時制轉換方法相關文獻

交通部運輸研究所於民國九十年［17］曾比較與整理各種時制轉換方法如下：

1. 直接轉換法（Sudden Transition）：

遇時制轉換點時直接進行轉換，不需考慮當時路口號誌現況，亦不做任何補 償。此方法顯然可能會造成較大的交通衝突與某些時相被略除的情況。其轉換方法 如圖 2-1 所示。圖中，g（_i i=1~4）為舊時制第i 時相之有效綠燈時間；g （_iⁿ i=1~4）

為新時制第i 時相之有效綠燈時間。

g1 g₂ g₃ g₄

gn 1

gn 2

gn 3

gn 4

g1 g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₃ g₄

gn 1

gn 2

gn 3

gn 4

圖 2-1 直接轉換法範例環路圖 2. 最小綠燈時間轉換法（Minimum Green Transition）：

遇時制轉換點時，仍將舊時制未執行的時相以最小綠燈時間補償，再轉換至新 時制，尚未執行完畢之時相則至少給予最小綠燈時間。此方法是將直接轉換法可能 會省略部分時相的缺點加以改良，使其至少可以最小綠燈時間通行。其轉換方法如 圖 2-2 所示。圖中，g （_i i=1~4）為舊時制第i 時相之有效綠燈時間；g （_iⁿ i=1~4） 為新時制第i 時相之有效綠燈時間；g_min為最小綠燈時間。

gmin

gmin gⁿ

1

gn 2

gn 3

gn 4

gn 1

gn 2

gn 3

gn 4

g1 g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₃ g₄

圖 2-2 最小綠燈轉換法範例環路圖

3. 幹道綠燈延長法（Extended Main Street Green Transition）：

此方法僅限於時制轉換點發生於幹道綠燈時段時使用。遇時制轉換點時，若新 時制幹道有效綠燈時間大或等於舊時制幹道有效綠燈時間（g_new≥g_old），則直接由 新時制幹道綠燈之時相開始執行；若舊時制幹道有效綠燈時間大於新時制幹道有效 綠燈時間（g_old >g_new），則待舊時制幹道綠燈時相執行完畢後，再切換至新時制的 幹道綠燈時相。本方法將綠燈時間補償予幹道，以利幹道車流通行。其轉換方法如 圖 2-3 與圖 2-4 所示。圖中，g （_i i=1~4）為舊時制第i 時相之有效綠燈時間；g_iⁿ

（i=1~4）為新時制第i 時相之有效綠燈時間；g_new為新時制幹道有效綠燈時間；

g 為舊時制幹道有效綠燈時間。 old

gnew

轉換時段 新時制 幹道綠燈延長法

(if:gnew>gold)

gn 1

gn 2

gn 3

gn 4

gn 3

gn 4

時制轉換點

舊時制

g1 g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₄ g₁ g₂ g₄ g3

g3

圖 2-3 幹道綠燈延長法範例環路圖 1

new res g g +

新時制 轉換時段

幹道綠燈延長法

(if:gold>gnew)

gn₃ gⁿ₄ gⁿ₁ gⁿ₂ gⁿ₃ gⁿ₄ 時制轉換點

舊時制

g1 g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₃ g₄

圖 2-4 幹道綠燈延長法範例環路圖 2

4. 最大綠燈時間轉換法（Maximum Green Transition）：

遇時制轉換點時，將舊時制未執行完畢以及未執行的時相中綠燈時間最大者為 基準加以補償。此方法主要目的在避免產生極短綠燈之情形，以減少可能造成之衝 突。其轉換方法如圖 2-5 所示。圖中，g （_i i=1~4）為舊時制第i 時相之有效綠燈 時間；g （_iⁿ i=1~4）為新時制第i 時相之有效綠燈時間。

2 2

2 g

g ×g

轉換時段 新時制 最大綠燈時間轉換法

2 3

3 g

g ×g

2 4

4 g

g ×g gⁿ

1

gn

2

gn

3

gn

4

時制轉換點

舊時制

假設g₂>g₃, g₄ ( )

g1 g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₃ g₄

圖 2-5 最大綠燈時間轉換法範例環路圖 5. 漸進式轉換法（Gradual Transition）：

遇時制轉換點時，仍繼續將舊時制執行完畢。於下一週期開始時，分二到三個 週期，將舊時制各時相長度平均遞增或遞減為新時制的長度。此方法除了可使駕駛 人慢慢適應新時制外，亦可使由幹道連鎖號誌系統控制的路口在不改變連鎖號誌時 差關係之下完成時制轉換作業。以二週期漸進式轉換法為例，其轉換方法如圖 2-6 所示。圖中，g （_i i=1~4）為舊時制第i 時相之有效綠燈時間；g （_i^* i=1~4）為 漸進式轉換法在轉換時段中第m時相之有效綠燈時間；g 為正在執行的時相尚未_res 執行的綠燈時間。

g4

g3

⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⎛ = + − , =1~4 2

* g g i

g

g ⁱ

n i i i

'

g1 ^'

g2 ^'

g3 ^'

g4

*

g4

*

g3

*

g2

*

g1

二週期漸進式轉換法

gres

轉換時段 新時制 時制轉換點

舊時制

g1 g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₃ g₄ g₁ g₂ g₃ g₄

圖 2-6 二週期漸進式轉換法範例環路圖 6. 投射轉換法（Slope Method）：

轉換時段內各時相的長度乃利用內插法決定，此方法的優點在於不會有任何一 個時相於轉換過程中被遺漏，亦不會造成極短綠燈的情況。但若將此法應用於幹道 連鎖號誌系統，則無法於各路口之間維持較好的時差關係，以提供良好的車流續 進。其轉換方法如圖 2-7 所示。圖中，g （_i i=1~4）為舊時制第i 時相之有效綠燈 時間；g （_iⁿ i=1~4）為新時制第i 時相之有效綠燈時間；g （^*_i i=1~4）為投射轉 換法在轉換時段中第i 時相之有效綠燈時間；g 為正在執行的時相被延長的綠燈時_ext 間。

* 漏任一時相，因此，由 R.D. Bretherton 之研究顯示應用此方法可產生較良好的績效。

其轉換邏輯判斷依據如表 2-1 所述，轉換方法示範如圖 2-8。圖中，g （_i i=1~4）

*

t4

*

t3

*

t2

*

t1

鞍點轉換法

轉換時段 新時制 時制轉換點

t1 t₂ t₃ t₄ t₁ t₂ t₃ t₄ t₁ t₂ t₃ t₄

舊時制

tn

1

tn

2

tn

3

tn

4

轉換時段開始

t2 t₃ t₄

圖 2-8 鞍點轉換法範例環路圖 2.3 路口績效衡量相關文獻

有關路口績效之衡量，一般有延誤、停止數、等候車隊長度、燃料消耗、污染物排 放量，以及安全等。茲列舉如下［1］：

1. 停止數：有關停止數的分析，一般皆直接牽涉到等候長度的估計，其公式可分為兩 類：平均等候長度及不同到達型態造成的溢流等候長度［5］。

2. 燃料消耗：交叉路口所造成燃料消耗主要為延誤及停止所致，但尚須評估交通特性 所引起的燃料消耗基本參數。吳水威［16］對於燃料消耗準則建立一般化獨立號誌 時制設計模式，對燃料消耗問題作深入之探討。

3. 安全：號誌化交叉路口係應用號誌時制將衝突之車流加以分隔，減少衝突機會或衝 突面積，以確保車流的安全運轉。依蔡育儒之整理［10］，國內研究大多以衝突點 及肇事頻率分析為主，例如張應當［12］利用微觀模擬模式分析路口肇事潛在危險；

饒智平［13］分析路口衝突及肇事資料來構建交叉路口之風險分析方法；林良泰［

14］利用期望衝突量觀念分析路口潛在危險性等均是。

4. 延誤：一般所謂的延誤乃指車流在運行當中遇到無法控制的因素，而造成旅行時間 上的損失［1］。蔡輝昇［6］提出對延誤的定義是車流於路段上行進時受到若干因 素之困擾或影響，使得旅行時間增加或受到延宕，並將延誤分為：固定延誤、旅行 時間延誤、停等時間延誤、臨近路段延誤與運行延誤。何美瑩［3］依車輛操作行 為與號誌之作用影響將交叉路口延誤分為三種：路口延誤、等候延誤與平均停等延

誤。 式，Akcelik［24］依據同等轉換技術推導時間基礎延誤模式，如式（12）及（13）：

( ) ( ) ( )

其中

( ) [ ( ) ]

表 2-3 h 值對應表 ₃

m n 0 _k=5 k=6 k=7 k=8 k=9 k=10 2 20 3.507 3.662 3.779 3.873 3.952 4.019 3 20 3.507 3.731 3.885 4.001 3.094 4.172 4 20 2.258 3.662 3.885 4.037 4.153 4.246 5 20 3.377 3.779 4.001 4.153 4.269 2 40 3.386 3.530 3.639 3.725 3.797 3.858 3 40 3.386 3.595 3.738 3.845 3.931 4.002 4 40 3.150 3.530 3.738 3.879 3.986 4.071 5 40 3.260 3.639 3.845 3.986 4.092

2.5 文獻綜合評析

在號誌時制設計方面，由於本研究所研擬之號誌時相補償方法不侷限於特定路口，

所以無法決定設計號誌時各種環境、控制與需求之限制，因此數學規劃法在本研究中並 不適用。另本研究乃針對獨立號誌路口，因此在時制設計方面可較精確的求算出針對特 定流量及紓解率時之最小或期望週期與有效綠燈長度。而搜尋程序法及模擬法通常只能 求得近似最佳解，因此不適用於本研究。

在無實際路口車流資料時，採用最小週期法或 Webster 最小延誤週期法是較為簡單 實用的；在有實際路口車流資料時，可考慮採用 FHWA 時制計算公式［20］，以及 HCM 建議之計算公式［21］。

在時制轉換方面，本研究將參考運研所整理之各種方法，探討其特點、限制，以及 共通點，以了解各方法之優、缺點及使用限制，作為本研究研擬包含補償時間考量之時 制轉換方法的基礎。

在路口績效衡量指標方面，可採平均停等車隊長度與延誤指標作為衡量因子。有關 安全績效指標方面，則須在有路口實際車流資料時較易進行評估作業。燃料消耗績效指 標則因尚須評估交通特性所引起的燃料消耗參數，因此較不適用於本研究之分析。

第三章 研究方法

3.1 基本假設

本研究以預設時制獨立號誌路口為對象，並基於以下假設條件進行時制轉換時的補 償作業分析與探討：

1. 可獲得的資訊僅限於各時段的時制計劃。

2. 路口之時制計劃為非重疊時相設計。

3. 路口臨進路段無車流偵測器，亦無車流到達率與轉向等歷史資料。

4. 假設各路段之自由車流速率為一固定值。

5. 僅針對四輪以上之甲種車進行分析作業，不考慮機慢車及行人之影響因素。

基於以上之假設條件，本章探討當因需求改變與時段變換而須進行時制轉換作業 時，時相補償作業的必要性，同時研擬當需要進行補償時所應採取之最有效率的方式。

3.2 時相補償模式

本節首先探討當因時段變換而增加或減少某特定臨進路段之綠燈時間時，在考量時 制補償的情況下的時制轉換方法。預設時制獨立號誌路口如圖 3-1。

1 2 4 3

N

圖 3-1 基本路口圖

本節中之示範模式採用以下預設條件來發展時相補償模式：

1. 每週期有二個時相。

2. 第一時相為東西向臨進路段，第二時相為南北向臨進路段。

3. 每時相損失時間t_L為 3 秒，每週期總損失時間 L 為 6 秒。

4. 飽和車間時距h為 2 秒。

5. 車輛以均勻方式到達，並以飽和流率3600 1800( )

= 車/小時

h 紓解。

6. 往東方向臨進路段車流量V_EB為 800 vphpl；往北方向臨進路段車流量V 為 700 _NB

(veh/sec)

h

28 30 32 34 36 38 40 42

1 2 3 4 5 6 7 8 9 週期順序

週期長度(秒)

圖 3-4 週期長度延長 4 秒之補償週期長度變化趨勢圖

由圖 3-4 可知，經由補償作業，當路口號誌某一時相之綠燈時間被延長時，除 導致延長衝突時相之紅燈時間外，亦需補償予衝突時相相當之綠燈時間，以期完全 紓解該時相之車流。因此週期長度會先持續增加，最後由於流量水準始終低於飽和 流率而使週期長度逐漸趨近於原週期長度。

(2) 週期長度由原 36 秒縮減至 30 秒（縮減 6 秒）

由式（23）可推出當原週期長度縮減 6 秒，後續各週期長度之變化趨勢如表 3-2 與圖 3-5：

表 3-2 週期長度縮減 6 秒之補償週期表 週期順序 週期長度（秒）

1 36.00 2 30.00 3 39.37 4 37.72 5 36.87 6 36.45 7 36.23 8 36.12 9 36.06

28 30 32 34 36 38 40 42

1 2 3 4 5 6 7 8 9 週期順序

週期長度(秒)

圖 3-5 週期長度縮減 6 秒之補償週期長度變化趨勢圖

由圖 3-5 可知，當路口中某一時相之綠燈時間縮減時，將造成短暫過飽和，導 致需額外補償相當之綠燈時間予下一週期之同一時相，以期將該時相之車流完全紓 解。因此週期長度因綠燈時間縮減而縮短，其後則會突然大幅增加，最後由於流量

由圖 3-5 可知，當路口中某一時相之綠燈時間縮減時，將造成短暫過飽和，導 致需額外補償相當之綠燈時間予下一週期之同一時相，以期將該時相之車流完全紓 解。因此週期長度因綠燈時間縮減而縮短，其後則會突然大幅增加，最後由於流量

在文檔中 交通號誌時制補償方法之研究 (頁 18-0)