實驗設計

實驗設計部分分為幾何特性設計、車輛特性設計、以及模擬特性設計。模擬 路段示意如圖 4-1 所示。

1. 幾何特性設計

路段屬性設定：模擬範圍內之所有路段皆為相同設定。

(1) 為兩車道之高速公路基本路段 (2) 無坡度、無曲度之直線型車道 (3) 無收費站、無匝道、無交織路段 (4) 車道寬度為 3.75 m

(5) 車道長度 640 m

(6) 外側路肩 3 m，內側路肩 1 m

圖 4-3 模擬高速公路路段幾何特性示意圖 640 m

3.75m

2. 車輛特性設計 (1) 車輛實體尺寸

本研究以小型車為研究對象，故不考慮大型車之車輛特性。故本模擬模式所 考慮之車輛實體尺寸如表 4-1 所示。

表 4-1 車輛尺寸資料表

單位：(m) 車型 實體車長 實體車寬

小型車 4.0 2.0

(2) 加速度及減速度

本研究直接參照[20]所整理之車輛行駛速率與一般加減速度之關係如表 4-2 所示，及車速、路面輪胎狀況與最大減速度關係如表 4-3 所示。

表 4-2 車輛行駛速率與一般加減速度之資料表

單位：(m/s²) 速率(m/s)

條件 0-6.67 6.67-13.33 13.33-17.78 17.78-22.22

加速度 3.56 2.22 2.09 1.69

減速度 2.36 2.04 1.47 1.47

表 4-3 乾路面、輪胎狀態好下最大加速度及最大減速度資料表 單位：(m/s²) 速率(m/s)

條件 8.89 13.33 17.78 22.22

最大加速度 3.55 3.60 3.60 --- 最大減速度 7.20 7.29 7.30 ---

(3) 鄰近車道流量

根據[20]及[8]所整理之車輛轉向角之範圍，約略在10度～45度(0.174～0.783 徑度)之間。 (autonomous control systems)、以及使用在車與車之間聯繫的合作式縱向控制系統 (co-operative longitudinal control systems)，提出自動車隊串聯以 8 輛車輛及 6.5 公 尺的車間距前進，可以達到最佳的車隊前進規模；然而如果車隊規模拓展到 10

0 500 1000 1500 2000 2500

流率(小客車/小時/車道)

輛的話，則可以在高速公路車流量每小時 6400 輛(vehicles/hour)的車流狀況下達 到理論值中的最大車流量。故我們在模擬的時候便考慮以 8~10 輛的車隊規模來 進行模擬。

(2) 模擬時間

模擬時間設定為 200 秒，若欲變更模擬時間，可以隨意變更設定。

(3) 鄰近車道車輛之初始速率設定

由於從流量無法直接判斷車流狀態，高流量不一定高密度，低流量不一定低 密度，因此對照 Greenshield's model[1]，假定高速公路每小時每車道最大流量 1800 輛，換算每分鐘 30 部，最大可行駛速率為每小時 110 公里，相當於每秒 30.56 公 尺，如此可以求得 Greenshield's model 流量對速率以及流量對密度的函數。假設 初始流量設定每分鐘 30 輛，速率為 15m/s；若流量有所改變，則流量對速率的公 式為v=15± 225 7.5− ×q，流量大於每分鐘 30 輛的話速率為v= −15 225 7.5− ×q， 流量小於每分鐘 30 輛的話速率則為v=15+ 225 7.5− ×q ，其中 q 為車流量。

圖 4.2 分為左右兩部分，左邊為一般狀態，最高速限下的自由車流右邊則為 車流擁擠下的車流狀況，我們假定為事故發生時的車流，相同流量下，對應高低 兩種密度車速也會有高低兩種，分別為低密度自由車流及高密度擁擠車流。

然而在撰寫程式的時候，由於鄰近車道在流量設定之後，MC 車輛的速率便 固定了，無法展現其隨機性，所以本研究在撰寫程式部分，改以常態分配來取代 MC 車輛的初始速率，速度服從 normal(15,1)隨機分配，在常態分配下，99.7%的 機率會落在±3個標準差內，所以鄰近車道 MC 車輛的速率分佈大致落於每秒 12~18 公尺之間。

圖 4-5 Greenshield's model 下之流量與密度對應圖 流量(輛/每車道每分鐘)

密度 30

高密度 擁擠車流 低密度

自由車流

(4) 煞停後的變換車道

第 3.6 節我們有提到強制煞車後的變換車道需要面臨的問題就是 AC 車輛速 度為 0、與鄰近車道相對速度大、轉向角大、變換車道所需時間長等問題。由於 模擬時鄰近車道的平均車速約在 15m/s，且車輛的最大加速度為 3.6m/s²，所以煞 停後變換車道所需的時間設定在 4 秒鐘，便可以到達鄰近車道的平均車速，所以 在煞停後的判斷，是以 4 秒後的車間距可以大於可接受 Gap 下，從這一秒開始執 行加速，加速度的大小為車輛的最大加速度。煞停後除非進行變換車道，即使前 一台停等的 AC 車輛已經變換車道，但也不會前進行駛去替補其空位。

另外，煞停後兩兩車輛的車間距乃採用保留一個車長的距離，其好處在於轉 向角足夠大於最小轉向角，且又比最大轉向角來得小。