第三章 研究方法
3.3 時制的評估與調整
(一)時制評估
考量到過飽和交通特性，將以路口群組中所有路口之車輛通過數總和最大作為號 誌效用的評估標準，因此將透過公路交通系統模擬軟體 HTSS 來進行號誌時制的評估，
首先建立群組路口的數量與幾何架構，並決定模擬的時間長度與次數，如圖 3-13 所 示，在建立群組路口的幾何架構後，依序輸入時相計畫次序與號誌時制之長度，如圖 3-14 所示，最後進行模擬。
圖 3-13 HTSS 路口群組構建
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圖 3-14 HTSS 之時相與時制設定
在模擬結束後，將會產生分析表，如圖 3-16 所示，包含了各路口車道之流率、
停等延滯、服務水準、停等長度…等分析結果，由於本研究是以群組路口之車輛通過 數最大做為評估指標，所以將採用分析表中的流率作為評估之依據，換言之，也就是 群組路口中各節線的流率數(輛/小時)加總作為評估的標準。
圖 3-15 HTSS 分析結果表 (二)時制調整
對於時制的調整，參考 Liu.et.al.【29】提出的過飽和精確指標(oversaturation severity index) ，這裡簡稱為 OSI 指標，並配合三種基礎策略來對號誌進行調整，
OSI 指標可以進一步被區分為 TOSI 跟 SOSI 兩種指標，TOSI 是由於剩餘車隊產生而 造成的數值，換言之產生的危害影響是屬於時間特性，SOSI 的危害影響是由車輛溢 流所造成的數值，換言之是屬於空間特性，簡單來說，TOSI 與 SOSI 可以透過以下
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的公式被計算:
TO I 紓解剩餘等候車隊的綠燈時間
總可用綠燈時間 (3.4) O I 由於下游車流溢流導致上游路口不能使用的綠燈時間
總可用綠燈時間 (3.5) 本研究參考 Hu.et.al.【30】提到的三個基礎策略，針對不同的過飽和交通狀況來對號 誌時制進行調整。
基礎策略 1 綠燈延長 TOSI>0 & SOSI=0
正數的 TOSI 數值代表在當前路段上於週期末端會存在一個剩餘車隊，剩餘車隊 指的是無法在一個週期紓解的車輛，SOSI 為 0 代表在下游路段中仍有多餘的可用空 間， 如下圖 3-16 所示。
圖 3-16 TOSI>0 & SOSI=0 狀況
因此在處理這個 TOSI>0 & SOSI=0 狀況時，策略是延長目標時相的綠燈時間，
將剩餘車隊進行紓解，調整的綠燈時間可以被計算如下:
∆𝑔𝑛, 𝑇𝑂 𝐼𝑛, ∗ 𝑔𝑛,
(3.4)
∆𝑔𝑛, 是在路口 n 中對時相 i 調整的綠燈時間，𝑇𝑂 𝐼𝑛, 是在路口 n 中時相 i 的 TOSI 數值，𝑔𝑛, 是在路口 n 中時相 i 的綠燈時間，正值的∆𝑔𝑛, 指的是綠燈延長，負值代表 綠燈減少，透過延長或是減少綠燈時間，接續的紅燈號誌開始時間將被更動，這裡以 一個兩路口範例進行說明，假設上游路口的𝑇𝑂 𝐼𝑛, 為 0.33，𝑔𝑛, 為 60 秒，同時下游路
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口有足夠的容納空間，透過公式(3.4)的計算，可以得知延長上游路口 19 秒的綠燈時 間能將路段上的等候車隊全數紓解，改善後的結果如同下圖 3-17 所示，而在三路口 與四路口群組的做法，則從最上游的路口重複同一步驟至最後一個路口。
圖 3-17 策略 1 改善後
基礎策略 2 紅燈延長 TOSI=0 & SOSI>0
如果當前路口的 SOSI 數值大於 0，這代表下游等候車隊溢出回堵到上游路口且 產生不可用綠燈時間，但當 TOSI 是 0 時，所有被正在被紓解的等候車輛等同於減少 了綠燈時間，如圖 3-18 所示。
圖 3-18 TOSI=0 & SOSI>0
消除下游溢出車輛的方法是透過延長紅燈來限制上游流量，紅燈延長可以被計算 成如下:
∆𝑟𝑛, 𝑂 𝐼𝑛, ∗ 𝑔𝑛,
(3.5)
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∆𝑟𝑛, 是在路口 n 中對時相 i 調整的紅燈時間，且 𝑂 𝐼𝑛, 是在路口 n 中時相 i 時的 SOSI 數值，正值的∆𝑟𝑛, 指的是紅燈延長，負值代表紅燈減少，注意到透過調整紅燈 時間，接續的綠燈其開始時間將延遲，這裡以一個兩路口範例進行說明，假設上游路 口的 𝑂 𝐼𝑛, 為 0.25，𝑔𝑛, 為 60 秒，透過公式(3.5)的計算，可以得知延長上游路口 15 秒的紅燈時間能將從下游溢堵的車流紓解，而在三路口與四路口群組的做法，則從最 下游的路口重複同一步驟至上游路口。
圖 3-19 策略 2 改善後
基礎策略 3 下游紅燈減少: TOSI>0& SOSI>0
更嚴重的狀況是 TOSI 與 SOSI 都大於 0，在這種狀況中，在當前路口因為下游路 口的車輛溢出導致一部分的綠燈時間是不能使用的，同時，在當前路口的可用綠燈時 間不足以紓解等候車輛，換言之，會存在一個剩餘的等候車隊，如下圖 3-20 所示。
圖 3-20 TOSI>0& SOSI>0
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處理這種狀況的其中一個方法是結合以上兩種方式，換言之，延長在目標路段的 綠燈時間且同時延長上游路段的紅燈時間，另一個方法是透過減少下游路口的紅燈時 間來增加下游容量，透過減少下游紅燈，上游路口的正值 TOSI 與 SOSI 數值可能被減 少為 0，下游的紅燈減少可以被計算成如下:
∆𝑟𝑛+ , 𝑂 𝐼𝑛, ∗ 𝑔𝑛,
(3.6)
換言之，清除上游路口的 SOSI，但一旦 SOSI 被清除，一部分的不可用綠燈時間 會變成可用且可以被使用來紓解剩餘等候車隊，這裡以一個兩路口範例進行說明，假 設上游路口的 𝑂 𝐼𝑛, 為 0.6，𝑔𝑛, 為 60 秒，透過公式(3.6)的計算，可以得知減少上游 路口 36 秒的紅燈時間能將從下游溢堵的車流紓解。圖 3-21 方案 3 改善後
在以上三個策略中，延長綠燈(策略 1)是用來增加容量，延長紅燈(策略 2)是用 來限制交通到達，且減少下游紅燈(策略 3)是用來清除下游回堵車輛(透過提早紓解 下游路口的等候車隊) ，透過考慮最大/最小綠燈與支道儲存容量限制式，那些策略 可以直接被應用 2 路口群組上，但對於 3 路口甚至於 4 路口，我們需要考慮到上游到 下游的影響，以及可能會同時發生三種狀況的可能性，因此需要依據群組的狀況來多 次調整。
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