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系統識別號 U0002-2702200813105100
中文論文名稱 利用探針車空間分佈特性推估號誌化道路旅行時間之研究
英文論文名稱 A Study of Spatial Distribution Characteristics of Probe Vehicles on Signalized Arterials Travel Time Estimation
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 96
學期 1
出版年 97
研究生中文姓名 簡誌良
研究生英文姓名 Chih-Liang Chien
學號 694540252
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-01-16
論文頁數 135頁
口試委員 指導教授-羅孝賢
委員-曹壽民
委員-陳莞蕙
中文關鍵字 旅行時間推估  空間平均速率  探針車  探針車空間分佈特性 
英文關鍵字 Travel Time Estimation  Space Mean Speed,  Probe Vehicle,  Spatial Distribution Characteristics 
學科別分類 學科別社會科學管理學
中文摘要 本研究係探討以探針車推估號誌化道路旅行時間時,所需探針車數量、其空間位置與旅行時間推估誤差間之關係。
道路旅行時間的資料蒐集工具可分為固定式偵測器(Vehicle Detector)與移動式探針車(Probe Vehicle)兩種。因移動式探針車佈設成本較低,在台灣實際應用上逐漸廣泛。但是,目前探針車的研究中,多為針對高速公路等非號誌化道路的探討,市區道路之旅行時間因受號誌影響而較少討論。
因此,本研究主要目的有二;一、在有限的探針車數量下,以探針車空間位置關係修正號誌化道路旅行時間推估誤差。第二,若未來探針車普及的情況,如何於有限的抽樣成本下,抽取適當位置的探針車資料降低號誌化道路旅行時間推估誤差。
本研究以實驗設計與變異數分析(Analysis of Variance ,ANOVA)探討探針車分佈與空間平均速率(Space Mean Speed)之關係,並利用探針車空間分布位置做為類神經網路(Artificial Neural Network)輸入變數以修正推估誤差。研究發現,短路段時(200公尺以下) 探針車分布位置與空間平均速率之推估誤差關係較不明顯,而中長路段 (200公尺以上) 時,探針車分布位置與推估誤差有顯著關係。且若以探針車位置做為類神經網路輸入變數,可有效修正推估誤差,取得較為準確之號誌化道路旅行時間。
英文摘要 This research addresses the relationship between the needed amount and spatial distributions of Probe Vehicle, and the travel time estimation errors, when practically using Probe Vehicles on signalized arterials to estimate travel time.
Tools of travel time’s data-collection can be categorized as Vehicle Detector and Probe Vehicle. Probe Vehicle is becoming widely used in Taiwan because of its lower setup cost. However, Probe Vehicle researches at present all focus on highway, non-signalized arterials, resulting in the lack of discussion in how traffic signals affect travel time in urban districts.
Therefore, the purpose of this research contains two main points: first, under limited amount of probe vehicles, how to efficiently use their positions to correct estimation errors of travel time on signalized arterials; second, if the number of Probe Vehicle becomes very popular in the future, how to select Probe Vehicles’ data in which locations to narrow down the errors within limited sampling.
This research uses experimental design and ANOVA (Analysis of Variance) to explore the relationship between Probe Vehicles’ spatial distribution and Space Mean Speed, and furthermore, uses Probe Vehicles’ spatial distribution as Artificial Neural Network’s variables to correct estimation errors. The research results show that the relationship between Probe Vehicles’ spatial distribution and Space Mean Speed is not obvious for the short link under 200 meters, but it is significant for the link longer than 200 meters. When Probe Vehicles’ spatial distribution is used as variables in Artificial Neural Network, travel time estimation errors can be efficiently corrected and more accurate signalized arterials travel time can be obtained.
論文目次 中文摘要
英文摘要
誌謝
目錄.................................................i
圖目錄.............................................iii
表目錄...............................................v
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 問題界定 ...................................3
1.3.1 瞬時(Instantaneous)與真實(Actual)之旅行時間....3
1.3.2 推估與預測 ...................................4
1.4 研究範圍 ...................................4
1.5 研究內容與流程 ...................................6
第二章 文獻回顧 ...................................8
2.1 GPS探針車 ...................................8
2.2 探針車推估旅行時間與探針車樣本數探討.............9
2.3 類神經網路 ..................................17
2.3.1 類神經網路基本概念............................17
2.3.2 類神經網路於交通領域之應用....................19
2.4 小結 ..................................21
第三章 研究方法 ..................................22
3.1 實驗設計 ..................................23
3.2 資料蒐集與系統模擬..............................25
3.2.1 PARAMICS車流模擬軟體簡介......................26
3.2.2 GPS輸出資料與PARAMICS輸出資料比較.............33
3.3 變異數分析 ..................................34
3.4 類神經網路 ..................................38
第四章 實驗設計與資料蒐集...........................43
4.1 模擬實驗設計 ..................................43
4.2 模擬路網構建 ..................................49
4.3 資料蒐集 ..................................53
第五章 探針車推估誤差分析...........................58
5.1 資料分析流程 ..................................58
5.2 探針車數量與位置對推估誤差之分析................60
5.2.1 探針車數量探討................................60
5.2.2 探針車位置探討................................65
5.3 類神經網路資料分析結果..........................78
5.3.1 類神經網路推估績效............................78
5.3.2 類神經網路推估績效檢定........................83
第六章 結論與建議...................................85
6.1 結論............................................85
6.2 建議............................................87
參考文獻............................................88
附錄一 各情境探針車分佈位置推估誤差.................91
附錄二 各探針車分佈位置類神經網路推估誤差比較......107
附錄三 探針車抽樣程式碼............................123
附錄四 PARAMICS模擬軟體API程式碼...................132
圖目錄
圖1.2-1 探針車分佈位置示意圖...........................................................................2
圖1.3-1 瞬時與真實旅行時間關係圖....................................................................3
圖1.3-2 推估與預測關係圖...................................................................................4
圖1.4-1 研究範圍示意圖.......................................................................................5
圖1.5-1 研究流程圖................................................................................................7
圖3-1 分析架構流程圖........................................................................................22
圖3.1-1 實驗設計流程圖.....................................................................................25
圖3.2-1 變異數分析自變數與依變數關係圖.....................................................34
圖3.2-2 拒絕域示意圖.........................................................................................37
圖3.4-1 類神經網路輸入層與輸出層關係圖.....................................................40
圖3.4-2 倒傳遞網路訓練與測試流程.................................................................41
圖4.1-1 模擬環境需求量與速率關係圖.............................................................45
圖4.1-2 前後車速率差示意圖.............................................................................46
圖4.2-1 實驗設計節點位置設定圖.....................................................................50
圖4.2-2 路段條件設定.........................................................................................51
圖4.2-3 號誌設定圖.............................................................................................51
圖4.2-4 OD 起訖輸入示意圖............................................................................52
圖4.3-1 抽樣程式撰寫流程圖.............................................................................56
圖5.1-1 資料分析流程圖.....................................................................................59
圖5.2-1 短路段車輛數與平均絕對誤差值關係圖.............................................61
圖5.2-2 中路段車輛數與平均絕對誤差值關係圖.............................................61
圖5.2-3 長路段車輛數與平均絕對誤差值關係圖.............................................62
圖5.2-4 短路段探針車百分比與推估絕對誤差值.............................................64
圖5.2-5 中路段探車百分比與推估絕對誤差值.................................................64
圖5.2-6 長路段探針車百分比與推估絕對誤差值.............................................64
圖5.2-7 1 輛探針車分佈位置與誤差關係圖.......................................................69
圖5.2-8 2 輛探針車分佈位置與誤差關係圖.......................................................69
圖5.2-9 3 輛探針車分佈位置與誤差關係圖.......................................................69
圖5.2-10 4 輛探針車分佈位置與誤差關係圖.....................................................69
圖5.2-11 5 輛探針車分佈位置與誤差關係圖.....................................................70
圖5.2-12 6 輛探針車分佈位置與誤差關係圖.....................................................70
圖5.2-13 7 輛探針車分佈位置與誤差關係圖.....................................................70
圖5.2-14 8 輛探針車分佈位置與誤差關係圖.....................................................70
圖5.3-1 短路段低流量類神經網路推估績效圖.................................................80
圖5.3-2 短路段中流量類神經網路推估績效圖.................................................80
圖5.3-3 短路段高流量類神經網路推估績效圖.................................................80
圖5.3-4 中路段低流量類神經網路推估績效圖.................................................81
圖5.3-5 中路段中流量類神經網路推估績效圖.................................................81
圖5.3-6 中路段高流量類神經網路推估績效圖.................................................81
圖5.3-7 長路段低流量路段類神經網路推估績效圖.........................................82
圖5.3-8 長路段中流量路段類神經網路推估績效圖.........................................82
圖5.3-9 長路段高流量路段類神經網路推估績效圖.........................................82
表目錄
表1.4-1 台灣北部地區省道路段基本資料...........................................................5
表3.2-1 公路環境功能分類之模擬模式.............................................................27
表3.2-2 車流模擬軟體之相關功能比較.............................................................27
表3.2-3 PARAMICS 微觀車流模擬軟體子模組.................................................28
表3.2-4 PARAMICS 與NETSIM 模擬路網之限制............................................29
表3.2-5 PARAMICS 模擬器駕駛者相關參數說明.............................................30
表3.2-7 組間誤差與組內誤差表.........................................................................35
表3.2-8 ANOVA 分析表.......................................................................................36
表4.1-1 北部地區省道路段長度分類表.............................................................44
表4.1-2 流量等級因子設計.................................................................................45
表4.1-3 探針車數量與位置情境設計表.............................................................47
表4.3-1 PARAMICS 輸出資料範例.....................................................................53
表4.3-2 抽樣結果(變異數分析使用格式) ..........................................................57
表4.3-3 抽樣結果(類神經網路使用格式) ..........................................................57
表5.2-1 各模擬情境平均速率表.........................................................................60
表5.2-2 各情境車輛數與推估誤差表.................................................................61
表5.2-3 短路段探針車輛數百分比與推估絕對誤差值.....................................62
表5.2-3 中路段探針車輛數百分比與推估絕對誤差值.....................................63
表5.2-3 長路段探針車輛數百分比與推估絕對誤差值.....................................63
表5.2-4 不同探針車位置之誤差範例表.............................................................66
表5.2-5 短路段變異數分析結果.........................................................................67
表5.2-5 中路段變異數分析結果.........................................................................67
表5.2-5 長路段變異數分析結果.........................................................................67
表5.2-6 短路段推估誤差較小之探針車分佈位置.............................................72
表5.2-7 中路段推估誤差較小之探針車分佈位置.............................................73
表5.2-8 長路段推估誤差較小之探針車分佈位置.............................................74
表5.2-9 短路段推估誤差較大之探針車分佈位置.............................................75
表5.2-10 中路段推估誤差較大之探針車分佈位置...........................................76
表5.2-11 長路段推估誤差較大之探針車分佈位置...........................................77
表5.3-1 各情境類神經網路隱藏層數與單元數.................................................79
表5.3-2 類神經網路推估績效表.........................................................................79
表5.3-4 不同情境類神經網路推估績效顯著差異個數表.................................83
表6.1-1 建議探針車分佈位置.............................................................................86
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論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2008-03-04公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2008-03-04起公開。


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