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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張鈞萍
研究生(外文):Chun-Ping Chang
論文名稱:發展緊急救援車輛之行車路徑導引系統與號誌優先通行控制邏輯之研究
論文名稱(外文):THE DEVELOPMENTNT FOR AN ADVANCED ROUTE-GUIDANCE STRATEGY WITH SIGNAL PREEMPTION LOGIC OF EMMERGENCY SERVICE VEHICLES
指導教授:何志宏何志宏引用關係
指導教授(外文):Chi-Hong Ho
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:交通管理學系碩博士班
學門:運輸服務學門
學類:運輸管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:116
中文關鍵詞:危機處理暨緊急救援系統路徑導引系統號誌優先通行控制
外文關鍵詞:Signal Preemption ControlEmergency Management SystemRoute Guidance System
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本研究之目的係為發展緊急救援車輛之行車路徑導引系統,提供行駛路徑給駕駛人,使緊急救援車輛能夠正確且快速地到達事故地點;減少緊急救援車輛到達事故地點的時間,使意外事件能在最短的時間內獲得排除,以降低傷害之程度。並在緊急救援車輛行駛的路徑上進行號誌優先通行控制,使車輛能夠順利通過路口並減少車輛行經路口的號誌延滯。經由號誌優先通行控制的配合,降低駕駛人的心理負擔,減少二次意外事件的發生,使車輛能夠順利且安全地到達事故地點。藉由路徑導引與號誌優先通行控制的協助,讓緊急救援車輛得以及時的趕到意外事件現場,即時的拯救所有危及其健康利益的受害者,同時適時地協助醫療救護機構,使其能夠讓受害者增加生還的機會同時減少其他傷害。
本研究首先利用PARAMICS模擬軟體模擬道路交通狀況,獲得路網在每個時段每個路段在沒有號誌延滯下的路段旅行時間,在實體系統運作上此部份係為系統的事前離線作業。當事故發生時即啟動本系統「最佳路徑」控制邏輯,經由上述的路段旅行時間資料,利用準動態最短路徑模式搜尋派遣中心至事故發生地點之前K條最短路徑。待前K條最短路徑求出後,藉由上述在無號誌延滯下的旅行時間與號誌控制等資料,求出前K條路徑的最佳號誌控制方法,並求解在有號誌優先通行控制下的最佳路徑以做為緊急救援車輛的導引路徑。
本研究中所使用的實例路網係取自台北市區路網,選擇大同區為主要的分析範圍。經由完整的模擬分析後,其結果可確認本研究所開發的模式之可行性與有效性。
This study aims at developing a new route guidance strategy combined with a set of signal preemption logic for the emergency service vehicles. A well known quasi-dynamic path-finding algorithm, which has been proven as the most efficient one of this kind, is employed to search for the K shortest paths of any emergency vehicle between its dispatching center and the emergency incident site. Some signal preemption logics for the emergency vehicle along with all existing timing constraints and with minimum impacts to all those vehicles coming from its competing directions are developed and implemented at all intersection along its shortest path.
Based on an advanced traffic flow simulation model, i.e. PARAMICS, travel times of its K shortest paths with existing signal timings along its travel path for all the OD pairs are generated to establish an important travel time database ready for the following analysis. Each time when revised travel times of all detector zed road links have been computed from those most recent traffic volumes, the said travel time database is then updated accordingly. Once the emergency vehicle approaches a downstream intersection, a dedicated sensor is actuated and then the system restarts the signal preemption logic at its downstream intersection and recomputes or updates the existing K shortest paths. Both tasks have been finished before the emergency vehicle finally reaches the downstream intersection. At the same time, the updated shortest-path information will be transmitted to the emergency vehicle so as to let it making the correct turns in time before it finally arrives said intersection. For the whole route guidance and signal preemption model, the minimum total travel time for the emergency vehicle is set to be a major optimization objective.
A case study of the Ta-Tung Police Jurisdiction in Taipei City has been applied to test the performance of those combined logics. The results from sufficient simulation runs have finally confirmed the feasibility and effectiveness of those combined model and proposed logics.
目錄
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 3
1.3 研究範圍與限制 4
1.4 研究架構與內容 4
1.5 研究方法 5
1.6 研究流程 7
第二章 文獻回顧 8
2.1 危機處理暨緊急救援系統(EMS) 8
2.2 行車路徑導引系統 10
2.3 號誌優先通行控制 12
2.4 具有ITS分析功能的車流模擬軟體 14
第三章 緊急救援車輛路徑導引系統之路徑產生邏輯發展 20
3.1 危機處理暨緊急救援系統概述 20
3.1.1 緊急通報與個人安全防護系統 21
3.1.2 緊急救援車輛管理系統 23
3.2 系統架構與範圍界定 27
3.2.1 系統硬體架構 27
3.2.2 系統邏輯架構 28
3.3 最佳行駛路徑模式之研究 31
3.3.1 最短路徑演算法 34
3.3.2 k條最短路徑演算法 35
第四章 最佳化號誌優先通行控制模式之建立 38
4.1 號誌優先通行控制方法 38
4.1.1 「不控制」之控制方法分析 39
4.1.2 「延長綠燈時間」控制方法分析 40
4.1.3 「切斷紅燈時間」控制方法分析 41
4.1.4 「早開紅燈時間」控制方法分析 45
4.2 各種號誌控制方法之使用時機分析 48
4.3 各種號誌優先控制方法之運作績效分析 51
4.3.1 各種號誌優先控制方法之損失時間分析 52
4.3.2 最佳化號誌優先通行控制模式之求解 58
4.4 未來號誌時制補償邏輯之發展 62
第五章 PARAMICS模擬模式與其API之應用 65
5.1 PARAMICS先進模擬軟體概述 65
5.2 PARAMICS模擬軟體之內涵與API介面應用探討 69
5.2.1 PARAMICS模擬軟體之API特性與功能 69
5.2.2 API介面之應用方法 71
5.3 本研究應用程式介面API之開發 73
5.3.1 路段旅行時間績效輸出API之發展 75
5.3.2 準動態最短路徑模式API之發展 80
5.3.3 最佳化號誌優先通行控制模式API之發展 84
第六章 實例研究 88
6.1 模擬實驗分析 88
6.1.1 模擬路網構建 88
6.1.2 利用PARAMICS之API函式求取前K條最短路徑 93
6.1.3 求取前K條最短路徑之號誌最佳控制策略 97
6.2 模擬實驗結果分析 100
6.2.1 執行號誌優先通行控制與未執行之比較 100
6.2.2 各種控制策略之路徑旅行時間比較 104
6.3 替選路徑數目與實際最短路徑之比較 109
第七章 結論與建議 111
7.1 結論 111
7.2 建議 113
參考文獻 115
圖目錄
圖1.1 EMS系統架構圖 2
圖1.2 研究架構圖 5
圖1.3 研究流程圖 7
圖3.1 緊急通報與個人安全防護系統示意圖【12】 22
圖3.2 緊急救援車輛管理系統示意圖【12】 23
圖3.3 「危機處理暨緊急救援系統」運作流程圖 26
圖3.4 系統硬體架構圖 28
圖3.5 系統邏輯架構圖 29
圖3.6 系統控制邏輯之啟動與運作流程圖 31
圖3.7 準動態最短路徑模式應用於緊急救援車輛 行車路徑導引系統之邏輯架構圖 33
圖3.8 最短路徑演算法之運算流程圖 35
圖3.9 使用MARTINS演算法之網路圖 36
圖3.10 K條最短路徑演算法之運算流程圖 37
圖4.1 「不控制」控制方法的可能情況 40
圖4.2 「延長綠燈時間」控制方法的可能情況 41
圖4.3 「切斷紅燈時間」控制方法的可能情況 43
圖4.3 「切斷紅燈時間」控制方法的可能情況(續) 44
圖4.4 「早開紅燈時間」控制方法的可能情況 47
圖4.5 選擇緊急救援車輛號誌優先通行控制方法之作業流程 49
圖4.6 各種控制方法之圖例 59
圖4.7 最佳化號誌優先通行控制模式流程圖 61
圖4.8 號誌時制補償邏輯之建立 63
圖4.9 號誌時制補償邏輯可能之補償情況 64
圖5.1 應用PARAMICS之應用程式介面開發「危機處理暨緊急救援系統」之架構圖 73
圖5.2 無號誌延滯之路段旅行時間示意圖 75
圖5.3 路段旅行時間績效輸出API之運作流程 78
圖5.4 準動態最短路徑模式API之運作流程 82
圖5.5 最佳號誌優先通行控制模式API之運作流程 86
圖6.1 台北市八公尺以上之PARAMICS路網圖 89
圖6.2 台北市政府警察局大同分局之轄區圖 90
圖6.3 本研究之模擬案例示意圖 91
圖6.4 模擬案例之節點名稱圖示 96
圖6.5 EMS車輛執行與未執行號誌優先通行控制之路口延滯比較圖 101
圖6.6 EMS車輛執行與未執行號誌優先通行控制之路徑總旅行時間比較圖 102
圖6.7 緊急救援車輛路口等待時間與非緊急救援車輛方向之時相損失時間 102
圖6.8 將最佳路徑模式納入號誌控制優先通行模式後所求得之最短路徑圖 105
圖6.9 最佳路徑模式只考量旅行時間最短所求得之最短路徑圖 105
圖6.10 最佳路徑模式只考量旅行距離最短所求得之最短路徑圖 106
圖6.11 轉向次數最少之路徑圖 106
圖6.12 路徑路口數最少之路徑圖 107
圖6.13 路徑號誌化路口數最少之路徑圖 107
圖6.14 10組不同的事故派遺起迄點圖 109



表目錄
表2.1 車流模擬軟體軟體之ITS相關功能比較表 18
表2.2 車流模擬軟體之特性比較表 19
表4.1 不同控制方法與不同控制情況的損失時間一覽表 56
表4.1 不同控制方法與不同控制情況的損失時間一覽表(續) 57
表6.1 測試範圍號誌化路口之時制資料表 92
表6.2 前20條最短路徑的總旅行時間與路口資料 93
表6.2 前20條最短路徑的總旅行時間與路口資料(續) 94
表6.3 測試範圍起點至迄點間之前K條最短路徑 95
表6.4 20條最短路徑的最短旅行時間之號誌控制策略 98
表6.4 20條最短路徑的最短旅行時間之號誌控制策略(續) 99
表6.5 執行號誌優先通行控制與未執行之路口延滯比較 100
表6.6 緊急救援車輛與非緊急救援車輛方向之路口延滯與旅行時間資料 103
表6.7 各種控制策略下之路徑旅行時間與與最佳控制策略之差異 108
表6.8 不同K值之最短路徑與實際最短路徑之關係表 110
參考文獻
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