臺灣博碩士論文加值系統

高速公路為台灣公路運輸骨幹系統，作為有效紓解大量車流公路系統之一，如何使運輸效率提到最高，是一大重要課題，然而當車流中出現不當駕駛或車流異質性太高時，往往車流運輸效率沒辦法有效提升，雖然不當駕駛行為在車流中只是少數，但對於車流的影響卻不小，當車流累積每一次受到不當駕駛的影響，車流平均旅行時間將會增加。過去國外對於慢車在車流中形成移動瓶頸(moving bottlenecks)之研究已有一段時間，透過模擬呈現慢車在車流的影響已經非常成熟，但實際車流之慢車微觀行為特性分析，因資料取得不易，此類研究較少，慢車在道路實際影響程度較難得知。
本文以移動瓶頸理論為基礎，觀察國道一號東湖交流道之主線車流，探討中間車道之慢車對於車流之特性影響。藉由閉路式電視之車流影像(CCTV)辨識移動瓶頸車輛，量化並分類移動瓶頸行為；同時探討慢車對於鄰近車道之車流特性影響，比較車流出現移動瓶頸時與整體車流表現之差異，最後探討移動瓶頸出現造成原車流之特性差異。

Freeway is the major roadway for providing mobility. To be effective as a corridor, it is important to use lane capacity efficiently. When there are aberrant driving behavior and heterogeneity in traffic flow, the efficiency of road performance tends to drop abruptly. Although aberrant driving behavior is not regularly seen all the time in traffic flow, their influence to the efficiency of traffic flow can’t be ignored: travel time will increase while each time aberrant driving behavior appear. In previous research, several researchers had studied moving bottlenecks of slow vehicles in the traffic flow for a while. Most of the works were based on simulation models according to traffic theories. In contrast to the theoretical development, the empirical studies had fallen far behind due to the difficulties of data collecting.
This study aimed to explore the impact by slow vehicles based on the moving bottlenecks theory. The characteristics of slow vehicles were observed, identified and categorized on the survey section of Sun Yat-Sen Freeway. The video images from CCTV were used to build the methodology in measuring and analyzing slow vehicles as well as the moving bottleneck phenomenon. Followed by examining the characteristics of freeway flow for adjacent lanes. The issue of “wasteful” capacity was discussed thereafter.

摘要 I
ABSTRACT II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究範圍 2
1.4 研究內容與流程 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 車流理論相關文獻 5
2.2 移動瓶頸理論進展 8
2.3 移動瓶頸行為 12
2.4 車流研究及資料使用 15
第三章 資料處理及現況分析 18
3.1 資料內容 18
3.2 移動瓶頸行為定義 21
3.3 資料蒐集流程 23
3.3.1 CCTV篩選 23
3.3.2 影像識別條件 28
3.3.3 資料蒐集量化指標：30
3.3.4 資料範圍 34
3.4 研究路段車流基本特性 36
3.4.1 東湖至內湖路段車流特性 36
3.4.2 移動瓶頸資料屬性 41
第四章 研究架構與方法 44
4.1 研究流程與架構 44
4.2 研究限制 46
4.3 研究假說 47
4.4 研究方法 51
第五章 移動瓶頸模式分析 53
5.1 移動瓶頸分類 53
5.2 移動瓶頸速率分析 57
5.3 移動瓶頸相對位置 62
5.4 瓶頸車輛上下游流量關係 72
5.5 移動瓶頸綜合車流特性 79
5.6 移動瓶頸模式誤差與資料完整性說明 83
第六章 結論與建議 85
6.1 研究結論 85
6.2 後續研究建議 86
參考文獻 87
 
圖目錄
圖 1.3–1東湖交流道地理位置圖 2
圖 1.4–1研究流程示意圖 4
圖 2.1–1高速公路車流平均速率與流率之關係 7
圖 2.2–1移動瓶頸發生之車輛行為示意圖 8
圖 2.2–2移動座標下移動瓶頸流率與密度關係圖 9
圖 2.2–3移動座標系統轉換固定座標之流率與密度關係圖 10
圖 2.2–4累積流量圖 11
圖 2.3–1移動瓶頸下兩車道速率與密度關係圖 13
圖 2.3–2移動瓶頸行為示意圖 13
圖 3.1–1原始VD車流資料 19
圖 3.1–2處理過後VD資料 20
圖 3.1–3閉路式電視攝影機 20
圖 3.2–1本研究定義移動瓶頸影響之車輛示意圖 22
圖 3.2–2移動瓶頸之車輛行為示意圖 23
圖 3.3–1資料蒐集流程圖 23
圖 3.3–2CCTV車流影像示意圖1 24
圖 3.3–3CCTV車流影像示意圖2 25
圖 3.3–4雨天之CCTV車流影像 25
圖 3.3–5 CCTV影像範圍內有遮蔽物 26
圖 3.3–6車流影像觀測移動瓶頸之各區域示意圖 26
圖 3.3–7車流影像之移動瓶頸實際觀測區域 27
圖 3.3–8觀測時瓶頸車輛與其他車輛之相對位置 28
圖 3.3–9經過短暫時間後瓶頸車輛與其他車輛之相對位置 28
圖 3.3–10移動瓶頸識別示意圖 28
圖 3.3–11多輛慢車形成移動瓶頸之車流影像 29
圖 3.3–12中間車道多輛慢車行駛一段距離後之相對位置示意圖 30
圖 3.3–13移動瓶頸變數蒐集示意圖 30
圖 3.3–14高速公路標線作為觀測者蒐集資料基準 31
圖 3.3–15定義移動瓶頸影響下之代表性車輛 32
圖 3.3–16定義移動瓶頸影響下研究對象之車間距 33
圖 3.3–17研究路段內偵測器及CCTV位置示意圖 35
圖 3.4–1東湖至內湖之內車道巨觀車流特性 38
圖 3.4–2東湖至內湖之中間車道巨觀車流特性 39
圖 3.4–3東湖至內湖中內車道之速率關係圖 40
圖 3.4–4移動瓶頸時間分佈圖 43
圖 4.1–1模式分析流程圖 45
圖 4.3–1中內車道之速率關係示意圖 48
圖 4.3–2移動瓶頸中之車隊影像圖 49
圖 4.3–3高速公路出現移動瓶頸後車流不在續進 50
圖 4.3–4高速公路車流具有車流續進特性 50
圖 5.1–1移動瓶頸之內車道速率分佈圖 53
圖 5.1–2主線中內車道速率與移動瓶頸中內車道速率關係圖 54
圖 5.1–3移動瓶頸分類分佈圖 56
圖 5.2–1三種移動瓶頸之瓶頸車輛速率分佈圖 58
圖 5.2–2移動瓶頸之內車道速率分佈圖 59
圖 5.2–3三種移動瓶頸之中間車道瓶頸前車與內車道車輛速率差分佈圖 61
圖 5.3–1三種移動瓶頸內車道車頭距(headway)分佈圖 63
圖 5.3–2移動瓶頸之內車道車間程分佈圖 67
圖 5.3–3移動瓶頸中瓶頸車輛產生未能有效是用道路空間 68
圖 5.3–4三種移動瓶頸之瓶頸車輛與瓶頸前車之車頭距(headway)分佈圖 69
圖 5.3–5 移動瓶頸造成流量差異之實際畫面 70
圖 5.3–6三種移動瓶頸之瓶頸車輛與瓶頸前車之車間程(spacing)分佈圖 71
圖 5.4–1三種移動瓶頸之中內車道上游流量分佈圖(3秒範圍) 73
圖 5.4–2 三種移動瓶頸中內車道上游流量分佈圖(5秒範圍) 74
圖 5.4–3三種移動瓶頸上下游流量差(上下游各3秒範圍) 77
圖 5.4–4三種移動瓶頸上下游流量差(上下游各5秒範圍) 78
圖 5.5–1 平坦路段下主線車流之速率與流率關係 80
圖 5.5–2小車移動瓶頸下瓶頸前後及內車道之流量與速度關係圖 82
圖 5.5–3大車移動瓶頸下瓶頸前後及內車道之流量與速度關係圖 82


表目錄
表 3.1–1 資料蒐集清單 19
表 3.4–1研究路段之穩定車流特性 37
表 3.4–2研究路段之不穩定車流特性 37
表 3.4–3小車移動瓶頸敘述性統計表 41
表 3.4–4大車移動瓶頸敘述性統計表 41
表 5.1–1移動瓶頸之內車道速率T檢定分析結果 54
表 5.1–2移動瓶頸分類表 55
表 5.2–1瓶頸車輛速率之t檢定分析表 57
表 5.2–2移動瓶頸之瓶頸前車與內車道車輛速率差t檢定分析結果 60
表 5.3–1移動瓶頸之內車道車隊車頭距t檢定分析 64
表 5.3–2移動瓶頸之內車道車隊車間程t檢定分析結果 65
表 5.3–3瓶頸車輛與前方車輛之車頭距t檢定分析結果 68
表 5.4–1瓶頸車輛上下游流量差t檢定分析結果 76
表 5.5–1大小車移動瓶頸之各類別變數之t檢定 79

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