高速公路施工路段旅行時間預測之研究

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姓名

黃裕文(Yu-Wen Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

高速公路施工路段旅行時間預測之研究

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摘要(中)

適當交通資訊之提供可作為高速公路用路人進行決策，尤其是針對與旅行時間有關之資訊，可做為駕駛者選擇適當之路徑與出發時間，避開擁擠車流，同時可選擇最短之旅行時間到達目的地，發揮高速公路之整體績效，再者，利用即時交通資料預測未來旅行時間，是為先進旅行者資訊系統中不可或缺之交通資訊。
本研究係針對國內高速公路施工路段進行研究，以微觀的角度探討施工路段之車流變化。在分析上主要分為兩階段進行，第一階段為利用實地調查之資料來界定施工路段之影響區，並分析施工路段內用路人變換車道之行為，進而撰寫模擬程式，作為交通資料之產生器。第二階段則是利用車輛偵測器所測得之交通資料，在各種不同流量、偵測器佈設間距與施工路段長度之實驗組合下，透過倒傳遞網路構建旅行時間預測模式，提供準確的預測，藉此作為用路人進行決策時判斷之依據。
經由反覆的校估與測試結果可以得知，本研究所構建之旅行時間預測模式，其預測效果良好，屬於「高精準預測」，於高速公路旅行時間相關資料提供方面，可做為相關單位參考之用途。

摘要(英)

Provide the appropriate traffic information who can make a decision for highway drivers allow drivers to select appropriate routes and departure time to avoid congestion, especially deal with travel time. This traffic information can make drivers select the shortest travel time to arrive destiniation, and elaborate the whole effects for highway network, in addition, when using real time traffic information, it is necessary to forecast future travel time for Advanced Traveler Information System.
This research is aimed at work zones in highway, studying the change of traffic flow with a microscopic view. There are two phases in the research. First, using data to define the effect range of work zones and analyze the change lane behaviors of drivers in live investigate. Take one step ahead, we write simulation formula which produce traffic information. Second, the research discuss different traffic flow, different location length of vehicle detector and different work zones length optained by vehicle detector. Utilizing backpropagation algorithm to build forecasting highway travel time models can provide exact predition. This result can be the base of making decisions for drivers.
After repeatedly correcting and testing, the effect of forecasting model constructed in the research is very well, and belongs to high correct forecast. The research can be provided to forecast travel time for highway travel time estimation.

關鍵字(中)

★ 倒傳遞網路
★ 車輛偵測器
★ 模擬
★ 施工路段

關鍵字(英)

★ BackPropagation network
★ Vehicle detector
★ Simulation
★ Work zones

論文目次

第一章緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 1
1.3研究對象與範圍 2
1.4研究內容 2
1.5研究流程與方法 2
第二章文獻回顧 5
2.1施工路段相關內容及文獻 5
2.1.1施工區佈設原則 5
2.1.2施工區管制狀況 6
2.1.3高速公路施工路段相關文獻 8
2.2旅行時間預測方式 10
2.2.1偵測器資料推估 10
2.2.2探測車資料推估 11
2.2.3自動辨識資料推估 11
2.3小結 12
第三章類神經網路預測模式之構建 13
3.1類神經網路之定義與特性 13
3.2旅行時間預測模式之選擇 13
3.3倒傳遞類神經網路理論 15
3.3.1網路架構 15
3.3.2演算法原理與推導 16
3.3.3演算法學習策略 19
3.4旅行時間預測模式之構建 21
3.4.1輸入變數之選擇 21
3.4.2旅行時間預測網路架構與參數設定 21
第四章資料調查與分析 24
4.1調查計畫研擬與實行 24
4.1.1調查地點 24
4.1.2施工路段上游車流特性調查 25
4.1.3施工路段內車流特性調查 26
4.1.4施工路段下游車流特性調查 26
4.2施工路段上游調查資料分析 27
4.2.1施工路段上游影響範圍界定 28
4.2.2車輛強行變換車道容忍時間調查 30
4.3施工路段內調查資料分析 31
4.3.1車輛期望速度分配 31
4.3.2車輛到達速度分配 32
第五章車流模擬模式 33
5.1模擬系統架構 33
5.1.1系統基本假設 33
5.1.2模擬架構與流程 35
5.1.3車輛串列與車輛屬性資料 38
5.2 車輛加、減速特性 39
5.2.1加速性能 39
5.2.2減速性能 40
5.3變換車道行為 41
5.3.1駕駛行為分析 41
5.3.2變換車道之動機與條件 43
5.3.3不致撞上公式推導 51
5.4跟車行為 53
5.4.1間隔限制 54
5.4.2加速限制 57
5.4.3緊急煞車推進 57
5.5模擬模式驗證 59
5.5.1程式確認 59
5.5.2程式校估 59
5.5.2.1各車道車輛產生檢定 60
5.5.2.2一般路段不同車型期望速度檢定 64
5.5.2.3施工路段小型車期望速度檢定 65
5.5.2.4不同車道重車比例檢定 65
5.5.2.5車輛強行變換車道容忍時間檢定 66
5.5.3程式驗證 67
5.5.4測試範例旅行時間之比較 71
第六章模式預測初步分析 72
6.1實驗設計 72
6.2模式評估指標 73
6.3模式訓練與測試 73
6.3.1施工路段長度1000公尺 75
6.3.2施工路段長度2000公尺 85
6.3.3施工路段長度3000公尺 95
6.3.4小結 105
第七章預測模式之分析與績效評估 107
7.1預測模式分析 107
7.1.1平均速度對於預測模式之影響分析 107
7.1.2比較性分析 111
7.2預測模式精確度分析 113
7.3績效評估 117
7.3.1績效評估準則 117
7.3.2結果分析 118
第八章結論與建議 119
8.1結論 119
8.2建議 120
參考文獻 121
附錄A 施工路段長度為1000公尺之各種組合績效值 123
附錄B 施工路段長度為2000公尺之各種組合績效值 134
附錄C 施工路段長度為3000公尺之各種組合績效值 145

參考文獻

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指導教授

吳健生(Jiann-Sheng Wu)

審核日期

2003-7-16

推文