物件表⽰法，由美國程式設計師 Douglas Crockford 設計的輕量級資料交換格式，副檔名為：「.json」[10]。 1. 5. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(16) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 圖 2.1: GIS-T 國道地理 Shapefile 資訊 [8] 轉換⽽成的 JSON 資料。圖中顯⽰國道 1 號林⼝交流道線段點集合的座標資訊。. 圖 2.2: 截取 JSON 檔（如圖 2.1）部份資料所轉換成的 CSV 檔。（⽩⾊數據左側起）第⼆欄數據為經度，第三欄為緯度，第四欄為國道名，第五欄為交流道；後兩筆資料存於 JSON 檔中的”properties”。. 6. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(17) 政治大圖 2.3: ⼀輛⾞從圓⼭到林⼝的⾨架⾏經路線範例，圖中綠底⽩字部分為該⾨架之立上下游交流道之間的路段距離。圖⽚來源：⾼公局計程收費試算網 [11]。. ‧ 國. 學 ‧. ETC 資料結構. 2.2. y. Nat. 這裡我們將概述交通部彙整的 ETC 交通資料集 M03A 及 M05A 之資料結構，. n. er. io. al. sit. 並敘述我們如何從中擷取資料。. 2.2.1. M03A 資料集. Ch. engchi. i Un. v. M03A 資料集主要記錄各個收費⾨架每五分鐘經過的各⾞種之數量。國道上收費⾨架之設置位置可參考範例圖 2.3。因每個收費⾨架是位於兩個相鄰交流道之間（⾒圖 2.3），故此份資料集也可視為五分鐘內⾏經兩個相鄰交流道間路段之⾞輛數⽬之記錄。圖 2.4 顯⽰ M03A 資料集 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇那天連續兩個五分鐘所記錄之前 10 筆資料；其記錄國道不同⾏駛⽅向五分鐘內⾏經各收費⾨架內之不同⾞種⾞輛數。該資料集總共分為五欄資訊，由左⽽右分別為時間、偵測⾨架代號、⾏駛⽅向4 、⾞種5 以及交通量。解析收費⾨架代號：前三碼代表國道別，最後⼀碼英⽂字母代表道路⾏駛⽅向，中間四碼代表於該道路⾥程位置，意即該代碼隱含該⾨ 4 5. 道路⾏駛⽅向代碼：E(東向) 、N(北向) 、S(南向) 、W(西向)。⾞種代碼：31(⼩客⾞) 、32(⼩貨⾞) 、41(⼤客⾞) 、42(⼤貨⾞) 、5(聯結⾞)。. 7. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(18) (a) 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午零時零分產製. (b) 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午零時五分產製. 圖 2.4: M03A 資料，不同時段前⼗筆資料，兩圖顯⽰均為 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午零時時段產製出的五分鐘⾏經⾨架之各⾞種統計⾞輛數。(a) 統計時間為：2017 年 12 ⽉ 30 ⽇下午 23:55 ⾄ 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午 00:00。(b) 統計時間為：2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午 00:00 ⾄ 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午 00:05。. 政治大. 架位於哪個⾏駛⽅向的國道之多少⾥程數位置；收費⾨架數總計 335 個，整理成. ‧ 國. al. n M05A 資料集. 交通量 49 18 4. er. io. 2.2.2. ⾞種代碼 31(⼩客⾞) 32(⼩貨⾞) 41(⼤客⾞). sit. 道路⾏駛⽅向 N N N. ‧. 偵測⾨架 01F0005N 01F0005N 01F0005N. 學. 記錄產⽣時間 2017-12-31 00:05 2017-12-31 00:05 2017-12-31 00:05. Nat. 筆數 1 2 3. 表 2.1: M03A 資料欄位說明。. y. 立. 下表 2.1：. Ch. engchi. i Un. v. M05A 資料主要記錄國道主要路段上各收費區域路段所通⾏⾞輛之平均⾞速，圖 2.5 顯⽰為 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇的連續兩個五分鐘，所記錄之前 10 筆統計資料，其以五分鐘為時間單位記錄⾏經相鄰收費⾨架各⾞種之平均速率，並分別標出⾏駛⽅向，相鄰之上下游收費⾨架於五分鐘內流經⾞輛的各⾞種平均⾏駛⾞速。也就是說此紀錄以每五分鐘為⼀筆列出相鄰的上下游收費⾨架之間的路段不同⾞種的平均⾞速。此外如圖 2.5 截取資料所⽰，M05A 資料集總共分為五欄，分別為時間、上游偵測⾨架、下游偵測⾨架、⾞種5 、平均⾞速以及交通量，整理成下表 2.2：. 8. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(19) (a) 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午零時零分產製. (b) 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午零時五分產製. 政治大. 圖 2.5: M05A 資料，不同時段前⼗筆資料，兩圖顯⽰均為 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午零時時段產製出的五分鐘⾨架間各⾞種平均⾏駛⾞速。(a) 統計時間為：2017 年 12 ⽉ 30 ⽇下午 23:55 ⾄ 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午 00:00。(b) 統計時間為：2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午 00:00 ⾄ 2017 年 12 ⽉ 31 ⽇上午 00:05。. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 表 2.2: M05A 資料欄位說明。筆數 1 2 3. 記錄產⽣時間 2017-12-31 00:05 2017-12-31 00:05 2017-12-31 00:05. 上游偵測⾨架 01F0017N 01F0017N 01F0017N. 下游偵測⾨架 01F0005N 01F0005N 01F0005N. 9. ⾞種代碼 31(⼩客⾞) 32(⼩貨⾞) 41(⼤客⾞). 平均⾞速 98 93 93. 交通量 28 8 3. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(20) 2.3. ETC 國道主要收費路段路網⽰意圖. 透過國道點座標6 、國道附屬道路點座標7 與 ETC ⾨架位置座標，以及參考⾼速公路局北、中、南區域路網⽰意圖 [12]，我們所繪製出 ETC 國道各地區收費路段⽰意圖（如圖 2.6、圖 2.7 和圖 2.8），圖中標⽰各 ETC 收費偵測⾨架位置與縱向國道路線（國 1、國 3、國 3 甲、國 5）交流道的名稱，其中中部地區路網的國道 6 號路段不繪製，是由於本研究所使⽤的 M03A 及 M05A 資料集中，並未提供橫向國道（國 2、國 4、國 6、國 8、國 10）偵測站的紀錄，所以難以繪製橫向國道的交通數據。. 治政大如：國 1 跨國 3 的路段或國 3 跨國 1 的路段，可以作為「橫向路段」的⾞流，故立國 2、國 4、國 8 和國 10 路段的⾞速與⾞流量可以由 M05A 的跨國道路段推估，在⾞速、⾞流量的部分，因為 M05A 路段記錄中有些路段是跨國道的路段，例. ‧ 國. 學. 但國道 6 號則無法，因⽽「⾞速路網圖」及「⾞流量路網圖」不繪製「國道 6 號之道路」，也不繪製「不在國道 1 號和國道 3 號之間的橫向國道之道路」。. ‧. 另外，在⾞流流進流出量路網圖的部分，則是所有橫向國道（國 2、國 4、國. Nat. sit. y. 6、國 8、國 10）皆不繪製，因為⾞流進流出量是反映兩⾨架之間「⼀個交流道」. al. er. io. 的⾞流量，⽽⾮「路段的⾞流」，故難以 M05A 的跨國道路段記錄，去反映橫向國. v. n. 道之交流道的⾞流量，因此「⾞流流進流出量路網圖」不繪製橫向國道（國 2、國. C 4、國 6、國 8 及國 10 之道路）。 h. engchi. i Un. 從以下北、中、南部地區國道路網⽰意圖中，可以看出 ETC 收費偵測⾨架皆位於兩個相鄰的交流道之間。此外 M03A 與 M05A 紀錄只提供了在縱向國道路線上的偵測⾨架記錄，橫向國道上偵測⾨架的紀錄則沒有提供，故 M03A 與 M05A 資料集只能反映縱向國道路段的平均⾞速、⾞流量以及⾞流流進—流出量，橫向國道路段的平均⾞速與⾞流量的部分則除國道 6 號外，均可透過跨國道 1 號與國道 3 號的 M05A 路段來進⾏同⽅向的⾞流加總及⾞速平均推估⽽得。. 6 7. 即國 1、國 2、國 3、國 3 甲、國 4、國 5、國 6、國 8 和國 10 的道路點座標資料。即交流道點座標資料。. 10. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(21) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 圖 2.6: 國道北部地區網路⽰意圖。. 11. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(22) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 圖 2.7: 國道中部地區網路⽰意圖。. 12. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(23) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 圖 2.8: 國道南部地區網路⽰意圖。. 13. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(24) 2.4. M05A 資料與國道整年⾞速與⾞流量的 24 ⼩時變化. 在此章節中，我們舉例說明我們如何運⽤ M05A 資料集整理出平均⾞速及⾞流量於⼀天 24 ⼩時之變化，其中我們將時間切割為凌晨零點起以 1 ⼩時為單位的 24 個時段。我們這裡的統計⽅式如下：對⼀特定時段（如中午 12 點⾄ 1 點）及特定路段，採⽤的「⾞速平均」係指 2017 年⼀整年 365 天對應時段及路段所有⾏經⾞輛（不計⾞種）速率加總後除以總⾞輛數及天數之結果。⾞流量的平均亦由 2017 年 365 天資料整理得出。⼜因 M05A 資料集係記錄每五分鐘⼀筆⾏經兩相鄰收費⾨架各⾞種的平均⾞速，我們需將每⼗⼆筆五分鐘資料束成⼀⼩時資料。. 治政大壢服務區」，均考慮北上⽅向。根據「106 年 11 ⽉國道易壅塞路段」 [13]，「三立重-臺北-圓⼭」路段被⾼公局判斷為易壅塞路段，⽽「中壢-內壢-中壢服務區」這裡我們以兩個三⾞道路段為例，分別為「三重-臺北-圓⼭」及「中壢-內壢-中. ‧ 國. 學. 並不列為易壅塞路段。在 M05A 資料集，「三重-臺北-圓⼭」的北上路段代號為「01F0256N, 01F0233N」，其中 01F0256N 為介於林⼝交流道與臺北交流道間的收. ‧. 費⾨架編號，01F0233N ⾨架介於臺北及圓⼭交流道間。「中壢-內壢-中壢服務區」. Nat. sit. y. 北上路段代號為「01F0584N, 01F0557N」。在附錄 A 我們列出 M05A 資料集（及. er. io. M03A 資料集）中所有⾨架編號。. al. iv n C hengchi U 七點⾄傍晚六、七點兩路段的⾞速均較其他時段低。在此⾼峰時間，「中壢-內 n. 圖 2.9 呈現上述兩個路段的平均⾞速 24 ⼩時之變化。由圖可看出從早晨六、. 壢-中壢服務區」路段平均⾞速均達 90km/hr 以上，⾼於⾼公局服務⽔準⾨檻分級 [14] 「順暢級」的低標 80km/hr；⽽「三重-臺北-圓⼭」路段的⾞速甚⾄跌⾄ 50km/hr 以下。圖 2.10 的⾞流量變化亦反應與⾞速圖相似的交通⾼峰時段，同時也顯⽰「三重-臺北-圓⼭」路段在⾼峰時段每⼩時的平均⾞輛數較另⼀路段多出近 1000 輛。故我們針對 2017 年的分析結果吻合⾼公局對這兩路段壅塞程度之評估。. 14. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(25) (a) 三重—台北—圓⼭，2017 年均⾞速變化，壅塞路段。. (b) 中壢—內壢—中壢服務區，2017 年均⾞速變化，⾮壅塞路段。. 政治大圖 2.9: 圖中顯⽰為不同路段於 2017 年 24 ⼩時的平均⾞速變化，其中兩個路段均立為國道⼀號北向路段，⾞道數均為三⾞道。(a) 三重—台北—圓⼭。(b) 中壢—內 ‧. ‧ 國. 學. 壢—中壢服務區。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. (a) 三重—台北—圓⼭，2017 年均⾞流量變化， (b) 中壢—內壢—中壢服務區，2017 年均⾞流壅塞路段。量變化，⾮壅塞路段。. 圖 2.10: 圖中顯⽰為不同路段於 2017 年 24 ⼩時的平均⾞流量變化，其中兩個路段均為國道⼀號北向路段，⾞道數均為三⾞道。(a) 三重—台北—圓⼭。(b) 中壢— 內壢—中壢服務區。. 15. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(26) 2.5. M03A 資料與國道路段整年⾞流進—流出量的 24 ⼩時變化. M03A 資料集記錄每五分鐘經過⼀單⼀收費⾨架之⾞輛數。由此資料集我們整理兩相鄰⾨架間路段的⾞流量差值，此差值係因⾞輛經兩⾨架間交流道流進或流出所造成。如 2.4 節的分析⽅式，這裡我們同樣對 2017 年⼀整年數據作平均，並依凌晨起每⼀⼩時為時間單位整理出 24 ⼩時的⾞流量差值平均雖時間之變化。這裡舉例考慮的交流道為位於國道 1 號北上⽅向的台北交流道及內壢交流道，從 M03A 資料集我們截取出對應⾨架 01F0256N 及 01F0233N 來處理台北交流道的. 政治大. 北上⽅向進出淨量，因此交流道介於這兩個⾨架間；對應內壢交流道的兩⾨架為 01F0584N 及 01F0557N。. 立. ‧ 國. 學. 圖 2.11 顯⽰上述兩個交流道進出流量差 24 ⼩時之變化。此圖雖然反應出交流道使⽤量⾼峰⼤致吻合 2.4 節的流量及交通⾼峰，但位於易壅塞路段的臺北交流. ‧. 道並沒有較位於順暢路段上的內壢交流道更多的平均流⼊⾞輛。所以觀看單⼀交. y. Nat. 流道的使⽤量統計並無法判斷該交流道所位於路段的壅塞程度。. io. sit. 由這節與上節的資料分析，我們認為將 24 ⼩時⾞速及⾞流量的變化呈現於國. n. al. er. 道路網圖更易觀察及⽐較各路段的交通狀況及可能的連帶關係。下⼀章將敘述我們如何繪製路網圖。. Ch. engchi. (a) 台北交流道於北上路段，年平均⽇⾞輛流⼊流出量 24 ⼩時變化。. i Un. v. (b) 內壢交流道於北上路，年平均⽇⾞輛流⼊流出量 24 ⼩時變化。. 圖 2.11: 兩圖顯⽰為北上路段的兩個交流道於 24 ⼩時內年平均⽇⾞輛流⼊流出量變化，其中兩個路段均為國道⼀號北向路段，⾞道數均為三⾞道。(a) 台北交流道。(b) 內壢交流道。. 16. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(27) 第三章. ETC 數據視覺化之資料處理⽅法與流程. 3.1. M03A、M05A 數據地圖化展現之流程圖政治. 大立 M03A、M05A 數據總共提供了 490 個國道路段記錄，前⼀章 2.4 節和 2.5 節展. ‧ 國. 學. ⽰了兩個路段的三個⾞流數據之 24 ⼩時變化（⾞速、⾞流量及⾞流⼊流出量），. ‧. 若要看其他 488 個路段就要產⽣ 488 張圖，閱讀分析上有時間困難度，如若以地圖化的⽅式來閱讀三種⾞流數據即能快速觀察國道上不同路段⾞流之間的影. Nat. sit. y. 響與其交通狀況，故此章節闡述如何將 M03A、M05A 數據地圖化為「⾞速路網. er. io. 圖」、「⾞流量路網圖」及「⾞流流⼊流出量圖」之視覺化⽅法與流程。. al. n. iv n C hengchi U 之右半部分展現的是 M05A 數據視覺化流程；圖之左半部分展現的是 M03A 數據流程圖 3.1 呈現了將 M03A 和 M05A 數據地圖化展現之數據流的處理。該圖. 視覺化流程。從該圖流程編號 4 號、5 號及 6 號此些⼦流程可知，本⽂的 M03A 及 M05A 兩類資料集的地圖化展⽰，皆是以 M05A 數據集中相鄰的上下游偵測⾨架配對所形成的國道多數路段來顯⽰各類交通資料。以 M05A 資料集中的路段作為交通數據地圖化展⽰的主要顯⽰⽅式原因如下述，原因⼀，M05A 數據本⾝的數據記錄⽅式，就是以 M05A 路段作為紀錄的主要格式；原因⼆，M03A 數據雖然並⾮以 M05A 路段（相鄰上下游偵測站配對）作為紀錄的格式，⽽是以每⼀個偵測站作為紀錄的條件，但仍夠以相鄰上下游偵測站兩站間的紀錄差值，來對應 M05A 路段。故關於 M03A 資料能夠反映的 M05A 路段⾞輛之淨流⼊量、流出量（亦即 M05A 路段對應之交流道的使⽤量），以及 M05A 資料能夠提供的各 M05A 路段之平均⾞速和平均⾞流量，皆是以 M05A 路段作為主鍵（primary key）來連. 17. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(28) 結地理資料與交通數據。此外本章使⽤到兩種編程語⾔，其⼀ awk 是⼀種⽂本處理⼯具，來處理繪圖前的資料分類及組合的流程，其⼆ python 是通⽤型的程式語⾔，⽤來處理國道點資料與 ETC 上下游⾨架形成之路段的配對整合，此外也負責路網圖的繪製。以下依序從「國道點座標對應 M05A 路段之處理流程」、「M05A 國道路段—— 24 ⼩時平均⾞速、平均⾞流量之處理流程」及「M05A 國道路段——24 ⼩時交流道使⽤量之處理流程」詳細介紹 M03A、M05A 數據地圖化展現之流程。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 18. i Un. v. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(29) 開始. 2. GIS國道點資料 1. M03A 交通數據. 3. M05A 交通數據. 4. M05A路段之平均每⽇24⼩時之交流道⾞輛流⼊、流出量——統計處理流程. 立. 政治大. ‧ 國. 學 8. M05A路段之國道點經緯度資訊. ‧. 9. M05A路段之平均每⽇24⼩時之平均⾞速、⾞流量. n. al. er. io. sit. y. Nat. 7. M05A路段之平均每⽇24⼩時之交流道⾞輛流⼊、流出量. 左半邊 M03A 數據視覺化流程. 6. M05A路段之平均每⽇24⼩時之平均⾞速、⾞流量——統計處理流程. 5. 「國道點」經緯度及M05A路段之對應—— 資訊處理流程. ⼆⼗四⼩時 ni C h10.網路圖繪製 U engchi. 11. M05A路段24⼩時均速、均流量圖，和流⼊流出量圖。. v. 右半邊 M05A 數據視覺化流程. 結束. 圖 3.1: M03A、M05A 數據地圖化展現之流程圖。. 19. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(30) 3.2. 國道點座標對應 M05A 路段之處理流程. 這節主要描述我們如何將 M05A 的資料結合 GIS-國道點座標資料來將交通資訊以路網地理圖呈現。為此我們需要判定國道點集合（原始 GIS-國道點座標資料共計 42,303 個點），與 M05A 資料集中的 490 個偵測⾨架組合形成之路段的配對（即圖 3.1 中流程編號 5 號之⼦流程）。為判定國道點屬於哪⼀個 M05A 路段的⽅法，先從分析 M05A 上下游偵測⾨架的⾨架編號（ETC ⾨架資料，請參考附錄 A）可得出該⾨架所屬之道路國道別、⾏駛⽅向以及⾨架所處的⾥程數，如表 3.1。經過觀察⾨架編號中的國道別屬性，. 治政大國 1 ⾼架、國道 3 號、國道 3 甲及國道 5 號上的⾨架記錄及其上下游⾨架組合的立紀錄。. 可發現所有 M05A 資料集內的⾨架皆位於縱向國道上，也就是說只有國道 1 號、. ‧ 國. 學. 接著分析 M05A 資料中 490 組上下游⾨架組合（上下游⾨架組合形成路段，故也簡稱路段），可發現此 490 個路段中，有 338 個路段為上下游偵測⾨架同屬⼀個. ‧. 國道道路（簡稱同⼀國道路段），剩餘 152 個路段則為上下游⾨架分別屬於不同. Nat. sit. y. 國道的紀錄（簡稱跨國道路段）。從國道北中南區域網路⽰意圖（圖 2.6、圖 2.7、. er. io. 圖 2.8）搭配上述「M05A 資料分為兩類，⼀類同⼀國道路段，另⼀類跨國道路段」. al. iv n C h e n g c h i U 152 個「跨國道」之上完整地代表「南北向國道」的⾞輛通⾏之統計；此外其餘 n. 此發現，進⽽可以知道 338 個「同⼀國道」之相鄰上下游⾨架組合之紀錄，接近. 下游⾨架組合之紀錄，則包含「部分東西向道路」的⾞輛通⾏之統計。由於 338 個「同⼀國道」之相鄰上下游⾨架組合之紀錄，可近乎完整代表「南北向國道」之各路段，故縱向國道點的篩選判斷，則由相鄰之上下游兩⾨架座標形成的矩形範圍，來當作各個 M05A 路段的篩⼦，篩選哪些國道點對應哪⼀個 M05A 的路段（篩選⽅法如程式 3.1 所⽰）。此外由於⾼架路段與國道 1 號部分路段（汐⽌系統交流道⾄楊梅交流道）重疊，導致⾼架路段的偵測⾨架，其經緯度與國道 1 號部分路段難以分別，故再將 338 個同⼀國道路段，再細分成兩類，13 個「⾼架路段」及 325 個「⾮⾼架路段」，縱向路段的國道點的篩選僅從此 325 個「⾮⾼架路段」來篩選。進⼀步分析 152 個「跨國道」之上下游⾨架組合，分析該些記錄與橫向國道道. 20. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(31) 路的關係，可以發現並⾮所有 M05A 跨國道的路段都能夠反映橫向國道，僅有圖 3.2 中，每⼀個橫向國道東西兩端各有兩個，共計四個偵測⾨架（⿈⾊圈起的偵測⾨架）所組合出的⼋個路段記錄，可合理推估該⼋個路段記錄能反映⾏經該橫向國道「部分路段」之⾞輛統計的 M05A 路段，此處強調部分路段係因該些紀錄僅涵蓋國道 1 號與國道 3 號中間部分的東西向國道路段。也因此在東西向國道點的篩選上，是透過該國道東西兩端，也就是連接國道 1 號和國道 3 號的系統交流道的經緯度去篩選屬於橫向國道的點，⽽⾮是上下游偵測⾨架來捕捉國道點。此外如國道 8 號可能有無法以該兩端點所形成的矩形空間將所有國道 8 號的點收集完成，便需要重新判斷出更適合的兩點來捕捉橫向的國道點。補充此段落對於橫向國道點的判斷篩選⽅式，也就是圖 3.3 中綠⾊底⾊流程編號 24 號的⼦流程。. 政治大表 3.1: ETC 偵測⾨架編號解析，以 01F0017N 此⾨架編號為例。立. ⾨架編號前三碼⾨架編號中間四碼⾨架編號最後⼀碼 01F 001.7 (km) N ⾨架於國道之⾥程所屬道路⾏駛⽅向國道別. ‧. ‧ 國. 學. 01F0017N 編號意義解釋. sit. y. Nat. er. io. 程式 3.1: 國道點篩選程式. al. n. iv n C 圍，判斷國道線段上的各點屬h於e哪組相鄰⾨i架U n g c h 間之路段。. 1 # ⽤M05A 相鄰兩偵測⾨架（地圖上兩點）提供的經緯度上下限形成的矩形範. 2 # 此程式碼須讀取兩個檔案，第⼀個為國道點集合（points.dat）須讀取兩欄位資料分別為該檔案的第⼆欄位（$2 ：該點的經度）與第三欄位（$3 ：該點的緯度）；第⼆個檔案為相鄰兩⾨架組合之兩⾨架位置的經緯度（gates. dat ） 3 # 檔案名稱： points_find_gates.awk 4 # 使⽤⽅式： awk -f points_find_gates.awk points.dat gates.dat 5 FILENAME==ARGV[1]{ X[FNR]=$2; Y[FNR]=$3; NP++} # points 6 FILENAME==ARGV[2] 7 { 8. if($8>$6). 9. {. XS[FNR]=$5; YS[FNR]=$6; XN[FNR]=$7;. 10. YN[FNR]=$8; C[FNR]=$11; NG++; G1[FNR]=$3;. 11. G2[FNR]=$4; source[FNR]=$1; M05AID[FNR]=$2. 21. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(32) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. (a) 國道 2 號周遭之 ETC 偵測⾨架. (b) 國道 4 號周遭之 ETC 偵測⾨架. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. (c) 國道 8 號周遭之 ETC 偵測⾨架. i Un. v. (d) 國道 10 號周遭之 ETC 偵測⾨架. 圖 3.2: 顯⽰橫向國道與縱向國道交界處附近的四個 ETC 偵測⾨架。(a) 國道 2 號周遭之 ETC 偵測⾨架。(b) 國道 4 號周遭之 ETC 偵測⾨架。(c) 國道 8 號周遭之 ETC 偵測⾨架。(d) 國道 10 號周遭之 ETC 偵測⾨架。. 22. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(33) 12. }. 13. else. 14. {. XS[FNR]=$7; YS[FNR]=$8; XN[FNR]=$5;. 15. YN[FNR]=$6; C[FNR]=$11; NG++; G1[FNR]=$3;. 16. G2[FNR]=$4; source[FNR]=$1; M05AID[FNR]=$2. 17. }. 18 }. # gates (ex.”01F....S 01F....S”, ”01F....N 01F....N”). 19 END{ 20. # NG=NG+1;. 21. # print NP, NG+1;. 22. for(i=1; i<=NP; i++). 23. {. # number of gates. 24. if(Y[i] > 24.727131). 25. {. 治政 # [ 頭份 - 新⽵系統中大間的⾨架]以北. 立. 27. {. dy=YN[g]-YS[g];. 29. dx=XN[g]-XS[g];. 30. if(dy<0) dy=-dy;. 31. if(dx<0) dx=-dx;. 32. if(dy>dx). 33. {. n. al. er. io. sit. y. Nat. 28. ‧. ‧ 國. for(g=1; g<=NG; g++). 學. 26. Ch. engchi. i Un. 34. if(Y[i]<YN[g] && Y[i]>YS[g]). 35. {. 36. v. print source[g], M05AID[g], X[i], Y[i], G1[g ], G2[g]. 37. }. 38. }. 39. else. 40. {. 41 42 43 44 45. if(XN[g]>XS[g]) { if(X[i]<XN[g] && X[i]>XS[g]) { print source[g], M05AID[g], X[i], Y[i], G1[. 23. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(34) g], G2[g] 46. }. 47. }. 48. else. 49. {. 50. if(X[i]<XS[g] && X[i]>XN[g]). 51. {. 52. print source[g], M05AID[g], X[i], Y[i], G1[ g], G2[g]. 53. }. 54. }. 55. 政治大. }. 56. }. 立. 58. else. 59. {. # [頭份 -新⽵系統中間的⾨架] 以南. 60. for(g=1; g<=NG; g++). 61. {. Nat. 62. sit. y. if(Y[i]<YN[g] && Y[i]>YS[g]). 63. io. er. {. 64. print source[g], M05AID[g], X[i], Y[i], G1[g], G2[g. al. n ]. 65. }. 66. Ch. engchi. i Un. v. }. 67 68. ‧. ‧ 國. }. 學. 57. } }. 69 }. 24. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(35) 開始. 1. GIS-國道點.shp. 2. 國道計費⾨架座標.csv. 3. M05A原始資料（每五分鐘⼀份檔案）. 4. 轉換 Shape File 檔案格式為 JSON File檔案格式。. 5. 2016-2018, M05A偵測⾨架組合（剔除兩⾨架為極相近座標之路段）. 6. GIS-國道點.json. 7. M05A上下游兩偵側⾨架形成之路段組合，共計490條。. 8. 轉換 JSON File 檔案格式為 CSV File檔案格式。. 9. 組合M05A路段與其對應之經緯度。. 11. M05A之起迄兩點的座標。（⽤來過篩國道點的篩⼦）. 10. GIS-國道點.csv. 12. 跨國道之 M05A起迄之座標，共計152條。. 立. no. 政治大 13. 是否同屬一個國道？. 16. 同國道之 M05A起迄之座標，共計338條。. 15. 是否為高架路段？. no. Nat. 19. 同國道⾼架路段之M05A起迄之座標，共計 13條。. y. no 22. 同國道⾮⾼架路段之M05A 起迄兩點的經緯度，共325條。. n. al. Ch. 21. 南向同國道⾼架路段M05A 起迄之座標，共計6條。. N. 23. 北向同國道⾼架路段之 M05A起迄之座標，共計7條。. S. 25. 行駛方向為南為北？. S. 20. 行駛方向為南為北？. sit. io 24. 判斷可代表橫向路段之 M05A起迄組合. yes. 18. 是否為高架路段？. ‧. 17. 跨國道⾮⾼架路段之M05A 起迄之座標，共計132條。. 26. 南向同國道⾮⾼架路段之 M05A起迄之座標，共計163條。. engchi N. er. yes. 學. ‧ 國. yes 14. 跨國道⾼架路段之M05A起迄之座標，共計20條。. i Un. v. 27. 北向同國道⾮⾼架路段之 M05A起迄之座標，共計162條。. 28. 橫向之 M05A之起迄兩點的經緯度。. 29. 縱向之 M05A之起迄兩點的經緯度。. 30. ⾼架之 M05A之起迄兩點的經緯度。. 31. 判斷國道點（各點之經緯度）屬於M05A的哪⼀起迄偵測⾨架組合之路段。. 32. 橫向M05A 路段之點集合的經緯度。. 33. 縱向M05A 路段之點集合的經緯度。. 34. ⾼架M05A 路段之點集合的經緯度。. 結束. 圖 3.3: M05A 資料集之路段對應國道路段的點集合——資料處理流程。 25. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(36) 3.3. 平均⾞速及平均⾞流量之地圖化流程. 3.3.1. M05A 國道路段——每⼩時平均⾞速、每⼩時平均⾞流量之計算流程. 經過前⼀⼩節分配好哪些國道點屬於哪⼀個 M05A 路段後，即可開始計算各路段的平均⾞速、⾞流量，此步驟流程即為流程圖 3.1 中流程編號 6 號的⼦流程，欲計算的量如下： (1) ⼀⽇ 24 ⼩時各路段之平均⾞速。. 政治大. (2) ⼀⽇ 24 ⼩時各路段之總⾞流量。. 立. 這裡所謂「⼀⽇ 24 ⼩時」是指從凌晨 0:00 起將⼀天劃分成 24 個⼩時；各路段是. ‧ 國. 學. 指 M05A 兩個⾨架間的路段。這裡的平均⾞速所考慮的該年份（如 2017 年）在該. ‧. 路段及該時段（如 0:00 到 1:00）的不分⾞種之每⼩時公⾥數；⽽⾞流量是指所考慮的該年份（如 2017 年）在該時段（如 0:00 到 1:00）的連續通過該路段兩端⾨架. y. Nat. sit. 的不分種類之⾞輛總數。. n. al. er. io. 以下我們將上述兩類測量值更詳細地以數學形式表達。⾸先關於 (1) 的測量. i Un. v. 值。由於 M05A 原始資料是每五分鐘統計⼀次，因此每⼩時有 12 份平均⾞速記. Ch. engchi. 錄，⼜因⼀⽇有 24 ⼩時、⼀年有 365 ⽇，故⼀⽇有 288 份每五分鐘平均⾞速記錄，⼀年就有 105,120 份平均⾞速記錄，此外每份五分鐘平均⾞速記錄為 490 條 M05A 路段所通⾏之五種⾞種的每五分鐘⾞輛統計及⾞速平均，因此本節處理的資料，⼀年約有 257,544,000 筆需要處理與計算。⾸先將某⽇（d）某⼀特定路段每五分鐘資料不分⾞種加總起來並作平均，得⼀⼩時（h）平均 υ¯h,d ： υ¯h,d ≡. ∑12. ∑. ¯i,m ni,m m=1 i∈V s ∑12 ∑ m=1 i∈V ni,m. ,. (3.1). 其中 V = {31, 32, 41, 42, 5}，V 為⾞種之集合（31：⼩客⾞、32：⼩貨⾞、41：⼤客⾞、42：⼤貨⾞、5：聯結⾞），¯ si,m 為對⾞種 i 於⼀⼩時內第 m 個五分鐘的平均速率（M05A 資料庫提供），ni,m 為⾞種 i 於⼀⼩時內第 m 個五分鐘所通過的⾞. 26. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(37) 輛數（M05A 資料庫提供）。同時我們加總⾞量數：. Nh,d ≡. 12 ∑ ∑. ni,m. (3.2). m=1 i∈V. 接著我們考慮將不同⽇（d）的同時段⾞速加總起來並作平均：. ¯h ≡ V. ∑dmax. ¯h,d · Nh,d d=1 υ ∑dmax d=1 Nh,d. (3.3). 這裡 dmax 為考慮的天數，例如以⼀整年來看，dmax = 365（或對閏年 dmax = 366）。上述第 (2) 個測量值（⾞流量）即為：. 立. ∑ 治政 N ¯ ≡ 大 N d h. dmax d=1. h,d. (3.4). max. ‧ 國. 學. 我們分別對 24 個⼩時各路段進⾏上述的計算，最後求得 3.3 式和 3.4 式所表達的路段之平均每⽇⼩時平均⾞速以及路段之平均每⽇⼩時⾞流量。. ‧. 最後，因橫向國道路段與縱向國道路段不同在於縱向國道路段可以直接與. sit. y. Nat. 「M05A 同⼀國道之兩⾨架間路段的⾞速、⾞流量紀錄」⼀對⼀對應上，即「M05A. er. io. 同⼀國道記錄之路段」可以直接反映縱向國道；⽽橫向國道路段，如圖 3.2 所. al. ⽰，國道 2 號、4 號、8 號和 10 號，該四條道路夾在國道 1 號（圖 3.2 藍⾊道路）. n. iv n C 和國道 3 號（圖 3.2 紅⾊道路）之間的路段，能以圖 h e n g c h i U 3.2 中⿈⾊圈起的⾨架所組. 成的 M05A 路段記錄推估，因為⼀條橫向國道之東向路段的⾞流，可以有四筆. M05A 路段的⾞流紀錄，反之西向亦同有四筆 M05A 路段⾞流紀錄。以國道 2 號之東向路段舉例解釋，國道 2 號西端與國道 1 號上之⾨架有相近的兩個⾨架，分別是⾨架編號 01F0509S（桃園交流道—機場系統交流道）與⾨架編號 01F0532N （中壢服務區—機場系統交流道）；國道 2 號東端與國道 3 號上之⾨架有相近的兩個⾨架，分別是⾨架編號 03F0525N（鶯歌系統交流道—三鶯）與⾨架編號 03F0559S（鶯歌系統交流道—⼤溪交流道），此四個⾨架分別可組成「01F0509S → 03F0525N」、「01F0509S → 03F0559S」、「01F0532N → 03F0525N」和「01F0532N → 03F0559S」此四個路段之 M05A 路段記錄。故國道 2 號之東向路段（國 1 和國 3 所夾住的國道 2 號之路段）該路段之平均⾞速取 M05A 上述四個路段之最⾼均. 27. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(38) 速之紀錄，以此推估國道 2 號之東向路段的平均⾞速。此外，因上述四個 M05A 路段記錄，前後進出端點不同，故將四個 M05A 路段記錄的流經⾞輛數加總，做為國道 2 號之東向路段的流經⾞輛數記錄。以此類推國道 2 號之西向路段，和國道 4 號、8 號、10 號的東西向路段之平均⾞速以及⾞流量的計算⽅式，如同上述國道 2 號之東向路段的計算⽅式。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 28. i Un. v. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(39) 3.3.2. 平均⾞速、⾞流量路網圖繪製之流程. 前⼀⼩節已經將 M05A 各路段平均每⽇每⼩時之平均⾞速值與⾞流量值計算 ¯h 與 N ¯ h ），接下來即是將這兩個統計值分別細分範出來（如 3.3 式和 3.4 式中的 V 圍區間，將不同範圍配以不同顏⾊，並依照 M05A 路段對應的國道路段塗上相對應之⾞速及⾞流量區間顏⾊，如此在路網圖中區分各路段之平均⾞速與⾞流量之情形（流程圖 3.1 中之⼦流程 10）。在⾞速路網圖的顏⾊分配上，我們以綠⾊系代表⾼速，紅⾊系代表低速，⽽兩者中間的⾞速則依照七彩光譜的紅—橙—⿈—綠來安排由低⾄⾼的⾞速，其中⼜以暗紅⾊代表最低⾞速級，亮綠⾊代表最⾼⾞速級。圖 3.4 (a) 顯⽰如此的區分平. 政治大. 均⾞速的顏⾊對應圖：110 kph ∼ 120 kph 為超⾼速區段，顏⾊給定為亮綠⾊；往. 立. 下⼀層 100 kph ∼ 110 kph 為⾼速區段，顏⾊給定為綠⾊；90 kph ∼ 100 kph，為. ‧ 國. 學. 正常速度偏流暢，顏⾊為⿈⾊；80 kph ∼ 90 kph，為正常速度偏低，顏⾊為橘⾊； 60 kph ∼ 80 kph，為低速區間，顏⾊為紅⾊；0 kph ∼ 60 kph，為超低速，顏⾊為. ‧. 暗紅⾊。. io. n. al. er. 暗⾄淺來表⽰由多⾄少的⾏經⾞輛數。（如圖 3.4 (b) ）。. sit. y. Nat. ⾞流量則依照⾞流量的數值的最⼤最⼩值區間劃分為六個⼩區間，以綠⾊系由. Ch. engchi. (a) ⾞速區間. i Un. v. (b) ⾞流量區間. 圖 3.4: 平均⾞速區間及⾞流量區間對應之顏⾊。. 29. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(40) 3.4. 交流道使⽤量之視覺化處理. 繼處理各路段平均⾞速及⾞流量，本節主要敘述如何利⽤ M03A 數據集的資料統計各交流道的使⽤量及相關路段的淨流量差。M03A 數據集紀錄了每五分鐘單⼀個⾨架各個⾞種的通⾏⾞輛數，⼜已知同屬⼀國道的兩相鄰⾨架間為⼀個交流道之所在處，故將下游⾨架的通⾏⾞輛數減去上游⾨架的通⾏⾞輛數即為所對應交流道的淨流⼊或淨流出量，也就是該交流道之使⽤量。我們同時利⽤ M05A 數據集所提供的⾨架組合（共 490 組）來從 M03A 數據集中選取所考慮的⾨架，其中我們僅考慮同屬⼀個國道的相鄰⾨架的記錄，且剔除. 治政大量⽅式，我們這裡以同樣的時間分配及統計⽅式整理出⾨架間交流道的淨流⼊或立淨流出量平均。若將 A 標為上游⾨架，B 為相鄰的下游⾨架，則對某⽇（d）某⼀學. ⼩時（h）的流量差為. ∆Nh,d ≡. 12 ∑. {. m=1. ∑. B νi,m −. }. ∑. A νi,m. ,. i∈V. (3.5). Nat. sit. y. i∈V. ‧. ‧ 國. 跨國道⾨架組合的記錄。同前節所敘述的觀察全天 24 ⼩時的平均⾞速及路段⾞流. A(B). al. er. io. 其中 V 為所有⾞種的集合，νi,m 為於第 m 個五分鐘內通過 A (B) ⾨架的 i ⾞種. n. ⾞輛數（M03A 數據集提供）。我們再將考慮的不同⽇（d）的同時段流量差加總起來並作平均：. Ch. e ∑ndd=1 g c∆Nhh,di max. ∆N h =. dmax. i Un. ,. v. (3.6). 這裡 dmax 為所考慮的總天數。當然淨流量差 ∆N h 可為正或負，分別代表淨流⼊量或淨流出量。在繪圖⽅⾯，我們在路網圖交流道所在處以圓圈⼤⼩來表⽰淨流量差的⼤⼩，⼜以紅⾊代表正值（淨流⼊），藍⾊代表負值（淨流出），灰⾊則為持平（極⼩的平均淨流量差或零差量）。我們將這個顯⽰交流道使⽤量的圖⽰置⼊路段平均⾞流量的路網圖。範例請⾒圖 3.5. 30. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(41) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 圖 3.5: 交流道⾞流⼊—流出量 2017 年早上 10:00 ∼ 11:00 之北部地區交流道⾞流⼊—流出量路網圖。圖中紅⾊代表交流道之⾞流量於該時間段為流⼊⾞輛⽐流出⾞輛多，反之藍⾊則為流出⾞輛⽐流⼊⾞輛多，灰⾊代表流⼊流出⾞輛於該時間段⼀樣多。此外圖上交流道處的圓圈⼤⼩代表該交流道的淨流⼊或淨流出量愈多，亦即該交流道於該時間段的使⽤量⾼。. 31. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(42) 第四章. 國道 24 ⼩時交通狀況路網圖. 本章呈現國道 24 ⼩時⾞速、⾞流量以及⾞流流⼊—流出量之路網圖。藉由路網圖可發掘易壅塞路段以及易壅塞時段，以供⾏⾞時段的調整參考，也可供政府交通管理單位，做出相應交通管理決策的參考，更可以作為決策執⾏成效的快速. 政治大. 檢驗⽅式之⼀。這裡我們將⽐較全年以及週末之⾞流情形。. 立. ‧ 國. 學. 4.1. 國道整年 24 ⼩時「⾞速路網圖」——以 2017 年為. ‧. 例. Nat. sit. y. 整年度的⾞速路網圖顯⽰的是國道的南北向或者東西向⾏駛⽅向之 365 ⽇，於. er. io. 24 個⼩時時段的平均⾞速，亦即此⾞速路網圖可以總括的來看整年北中南部各區. al. n. iv n C hengchi U 呈現凌晨時段以及上下班尖峰時段國道⾞速概況。該⾞速路網圖上的顏⾊是分別. 域的國道，於 24 ⼩時的路段平均⾞速情形。以下我們以 2017 年為例，以路網圖. 從暗紅⾊往亮綠⾊，愈接近暗紅⾊則代表⾏⾞速度愈低，愈接近亮綠⾊則代表⾏⾞速度愈⾼。. 4.1.1. 凌晨時段. 從圖 4.1 、圖 4.2 、圖 4.3 、圖 4.4 、圖 4.5 和圖 4.6 （即 2017 年國道總平均⾞速圖）此六張圖可發現，各路段之南北向於前後此六個凌晨時段，顏⾊分佈於哪些路段的變化差異不⼤，以及各路段顏⾊變化也落在正負 10 kph 的範圍內，且平均⾞速⼤都落在 90 kph 以上，呼應了此時段為⾼速公路交通通暢時段。. 32. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(43) 立. 政治大. ‧ 國. 學. ‧. 圖 4.1: 國道整年平均每⽇之⼩時平均⾞速路網圖，於 00:00 ∼ 01:00 時段的 2017 年整年平均每⽇之⼩時平均⾞速依顏⾊區分圖。圖左為北/東向均速路網圖。圖右為南/西向均速路網圖。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 圖 4.2: 國道整年平均每⽇之⼩時平均⾞速路網圖，於 01:00 ∼ 02:00 時段的 2017 年整年平均每⽇之⼩時平均⾞速依顏⾊區分圖。圖左為北/東向均速路網圖。圖右為南/西向均速路網圖。 33. DOI:10.6814/NCCU201900620.



(46) 4.1.2. 上下班尖峰時段. 這裡我們呈現上下班尖峰時段國道各路段之平均⾞速路網圖，同樣以 2017 年為例。圖 4.7 之圖左為 2017 年於早上 07:00 ⾄ 08:00 此時段，北向及東向路段的年平均⾞速；圖右為 2017 年同時段，南向及西向路段的年平均⾞速。從圖 4.7 、圖 4.8 及圖 4.9 可以發現早上 07:00 ∼ 09:00 此段時間平均⾞速變化最多的路段，多集中在北部地區。此外圖 4.10 、圖 4.11 及圖 4.12 這三張下班時段 17:00 ∼ 19:00，不管北向/東向還是南向/西向也是北部地區呈現平均⾞速最低的區域（圖中愈紅的路段）。北部地區於上下班時段呈現偏橘、偏紅⾊甚⾄偏暗紅⾊此種低均速情形，其⼀. 政治大. ⼤可能因素為台北市（268.3 萬⼈，2017/12）、新北市（398.6 萬⼈，2017/12）與. 立. 桃園市（218.8 萬⼈，2017/12），總計整個北部地區約有 885.7 萬⼈⼝（資料來源：. ‧ 國. 學. 中華民國內政部⼾政司全球資訊網）[15]，約為台灣總⼈⼝數的 38% 都聚集在北部地區。另⼀可能因素為許多⼯廠與⼯作也在集中在新北、台北、桃園及新⽵，. ‧. 該四個區域 2017 年營運中⼯廠家數合計為 32,900 家，占全台營運中⼯廠⽐例為. sit. y. Nat. 38% （資料來源：中華民國統計資訊網）[16]。因上述可能性產⽣⼈⼝集中通勤於. io. er. 北部地區，造成北部⾼速網路的短時間負荷變重，⾞流速度降低。此外 17:00 ∼ 19:00 下班時段於中部及南部地區，不同於 07:00 ∼ 09:00 上班時. n. al. Ch. i Un. v. 段對⽐ 00:00 ∼ 06:00 凌晨睡眠時段的均速幾乎沒有變化。下班時段中部地區北. engchi. 向/東向路段，國道 1 號台中南屯⾄苗栗頭份路段均速降低 10 kph；下班時段中部地區南向/西向路段，僅台中、⼤雅、豐原及彰化路段降低約 10 kph ∼ 20 kph。由此可知下班時段台中有部分⾞流往北流回苗栗、新⽵等北部地區，另⼀部分流往彰化、雲林等地區。下班時段南部地區北向/東向路段，國道 1 號台南交流道⾄⾼雄交流道路段以及國道 8 號，均速降低 10 kph；下班時段南部地區南向/西向路段，國道 1 號台南交流道⾄⾼雄交流道、國道 8 號以及國道 10 號路段，均速降低約 10 kph ∼ 20 kph。從圖 4.10 可看出的較為不同之處是國道 10 號西向的⾞速於 17:00 ∼ 19:00 平均⾞速低於凌晨時段 20 kph，由此可知此時段⾞流是從⽥寮、中寮、旗⼭和九如等靠⼭地區流回⾼雄市區。. 36. DOI:10.6814/NCCU201900620.




(50) 4.2. 國道整年 24 ⼩時「路段之⾞流量路網圖」——以 2017 年為例. 此節呈現的⾞流量路網圖顯⽰的是雙向國道 1 號、2 號、3 號、3 甲、4 號、5 號、8 號及 10 號公路於不同時段（以⼀⼩時為單位）之各路段通⾏⾞輛數。考慮的是 2017 年⼀整年的情形。. 4.2.1. 凌晨時段. 從圖 4.13 和圖 4.14 凌晨 4:00 ∼ 5:00 及 5:00 ∼ 6:00 可發現，各國道北/東向與. 政治大. 南/西向之年平均每⽇每⼩時平均⾞流量機乎不⾼於 1000 vph （汽⾞流量單位：. 立. Vehicles per hour，縮寫成 vph，意即每⼩時通過參考路段的通⾏⾞輛數），也就是. ‧ 國. 學. 屬於⾞疏時段。此呼應前⼀節所呈現的通暢狀態的平均⾞速圖。. ‧. 4.2.2. 上下班尖峰時段. y. Nat. sit. 這裡呈現 2017 年平均每⽇每⼩時⾞流量圖，顯⽰國道各路段之年平均⾞流量。. n. al. er. io. 圖 4.15 之圖左為 2017 年於早上 07:00 ⾄ 09:00 此時段，北向及東向路段的年平均. i Un. v. ⾞流量；圖右為 2017 年同時段，南向及西向路段的年平均⾞流量。. Ch. engchi. 從圖 4.15 、圖 4.16 及圖 4.17 可以發現早上 07:00 ∼ 09:00 此段時平均每⽇每⼩時⾞流量最多（顏⾊最深）的路段，多集中在北部地區，且南/西向⽐北/東向部分路段於此上班時段⾼約 1000 vph ∼ 2000 vph。此外圖 4.18 、圖 4.19 及圖 4.20 這三張下班時段 17:00 ∼ 19:00，⾞流的各路段分佈兩個⽅向均相似，但北/東向⽐南/西向部分路段於此下班時段多出約 1000 vph ∼ 2000 vph 上下的⾞流量。. 40. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(51) 立. 政治大. ‧ 國. 學. ‧. 圖 4.13: 國道整年平均每⽇之⼩時⾞流量路網圖，於 04:00 ∼ 05:00 時段的 2017 年整年平均每⽇之⼩時⾞流量依顏⾊區分圖。圖左為北/東向均流量路網圖。圖右為南/西向均流量路網圖。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i Un. v. 圖 4.14: 國道整年平均每⽇之⼩時⾞流量路網圖，於 05:00 ∼ 06:00 時段的 2017 年整年平均每⽇之⼩時⾞流量依顏⾊區分圖。圖左為北/東向均流量路網圖。圖右為南/西向均流量路網圖。 41. DOI:10.6814/NCCU201900620.




(55) 4.3. 國道整年 24 ⼩時「交流道使⽤量之路網圖」——以 2017 年為例. 國道全年 24 ⼩時之「交流道使⽤量」顯⽰的為⼀年 365 ⽇中每⽇特定之⼀⼩時時段的交流道⾞流之平均淨流⼊—流出量。計算⽅式於第 3.4 節描述。我們以圓圈⼤⼩來呈現使⽤量多寡，並以紅⾊代表⾞流流⼊⽐流出多，以藍⾊代表⾞流流出⽐流⼊多，灰⾊點則代表⾞流量之流⼊量與流出量相等。這裡⼀樣以 2017 年為例。我們將這些代表交流道使⽤量的圓圈與顯⽰各路段⾞流量的路網圖結合在⼀起，並將全國路網圖在這裡分成北、中、南三區來呈現。. 立. 凌晨時段. 學. ‧ 國. 4.3.1. 政治大. 這裡分析凌晨四時和五時時段的⾞流流進—流出量路網圖，探討平⽇北中南各地區最早活動的地⽅ (如圖 4.21 、圖 4.22、圖 4.23、圖 4.24 、圖 4.25、圖 4.26、. ‧. 圖 4.27 、圖 4.28、圖 4.29、圖 4.30 、圖 4.31 和圖 4.32、）。. y. Nat. sit. 1. 從兩時段圖的變化中看出，早上五點開始北部及中部皆出現⾞流流⼊流出量. n. al. er. io. 增加交流道，分別為： (a) 北向⽅向. Ch. engchi. i Un. v. i. 北部：東湖、圓⼭、五股、⾼公局、林⼝（⽂化⼀路）、內壢、平鎮系統、楊梅、新⽵（光復路）等交流道。 ii. 中部：台中系統、⼤雅、彰化系統等交流道。 iii. 南部：⿍⾦系統、⾼雄（九如）、⾼雄（中正）等交流道。 (b) 南向⽅向 i. 北部：東湖、林⼝（⽂化⼀路）、機場系統、新⽵（光復路）、⼤溪、⼟城等交流道。 ii. 中部：彰化系統、霧峰等交流道。 iii. 南部：楠梓、⿍⾦系統、⾼雄（中正）等交流道。. 45. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(56) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. 圖 4.21: 2017 年平均每⽇於 04:00 ∼ 05:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量北部區域路網圖（北向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 圖 4.22: 2017 年平均每⽇於 04:00 ∼ 05:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量中部區域路網圖（北向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。 46. i Un. v. 圖 4.23: 2017 年平均每⽇於 04:00 ∼ 05:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量南部區域路網圖（北向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(57) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. 圖 4.24: 2017 年平均每⽇於 04:00 ∼ 05:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量北部區域路網圖（南向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 圖 4.25: 2017 年平均每⽇於 04:00 ∼ 05:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量中部區域路網圖（南向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。 47. i Un. v. 圖 4.26: 2017 年平均每⽇於 04:00 ∼ 05:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量南部區域路網圖（南向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(58) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. 圖 4.27: 2017 年平均每⽇於 05:00 ∼ 06:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量北部區域路網圖（北向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 圖 4.28: 2017 年平均每⽇於 05:00 ∼ 06:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量中部區域路網圖（北向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。 48. i Un. v. 圖 4.29: 2017 年平均每⽇於 05:00 ∼ 06:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量南部區域路網圖（北向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。. DOI:10.6814/NCCU201900620.

(59) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. 圖 4.30: 2017 年平均每⽇於 05:00 ∼ 06:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量北部區域路網圖（南向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 圖 4.31: 2017 年平均每⽇於 05:00 ∼ 06:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量中部區域路網圖（南向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。 49. i Un. v. 圖 4.32: 2017 年平均每⽇於 05:00 ∼ 06:00 時段的交流道⾞流之淨流⼊—流出量南部區域路網圖（南向⾞流）。交流道⾞流之淨流⼊—流出量依照該數的絕對值⼤⼩，愈⼤代表圖上交流道上的圓圈愈⼤；該圓圈顏⾊為紅⾊代表為流⼊之⾞輛多；該圓圈顏⾊為藍⾊代表流出之⾞輛多；灰⾊代表流⼊流出⾞輛數持平。. DOI:10.6814/NCCU201900620.