環境情境假設

格位傳遞模式運用的基本假設為「單一車道、單車種、單一出入口及單一速 度」，故模式的應用先選定一號誌化十字交叉路口做為模擬之情境。道路相關之 基本參數設定如下表 4-1 所示。

表4-1 道路基本參數表

英文 中文解釋 參數值 英文 中文解釋 參數值

L 路段長度 132(m) Vf 自由車流速率 40(km/h) T 模擬時間 15min Lane 車道數 3(lanes)

cell 格位數 6 t 時階 2(s)

Δ 壅擠指數 0.5 α 小客車當量 0.25 L 汽機車車型比例 6 ε 最大小客車當量增量 0.2 Q 每格位最大流量 4(pcu/2s) N 每一格位最大可容納車

輛數(以機車為單位) 90(vehs) 表中之自由車流速率與相關參數之設定為參考台北市羅斯福路二段之實際 道路狀況，格位之設定由上游至下游分別為格位 1 至格位 13，其中格位最大通 過之車輛數設定是依據一般交通工程應用道路容量合理範圍每車道 1800(pcu/小 時)，經換算後三車道每個時階之隔為最大流量為 3(pcu/2s)，但根據實際資料之 觀測結果，發現最大流量應為 4(pcu/2s)，因此將以此做為本文中之最大流量設定。

每個格位之最大儲車空間則是參考機車車型大小與格位長度、車道寬度等因素，

因此經換算後設定每個格位最大之儲車空間為 90 輛機車。另外，模擬時間共 15 分鐘，期間內之流量分佈情形蒐集自 2009 年 2 月 27 日下午四點半到五點半之間，

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本研究於排放與擴散的模式推估中主要探討的污染物質為 CO。下圖 4-2 與 圖 4-3 為本研究之模擬路口及受體位置示意圖，並將往東向之道路以方向一表示，

往西向之道路註記為方向二，往北向之道路以方向三表示，往南之道路以方向四 表示。模擬研究區域之環境假設在一空曠之區域，大氣環境相關之模擬條件假設 大氣穩定度為穩定狀態，而假設排放源點即考量排氣管離地之高度帄均為 0.5m，

在此區域中之帄均風速(u)為 1.5m/s，風向向南垂直於東西向之道路。假設模擬 之時間內天氣為陰天且較雲量較多，即大氣穩定度屬於穩定的狀態。帄均風向之 標準差(_)為 1.6，風速之標準差(_U)為 0.7。針對環境之設定，則區域內污染影 響較為嚴重的區域將可能發生在下風處的部分，另外也由於線源擴散模式的計算 方法中假設每個格位之中心為其排放之源點，因此選擇二受體設置於鄰近方向一 之道路 11 公尺處，且受點一與受體二距離方向四與方向三之道路各 11 公尺。另 外，為瞭解在不同的距離下濃度之變化情形，因此於受體一與受體二分別往下風 處延伸若干之受體，兩受體間皆距離 22 公尺，模擬路口及受體位置示意圖如圖 4-2 與圖 4-3 所示。

40

Receptor1 Receptor2

E

41

11 m

11 m

11 m

11 m

11m 11m

22 m

22 m

11 m

Receptor2

11m

Receptor1

圖4-3 路口車道示意圖 4.2 排放量推估結果

由於號誌設計的不同，將會影響車輛於道路行駛時的行為，進而影響道路的 污染情況。透過混合車流格位傳遞模式(CTM)之模擬，能夠瞭解在不同號誌設計 下車輛的運行特性，因此本節將探討在不同的號誌設計以及不同時間下，車輛因 不同狀態所造成的污染情況。

4.2.1 變動週期策略方案之排放量推估

下圖 4-4 至圖 4-6 為變動週期之策略方案(S1)下方向一與方向三之排放總量 推估結果，從各圖中可以發現兩個方向之排放量會呈現相互消長之趨勢，當一方 向之排放量逐漸增高時，相對於另一方向之排放量反會逐漸降低。當該向當週期 為 80 秒(S1-1)時方向一於模擬時間內所造成之排放量為 1810.574g，方向三所推

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估之排放量為 2723.309g。當週期為 120 秒(S1-2)時方向一於模擬時間內所造成之 排放量為 1973.741g，其排放量較方案 S1-1 增加了 9%，方向三所推估之排放量 為 2585.985g，比方案 S1-1 中同方向之排放量降低了 5%；當週期為 160 秒(S1-3) 時方向一於模擬時間內所造成之排放量為 2246.236g，方向三所推估之排放量為 2512.011g，相較於週期為 80 秒之策略，方向一增加了 24%，而方向三則降低了 7%。

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圖4-6 方向一與方向三污染排放量(S1-3)

下表 4-3 為各方案下方向一與方向三之排放量整理表，從表中就可清楚發現，

號誌的設計上都應有其合適之週期長度，從此案例排放結果比較而言雖然短週期 下之排放量最低，隨著號誌週期增加 40 秒發現排放總量僅有小幅度的增加。但 若再增加週期長度，則發現在排放量的增加趨勢上會非常明顯，相較於前兩種方 案則會有著較大的差異。

表4-3 變動週期策略方案中各方向之排放量推估

策略方案

方向 S1-1 S1-2 S1-3

方向一 1810.574g 1973.741g 2246.236g

方向三 2723.309g 2585.985g 2512.011g

總和 4533.883g 4559.726g 4758.247g

於上述的分析中比較了道路整體污染排放的情況，接著進行探討與比較格位 中各車種之流率與排放量之間的關係，並以號誌控制策略方案中週期長度 160 秒之案例(S1-3)進行說明，而圖 4-7 與圖 4-8 分別為格位 1-6 與格位 1-5 於各時階 下汽車以及機車之流率以及其排放情形。從圖中可以發現於紅燈時間內，不管是 汽車或者機車，兩種運具的排放情形都較為嚴重。另外可以發現的是在此週期的 設置下，會因為格位 1-6 儲車空間的填滿，而使得車隊之等候長度皆超過格位長

0 2 4 6 8 10 12 14

1 81 161 241 321 401 481

排 放 量(

)g

時階

方向一 方向三

E-W

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度，使得車隊溢流至上游格位，進而使得上游格位開始造成車輛的累積，使排放 量逐漸增加。格位 1-6 在模擬時間內所造成之排放量為 482.253g，其中以機車之 污染排放較為嚴重共排放 265.437g，佔總排放之 55%，汽車於模擬時間內共產生 216.816g 之 CO，佔總排放之 44%。而格位 1-5 於模擬時間內推估共造成 373.928g 之 CO，其中，機車佔該格位總排放之 53%共 201.416g，而汽車之 CO 排放約為 172.515g，佔總排放之 47%。

而格位 3-6 與格位 3-5 於各時階下之流量與排放量之關係如圖 4-9 與 4-10 所 示，從圖 4-9 中可以發現不管是汽車或者機車於紅燈停等時所造成的污染排放情 形較為嚴重，且從圖 4-8 中可以發現於車流量較大的時段會因為格位 3-6 儲車空 間的減少，使得車輛溢流至格位 3-5，進而使得等候車隊長度延長，使格位 3-5 也造成嚴重的污染排放情況。格位 3-6 在模擬時間內所造成之排放量為 562.631g，

其中機車共造成 266.925g 之 CO 佔總排放之 47%；汽車 CO 之推估排放量約為 295.925g，佔格位 3-6 總排放之 53%。另外，格位 3-5 於模擬時間內之 CO 推估 排放量約為 392.206g，汽、機車於該格位之推估排放量分別為 182.546g 與 209.66g，

佔總排放量之 46%與 54%。

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圖4-7 格位1-6汽機車污染排放與流率之關係(S1-3)

0 0.5 1 1.5 2 2.5

1 81 161 241 321 401 481

排 放 量(

)g

時階

汽車排放量 機車排放量

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 81 161 241 321 401 481

流 率( v e

)h

時階

汽車流率 機車流率

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48 CO 排放量為 2510.379g；於號誌控制策略方案中固定週期且設定綠燈時間為 90

0

49

秒(S2-2)之方案中方向一之 CO 推估排放量為 1801.788g，方向三之 CO 推估排放 量為 3073.719g；策略方案當東西向綠燈設置為 120 秒(S2-3)之情況下，方向一知 CO 推估排放量減至 1492.389g，但方向三之推估排放量增加為 3688.504g。

圖4-11 方向一與方向三之總排放比較(S2-1)

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方向一 2240.707g 1801.788g 1492.389g

方向三 2510.379g 3073.719g 3688.504g

總和 4751.086g 4875.507g 5180.893g

0

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可以明顯發現對於受體一而言因方向一之車流狀況所造成之污染情況對該地點 是影響較為主要的部分，主要之貢獻帄均濃度為 0.220ppm；其次為方向三與方 向四所造成之影響，分別約為 0.148ppm 與 0.117ppm；，由於對於方向二而言，

主要的影響區域為格位 2-6(即停止線最前靠近路口之格位)至 2-10 附近，在本研 究案例中對於這幾個格位而言皆與受體有一段距離，且部分格位階為車輛穩定的 通過區域，因此所造成的污染排放情況較為輕微，在對於路外區域所推估之濃度 影響也相對輕微，方向二之車流運行狀況對受體一造成之影響約為 0.078。

從圖 4-16 中可以發現對於受體一而言方向一依舊為主要的影響區段，其對 於受體一之帄均推估濃度約為 0.238ppm，相較於週期長度 80 秒之影響濃度增加 了 8.1%；方向三與方向四分別為影響程度其次之方向，這兩個方向影響至受體 一之帄均推估濃度分別為 0.139 與 0.111。方向二之帄均推估濃度約為 0.079，影 響程度依舊較小。

而隨著紅燈時間的增加等候車隊長度亦隨之增長，因此使得道路之污染趨於 嚴重，對於路外之受體而言也會受到較為明顯的影響，因此在週期長度 160 秒時 受體一受到方向一之影響為 0.262ppm，相較於週期長度為 120 秒時方向一所造 成的濃度影響增加了 10%；方向二雖然依舊為所有方向中影響最低之部分，但其 濃度影響程度略為提升至 0.083ppm。方向三與方向四仍為影響受體一較嚴重之 路線，分別為 0.127ppm 與 0.108ppm。

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圖4-17 策略S1-3下各方向對於受體一之濃度變化趨勢

下圖 4-18 為受體二在不同時間下之濃度推估結果，週期長度設置為 80 秒之 情況下，於模擬時間內推估受體二之帄均濃度為 0.58ppm；週期長度設置為 120 秒時，模擬時間內受體二該處之推估帄均濃度為 0.575ppm，較策略 S1-1 之濃度 略為下降；週期長度設置為 160 秒之情境下，模擬時間內之推估帄均濃度增加為 0.589ppm，較週期長度 120 秒之情境下增高了 2.4%。根據其值之結果發現週期 長度為 80 秒與 120 秒時該點之影響略為接近，而週期長度增至 160 秒時則發現 受體二之濃度會有增加的趨勢。

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

5 55 105 155 205 255 305 355 405 455

濃 度( p p m)

時階

方向一 方向二 方向三 方向四

E-W

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圖4-18 號誌策略方案S1下受體二之CO濃度趨勢圖

下圖 4-19 至圖 4-21 為變動週期之號誌控制策略下各道路方向對於受體二濃 度與時間之變化情形。於號誌策略方案為 S1-1 時，因方向一影響受體二之帄均 推估濃度約為 0.109ppm；方向二則是影響受體二主要的方向之一，由於受體距 離方向二支道路約有 22 公尺，且受體二位於方向二之下風處，因此影響程度較 為明顯，其帄均推估濃度約為 0.143ppm；從圖 4-19 中可以發現方向三之濃度影 響較為明顯，於許多時階下有著較高的濃度，且這些時段內皆為方向三之號誌為 紅燈狀態，於模擬時間內其帄均推估濃度為 0.25ppm，另外，方向四則是影響較 不明顯的部分，主要是因為對於方向四而言主要的影響為格位 4-6 至格位 4-8 附

下圖 4-19 至圖 4-21 為變動週期之號誌控制策略下各道路方向對於受體二濃 度與時間之變化情形。於號誌策略方案為 S1-1 時，因方向一影響受體二之帄均 推估濃度約為 0.109ppm；方向二則是影響受體二主要的方向之一，由於受體距 離方向二支道路約有 22 公尺，且受體二位於方向二之下風處，因此影響程度較 為明顯，其帄均推估濃度約為 0.143ppm；從圖 4-19 中可以發現方向三之濃度影 響較為明顯，於許多時階下有著較高的濃度，且這些時段內皆為方向三之號誌為 紅燈狀態，於模擬時間內其帄均推估濃度為 0.25ppm，另外，方向四則是影響較 不明顯的部分，主要是因為對於方向四而言主要的影響為格位 4-6 至格位 4-8 附