公車專用道

資料來源：Google Map 公車專用道因不需考慮車道選擇、混合車流紓解等行為，其模式應可較其他車道為單純。而

「號誌控制技術研究計畫（2/4）」研究報告

將進行調整讓使用者可輸入快、慢車道之各車種及各轉向需求量。車流運行時，模式將依使用者 輸入值換算比例，將需求量分配至快、慢車道群組。接著在快、慢車道群組內部各自進行車道選 擇及後續併入車隊等模組運算。

圖 4.1-6 快慢分隔島(新竹市公道五路)

資料來源：Google Map

4.1.4 模式求解演算法設計

前期所使用的混合車流號控模式為一混合整數規劃問題。所需求解變數為各路口之(1)共同週 期、(2)各時相綠燈時間以及(3)時差，統稱為號誌解。由於模式計算量龐大，難以有效地採用傳統 最佳化方式進行求解，而須利用啟發式演算法來加以求解。

前期的啟發式演算法(流程如圖 4.1-7)大致上可分為：(1)以 CLV 求算各路口起始週期及綠燈 時比，(2)區域搜尋逐步改善各路口時比與週期，(3)設置共同週期，(4)以 MAXBAND 求解各路口 時差等四階段。經測試發現，第二階段「區域搜尋」因需針對每個路口的各時相逐一尋優，且皆 以一秒作為搜尋步階逐步增減測試，每次測試均須呼叫車流模擬功能計算績效，導致耗費大量運 算資源。以含有四路口，各路口皆為二時相之幹道為例，此部分就須耗時數分鐘進行改善，而其 他階段僅需數秒即可完成。

特別值得一提的是，原演算法計算初始解的方式是逐步增加綠燈時間直到各路口皆無殘餘車 隊為止。而在路口過飽和的狀況下因為剩餘車隊持續存在，將導致演算法無法完成初始解計算而 陷入迴圈。在前期除了將此部分調整為以 CLV 求算各路口起始解外，當路口過飽和時便給予路口 使用者所設定的最大週期，以使幹道通過量最大化的方式處理過飽和之情形。已可改善原本演算 法不適用於過飽和路口之情況。

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圖 4.1-7 前期求解演算法流程圖

本期新增機車專用/優先道、快慢分隔島及公車專用道等模式，檢視後確認其仍可適用於原求 解演算法架構。因此本研究將著重於提升演算法效率，期望使用較少運算資源，提供使用者最佳 解。茲提出改良之演算法(如圖 4.1-8)，調整功能包含如下：

1. 前期算法透過區域搜尋法逐步改善各路口之綠燈時比。若路網含有N個路口、各路口有P個時 相、各時相平均須搜尋K次，則步驟(2)便約須執行N ∗ P ∗ K次車流模擬。隨著路網規模加大及 時相數增多，此部分之運算時間將隨之增長。然而在步驟(3)設置共同週期時，僅有週期時間 最大之路口會維持原有週期，其餘路口皆會被放大至共同週期。導致其綠燈時比可能不再是 最佳解，浪費先前區域搜尋綠燈時比的運算時間。因此，本研究將新增週期門檻，僅挑選週 期較大的路口進行步驟(2)的區域搜尋法。挑選門檻設為C − C ；其中C 為所有路口初 始解之最大週期時間，C 為所有路口初始解之週期時間標準差。唯大於此門檻之路口才會進 行週期、時比的區域搜尋，以有效減少運算時間。此部分稱為區域搜尋法 A。

2. 前期算法在爬山搜尋各路口之綠燈時比部分，採用之步輻為 1 秒。經測試發現，CLV 求得之 初始時制與區域搜尋所得之時制有一段落差，若統一採用步輻為 1 秒做前後搜尋，將非常耗 費運算資源。因此本研究提出一指標gRQ _, ，表示路口n時相p在現行解的狀態下，對於綠燈 時間的「渴望程度」。此指標是此時相中，停等車隊尚未紓解完畢之時間長度占此時相總長度 之百分比。舉例而言，若時相為 40 秒，而第 10 秒之後車隊已經紓解完畢，則gRQ即為(10/40)

*100 = 25。此值界於 0-100 之間，若此值為 100，代表綠燈結束時仍有剩餘車隊，即代表此時

相對綠燈是極度渴望的。以此指標為依據，可使用動態步輻調整綠燈時間，以期在加速區域 搜尋法 A 的尋優效率。

3. 區域搜尋法 A 僅針對初始週期較大的路口進行搜尋，故初始週期較小的路口在放大至共用周 期後，仍沿用初始綠燈時比。而且即便某些路口已進行區域搜尋法 A，再被放大至共用週期 之後，其原本之綠燈時比可能已非最佳解。為使整體系統運作績效最小化，本研究在設定完 共用週期之後，再針對所有週期被放大為共用週期之路口進行一次區域搜尋，稱之為區域搜 尋法 B。與區域搜尋法 A 明顯不同的地方在於，此部分區域搜尋必須保持週期固定，為此特 別調整搜尋方法，以期能找到更佳的時制。

圖 4.1-8 本期求解演算法流程圖

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即預設 Flag3=0，流程便接到與先前提到的綠燈時比降低的設置部分相同，反之，若是 Flag3 不等於 0，則會以綠燈時比增加為搜尋方向；經歷這一系列的步驟，決定綠燈時比的改善方

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圖 4.1-10 區域搜尋法 B 流程圖

4.2 軟體功能與介面改良

針對軟體之功能，本期除配合模式擴充之功能調整使用者介面，讓使用者能夠分析包括：機 車專用/優先道、快慢分隔島、公車專用道等之外，使用者介面將新增「參數意義查詢」、「參數錯 誤偵測」等功能，另將新增本土化報表顯示與產出、各時相之 CLV 值以及新增績效指標。

4.2.1 參數設定指引 1. 參數意義及介面查詢

當游標移至設定參數的標籤上停留三秒，出現簡短的參數意義(包含參數範圍)提醒，並於介面 的最右上方新增參數意義查詢按鈕(目前規劃問號圖樣)，點選之後彈出查詢視窗，可輸入參數名 稱查詢完整定義與說明。

圖 4.2-1 參數意義與介面查詢示意圖 2. 參數設定簡化及錯誤提醒

本軟體於各參數輸入介面中，將依經驗或實際調查結果，提供初步之預設值設定，如：路段 及車道參數(包括幹/支道、車速、路段長、車道數)、車輛參數(包括各車種飽和車間距、機車待轉 區與停車區之飽和車間距、尖峰小時係數)、時制計畫參數(包括最大綠燈秒數、最小綠燈秒數、

全紅與黃燈秒數、損失時間)、最佳化分析之參數(包括紓解車間距、車輛長度、寬度等。各車種 所占之面積比值將直接換算)等，以簡化及加速使用者進行各參數設定所需時間，惟軟體所提供之 各項參數預設值僅提供使用者進行初步設定之參考，並非適用所有路口或幹道，故使用者仍需視 分析地點特性及實地調查結果予以調整，始可使最佳化分析結果符合現地需求。另使用者自行調

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整參數設定時如超出設定範圍則設定失敗，區塊變換反白顏色做提醒，游標旁出現與參數定義提 醒不同顏色之提醒，告知錯誤之範圍。

圖 4.2-2 參數設定錯誤提醒示意圖 4.2.2 本土化報表顯示及輸出

新增小汽車當量輸入欄位於流量設定頁面，點擊路口與報表後可產生三種報表，一為此路口 各時段各車種各方向的 PCU 計算結果以及各時段合計結果，二為將表一轉換成各時段各車種轉 向比，最後則為各時段轉向比。示意圖如圖 4.2-3 所示。而產出之各項報表將與路網建置檔案儲 存在同一資料內，以便使用者找尋及進行專案計畫之檔案管理。

圖 4.2-3 本土化報表顯示與輸出頁面示意圖 4.2.3 新增 CLV 分析功能

新增各路口每時相之 CLV(Critical Lane Volumes)分析結果，透過點擊分析功能鍵中的「CLV」，

再點選路口，圖像顯示區中將顯示該路口各時相之臨界車道車流量值，如圖 4.2-4 所示。

圖 4.2-4 CLV 結果呈現示意圖 4.2.4 新增績效指標

(1) 停等車輛數與停等次數

點選左邊功能列中績效統計的延滯，於路網圖上呈現各路口各車種的停等車輛數，並將數值 表列呈現於下方，示意圖如圖 4.2-5 所示。

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圖 4.2-5 績效指標-停等車輛數與停等次數示意圖 (2) 停等延滯

點選左邊功能列中績效統計的延滯，於路網圖上呈現各路口個車種的停等延滯長條圖，並將 數值表列呈現於下方，示意圖如圖 4.2-6 所示。

圖 4.2-6 績效指標-停等延滯示意圖 (3) 路網總延滯

本軟體針對「單一路口」及「幹道」型態之路網提供號誌最佳化之功能，本期新增之績效「路 網總延滯」意指系統內所有路段之停等延滯總和。操作方法與呈現方式同停等延滯，數值位於下 方表格中「路段延滯與停等長度」標籤下，除了提供延滯外亦一併呈現停等長度，示意圖如圖 4.2-7 所示。

圖 4.2-7 績效指標-路口/幹道總延滯示意圖

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4.2.5 軟體介面改良成果

1. 完成參數設定簡化及錯誤提醒功能，內容如下說明:

於各操作介面之參數設定欄位中，將依經驗或實際調查結果，提供初步之預設值設定，以簡 化及加速使用者進行各參數設定所需時間，惟軟體目前所提供之各項參數預設值僅提供使用者進 行初步設定之參考，並非適用所有路口或幹道，故使用者仍需視分析地點特性及實地調查結果予 以調整，始可使最佳化分析結果符合現地需求。

另對於部分參數設定已增加最大及最小值之範圍規定，因此，使用者自行調整參數設定時，

如輸入值小於最小值規定，則欄位內容會自動變更為最小值，而輸入值大於最大值規定，欄位內 容則會自動變更為最大值。而在參數設定範圍提醒部分，可將游標移至設定參數的標籤上停留，

則會出現參數值範圍之文字提醒，如圖 4.2-8。

圖 4.2-8 參數設定及提醒功能畫面 移動游標，顯示預設值及參

數設定範圍提醒。

2. 完成參數意義及介面查詢功能，內容如下說明:

2. 完成參數意義及介面查詢功能，內容如下說明: