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系統識別號 U0002-1707200600485100
中文論文名稱 運用資料採礦技術探討數位式行車紀錄器於公路客運駕駛員異常操作行為管理之研究
英文論文名稱 A Study of Digital Tachograph in the Abnormal Driving Behaviors Management of Bus Drivers Using Data Mining Techniques
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 運輸管理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Transportation Management
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 高啟涵
研究生英文姓名 Chi-Han Kao
學號 692540437
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-06-16
論文頁數 123頁
口試委員 指導教授-羅孝賢
委員-王中允
委員-陳菀蕙
中文關鍵字 資料採礦  多元迴歸分析  群集分析  判別分析  駕駛員管理 
英文關鍵字 Data Mining  Regression Analysis  Cluster Analysis  Discriminant Analysis  Driver Management 
學科別分類 學科別社會科學管理學
中文摘要 對於公路運輸服務業而言,異常駕駛行為除直接導致潛在行車肇事或交通違規,提高業者經營風險,亦會降低行車服務品質,造成車輛無謂耗損徒增保養維修費用。如何針對駕駛員異常操作情形作出有效管理以及增進行車安全,是客運業者亟待解決的問題。隨著科技進步,智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System, ITS)發展日益蓬勃,國內公路客運業者已漸由傳統「機械式行車紀錄器」改用數位式行車紀錄器。惟數位式行車紀錄器蒐集項目眾多與資料量相當龐大,如能夠有效分析與利用,對於公路客運業者行車安全、油耗與保修費用以及駕駛員管理將有所助益。
本研究主要以公路客運為研究對象,蒐集國內某客運公司61部客運車輛數位式行車紀錄器資料、210名駕駛員資料與肇事、交通違規、油耗與保養維修資料進行分析探討,資料蒐集時間為民國93年6月至民國94年12月。資料採礦首要步驟為定義與確認駕駛異常操作行為項目與門檻值,以萃取資料庫中有意義的資訊。運用多元迴歸分析與群集分析建立資料採礦模式,前者構建駕駛員異常行為關係模式,以釐清駕駛員異常行為對於行車安全、油耗與保修費用之影響關係;後者將相同駕駛特性駕駛員進行分群,使能與後續駕駛員管理配合運用。
研究結果發現,影響肇事次數為急減速與超速,影響交通違規次數為超速與電磁煞車操作異常;影響油耗費用為急加速、怠速過久以及引擎轉速異常,影響保養維修費用則為急減速、急加速、電磁煞車操作異常以及引擎轉速異常。群集分析將210名駕駛員分成三群,分別命名為一般等第199人,稍差等第9人、極差等第2人,分群結果符合一般現況,並構建判別模式可直接判別駕駛員所屬之群集等第。整合上述資料採礦結果提出可落實於駕駛員管理層面整合流程,與駕駛員管理獎懲案例與方法。最後評估以再教育訓練或相關管理方式提昇駕駛員素質水準之效益,結果得到一個月可以減少13次肇事、2次交通違規,以及公司可節省745,480元額外油耗與保養維修費用,可利用節省費用提撥一定比例供再教育訓練用與新進駕駛員訓練,或增購數位式行車紀錄器進行車輛進行全面裝設,以充分掌握所有駕駛員駕駛行為資料,始能搭配相關管理措施以進行有效管理。
英文摘要 For bus carriers, the abnormal driving behaviors will not only cause a higher risk of accident and traffic offence, but also deteriorate the vehicle worn-outs, which will cause bus service broken-down. Consequently, how to monitor and manage abnormal driving behaviors effectively and efficiently is an important issue to bus operators. With the progress of science and technology, Intelligent Transportation System is developed flourishingly. Today, many bus carriers have used digital tachographs to record the bus driving details. Particularly through data mining, the extraction of hidden predictive information from large databases will help us to find out and identify the relationship among abnormal driving behavior and driving safety, fuel consumption, and maintenance cost.
This study collected data from digital tachograph database, which include 61 buses, 210 drivers' data. In the meanwhile, the vehicles related accident and traffic offence records, fuel consumption and maintenance cost data were also collected from June 1, 2004 to December 31, 2005. The first step of data mining is to confirm and define the variables and related threshold values of abnormal driving behaviors in order to extract the meaningful information. The data mining techniques were used in this study, such as multiple regression analysis and cluster analysis. Multiple regression models were developed to establish the empirical relationship among abnormal driving behaviors and driving safety, fuel consumption, and maintenance cost. The cluster analysis was applied to categorize the sample of drivers which have similar driving characteristics. The discriminate analysis was used to determine the driver's level directly.
The findings of multiple regression models indicated that the emergent deceleration and speeding variables are the key determinants of the frequency of accident; speeding and abnormal operation of electromagnetic braking variables are the key determinants of the frequency of traffic offence; emergent deceleration and acceleration, long idle time of engine operation, abnormal operation of electromagnetic braking and abnormal engine rotation variables are the key determinants for fuel consumption and maintenance cost. The cluster analysis has classified the 210 drivers into 3 category levels: fair, bad and very bad. In this case, there are 199 drivers in fair level, 9 drivers in bad level, and 2 drivers in very bad level. According to the data mining results, this study proposed an integrated driver management solution. After evaluation, it is shown that applying driver management strategies such as re-education, rewards and punishments, on a monthly basis, the frequency of accident can be reduced by 13 times, frequency of traffic offence by 2 times and a cost of NT$745,480 for extra fuel consumption and maintenance cost are saved. The above savings could be used alternately for employees' re-education and training, or to equip digital tachographs on the bus fleets.
論文目次 目錄
第一章 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 .............................................2
1.4 研究內容與流程 .......................................3
第二章 文獻回顧 ........................................6
2.1 數位式行車紀錄器相關回顧 .............................6
2.1.1 國內外數位式行車紀錄器之發展 ....................6
2.1.2 國內外數位式行車紀錄器產品類型 ..................8
2.2 數位式行車紀錄器監控指標 ............................14
2.2.1 行車安全方面 ...................................14
2.2.2 行車油耗與保養維修方面 .........................16
2.3 資料採礦(Data Mining)相關回顧 .....................17
2.3.1 資料採礦的意義 .................................17
2.3.2 資料採礦步驟與資料庫知識發現(KDD) ..............18
2.3.3 資料採礦之功能與技術 ...........................21
2.3.4 資料採礦之應用 .................................23
2.4 駕駛員管理相關回顧 ..................................25
2.5 小結 ................................................26
第三章 研究方法與理論基礎 .............................28
3.1 研究架構 ............................................28
3.2 資料處理作業程序 ....................................29
3.2.1 資料蒐集 .......................................29
3.2.2 資料前置處理 ...................................30
3.3 資料採礦方法 ........................................31
3.3.1 多元迴歸分析 ...................................31
3.3.2 群集分析 .......................................34
3.4 判別分析 ............................................41
3.5 小結 ................................................45
第四章 駕駛異常操作指標設定與資料蒐集 ..................46
4.1 數位式行車紀錄器駕駛異常操作監控指標與設定 ..........46
4.1.1 行車安全方面 ....................................46
4.1.2 燃油消耗方面 ....................................50
4.1.3 機件磨損方面 ....................................53
4.1.4 行車品質方面 ....................................55
4.2 數位式行車紀錄器駕駛異常操作資料蒐集 ................58
4.3 駕駛員肇事與交通違規資料蒐集 ........................59
4.3.1 駕駛員肇事資料 .................................59
4.3.2 駕駛員交通違規資料 .............................59
4.4 行車油耗與保養維修費用資料蒐集 ......................60
4.4.1 車輛油耗費用 ...................................60
4.4.2 車輛保養維修費用 ...............................61
第五章 駕駛員異常操作行為關係模式構建 ..................64
5.1 資料庫建立與分析 ....................................64
5.1.1 資料格式 .......................................64
5.1.2 基本資料分析 ...................................65
5.2 肇事與交通違規風險之模式構建 ........................68
5.2.1 變數選取 .......................................69
5.2.2 模式設定 .......................................72
5.2.3 模式校估 .......................................73
5.3 行車油耗與保養維修費用之模式構建 ....................77
5.3.1 變數選取 .......................................77
5.3.2 模式設定 .......................................79
5.3.3 模式校估 .......................................80
5.4 小結 ................................................84
第六章 駕駛員分群判別與管理 ............................86
6.1 群集分析方法 ........................................86
6.2 駕駛員群集分析 ......................................86
6.2.1 群集數選擇 .....................................87
6.2.2 K-Means群集分析 ................................88
6.2.3 群集假設檢定 ...................................90
6.2.4 駕駛員分群結果 .................................92
6.3 駕駛員異常操作行為判別模式 ..........................93
6.3.1 判別模式架構 ...................................93
6.3.2 判別模式構建與結果分析 .........................94
6.4 駕駛員分群管理 ......................................97
6.4.1 駕駛員評鑑等第 .................................97
6.4.2 駕駛員行車安全風險與額外費用估計 ..............100
6.4.3 駕駛員管理獎懲辦法 ............................104
6.4.4 駕駛員素質提升之效益 ..........................111
6.5 小結 ...............................................113
第七章 結論與建議 .....................................115
7.1 結論 ...............................................115
7.2 建議 ...............................................118
參考文獻 ...............................................120

圖目錄
圖1-1 研究流程圖 .........................................5
圖2-1 德國Siemens VDO公司DTCO 1381數位式行車紀錄器 .......9
圖2-2 澳洲Circuitlink公司Tacholink Millenium數位式行車紀錄器 ......................................................10
圖2-3 寶錄電子BR6800數位式行車紀錄器 ....................11
圖2-4 Siemens VDO FM200 PLUS型數位式行車紀錄器 ..........13
圖2-5 資料採礦技術流程圖 ................................20
圖3-1 研究架構圖 ........................................29
圖3-2 群集分析之決策流程 ................................36
圖3-3 群集間距離示意圖 ..................................39
圖3-4 群集分析架構圖 ....................................41
圖3-5 三群體判別基準 ....................................43
圖4-1 車輛加油流程圖 ....................................61
圖5-1 交通違規項目分析圖 ................................66
圖5-2 肇事原因分析圖 ....................................67
圖6-1 駕駛員異常操作行為群集數變化表 ....................88
圖6-2 各群集與變數顯著性檢定流程圖 ......................91
圖6-3 判別分析與模式構建流程圖 ..........................94
圖6-4 駕駛員管理整合流程圖 .............................103
圖6-5 駕駛員責任歸屬判斷流程 ...........................104
圖6-6 優良駕駛員決策圖 .................................106

表目錄
表2-1 資料採礦相關學者之定義 ............................18
表4-1 國道主要區段速限標準 ..............................47
表4-2 急加減速門檻值對照表 ..............................50
表4-3 一般路段之速度、引擎轉速與檔位對應關係(FUSO車)...51
表4-4 上坡路段之速度、引擎轉速與檔位對應關係(FUSO車)...52
表4-5 各項指標與監控項目 ................................57
表4-6 每月車輛油耗費用資料範例格式 ......................61
表4-7 公路客運營運成本及功能類別 ........................62
表5-1 駕駛員異常操作管理資料庫(部分資料)...............65
表5-2 各項費用初步統計值 ................................67
表5-3 駕駛員異常操作資料統計 ............................68
表5-4 駕駛員異常操作資料統計(續) ........................68
表5-5 複共線性判斷準則 ..................................69
表5-6 第一次複共線性檢定 ................................70
表5-7 第一次複共線性檢定(續)...........................71
表5-8 第二次複共線性檢定 ................................72
表5-9 第二次複共線性檢定(續)...........................72
表5-10 模式設定各項變數意義與單位 .......................73
表5-11 模式A與B變異數分析(一)..........................74
表5-12 模式A與B校估結果(一)............................75
表5-13 模式A與B變異數分析(二)..........................75
表5-14 模式A與B校估結果(二)............................76
表5-15 七項變數複共線性檢定 .............................78
表5-16 七項變數複共線性檢定(續)........................78
表5-17 各項費用之相關分析 ...............................79
表5-18 油耗與保養維修模式變數之意義與單位 ...............80
表5-19 模式C與D變異數分析(一)..........................81
表5-20 模式C與D校估結果(一)............................82
表5-21 模式C與D變異數分析(二)..........................83
表5-22 模式C與D校估結果(二)............................83
表6-1 各群集之起始中心點 ................................89
表6-2 各群集之疊代紀錄 ..................................89
表6-3 各群集之最後中心點 ................................90
表6-4 各群集最後中心點間之距離 ..........................90
表6-5 各駕駛員群集中之平均數 ............................91
表6-6 變異數分析表 ......................................92
表6-7 駕駛員分群表 ......................................92
表6-8 典型判別函數之係數值與結構矩陣 ....................95
表6-9 駕駛員判別分析之特徵值與Wilks Λ檢定統計分析表......96
表6-10 費雪線性判別函數係數表 ...........................96
表6-11 駕駛員分群判別分析結果分析表 .....................97
表6-12 各等第之基本統計值 ...............................98
表6-13 駕駛員評鑑等第判別模式 ...........................99
表6-14 異常操作行為風險表 ..............................100
表6-15 多重比較檢定(一)...............................100
表6-16 異常操作行為產生額外費用表 ......................101
表6-17 多重比較檢定(二)...............................101
表6-18 駕駛員貢獻度計算表 ..............................105
表6-19 優良表現駕駛員名單 ..............................106
表6-20 不獎勵或懲處之駕駛員名單 ........................108
表6-21 D039駕駛員之額外費用計算 ........................109
表6-22 稍差與極差等第駕駛員產生之額外費用 ..............110
表6-23 駕駛員素質提升節省金額計算(稍差等第)...........112
表6-24 駕駛員素質提升節省金額計算(稍差等第)...........112
參考文獻 一、英文部分
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論文使用權限
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