行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
滿足無縫運輸觀點之需求反應式大眾運輸服務派遣系統 (2/2)
研究成果報告(完整版)
計 畫 類 別 ： 個別型
計 畫 編 號 ： NSC 100-2628-E-216-001-
執 行 期 間 ： 100 年 08 月 01 日至 101 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 中華大學運輸科技與物流管理學系
計 畫 主 持 人 ： 蘇昭銘
計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：王貴枝 碩士班研究生-兼任助理人員：王張煒 博士班研究生-兼任助理人員：何文基
報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文
公 開 資 訊 ： 本計畫可公開查詢
中 華 民 國 101 年 10 月 27 日
中 文 摘 要 ： 近幾年來公共運輸環境丕變，客源急劇減少，客運公司減班 停駛產生時空縫隙，造成民眾在離峰時段搭乘上的不便，甚 至在部分地區民眾無法使用大眾運輸系統。針對此種尖離峰 需求特性明顯之區域，需求反應式大眾運輸服務(Demand Response Transit Service, DRTS)已被廣泛應用在國外諸多 具有此種需求差異明顯之地區。然國內研究大都著重在撥召 公車(Dial-a-ride)服務路線之規劃，在為考量既有大眾運輸 營運環境現況下，將會影響既有之公路汽車客運路線之乘載 率，造成公共運輸資源之浪費。本研究提出滿足無縫運輸觀 點之需求反應大眾運輸服務派遣系統(Seamless Demand Responsive Transit Dispatching System, SDRTDS)，結合 較具彈性的整合型 DRTS 填補固定路線大眾運輸服務之時空縫 隙，避免與現有大眾運輸服務形成競爭。SDRTDS 透過旅次規 劃子系統藉以找出大眾運輸系統的時空縫隙，並配合 DRTS 派 遣子系統整合固定路線運輸服務進行派遣作業。經利用以新 竹縣竹北市與尖石鄉分別進行情境測試與實際系統測試，發 現整合服務確實能提升民眾大眾運輸服務率、降低業者營運 成本，創造使用者、固定路線運輸業者、DRTS 業者三贏局 面。
中文關鍵詞： 無縫運輸、需求反應式大眾運輸服務
英 文 摘 要 ： In recent years, public transport environment has significantly changed resulting in sharp reduction of tourists. To respond, transit companies suspended service and thus created a lot of service gaps causing inconvenience to the general public during off-peak hours operations of traffic. In some areas people cannot even receive service of transit
systems. Demand response transit service (DRTS) is one of the solutions to improve the transit service in those areas where travel demand differs
significantly in peak and off-peak hour periods. In Taiwan, most studies, however, focused on such topics as scheduling of Dial-a-ride service that did not consider how to integrate the fixed-route and fixed- scheduled transit system that may cause waste of the public transport resources. This study proposed a Seamless Demand Responsive Transit Dispatching System (SDRTDS) which combines flexible DRTS and fixed-route transit services to improve services that could fill the previously existed transit service gap without
causing impact to the current transit service. The SDRTDS uses its trip planning subsystem to identify the services gap of transit systems, and by running the DRTS dispatching subsystems to integrate the fixed-route and fixed-schedule transit service to design the route and schedule of the DRTS. The case study results of Jhubei city and Jianshih township reveal that integration of transit services could increase transit service rates and reduce operating costs creating a win-win situation for the public transport users, the fixed-route transit operators, and the DRTS operators.
英文關鍵詞： seamless transportation, demand response transportation
滿足無縫運輸觀點之需求反應大眾運輸服務派遣系統 摘要
近幾年來公共運輸環境丕變，客源急劇減少，客運公司減班停駛產生時空縫隙，造 成民眾在離峰時段搭乘上的不便，甚至在部分地區民眾無法使用大眾運輸系統。針對此 種尖離峰需求特性明顯之區域，需求反應式大眾運輸服務(Demand Response Transit Service, DRTS)已被廣泛應用在國外諸多具有此種需求差異明顯之地區。然國內研究大 都著重在撥召公車(Dial-a-ride)服務路線之規劃，在為考量既有大眾運輸營運環境現況下，
將會影響既有之公路汽車客運路線之乘載率，造成公共運輸資源之浪費。本研究提出滿 足無縫運輸觀點之需求反應大眾運輸服務派遣系統(Seamless Demand Responsive Transit Dispatching System, SDRTDS)，結合較具彈性的整合型 DRTS 填補固定路線大眾運輸服 務之時空縫隙，避免與現有大眾運輸服務形成競爭。SDRTDS 透過旅次規劃子系統藉以 找出大眾運輸系統的時空縫隙，並配合 DRTS 派遣子系統整合固定路線運輸服務進行派 遣作業。經利用以新竹縣竹北市與尖石鄉分別進行情境測試與實際系統測試，發現整合 服務確實能提升民眾大眾運輸服務率、降低業者營運成本，創造使用者、固定路線運輸 業者、DRTS 業者三贏局面。
Abstract
In recent years, public transport environment has significantly changed resulting in sharp reduction of tourists. To respond, transit companies suspended service and thus created a lot of service gaps causing inconvenience to the general public during off-peak hours operations of traffic. In some areas people cannot even receive service of transit systems. Demand response transit service (DRTS) is one of the solutions to improve the transit service in those areas where travel demand differs significantly in peak and off-peak hour periods. In Taiwan, most studies, however, focused on such topics as scheduling of Dial-a-ride service that did not consider how to integrate the fixed-route and fixed-scheduled transit system that may cause waste of the public transport resources. This study proposed a Seamless Demand Responsive Transit Dispatching System (SDRTDS) which combines flexible DRTS and fixed-route transit services to improve services that could fill the previously existed transit service gap without causing impact to the current transit service. The SDRTDS uses its trip planning subsystem to identify the services gap of transit systems, and by running the DRTS dispatching subsystems to integrate the fixed-route and fixed-schedule transit service to design the route and schedule of the DRTS. The case study results of Jhubei city and Jianshih township reveal that integration of transit services could increase transit service rates and reduce operating costs creating a win-win situation for the public transport users, the fixed-route transit operators, and the DRTS operators.
一、 前言
無縫運輸觀念乃目前政府所強調之施政重點，依據交通部運輸研究所(2009)之定義：
公共運輸之無縫式接駁服務(seamless feeder service)，乃指使用者在旅次鏈(trip chain)中 能透過步行及各類型公共運輸工具所提供服務之整合，讓使用者在可接受條件(如：可 接受步行距離、可接受等待時間、可接受票價、可接受服務水準)下達到及戶(door-to-door) 運輸目標之服務方式。因此，建構公共運輸無縫式接駁服務環境之理想即是從使用者整 體旅次鏈觀點，透過各公共運輸機構之各種整合，以滿足時間銜接無縫(time seamless)、
空間銜接無縫(spatial seamless)、運輸資訊無縫(information seamless)及運輸服務無縫 (service seamless)等四項目標。目前台灣地區主要之公路客運服務乃由固定路線與固定 班次之傳統市區汽車客運與公路汽車客運路線扮演主要角色，另外再輔以計程車運輸服 務，及少數服務特定族群之復康巴士系統。然由於近幾年來公共運輸環境丕變，客源急 劇減少，客運公司亦積極調整路線與班次，以 A 公司為例，原本所經營之 179 條公路汽 車客運路線數中，在民國 95 年至 97 年中透過減班、不續營等正常監理程序所停駛之路 線即達 102 條(56.98%)、減班之路線數亦達 43 條(24.02%)，致使對當地民眾造成空間與 時間之縫隙，所謂的時間縫隙乃是因為班次的減少，造成民眾在離峰時段搭乘上的不方 便；而空間縫隙則是由於路線停駛致使部分地區民眾無法使用大眾運輸系統之現象。
針對此種尖離峰特性明顯而造成時空縫隙之區域，美國自 1976 年起各地方政府及 陸續提出彈性運輸服務(flexible transit service)之構想，並衍生出近年在世界各地蔚為風 潮之需求反應式大眾運輸服務(Demand Response Transit Service, DRTS)。需求反應式運 輸是一種使用者導向式的彈性運輸服務，為調度中心根據使用者需求來決定營運時間與 路線。然從台灣學術界之研究中，發現游進俊(1992)、向美田(1997)、蘇昭銘與楊琮平 (2002)、辛孟鑫(2005)、林佳鴻(2005)、袁智偉(2006)、黃漢瑄(2006)、 魏健宏等人(2007) 之研究，大都著重在 DRTS 服務型態中之撥召公車(Dial-a-ride)服務路線之規劃，撥召公 車雖亦為 DRTS 之ㄧ種服務型態，但若僅以撥召公車方式進行無縫運輸之接駁服務，雖 可完全滿足使用者之時間與空間無縫，但卻可能產生下列幾項問題：
1. 影響既有之公路汽車客運路線之乘載率，造成惡性循環：若任ㄧ使用者之旅次需求，
均採及戶之撥召公車進行服務，在有公路汽車客運服務之時段，勢必影響其乘載率，
當乘載率下降時，客運業者通常係採取減班之因應方式，因而形成運輸服務的惡性 循環。亦即此種未與固定路線之大眾運輸系統整合之需求反應式服務，將形同一種 新型運具，對既有之公路汽車客運造成競爭。
2. 造成公共運輸資源之浪費：目前多數偏遠地區路線大都因為虧損而接受政府補貼，
倘若 DRTS 係以競爭型態與既有之公路汽車客運路線進行競爭，將會因乘載率的下 降而造成營運虧損的擴大，造成資源的浪費，再者若 DRTS 採取對使用者之補貼時，
更將會增加不必要之旅次需求補貼。
3. 未能兼顧財務永續與社會永續之目標：在照顧偏遠地區民眾通行權利的社會永續目 標上，若對不必要的旅次需求進行補貼，將可能使財政負擔加劇，因而無法達到財
務永續的目標。
綜合前述探討可知臺灣地區在引進需求反應式服務的規劃中，必須在無縫運輸之前 提下，方能讓 DRTS 之引進發揮應有之效益，真正彌補固定路線、固定班次之大眾運輸 服務所呈現之時空縫隙，而非與既有之大眾運輸服務形成競爭。因此如何找出大眾運輸 系統真正的時空縫隙，並選擇適當之 DRTS 服務型態進行派遣作業，即為我國在積極推 動 DRTS 服務過程中，所需要面對之重要課題。在蘇昭銘等人進行之「整合固定路線與 需求反應服務之大眾運輸路網與排班規劃研究」(NSC 98-2221-E-216 -025)中，已利用地 理資訊系統分析出大眾運輸系統之時空服務縫隙，同時亦發現整合型 DRTS 之總社會成 本較固定路線公車為低，然該研究中並未針對 DRTS 之服務派遣系統進行整體性之規劃 與構建，僅只於個別分析方法之發展。由於台灣地區公路汽車客運路線超過一千條，站 牌總數超過十萬座，未來勢必藉由整合型 DRTS 派遣系統的構建，方能更有效率地在短 時間內考量既有之大眾運輸服務現況，在無縫運輸環境前提下進行 DRTS 之派遣服務。
二、 文獻回顧
2.1 DRTS 營運模式
吳素華(2008)根據相關文獻整理得知，需求旅次的起迄點特性分為一對一、多對一、
一對多及多對多等四類，並將需求反應運輸服務之營運市場分為五類，分別為都會區副 大眾運輸、鄉村地區副大眾運輸、接駁運輸、無障礙運輸服務及社會服務運輸等。康書 嫚(2005)與陳怡安(2009)回顧需求反應運輸服務發展的重要計畫 SAMPLUS，對運輸服務 之路線型式分類為：(1)固定路線(Fixed routes)，為傳統公路客運的服務路線。(2)半固定 路線(Semi-fixed routes)，路線僅停靠起、迄兩端與一些中途的固定點。有排定之班次時 間，而當有運輸需求預約時，則順向開往搭載。(3)彈性路線(Flexible routes)，車輛於規 定時間及端點出發，行經路線停靠起、迄兩端與預約之停靠點，無中途固定點停靠點。
(4)虛擬彈性路線(Virtual flexible routes)，沒有端點、固定中途停靠站或預約停靠點，類 似沒有固定時間的計程車，車輛只前往有需求服務之停靠點。另還依停靠站彈性分為：
(1)端點停靠點(End stop points)，通常為路線的起、迄點。(2)中途固定停靠點(Fixed intermediate stop points)，一般的公車停靠站。(3)事先規劃停靠點(Predefined stop points)，
已確認的預約地點，通常設有指示牌。(4)臨時(未)規劃停靠點(Non-predefined stop points)，
不固定的停靠點，通常為乘客的住家。(5)因應虛擬彈性路線，車輛只停靠於事前預約之 停車點(stop-to-stop)或臨時停靠點(door-to-door)。張凱勝(2003)與顏吟芳(2004)回顧目前 現行之需求反應運輸服務類型，發現目前服務類型多屬無障礙運輸服務及社會服務運輸 居多，主要有學生專車、社區巴士、醫療巴士、復康巴士及共乘計程車等。Hickman 和 Blume(2001)提出經由 DRTS 將乘客從起點接送至固定路線場站，待乘客搭乘固定路線 運輸服務到達迄點最近場站後再以 DRTS 接送至迄點，這種整合運輸方式不僅可以減少 業者成本還能提昇旅客服務水準。
透過上述文獻，茲歸納需求反應運輸服務營運模式如表 1 所示，模式之分類方式包 括：運輸目的、預約方式、停靠位置、路線型態、旅次型態和車輛分配等類別，該些營 運類別決定了需求反應運輸服務彈性程度。本研究擬定整合型 DRTS 運輸服務營運模式，
服務範圍限定在時間或空間缺乏大眾運輸服務之區域，以接受預約訂位方式(需求資料 已知)，提供 DRTS 接駁乘客至固定路線運輸停靠站，乘客轉乘固定路線運輸服務至鄰 近迄點停靠站，再交由 DRTS 接駁乘客至先前預約迄點，而車輛派遣方式滿足多對多或 多對一旅次型態，並以單車場為收發車據點，提供同座位數輛之車種服務乘客。
表1 DRTS營運模式模式
分類方式 類型 說明
運輸目的
特定運輸服務 針對特定族群服務
幹線運輸服務 取代一般固定路線運輸服務 支線運輸服務 連結主要運輸路線運輸服務
整合運輸服務 整合並補強固定路線時空縫隙運輸服務
預約方式
預約訂位 提前預約訂位 即時定位 即時預約訂位
道路攬客 司機依乘客意願隨時停車載客
停靠位置
起迄站 停靠於發車站與終點站 固定停靠站 停靠於已規劃之固定停靠站 預約停靠點 停靠於乘客預約之停靠位置 非預約停靠點 停靠於乘客臨時指定之停靠位置
路線型態
固定路線 傳統公路客運的服務路線 半固定路線
路線僅停靠起、迄兩端與一些中途的固定點。
有排定之班次時間，而當有運輸需求預約時，
則順向開往搭載。
彈性路線
車輛於規定時間及端點出發，行經路線停靠 起、迄兩端與預約之停靠點，無中途固定點停 靠點。
虛擬彈性路線 車輛只前往有需求服務之停靠點。
旅次型態
一對一 運送相同起迄點之乘客
一對多 運送相同起點但不同迄點之乘客 多對一 運送不同起點但相同迄點之乘客 多對多 運送不同起迄點之乘客
車輛分配 單車種 單一車種派遣
多車種 多車種組合派遣 車輛場站 單車場 收發車只有一個車場
多車場 收發車有多個場站可以選擇 服務範圍
特定需求區域 僅針對特定需求服務之區域
運輸縫隙區域 時間或空間上缺乏大眾運輸服務之區域 全區域 全面區域
2.2 DRTS 車隊派遣方法
Cordeau and Laporte(2003a)將撥召問題定義為，有 n 個旅客在各自的起點需要被服 務前往各迄點，而該運輸服務係由一個具有 m 輛車的車隊及一個場站(做為車隊出發點) 為基礎所提供，目標式通常為最小化總營運成本、車輛繞行時間、旅客乘車時間、或使 用車輛數等，並符合車容量、車輛最大繞行時間、時窗及最大等候時間等限制條件，以 規劃一組最小成本車輛路線，儘可能服務所有旅客。Diana and Dessouky (2004)指出若以 模式構建的觀點而言，撥召問題和撿取與配送車輛途程問題(PDVRP)加上最長旅客容許 旅行時間限制類似。Cordeau and Laporte(2007)指出撥召問題最常見的例子是在提供老年 人或行動不便者的及門(door-to-door)運輸服務。
Cordeau and Laporte (2003b, 2007)曾回顧了許多與撥召公車問題相關的文獻，作者 將撥召問題依規劃方式區分為靜態問題與動態問題。所謂靜態(static case)表示在開始進 行規劃前，已知所有旅客的參與資料，故在事件進行前即完成旅客撮合規劃；而動態 (dynamic case)則表示開始進行規劃前，僅已知部份旅客的參與資料，而在事件進行中仍 陸續獲得其他旅客的參與資料，規劃者在獲得新資料後持續的進行調整旅客撮合。以下 分別針對靜態和動態之撥召公車相關文獻進行回顧。
在靜態方面， Cordeau and Laporte (2003a)針對一以最小化車輛繞行成本為目標，
且具有車容量限制、車輛最長繞行時間限制及旅客最長旅行時間限制的撥召問題，利用 禁忌搜尋法配合節點再插入法，發展一演算法以求解問題。Aldaihani and Dessouky (2003) 針對公車站去程和回程的及門運輸撥召問題，以最小化駕駛與旅客之旅行距離為目標，
利用禁忌搜尋演算法並配合節點再插入法以求解問題。Diana and Dessouky (2004)針對大 型含時窗限制之撥召問題(500 及 1000 人)，以最小車隊總旅行距離、最小旅客的總繞行 時間及最小車隊的總等待時間之加權目標，利用平行式插入法求解問題。Rekiek et al.
(2006)以最小化車輛使用數為目標，發展一兩階段式求解演算法。第一階段應用基因演 算法以分群，第二階段則利用插入機制以規劃路線。Xiang et al. (2006)以最小化車輛固 定成本、車輛變動成本及駕駛之變動成本總和為目標，利用插入法及旅客間路線交換 (inter-route)方式以構建路線。Wong and Bell (2006)以最小化總營運成本、旅客旅行時間 以及未被指派需求之懲罰值三項加總為目標，利用平行式插入法求解問題：首先將需求 配對難易程度進行分等，再以最難者到最易者依序插入至路徑中，以求解路線。Cordeau (2006)及 Ropke et al. (2007)皆以最小化總繞行長度為目標，分別構建一混合整數規劃模 式及整數規劃模式，並以分枝切面法(branch-and-cut)分別求解問題。Melachrinoudis et al.
(2007)針對醫護機構行動不便者的接送問題，以最小化運輸成本及對旅客造成不便之時 間(包括超額旅行時間以及晚於時窗開始之時間)之總和為目標，並利用禁忌搜尋法求解 問題。Jørgensen et al. (2006) 以運輸成本最小化與旅客需求違反最小化之多目標，利用 基因搜尋機制建立分群，再以最近鄰點法建立路徑以求解問題。Parragh et al. (2010) 針 對一以最小路徑成本為目標，同時考量最大容許繞行路線、時窗、最大旅客旅行時間等 限制之撥召問題進行求解。求解演算法是以鄰域搜尋為基礎。Sin and Dag (2011)認為需 求點(旅客)的產生具有隨機性，因此考量需求點出現的隨機，以最小路線成本的期望值
為目標，以隨機性整數線性規劃(stochastic integer linear program)構建一隨機性撥召問題 (probabilistic dial-a-ride problem)，並提出一區域與禁制搜尋法(Tubu Search)。Yan et al.
(2012) 針對預約式旅次，以共乘配對系統規劃者的角度，建立一系統最佳化之配對架構，
其中包含車隊共乘配對及單一車輛定線暨旅客配對等兩階段共計三個模式，其中因車隊 共乘配對模式規模較大，因此，發展一以拉氏鬆弛法暨次梯度法為基礎的求解演算法。
在動態方面，Attanasio et al. (2004)延續 Cordeau and Laporte (2003a)之研究，以禁忌 搜尋法所求得之靜態初始解為基礎，加入平行處理方法以求解動態撥召問題。辛孟鑫 (2005)針對台北市復康巴士進行路線規劃，其問題特性具有時窗限制、並考慮回頭車利 用及動態旅客媒合程序，以啟發式尋優法進行車輛路線及班表的求解，最後並建立績效 指標以評估系統改善之程度。吳沛儒(2005)結合地理資訊系統構建共乘接駁演算法，該 演算法主要透過地理資訊系統迅速進行空間分析，再以兩階段求解：第一階段先決定各 車輛內部旅客之最適載送順序；第二階段再進行即時需求增量的派遣，主要是希望滿足 即時需求外，在現有接載組合亦不被變更的限制下，選擇最適共乘接駁計程車以進行派 遣。楊淑芳(2006) 以車輛總旅行時間最小化為目標，以二階段演算法求解具有時窗限制、
車容量限制以及地理距離限制的中型車共乘問題：第一階段為處理靜態需求，是利用螞 蟻演算法結合噪音擾動法進行路線的規劃；第二階段處理動態需求，是利用插入法及節 點交換法並配合門檻值接受法進行求解。黃漢瑄(2006)在旅行時間加入動態之觀念，並 以最小化旅行距離為目標，利用基因演算法及螞蟻演算法求解多車輛撥召問題 。 Coslovich et al. (2006)考量不適水準(level of dissatisfaction, LOD)最小化之目標（LOD 為 服務品質的測度，包括服務時間及超額旅行時間，後者意指實際旅行時間與最小旅行時 間之差），利用插入新需求至現有路線來求解動態車輛撥召問題，其演算法分為兩階段：
首先建立一可行之路線，並透過 2-opt 節線交換法改善路線解，接著插入新需求以求解。
Luo and Schonfeld (2011)針對運輸需求即時產生時的問題進行求解，以最少車輛數滿足 所 有 的 需 求 為 目 標 ， 作 者 提 出 即 刻 插 入 (immediate insertion) 與 水 平 滾 動 插 入 (rolling-horizon insertion)兩種策略，並針對兩種策略分別發展演算法與比較。
文獻指出最佳解演算法適合解決小規模問題，並能取得最佳解，然問題規模變大時，
該方法需要較長的運算求解時間，甚至無法在合理時間計算出結果，而啟發式演算法雖 在大規模問題中精度不具優勢，但在求解大規模 VRP 問題時，總可以在有限的時間內，
找到次優解或可行解，尤其人工智慧演算法啟發式演算法更具有求解性能佳、穩健性高 等優點，因此本研究將運用人工智慧啟發式驗算法作為求解 DRTS 車隊派遣方法。
三、 系統規劃與建置
3.1 整合型 DRTS 車隊派遣問題
本研究所提出在無縫運輸環境下進行 DRTS 之車輛派遣，主要在避免單純的以撥召 公車方式進行營運時，雖可提供原先無大眾運輸服務民眾便利的服務，完全滿足使用者 之時間與空間無縫，但卻可能產生與大眾運輸系統形成競爭之不合理現象。為進一步說 明本研究所提出整合型 DRTS 服務構想與傳統 DRTS 之差異，茲以圖 1 之案例加以說明，
圖中之固定路線式大眾運輸系統包括路線 1 與路線 2 兩條公車路線，今有兩個運輸需求 產生，需求之起迄點分別為(O1,D1)及(O2,D2)，由於傳統 DRT 係將使用者直接送到迄點，
圖中虛線表示為可能服務路線，其中每一個需求之迄點必須在起點之後到達。而本研究 由於在 DRTS 規劃前先整合旅次規劃技術，旅次規劃會建議第一位使用者先步行到可接 受步行距離範圍內之 T1車站，再搭乘固定路線 1 之公車到 T5車站，由於 T5車站到目的 地之距離較遠，即需利用 DRTS 提供服務；同時會建議第二位使用者到固定路線 2 的 T2 車站，直接搭乘公車即可抵達目的地 T4 車站，其中 O2 到車站 T2 由於步行距離超 過可接受範圍，故需透過 DRTS 加以服務，此時整合型 DRTS 所需提供服務之起迄對則 調整為(T5,D1)及(O2,T2)，圖中實線即表示為整合型 DRTS 可能服務之路線，其可能以較 低之 DRTS 營運成本填補大眾運輸之服務縫隙，且同時可增加固定路線大眾運輸之營運 收入。因此，本研究所提出之整合營運構想即包括三個層面，第一為利用旅次規劃技術 找出使用者所設定需求旅次資料中大眾運輸無法提服務之縫隙；其次為依據縫隙分析結 果，確認整合型 DRTS 所需提供之服務起迄對；最後為規劃同一個需求時段中所有需求 起迄對資料之路線。
綜合前述說明，本研究提出之整合型 DRTS 車隊派遣問題即是在大眾運輸所提供服 務之路線停靠站與班次均缺乏的前提下，依據同一需求時段中各使用者設定之旅次起迄 對資料，以最小化社會成本為分析目標，進行 DRTS 之車輛派遣規劃。
O1
D1
傳統DRT路線 整合DRT路線 候選轉乘點 起迄需求點
固定路線2 固定路線1
T3
T1
T2
T5
T4
T3 8:00 8:10 T1 8:05 8:15 T5 8:15 8:25 固定路線1
T3 8:06 8:36 9:06 T2 8:11 8:41 9:11 T4 8:21 8:51 9:21
固定路線2 O2
D2
DRT場站
圖 1 整合型 DRTS 服務案例
3.2 整合型 DRTS 系統規劃
本研究所提出之整合型 DRTS 系統包含：大眾運輸旅次規劃、乘客旅次調整與 DRT 車隊派遣三個模組，詳細運作流程如圖 2 所示，當使用者輸入起迄點後整合服務系統中 之大眾運輸旅次規劃模組即會進行旅次規劃程序，若可產生大眾運輸旅次方案，表示並 不需要 DRT 之服務；若無法產生方案，則需透過旅次調整模組，將原先使用者設定之 起迄點，調整為大眾運輸無法服務之縫隙，並記錄調整後之起迄資料。當記錄完所有使 用者之需求資料後即可透過 DRT 車輛派遣模組，進行 DRT 車輛派遣作業，並將派遣結 果分別傳送給 DRT 業者及使用者。後續茲就大眾運輸旅次規劃、乘客旅次調整與 DRT 車隊派遣等三個模組之詳細內容分別說明。
使用者 整合服務系統 DRT業者
輸入旅次起迄點 大眾運輸旅次規劃模組
可產生大眾 運輸旅次方案 輸出大眾運輸規劃方
案 是
DRT車隊派遣模組 是否使用DRT服務
否
是
輸入可提供服務 之車輛與時段 大眾運輸旅次規劃
DRT派遣服務
可產生DRT 通知使用者服務型式 服務方案
接受DRT服務 確認DRT服務內容
結束 否
通知提供DRT服務業 者
否 結束
通知駕駛提供服務 結束 是
是
乘客旅次調整模組
否
通知使用者服務內容
結束
圖 2 整合系統運作關係圖
3.2.1 大眾運輸旅次規劃模組
大 眾 運 輸 旅 次 規 劃 模 組 依 據 整 合 型 大 眾 運 輸 旅 次 規 劃 系 統 研 究 計 畫 (NSC 96-2622-E-216-011-CC3)之旅次規劃邏輯所建立，主要功能為協助使用者找尋步行可及 的大眾運輸場站、合理的搭乘路線、確切的上下車時間與轉乘地點，若無法得出可行固 定路線大眾運輸方案，即代表使用者面臨運輸縫隙，因此大眾運輸旅次規劃模組又可作 為滿足無縫運輸觀點之前置分析，判斷整合型 DRTS 服務時機。詳細演算邏輯流程如圖 3 所示，內容描述如下：
開始
存在紀錄?
搜尋起點與迄點是 否在最大可容忍步
行距離內
否
輸出步行方案
搜尋起迄點在使用 者設定的出發日期 內有營運的路線
存在紀錄?
無可行方案
比對路線是否一致
路線一致?
是
輸出直達方案
搜尋最大可容忍等 待時間內的2班班次 存在紀錄
搜尋起迄點在使用者 設定的出發日期內有 營運的一次轉乘路線
1.判斷轉乘點 2.搜尋最大可容忍等 待時間內的2班班次
是
存在紀錄?
輸出一次轉乘方案
搜尋起迄點在使用者 設定的出發日期內有 營運的二次轉乘路線
存在紀錄 1.判斷轉乘點 2.搜尋最大可容忍 等待時間的2班班次
存在紀錄?
輸出二次轉乘方案
否 是
否
是 否
否
存在紀錄?
是 是
否 是
是 否
否
圖 3 大眾運輸旅次規劃模組演算邏輯
步行方案判斷：搜尋起點與迄點的距離是否存在最大可容忍步行範圍內，若符合條件則 輸出步行方案，否則即執行步驟 2。
直達方案判斷：分別搜尋起點 O 可步行到達的站牌及該些站牌在出發日期有提供營運之
路線 O(I)，與迄點 D 可步行到達的站牌及該些站牌在出發日期有提供營運之路線 D(J)，
若 O(I) 或 D(J) 為空集合，表示起迄點間無可搭乘之大眾運輸站牌或路線，為無可行方 案；若兩集合均存在資料，則令 M(I) = O(I)∩D(J)。當 M(I) 為空集合時，表示起迄點間 不存在直達方案，即進行步驟 3；若 M(I) 非空集合，表示起迄點間存在直達路線，則 搜尋直達路線中最大可容忍等待時間內的 2 個班次，並記錄上下車場站、計算出發時間、
到達時間、步行距離並輸出直達方案。
一次轉乘方案判斷：承續前一步驟之搜尋結果，搜尋 O(I) 路線中可轉乘 D(J) 路線的所 有路線組合 T(I) ，若 T(I) 為空集合，表示起迄點間不存在一次轉乘方案，即進行步驟 4；當 T(I) 不為空集合時，集合內之路線組合即為一次轉乘路線方案，必須進一步判斷 轉乘點位置。
二次轉乘方案判斷：承續前一步驟之搜尋結果，由二次轉乘可行參照表中搜尋在 O(I) 路 線中可轉乘 D(J) 路線的第三條路線 T(k)，若 T(k) 為空集合，表示該起迄點間不存在二 次轉乘以內之可行方案；若 T(k) 不為空集合，集合內之路線組合即為二次轉乘路線，
即必須比照步驟 3 之判斷方式，分別求出兩個轉乘點之位置，並記錄所有上下車場站、
出發時間、到達時間、步行距離及搭乘班次，並輸出二次轉乘方案。
3.2.2 乘客旅次調整模組
乘客旅次調整模組主要功能為當使用者無法使用大眾運輸固定路線服務時，透過該 模組分析出整合 DRT 與固定路線大眾運輸規劃方案，內容包含選擇合理轉乘站以及搜 尋固定路線大眾運輸班次。詳細流程如圖 4 所示，茲就流程中之重要步驟說明如下：
使用者輸入旅次需求之起點、迄點及選擇需要服務之時段時間窗。
利用 Dijkstra 演算法計算起迄點間的最短距離值。
判斷起迄點之距離值是否大於最長距離限制值，若小於限制值，表示使用者直接由 DRTS 接送至迄點較具有效益，將該旅次需求之起迄資料直接紀錄至需求集合 D 中，接下來進 行步驟 5；若大於距離限制值，表示使用者必須藉由 DRTS 進行固定路線大眾運輸之接 駁服務，因此將起點進行環域分析，搜尋 L 公尺內提供服務之站牌，若無紀錄進行步驟 5；同時以迄點為中心作環域分析搜尋步行可及之站牌，若有紀錄即代表使用者可從轉 乘站直接步行至迄點，確定迄點端步行方案；若無紀錄則搜尋 L 公尺內提供服務之站 牌。
進行比對鄰近起迄點站牌所屬路線是一致，若路線一致則將距起迄點最近之站牌作為整 合 DRTS 與固定路線服務之上下車站，此時即將使用者設定之起迄點與時間窗依據大眾 運輸之班次與搭乘場站進行替換，並將該資料紀錄至需求集合 D 中。
自需求集合 D 中，利用下一節之 DRTS 規劃模式進行相關規劃作業。
計算起迄點 最短路徑距離D
D大於設定距離Dmin
否
路線一致?
開始
DRTS車隊派遣模組 是 搜尋起點在使用者設定
的出發日期內有營運的 固定路線
存在紀錄？
搜尋迄點是否在可最大 容忍步行距離內
存在紀錄？
否 是
比對路線是否一致
搜尋起點在使用者設定 的出發日期內有營運的
固定路線 否
存在紀錄？
是
確認使用者迄點端步行 方案
否 是
判斷轉乘停靠站與班次
調整使用者旅次與時間 窗
圖 4 乘客旅次調整流程圖 3.2.3 DRTS 車隊派遣模組
在車輛派遣模組分析邏輯方面，係參考整合固定路線與需求反應服務之大眾運輸路 網與排班規劃研究計畫(NSC 98-2221-E-216-025)之大眾運輸整合機制，建立 DRTS 車隊 派遣模組，其主要功能為解決車輛路線安排與車輛調度問題。經由前述乘客旅次調整之 分析，經過起迄點與時間窗替換過後之需求資料，即可轉換成傳統考量時間窗之同時收 送貨多車輛路線問題(Multiple Vehicles Pick-up and Delivery Problems with Time Windows, m-PDPTW)，該問題之數學模式依據 Desrosiers 等人(1986)之研究可示意如式(1)至式(15)
所示，相關符號之說明如下：
𝐾 ：車輛總數
k ：車輛編號(1、2、…..K) 𝐴𝑘 ：k 車的所有可行解節線 𝑐𝑘 ：k 車的單位接送成本 𝐿𝑘𝑖 ：k 車負責運送需求點 i
𝑐𝑖𝑗𝑘 ：k 車從需求點 i 行駛到需求點 j 的單位成本 𝑋𝑖𝑗𝑘 ：k 車從需求點 i 行駛到需求點 j
𝑋𝑗𝑖𝑘 ：k 車從需求點 j 行駛到需求點 i 𝑁 ：起迄點集合
𝑁𝑃 ：起點集合 𝑁𝐷 ：迄點集合 𝑜(𝑘) ：k 車起點集合 𝑑(𝑘) ：K車迄點集合
𝑋𝑜(𝑘),𝑗𝑘 ：k 車從 k 車起點集合到需求點 j 𝑋𝑖,𝑑(𝑘)𝑘 ：k 車從需求點 i 到 k 車迄點集合
𝑋𝑗,𝑛+𝑖𝑘 ：k 車從需求點 j 到需求點 n+i 𝑇𝑖𝑘 ：k 車在需求點 i 的時間 𝑇𝑛+𝑖𝑘 ：k 車在需求點 n+i 的時間
𝑡𝑖𝑗𝑘 ：k 車從需求點 i 到需求點 j 的行駛時間 𝑡𝑖,𝑛+𝑖𝑘 ：k 車從需求點 i 到需求點 n+i 的行駛時間
𝑇𝑗𝑘 ：k 車在需求點 j 的時間 𝑎𝑖 ：最早可到達需求點 i 的時間 𝑏𝑖 ：最晚可到達需求點 i 的時間
𝑙𝑗 ：需求點 i 的需求數 𝑄𝑘 ：K 車容量
𝐿𝑗𝑘 ：k 車運輸需求點 j 時的容量 𝐿𝑘0(𝑘) ：k 車運輸 k 車起點集合時的容量
𝐿𝑘𝑛+𝑖 ：k 車運送 n+i 時的容量 𝑙𝑖 ：需求點 j 的需求數 目標式：
Minimize ∑𝑘∈𝐾∑(𝑖,𝑗)∈𝐴𝑘𝑐𝑘(𝐿𝑘𝑖)𝑐𝑖𝑗𝑘𝑋𝑖𝑗𝑘 (1) 限制式：
∑𝑘∈𝐾∑𝑗∈𝑁∪{𝑑(𝑘)}𝑋𝑖𝑗𝑘 = 1, ∀𝑖 ∈ 𝑁𝑃 (2)
∑𝑗∈𝑁𝑃∪{𝑑(𝑘)}𝑋𝑜(𝑘),𝑗𝑘 = 1, ∀𝑘 ∈ 𝐾 (3)
∑𝑖∈𝑁∪{𝑜(𝑘)}𝑋𝑖𝑗𝑘 − ∑𝑖∈𝑁∪{𝑑(𝑘)}𝑋𝑗𝑖𝑘 = 0, ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀𝑗 ∈ 𝑁 (4)
∑𝑖∈𝑁𝐷∪{𝑜(𝑘)}𝑋𝑖,𝑑(𝑘)𝑘 = 1, ∀𝑘 ∈ 𝐾 (5)
𝑋𝑖𝑗𝑘(𝑇𝑖𝑘+ 𝑡𝑖𝑗𝑘 − 𝑇𝑗𝑘) ≤ 0, ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀(𝑖, 𝑗) ∈ 𝐴𝑘 (6)
𝑎𝑖 ≤ 𝑇𝑖𝑘 ≤ 𝑏𝑖, ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀𝑖 ∈ 𝑉𝑘 (7)
𝑋𝑖𝑗𝑘(𝐿𝑘𝑖 + 𝑙𝑗− 𝐿𝑗𝑘) = 0, ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀(𝑖, 𝑗) ∈ 𝐴𝑘 (8)
𝑙𝑖 ≤ 𝐿𝑘𝑖 ≤ 𝑄𝑘, ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀𝑖 ∈ 𝑁𝑃 (9)
0 ≤ 𝐿𝑘𝑛+𝑖 ≤ 𝑄𝑘− 𝑙𝑖, ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀𝑛 + 𝑖 ∈ 𝑁𝐷 (10)
𝐿𝑘0(𝑘) = 0, ∀𝑘 ∈ 𝐾 (11)
𝑇𝑖𝑘+ 𝑡𝑖,𝑛+𝑖𝑘 ≤ 𝑇𝑛+𝑖𝑘 , ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀𝑖 ∈ 𝑁𝑃 (12)
∑𝑗∈𝑁𝑋𝑖𝑗𝑘 − ∑𝑗∈𝑁𝑋𝑗,𝑛+𝑖𝑘 = 0, ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀𝑗 ∈ 𝑁𝑃 (13)
𝑋𝑖𝑗𝑘 ≥ 0, ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀(𝑖, 𝑗) ∈ 𝐴𝑘 (14)
𝑋𝑖𝑗𝑘 𝑏𝑖𝑛𝑎𝑟𝑦, ∀𝑘 ∈ 𝐾, ∀(𝑖, 𝑗) ∈ 𝐴𝑘 (15) 模式之目標函數如式(1)，其為運輸費用總成本之最小化；在限制式方面，式(2)至(5) 和(15)代表每個需求點僅能由一輛車服務之限制、式(6)與(7)為時間窗限制、式(8)至(10) 為車容量限制、式(11)為車容量初始狀況限制、式(13)為起迄對限制、式(14)與(15)代表 決策變數之 1 或 0 二元限制。
本研究為快速求解 DRTS 車隊派遣問題所提出之粒子群演算法(PSO)，係參考 Ayed 等人(2002)與李寧等人(2004)求解任務指派與傳統車輛路徑問題之構想，其詳細演算流 程說明如下：
粒子群編碼：
利用 PSO 求解 m-PDPTW 問題時，粒子群編碼方式極為重要，因粒子群編碼將使粒子 與解產生對應。根據 m-PDPTW 定義可知求解關鍵在於如何求得車輛與需求點及運送需 求點之對應順序，故本研究將這兩個解，透過粒子編碼方式構造成 2 個 L 維空間位置向 量：Xk與 Xr，使它對應 L 個需求點的車輛任務指派問題，其中 Xk代表車輛編號和 Xr
代表需求點在該輛車運送順序。例如有 3 輛車，6 個需求點，若粒子的位置向量為：
需求點編號 1 2 3 4 5 6
Xk 1 2 1 3 1 2
Xr 3 1 1 1 2 2
則該粒子表示：第 1 輛車依序服務編號 3、5、1 需求點；第 2 輛車依序服務編號 2、
6 需求點；第 3 輛車依序服務編號 4 需求點。
初始化粒子群：
(1) 針對每個粒子 Xk的每一維隨機取 1 至 K(車輛數)之間的整數；針對Xr的每一維 隨機取 1~L(需求數)之間的實數；
(2) 針對每個速度向量 Vk的每一維隨機取-(K-1)至(K-1)之間的整數，Vr的每一維隨 機取-(L-1)至(L-1)之間的實數；
計算每個粒子位置的評估值：
(1) 由於傳統粒子群演算法無法直接求取具有限制式的問題，將違反時間窗與容量 限制式的不可行解，透過懲罰值 P 轉化成無限制式問題，以適用粒子群演算法，
修正後的目標式作為粒子群的評估函數如下：
(2) ∑𝑘∈𝐾∑(𝑖,𝑗)∈𝐴𝑘𝑐𝑘(𝐿𝑘𝑖)𝑐𝑖𝑗𝑘𝑋𝑖𝑗𝑘 + 𝑃 ∑𝑙𝑖=1max(𝑏𝑖− 𝑇𝑖𝑘, 0)+ 𝑃 ∑𝑙𝑖=1max(𝑇𝑖𝑘− 𝑎𝑖, 0) + 𝑃 max(𝑄𝑘− 𝐿𝑘𝑖, 0) + 𝑃 max(𝐿𝑘𝑖 − 𝑙𝑖, 0)。(16)
(3) 對 Xk的每一維位置向量進行取整數操作，即可得到分配給需求點的車輛 k；對 Xr的每一維位置向量從小到大進行排序，從而確定車輛 k 的服務各個需求點的 順序。
(4) 透過上述解碼步驟所得出來的解代入式(16)，並根據粒子評估值更新個體粒子 最佳值𝑝𝑏𝑒𝑠𝑡與總粒子群最佳值𝑔𝑏𝑒𝑠𝑡。
重複執行以下步驟直到達到最大反覆運算次數：
(1) 假設 Xi=(Xi1，Xi2，Xi3，…Xil)為粒子群中第 i 個粒子在 l 維空間的位置，假設 Vi=(Vi1，Vi2，Vi3，…Vi1)為粒子群中第 i 個粒子在 l 維的速度；所有粒子根據以 下公式更新其速度與位置，其中𝑟𝑎𝑛𝑑( )為(0,1)之間的隨機數：
V𝑖𝑗 = 0.9𝑉𝑖𝑗+ 2𝑟𝑎𝑛𝑑( )(𝑝𝑏𝑒𝑠𝑡 − 𝑥𝑖𝑗) + 2𝑟𝑎𝑛𝑑( )(𝑔𝑏𝑒𝑠𝑡 − 𝑥𝑖𝑗) 𝑥𝑖𝑗 = 𝑥𝑖𝑗+ 𝑉𝑖𝑗
(2) 用評估函數評估所有粒子；
(3) 若某個粒子目前解優於其個體歷史最佳值時，則將目前粒子評估值作為該粒子 的歷史最佳值，同時記錄該粒子位置；
(4) 若某個粒子的目前評估值優於總粒子群體歷史最佳解，則將當前粒子評估值作 為總粒子群體最佳值，同時記錄該粒子位置。
四、 整合型 DRTS 之效益分析
為了解本研究所提出整合型 DRTS 之效益，茲以新竹縣政府所在竹北市地區為測試 案例，後續茲就測試需求資料的產生方式及測試結果分別說明如下。其中效益測試所比 較之 DRT 服務模式包括下列三種：
傳統 DRT：採用傳統撥召公車服務方式，不考慮固定路線之大眾運輸班次與路線，而直 接將所有需求點送至迄點新竹火車站。
接駁型 DRT：參考目前國內在桃園縣復興鄉之規劃構想，將所有需求點接駁至固定轉運
站後，使用者再搭乘固定路線大眾運輸系統到達目的地。在測試範圍內，本研究依據各 站牌之班次多寡，選定「下斗崙站」為接駁轉運站，再透過固定路線公車營運路線送至 迄點新竹火車站。
整合型 DRT：此為本研究所提之整合型 DRT，亦即系統透過旅次規劃技術，將所有需 求點送至最近之固定路線站牌後，再透過固定路線公車營運路線送至迄點新竹火車站。
4.1 需求資料產生
首先利用大眾運輸服務 13 條公路客運路線班次與新竹縣竹北市門牌之圖資，進行 不同時段所產生之時間縫隙縫狀況分析，以產生竹北市各時段之公路汽車客運服務範圍 比例如表 2 所示，表中資料可清楚了解各時段公路汽車客運服務品質及未提供服務之分 布情形，其中 18 時至 19 時，大多數站牌皆有提供服務，其路線涵蓋率可達 71.19%；
相較於 15 時至 16 時，其路線涵蓋率僅 53.78%。因此，本研究將針對尖峰與離峰兩時 段之縫隙，利用隨機方式分別產生進行時空縫隙範圍內之需求點，進行相關之案例測試，
測試需求點產生之流程如圖 5 所示。
表2 竹北市時空縫隙分析結果 地區
時間
竹北市
可涵蓋門牌數 涵蓋率(%) 空間縫隙(%) 06:00~06:59 17,059 71.19 28.81 07:00~07:59 14,423 60.19 39.81 08:00~08:59 16,834 70.25 29.75 09:00~09:59 15,860 66.18 33.82 10:00~10:59 13,192 55.05 44.95 11:00~11:59 12,926 53.94 46.06 12:00~12:59 15,854 66.16 33.84 13:00~13:59 15,854 66.16 33.84 14:00~14:59 13,175 54.98 45.02 15:00~15:59 12,889 53.78 46.22 16:00~16:59 15,861 66.19 33.81 17:00~17:59 13,204 55.10 44.90 18:00~18:59 17,059 71.19 28.81 19:00~19:59 13,179 54.99 45.01 20:00~20:59 12,893 53.80 46.20 21:00~21:59 12,893 53.80 46.20
開始 定義分析區域A與
分析時段 T 匯入門牌點位、
站牌點位及班次資料 根據班次資料選取時段T
有服務之站牌點位 將選取之站牌 進行環域分析 將環域範圍與區域A
進行差集套疊
結束
將套疊範圍內的門牌 隨機選取N個 將套疊範圍與門牌點位
進行交集套疊
圖 5 時空縫隙需求測試資料產生流程
其中有關測試之假設，包括：提供服務之 DRT 車輛容量為 4 人/輛、DRT 停靠場站 為新竹縣政府旁停車場、車隊規模數未加限制、接駁時間窗最長為 10 分鐘與需求點個 數分別為 4 點、8 點、12 點、16 點及 20 點各 5 組，預計每單一運輸服務型態之模擬系 統可產生 25 組不同接駁需求點之需求模組，並將其模擬結果用以比較三種運輸接駁方 式，以比較本研究所提出之整合型 DRT 在新竹縣竹北市地區之適宜性。
4.2 測試結果
為比較不同服務模式之差異，本研究分別從使用者與業者角度加以考量，就使用者 成本角度而言，考量等候時間與車上時間；業者成本則以車輛行駛公里數為分析依據，
茲就各項分析數據說明如下。
(一) 使用者層面：
三種 DRT 服務模式不同需求點個數之平均旅行時間、等候時間如表 3 與表 4 所示，
由表中資料可發現傳統 DRT 服務模式，因直接接送使用者到達目的地，故無等候時間，
且因 DRT 車輛之行駛速率較固定路線公車為高，故車上時間亦較短；反之，接駁式 DRT、
整合型 DRT，因需考量固定路線及公車營運班次，使得車上時間較長；但在需求點數較 小時，可發現傳統 DRT 與接駁型 DRT 之模擬的車上時間差異不大，推測是因需求點離
轉運站或轉運站離迄點較近所產生之差異。
表3 竹北市之15:00~15:59時段不同需求點乘客平均車上時間、等候時間 單位：分/人
服務模式 需求點
傳統 DRT 接駁型 DRT 整合型 DRT 車上時間 等候時間 車上時間 等候時間 車上時間 等候時間 D4 18.91 0 18.57 0.00 26.45 1.51 D8 16.27 0 17.04 0.55 24.07 1.53 D12 16.24 0 17.72 0.37 23.69 0.50 D16 15.01 0 17.25 0.25 23.19 0.98 D20 13.21 0 16.85 0.24 23.70 1.50
表4 竹北市之18:00~18:59時段不同需求點乘客平均車上時間、等候時間 單位：分/人
運輸模式 需求點
傳統 DRT 接駁型 DRT 整合型 DRT 車上時間 等候時間 車上時間 等候時間 車上時間 等候時間 D4 20.96 0 19.73 0.90 24.90 1.98 D8 16.35 0 18.13 0.37 24.14 1.76 D12 14.57 0 16.44 0.30 21.82 0.93 D16 13.66 0 16.80 0.27 22.00 0.89 D20 13.90 0 16.88 0.18 21.93 0.78 若進一步將使用者之車上時間與等候時間利用時間價值轉換成用者成本，可從圖 6 及圖 7 中發現傳統 DRT 服務模式均較接駁型 DRT 與整合型 DRT 較佳，此乃因傳統 DRT 系將使用者直接送到迄點，不會像其他兩種服務模式因為使用固定式公車而產生額外的 等候時間與車上時間。
圖 6 竹北市之 15:00~15:59 時段之使用者成本分析圖
圖 7 竹北市之 18:00~18:59 時段之使用者成本分析圖 (二) DRT 業者成本：
DRT 業者之營運成本與總行駛距離呈正向關係，距離越短，業者營運成本越少；反 之，距離越長，業者成本越多，從表 5 與表 6 資料可發現，傳統 DRT 運輸服務型態之 平均行駛距離較接駁型 DRT 與整合型 DRT 服務模式為高，其中因整合型 DRT 充分考 量既有之固定路線大眾運輸系統，故 DRT 車輛之行駛距離明顯低於其他兩種服務模式。
若進一步將該資料利用每車公里成本方式轉換成 DRTS 業者營運成本，從圖 8 與圖 9 之 圖形可發現不論需求點個數多寡，三種 DRT 服務模式之成本由低到高均依序為整合型 DRT、接駁型 DRT 與傳統 DRT。
表 5 竹北市之 15:00~15:59 時段 DRT 業者車輛行駛距離彙整表
單位：公尺
需求點 運輸模式 傳統 DRT 接駁型 DRT 整合型 DRT D4 21962.58 13958.61 4841.92 D8 16886.89 11360.64 3798.81 D12 16812.70 11802.63 4067.61 D16 16511.28 11345.61 3587.11 D20 15021.47 11176.37 3887.46 平均 17438.98 11928.77 4036.58
表6 竹北市之18:00~18:59時段DRT業者車輛行駛距離彙整表
單位：公尺
需求點 運輸模式 傳統 DRT 接駁型 DRT 整合型 DRT D4 23184.35 14523.77 2987.35 D8 14667.97 12457.42 3653.93 D12 15578.54 10278.29 3264.17 D16 14447.56 10567.36 3401.60 D20 16368.22 11249.97 3487.36 平均 16849.33 11815.36 3358.88
圖 8 竹北市之 15:00~15:59 時段之業者成本分析圖
圖 9 竹北市之 18:00~18:59 時段之業者成本分析圖
(三) 固定路線公車業者之票價收入：
從固定路線公車營運業者度而言，三種 DRT 服務模式對其票價收入之影響可示意如 圖 10 與圖 11 所示，由於本研究所提出之整合型 DRT 服務構想，充分考量固定路線公 車之營運現況，故有助於提高公車業者之收益。
圖 10 竹北市之 15:00~15:59 時段公車業者票價收入分析圖
圖 11 竹北市之 18:00~18:59 時段公車業者票價收入分析圖 (四) 總成本：
若將總成本定義為使用者成本與 DRT 業者成本總和，並扣掉固定路線業者所增加之 票價收入，兩個時段各種服務模式在不同需求點數之分析結果可彙整如表 7 與表 8 所示，
若以傳統 DRT 運輸服務模式作為比較基準，可發現接駁型 DRT 與本研究所提出整合型 DRT 均較傳統 DRT 為佳，其中接駁型 DRT 之總成本約較傳統 DRT 降低 30%之總成本，
而整合型 DRT 運輸服務模式在不同時段、不同需求點之總成本均最低，平均可降低約
75%。
表8 竹北市之15:00~1559時段之不同DRT運輸模式總成本彙整表
運輸模式
需求點
傳統 DRT 接駁型 DRT 整合型 DRT 總成本(元) 總成本(元) 降低(%) 總成本(元) 降低(%) D4 578.67 367.46 36% 143.30 75%
D8 447.82 301.12 33% 114.98 74%
D12 445.92 312.96 30% 118.17 74%
D16 436.36 300.60 31% 107.59 75%
D20 396.25 295.69 25% 116.01 71%
平均 461.00 315.57 31% 120.01 74%
表 9 竹北市之 18:00~18:59 時段之總成本列表
運輸模式
需求點
傳統 DRT 接駁型 DRT 整合型 DRT 總成本(元) 總成本(元) 降低(%) 總成本(元) 降低(%) D4 612.53 384.98 37% 97.61 84%
D8 392.68 329.97 16% 111.80 72%
D12 412.40 272.74 34% 97.46 76%
D16 382.70 280.48 27% 101.05 74%
D20 430.95 297.48 31% 103.13 76%
平均 446.25 313.13 29% 102.21 76%
綜合前述分析結果，可發現本研究結合旅次規劃技術所構建之整合型 DRTS 構想，
雖然因為整合固定路線之大眾運輸系統，讓使用者必須較傳統 DRT 增加額外之轉乘，
但從無縫運輸角度而言，使用者仍可在一次轉乘內到達目的地，達到無縫運輸目標。但 因其更有效率之整合營運型態，可大幅降低 DRT 業者之營運成本，其不僅不會對固定 路線之大眾運輸系統產生衝擊，而且還可增加固定路線公車業者票價收入，將可具體發 揮整合效用。
五、 SDRTDS 系統應用測試
在前一節確認本研究提出整合型 DRTS 之效益後，本節將就滿足無縫運輸觀點之需 求反應大眾運輸服務派遣系統(Seamless Demand Responsive Transit Dispatching System, SDRTDS)之實用性進行應用測試，由於目前國內尚缺乏整合型 DRTS 之應用案例，本研 究配合新竹縣「內灣地區觀光旅遊接駁整體規劃計畫」之系統測試進行，後續茲就 SDRTDS 應用在內灣地區觀光旅遊接駁之服務構想、系統介面及系統試營運之測試過程 與結果分別說明如下：
5.1 內灣觀光旅遊接駁服務構想
內灣支線已於民國 100 年 11 月 12 日通車，屬高鐵六家站聯外大眾運輸系統，利用 高鐵新竹站-台鐵新竹站連接，民眾可在竹中站轉車至內灣，極具發展雙鐵觀光價值。
然而，民眾搭車雙鐵抵達內灣後，除在內灣聚落活動外，並無法深入尖石進行旅遊。尖 石鄉具有許多知名旅遊景點，但因景點分散與道路條件不佳，若由既有大眾運輸透過調 整路線串聯景點，將導致過度彎繞影響乘客搭乘意願，且因道路坡度陡峭致使公車爬行 不易，目前只能仰賴私人運具前往旅遊或由非正規的接駁車輛提供服務。然各旅遊業者 分別提供自有接駁服務不僅造成資源重複浪費，致使假日車滿為患，對環境造成衝擊，
也將排擠到具有路權的既有大眾運輸營運業者。
本研究所提出之滿足無縫運輸觀點之需求反應式大眾運輸服務派遣系統若導入內 灣地區進行觀光接駁服務，將能因應需求提供更完善客製化的運輸服務，如彈性調整車 輛類型或路線型態，將有效解決以固定路線服務造成過度彎繞而降低使用者意願、公車 因道路陡峭爬行不易、以及內灣及尖石地區景點非分佈於主要道路而難以串聯各景點的 窘境。
本系統應用於內灣地區旅遊接駁服務構想如圖 13 所示，以新竹客運竹東至那羅(紅 色線)作為幹道運輸路線，至於幹線至景點之接駁服務(藍色線)由業者接駁車或計程車服 務。支線接駁路線如 A 站至薰衣草花園將由計程車業者或政府購車委派業者提供接駁服 務，且支線端點站可隨時掌握幹線行駛狀況及乘客人數，以利接駁業者能透過系統進行 無縫接駁服務，使用者無需花費時間等待轉乘。例如當有乘客欲從薰衣草森林回至內灣，
若依據 SDRTDS 判斷幹線有班次營運時，DRTS 接駁車將接送乘客至轉乘接駁點，乘客 再轉乘幹道路線回至內灣；若 SDRTDS 判斷幹線無班次營運時，則 DRTS 接駁車將直接 接送乘客至內灣。
圖 13 旅遊接駁運輸服務構想路線示意圖 5.2 系統介面
依據 SDRTDS 為基礎所構建之旅遊接駁服務系統之營運架構為一包含客戶端、伺服
端與資料庫，較具延展性的三層式架構，其系統架構如圖 14 所示，茲針對該架構之主 要單元說明如下：
客戶端
需求訂單傳送模式
資料庫
需求訂單接收模式
伺服端
旅遊業者專用介面 幹線車專用介面
需求訂單 資料庫 需求訂單傳送模式
幹線車 資料庫
支線車 資料庫 需求訂單接收模式
派遣運算模式
旅遊業者 資料庫 支線車專用介面
圖 14 旅遊接駁服務系統架構
1. 客戶端：客戶端包含幹線車專用介面、支線車專用介面與旅遊業者專用介面。幹線車 專用介面主要提供幹線車司機透過車機設備如圖 15 所示，從中心端伺服器接收或傳 送訂單資訊；支線車專用介面，主要提供支線司機接駁需求資訊顯示，以利調整排班 接送旅客；旅遊業者介面，以網路服務(Web Services)概念執行，提供跨平台資料輸 出入，旅遊業者可透過任何上網之終端設備(如圖 16 所示)，利用瀏覽器關注遊客訂 單資訊與協助遊客回傳回程運輸需求訂單。
圖 15 幹線車車機設備
圖 16 支線車與商家訂單收送設備
2. 伺服端：該單元為應用程式功能性演算法執行計算部分，包含需求訂單傳送模式、需 求訂單接收模式與 SDRTDS 派遣運算模式。需求訂單收送模式主要負責監聽幹線車 機回傳的遊客運輸需求訂單，並分組加總運算各起迄對之需求量，爾後傳送之各旅遊 業者與支線車接駁業者；派遣運算模式主要分析旅遊業者回傳之遊客需求訂單、車輛 位置以及班表資訊，提供幹線車司機行駛資訊。
3. 資料庫：資料庫包含幹線車資料庫、支線車資料庫、旅遊業者資料庫與需求訂單資料 庫。此單元為儲存資料的地方，提供資料給伺服端進行計算，因此必須持續性更新與 維護資料，確保資料正確性，同時還能產製營運績效報表。
5.3 系統運作流程
系統運作流程依遊客往返程分成兩個部分，依據幹線有無車輛提供服務可區分如圖 17 與圖 18 兩種狀況，流程中所涵蓋之重要步驟說明如下：
1. 遊客：遊客可透過手機或電腦等可上網之設備，線上進行預約。
2. 幹線運輸業者：幹線司機按照虛擬派遣中心所傳來的訂單資訊，依序在指定的地方與 時間停車與開車即可。
3. 虛擬派遣中心：虛擬派遣中心定時彙總訂單資料，計算出幹線車與支線車無縫接駁的 派遣班表。
4. 支線運輸業者：支線司機將車停於旅遊業者停車場待命，當接獲訂單，遊客接近接駁 點時，系統將透過智慧型手機或具有上網功能之手持設備，提醒司機前往接駁點接送 遊客。
5. 旅遊業者：旅遊業者在遊客到訪時便可告知回程預約之訊息，並於發車時間提醒遊客 準備乘車返回。
5.4 系統試營運
為了解旅遊接駁服務之可行性，本研究運用 1 輛中型巴士作為幹線車輛、2 輛自小 客車作為支線接駁車輛、1 台幹線車機作為訂單接收和傳遞，以及支線任務派遣所需之 2 部可上網手持移動設備進行實際測試，藉由不同情境假設，分別確認幹線車機端、支 線車機端、遊憩景點業者電腦端之系統整合無誤。系統測試必須包含以下四個情境：，
詳細測試內容及流程如表 10 所示。
1. 傳送訂單：本情境可驗證透過無線傳輸技術，訂單資訊於車機端傳送端與虛擬派遣中 心接收端程式功能運作狀況。
2. 使用不同設備接收訂單：本情境可驗證使用不同作業系統之移動設備接收訂單資訊，
並從中發現人機介面需要改進之處。
3. 提出不同起迄對訂單資訊：本情境可驗證虛擬中心端計算能力，驗證派遣行駛班表是 否產生謬誤。
4. 車機接收訂單資訊：本情境可驗證車機接收訂單通訊之異常，或行駛班表顯現方式，
是否造成幹線司機認知錯誤情形。
遊客告知店員 搭乘時間、目
的地與人數 店員透過上網
設備傳送訂單 中心彙整訂單
並傳送給幹線 運輸業者與旅
遊業者
支線司機接送 遊客至接駁點
遊客 到達接駁點
遊客 到達目的地
返 程 時 間 軸
幹線司機接送 遊客至目的地
遊客 幹線運輸業者 虛擬派遣中心 支線運輸業者 旅遊業者
遊客線上預約 幹線司機接收
訂單 中心彙整訂單
並傳送給支線 運輸業者與旅
遊業者
支線司機接獲 訂單準備接駁
遊客
遊客 到達接駁點
遊客 到達景點
旅遊業者接收
往 訂單
程 時 間
軸 支線司機到達
接駁點
支線司機接送 遊客至旅遊點 幹線司機接送
遊客至接駁點
遊客接獲店員 提醒搭乘支線
車
幹線司機接獲 訂單準備接客
幹線司機到達 接駁點
圖 17 旅遊接駁運輸服務系統運作流程(幹線有班車)
遊客告知店員 搭乘時間、目 的地與人數
店員透過上網 設備傳送訂單 中心彙整訂單
計算幹線與支 線車的無縫接
駁派遣
支線司機接送 遊客至目的地 遊客
到達目的地 返程
時 間軸
遊客 虛擬派遣中心 支線運輸業者 旅遊業者
遊客線上預約 中心彙整訂單
計算幹線與支 線車的無縫接
駁派遣
支線司機接獲 訂單準備接駁
遊客
遊客 到達搭車處
遊客 到達景點
旅遊業者接收 往 訂單
程時 間
軸 支線司機到達
遊客搭車處
支線司機接送 遊客至旅遊點
遊客接獲店員 提醒搭乘支線
車
幹線運輸業者
圖 18 旅遊接駁運輸服務系統運作流程(幹線無班車)
