B04 倪英瑑Ying-Chuan Ni
(原文轉載自Medium: https://reurl.cc/9rq02a)
2021年2月Delft市區景色，聽說Delft很久沒有下那麼大一場雪了(2020年底和2021年初正值Covid-19在荷蘭最嚴重的時期，而且又很冷，我整個Q3幾乎沒什麼去學校，所以沒有學校的雪景)
上篇大致介紹了學校、program以及Q1~Q2的課程，這篇就從Q3開始。
Q3 (2021 Feb – 2021 Mar):
度過艱困的Q2，有了不少修課經驗之後，對於常常要跟組員或老師溝通這件事也比較習慣了，有了自己的一套方式，就有種接下來什麼都可以順利解決的感覺。
Traffic Flow Modelling and Control Part 2 (4ECTS):
相較於上個Q的Part 1那門課比較著重在車流理論的內容和基礎，Part 2涵蓋了比較多交通控制的範疇。首先是moving bottle neck，算是shock wave theory的延伸，後來又教了怎麼實際建構cell transmission model。車流理論的最後一堂介紹了macroscopic (network) fundamental diagram的概念，一種計算上比較有效率地以一個區域路網為單位來描述車流的方法，可以用來取代原本傳統以路段為單位的交通量指派。
號誌控制的部分則加深了原本單一路口固定時制設計的方法，並延伸到連續路口或路網層級的觸動式號誌時制邏輯，包含怎麼設計時差 (offset)、車輛偵測器的配置方法等等。上課的時候提到荷蘭有85%的交通號誌是觸動式或適應式時制，剩下的15%是半固定式，也就是說固定時制的號誌已經完全不存在，實在是相當驚人，雖然不知道這到底是不是真的，但我平常走在路上、騎車或搭公車的時候某種程度上就有注意到這點，荷蘭確實是在實務面交通控制發展地相當先進的國家。號誌控制的兩次作業都會用到PTV Vissim，並結合Trafcod和VRIGen (TU Delft開發的能與Vissim整合的觸動式號誌控制邏輯制定方法和其軟體介面)，比較號誌控制策略調整前後的交通狀況，看車子在那邊跑滿療癒的，尤其是在Q3忙得要命的時候。
整個課程最難的部分大概就是接下來的state estimation，這是控制理論的一環。因為也就只有一週 (兩次共四小時) 的時間，主要教的是Adaptive data smoothing以及一個Extended Kalman Filter方法 (結合Kalman Filter和Cell Transmission Model)如何用來推估非線性的車流狀態，那份作業我花了一整個禮拜，一直到要交作業的那個晚上才真的搞懂。後面的內容還有連鎖匝道儀控的原理和COSCAL (V2I版本的SPECIALIST)，最後則是講設計一個交通控制系統的步驟。
Active Modes: Traffic and Transport (4ECTS):
要說到荷蘭最厲害的，那就不能不提到他們對所謂的active modes，也就是對腳踏車和行人的重視。荷蘭人有多愛騎腳踏車呢，據荷蘭同學的說法，有一些話是這麼說的: 「上帝創造荷蘭人的時候給了他們每個人一台腳踏車」 (事實上確實是如此，全國的腳踏車數量比人口還多) 或是「只要任何負面的事情跟腳踏車有關係的話，Dutch are totally cool with it」。這大概是他們在二戰後一連串抗爭的成果，阻止美國汽車的引進改變都市道路設計，反倒是促使自行車道在各個城市都更加普及。TU Delft做了很多active modes相關的研究，這門課就有點像是分享這幾年的研究成果。如何改良車流理論的模型來描述自行車流或人流這種比較多維且多方向的移動情形、為active modes所建構的LWR模型數學式該是什麼樣子、透過實驗所瞭解到哪些會影響容量的外部因素、微觀人流模擬模型(細胞自動機、agent-based、社會力模型等等)、Calibration和Validation(已經出現N遍了，可見所有的課都很強調這點)、不同的資料蒐集方法(Wifi、錄影機、雷達、紅外線等等)的優劣、active modes模型的建構方法和步驟，最後還有一些人潮管理的原則和手段。
在這門課裡面學到最多的其實是如何建構一個適當的微觀模擬模型，雖然校正和驗證講了很多遍了，但這門課講的最詳細，另外像是什麼樣的情況需要進行什麼樣的模擬 (例:購物商場或社區道路需要的是高或低密度且單、雙或多向的人流模擬，需不需要考量到排隊的情況等等)。雖然聽起來很理所當然，但似乎是以前從來沒想到過也不會特別去注意的。不過大概是因為後半段所講述的內容比較空泛，也有點重覆，在期末的course evaluation會議上有同學覺得這個課很模糊，相反地，帶著對active modes的滿腔熱血來修課的人就覺得非常有收穫，我個人也覺得有用心體會的話滿不錯的。
總共有三個作業，一個是建構以阿姆斯特丹車站為起訖點的自行車旅次路線選擇羅吉特模式，另外兩個則是用Pedestrian Dynamics (INCONTROL和Utrecht University開發的軟體) 對一個虛擬的轉乘車站進行人流模擬，分析不同的車站設計方案帶來的效益，做這個作業的過程中也是對分析人流有了滿多的體悟。
荷蘭自行車道上的loop detector和專用號誌
Resilient Transport Systems: Analysis and Interventions (4ECTS):
這門課的期末不需要考試，但是有一個很大的作業就是了。主要在教的內容就是如何分析所謂的resilience韌性:在路網受到影響的情況下的robustness和reliability。這門課的授課內容看起來也就是兩位老師這幾年的研究成果和發展。主要的重點，也就是作業的部分分成三個環節，資料分析、模型分析和路網改善策略分析。首先讓大家選定一個位於南荷蘭省的起訖對 (我和組員選了Dordrecht到The Hague)，給了大家該起訖的多條路線某三個月內每天早上每五分鐘每500公尺的平均旅行時間、速率、密度、可變資訊標誌 (VMS) 資料，開始要我們對資料進行分析，探討在如何從這些資料中分辨出車禍、臨時修繕工程、開放路肩等事件，以及分析這些事件如何影響路網韌性。針對分析結果提出合理的解釋來回答一些問題。
第二部分則是用運輸模型軟體Omnitrans進行dynamic traffic assignment (當然大致的模型和資料都已經建好了，只要稍微調整程式碼即可)，這時候也提供了另一本專門為這門課所編的Omnitrans講義。教大家如何運用運輸模型來分析韌性。我對於能夠提供完整的課程專屬軟體使用講義這點非常佩服，先前想必是付出了不少心力來整理這些教材。第三部分則延續前一部份，用Omnitrans對該路網或特定路線設計進行改善 (加一條路、加一個車道、加快事故應變、改變交通需求量等等)，探討每一種手段能對路網帶來的效益，也對資料分析和模型分析的差別進行討論，嘗試提出更好的分析方法。
整個課大概就是要學生從做中學的概念，畢竟對路網韌性相關的內容來說，純粹講課或許也講不出多少東西，不如就通通讓學生進行分析實作，效果也滿好的，老師和助教在practical session都會給予滿多的指導，所以基本上大家給的評價都不錯。
Airport Operations (4ECTS):
這是航太學院的Department of Control and Operation開的課，大致地把一個機場主計畫會有的內容講解一遍，包括空側以及路側的配置、跑道設計、飛航管制 (air traffic control)、機場的經營管理模式、以及環境影響評估方法。聽完這些可以知道滿多有關機場設計和評估的概念，還有一些新奇的航空相關知識，也不至於講太深入，適合輕鬆聽一聽。
後半部的課程會邀請很多公司來演講，像是一些機場規劃顧問 (包括NACO荷蘭機場顧問公司)、KLM荷蘭皇家航空、Schiphol Group。最有趣的是SITA，一群航太系學生想發明一套行李處理系統，創業初期先接一些顧問規劃案累積財富，到後來成功做出了那套系統並成為相當具規模的check-in、baggage-handling、通關安檢系統開發公司。
如果想對航空方面多認識一些，又不想有太多負擔的話，這是個可以考慮的課。不過另外一門Q2開的air traffic management針對飛航管制有更多詳盡的介紹，我覺得可能是個更值得修的課。
Q4 (2021 Apr – 2021 June):
春天的荷蘭天氣好的不得了，剛好國定假日非常多，Q4的課程安排相比之前也輕鬆不少，五、六月這段日子可以說是我目前為止過得最自在的時候。
個人認為Q4的課程設計主軸是要教導學生如何寫一篇研究文章，基本上真正授課的時間會比較少，主要是花時間自己唸書、學些文獻回顧的方法以及如何撰寫學術研究文章。
Intelligent Vehicles for Safe and Efficient Traffic: Design and Assessment (4ECTS):
在很多研究型大學裡，大部分自駕車技術的研究好像其實並不屬於土木工程或交通運輸工程的範疇，但其實車流理論、交通控制的知識對這個產業來說應該還是相當重要的。包括了之前的Traffic flow modeling and control part 2、Traffic Safety和現在這門課都有相當多這方面的討論，而這些內容的確是需要有交通工程的背景知識才有辦法深入探討或研究的 (既使這些知識仍舊無法囊括最核心的技術)。
這是選Road Traffic System這個specialisation的最後一門必修，講一些智慧運輸或自動駕駛的發展和原理，包括一開始從SAE分級、Dynamic Driving Task和Operation Design Domain切入，到後來比較細節地介紹一些要件，像是ACC和CACC、sensing和communication technologies，下一個部分探討行為和安全的問題，像是behavioral adaptation和safety mechanism等等。
自動駕駛很多人都會談，但不一定所有人都了解其運作背後有哪些細節。這門課的內容結合了交通運輸、電機、機械和心理領域的知識，如果不是有真的相當了解這個產業發展且真的在進行相關研究的老師，這門課應該是開不成的，所以在上這門課的時候我是用非常珍惜的角度在聽。
總共有三次書面報告，前兩個報告請學生自己提出一個intelligent vehicle system，第一個報告著重該系統的功能和設計，第二個報告著重在該系統帶來的behavioral adaptation以及評估它對交通安全和車流的影響。最後一個報告是我這門課裡最喜歡的其中一個部分，給了學生一套Matlab code和用OpenTrafficSim(也是系上開發的軟體)建好的高速公路路段模擬環境，要我們自己提出一些與車流理論以及(C)ACC有關的研究問題，分析一些參數、變數對車流的影響，做一個小case study。
這門課也有很多guest lecture，邀請講者來分享正在從事的自動駕駛相關研究。其中一位講者說了這麼一句話: 「之前的研究多半集中在科技公司或車輛製造商手上，注重車輛本身的自駕性能，很高興看到現在這些公司開始跟交通工程顧問或官方的研究機構合作，慢慢地開始往自駕車如何與道路交通整合的方向發展。」 也不知道為什麼這句話會讓我印象如此深刻，大概是因為滿贊同的吧。
Urban Regions, Transport and Economics (4ECTS):
如果有讀過珍雅各所寫的「美國都市的誕生與衰亡」這本書的話，應該會對這門課很有興趣。要說比運輸模型的層級再更高的話就會是涉及都市人口、經濟發展以及物流的模型，這門課所探討的就是怎麼用運輸模型的概念建構一個都市系統模型。
內容包括以達到均衡為目標的靜態模型，到考量動態的多主體模型 (multi-agent model)。用來描述複雜的都市系統動態(dynamic complexity)，將旅行者、企業等想成是很多不同的個體，模擬家戶人口的變化，結合土地利用和運輸系統間的互動，模擬都市區域在一段時間內的變遷過程。這門課的內容除了前述的agent-based model外，還有另外一部份是與運輸系統的經濟層面、物流比較有關的，介紹貨物運輸的運作原理和模型模擬方法來描述一些不同種類的互動，以及怎麼將其整合到一般的運輸模型裡頭，讓整套都市系統模型更完整。
作業則是運用其中一位老師透過AnyLogic的套件編寫的Urban Dynamics Educational Simulator (UDES)來做一個小小的case study，了解不同政策或情境會如何影響都市的動態變化。
Emerging Topics for Transport and Planning (4ECTS):
這門課雖然叫做emerging topics，但其實我覺得重點比較像是讓學生學習怎麼做研究。老師們給了幾個大主軸讓學生選擇，並要我們從社會議題和科技革新的發想開始，建構一個conceptual framework，並從中找出想研究的主題。第二部分則是教學生怎麼寫一份文獻回顧報告，最重要的是在那麼多的文獻中整理出還存在的research gaps到底是什麼。最後根據這些research gaps提出一個完整的研究計畫，包含研究步驟、預期會碰上的困難等等。
個人覺得很有趣且很貼切的圖片 (出自:PhD Comics by Jorge Cham)
以上是本人這在2020/21 Academic year Q1~Q4有認真follow的課。很多的課都會有guest lecture，邀請業界的人來分享一個案子或主題。這才讓我發現荷蘭有很多人、很多公司在做與transport/transportation有關的工作，不管是公家機關、研究單位、工程顧問公司、運輸系統又或者是模擬軟體開發公司都來分享了不少非常有insight的內容，順便來徵實習生。像是公家機關Rijkwaterstaat分享荷蘭的交通控制策略以及自駕車的交通安全問題；擅長運輸模型分析的公司Significance來分享建構荷蘭國家運輸模型的經驗、路網韌性分析以及多主體模型分析的案例；道路安全研究單位SWOV分享自行車安全的問題；人流模擬軟體開發公司INCONTROL分享大規模人流模擬的案例；有非常非常多年基礎建設規劃經驗的工程顧問Royal HaskoningDHV也來分享一些自駕車相關研究；自動駕駛大眾運輸系統開發公司2getthere介紹ACC、CACC系統的研究進展；還有Hardt Hyperloop (原本是一個代表TU Delft去參加2017年Elon Musk在加州舉辦的hyperloop競賽的得獎團隊，後來開了一間公司) 介紹hyperloop現在的發展。Hardt和之前提過的SITA的創業案例都滿啟發人的，學校同學一起把小點子變成一間大公司，不愧是荷蘭人的超能力。
Faculty of Civil Engineering and Geosciences (土木與地球科學學院) 一隅與前面的櫻花樹
其他我沒修/聽過的運輸相關課程還包括:
Advanced Public Transport Operations and Modelling、Railway Traffic Management、Railway Operations and Control、Railway Asset Management、Airline Planning and Optimisation、Freight Transport Systems: Analysis and Modelling、Assessment of Transport Infrastructure and Systems。
當然其他Faculty開的一些選擇行為、模擬、資料科學、控制理論的課也都有涵括在CIE-TP program的選修裡頭。
接下來剩下的這一年主要就是給學生把剩下的兩、三門自由選修修完，然後把重心放在實習或專題研究，還有論文。TU Delft的碩士論文也有很多種方案，可以從頭到尾自己跟老師們討論來完成，也可以加入一個Lab，做Lab裡頭的研究計畫，多數人甚至會選擇與外面的公司或研究單位合作，並在公司與學校老師的共同指導下完成，因為這樣還可以順便賺錢 (?)，說不定還能藉此機會直接找到工作。
雖然講起來很像是老生常談，但真的是不斷獲取新知後才知道自己哪邊不足或是還對什麼有興趣，有機會的話其實很想再多花點時間修一些其他工程領域的課，或許能夠讓自己在做研究的時候有更加正確的觀念和更靈活的想法，這大概就是這一年最重要的體悟。