臺灣博碩士論文加值系統

台灣地區的車輛登記數不斷增加，道路容量無法滿足持續增長的交通需求，而透過運輸系統管理方式可改善道路壅塞情形。細胞自動機制(Cellular Automata, CA)模式可描述個別車輛的行為，易與交通控制策略結合。本研究以Nagel及Schreckenberg提出之車流細胞自動機制模式為基礎，構建三車道、雙車種之細胞自動機制模式。
本研究探討三車道車流中小型車與大型車車種密度之估算、小型車與大型車不同用路規則及其模擬變數的相關比較。由模擬結果可知，在車流CA模擬時，小客車當量（passenger car equivalent, PCE）應為道路密度之函數。在小型車與大型車相同用路規則時，大型車設定不同的最大速度與隨機減速機率對於速度皆有明顯影響。大型車之最大速度值在自由車流時影響最大；大型車隨機減速機率較高時，整體速度較低。在限制大型車不可行駛於內側車道時，設定不同的小型車、大型車車輛數混合比例、最大速度對於速度在自由車流時亦有明顯影響。而調整小型車的變換車道機率，無論小型車、大型車相同用路規則或限制大型車不可行駛內側車道時，皆受慢車影響，使整體速度無明顯差異。限制大型車不可行駛內側車道，使內側車道之平均速度提高，可改善自由車流之總平均速度。本研究模擬中，雖設定不同的模擬變數值，大型車之車輛數比例對於整個車流有很大影響，即使是三車道，其整體速度亦被慢車所影響。

The number of vehicles increases rapidly in Taiwan, which induces congestion and pollution. Therefore, improving the performance of highway systems by transportation management techniques becomes important. Cellular Automata (CA) model can describe the behavior of individual vehicles and can be combined with the traffic control strategies. We construct a three-lane traffic cellular automata model with truck and passenger cars mixed flow model. The model is based upon the single-lane CA introduced by Nagel and Schreckenberg.
In this study, we simulate cars and trucks with different behaviors, which are controlled by different maximum speed, dawdling probability and lane-changing probability, on a three-lane highway and analyze the results. By the simulation results, the CA simulation of traffic flow, passenger car equivalent (PCE) should be a function of road density. When the average speed, which is controlled by the setting of maximum speed and dawdling probability, of trucks is smaller than cars, trucks may have significant influence on the average speed of all vehicles. Although vehicles can change lane to pass through the slow vehicles, slow vehicles will dominate the whole traffic flow as the proportion of slow vehicles increases. If the inner lane is set to be a passenger car exclusive lane, the average speed of cars on the inner lane is higher, which improves the performance of total traffic flow. Therefore, lane-use restriction or setting lower speed limit of inner lane is a useful strategy to improve level of service of a highway.

摘 要 i
ABSTRACT ii
謝 辭 iii
目 次 iv
表 次 vi
圖 次 vii
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的 2
第三節 研究範圍 2
第四節 研究內容與流程 3
第二章 文獻回顧 5
第一節 車流細胞自動機制 5
第二節 多車道細胞自動機制模式 6
第三節 多車種細胞自動機制模式 10
第四節 小結 11
第三章 研究方法 12
第一節 單車道細胞自動機制模式 12
第二節 多車道細胞自動機制模式 13
第三節 多車種車流之密度估算 16
第四節 模擬軟體 23
第五節 模式構建 23
第四章 模擬結果與分析 34
第一節 CA模擬基本參數設定 34
第二節 車流模擬分析 35
第三節 大型車、小型車不同用路規則 45
第五章 結論與建議 55
參考文獻

1. 中華民國交通部全球資訊網，http://www.motc.gov.tw/。
2. 李兵強、鐘誠文、牟勇?(2007)。基於安全效應的雙車道元胞自動機交通流模型研究。交通與計算機，25，27-30。
3. 吳大艷(2007)。三車道有管理元胞自動機交通流模型的研究。安徽工業大學學報，24，117-121。
4. 張瓊文(2004)。以模糊推論系統與細胞自動機方法探討混合車流環境下機車行進行為。國立交通大學交通運輸研究所博士論文，新竹市。
5. 張永克(2010)。雙車道大小型車車流細胞自動機制模式構建與分析。私立中華大學運輸科技與物流管理研究所碩士論文，新竹市。
6. 葉品、鐘誠文、李兵強(2007)。基於快慢車輛主動換道特性的雙車道元胞自動機模型研究。交通與計算機，25，86-89。
7. S. C. Benjamin, N. F. Johnson & P. M. Hui (1996). Cellular Automaton Models of Traffic Flow Along a Highway Containing a Junction. Journal of Physics A, 29, 3119-3127.
8. Karim Daoudia & Najem Moussa (2003). Numerical Simulations of a Three-Lane Traffic Model Using Cellular Automata. Chinese Journal of Physics, 41, 671-681.
9. Fukui, M. & Ishibashi, Y. (1996). Traffic Flow in 1D Cellular Automaton Model Including Cars Moving with High Speed. Journal of Physical Society Japan, 65, 1868-1870.
10. Sigureur F. Hafstein, Roland Chrobok, Andreas Pottmeier, Joachim Wahle & Michael Schreckenberg (2004). A High Resolution Cellular Automata Traffic Simulation Model with Application in a Freeway Traffic Information System. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 19, 338-350.
11. Shih-Ching Lo & Yu-Ying Chu (2010, October). Vehicular Size and Equivalent of Multi-class Traffic Cellular Automata. Paper presented at the 2010 International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering, Kos, Greece.
12. K. Nagel & M. Schreckenberg (1992). A Cellular Automaton Model for Freeway Traffic. Journal of Physics I, 2, 2221-2229.
13. K. Nagel, D. E. Wolf, P. Wagner & P. Simon (1998). Two-lane traffic rules for cellular automata: A systematic approach. Journal of Physics Review E, 58, 1425-1437.
14. M. Rickert, K. Nagel, M. Schreckenberg & A. Latour (1996). Two lane traffic simulations using cellular Automata. Journal of Physics A, 231, 534-553.
15. M. Takayasu & H. Takayasu (1993). 1/f Noise in Traffics Model. Fractals, 1, 860-866.
16. Peter Wagner, Kai Negel & Dietrich E. Wolf (1997). Realistic multi-lane traffic rules for cellular automata. Journal of Physics A, 234, 687-698.
17. S. Wolfram(2002). A New Kind of Science. Champaign, IL: Wolfram Media, Inc.