模擬軟體

美國聯邦公路總署（Federal Highway Administration, FHWA）於 1983 年出版之《交 控設施手冊（Traffic Control Devices Handbook）》即提供獨立路口時制計劃計算方法，

另外 1985 年版美國公路容量手冊建立一套完整號化路口分析方法與架構，此後便成 為各時制設計軟體主要之理論架構來源。本節即針對目前發展應用較廣的時制設計軟 體做回顧，以利本研究模擬軟體之選用。

一、TSIS CORSIM

（一）發展背景

CORSIM（Corridor-Microscopic Simulation Program）為美國聯邦公路總署與佛羅 里達大學（University of Florida）所研發及推廣之軟體，在美國的使用已逾 30 年，應 用範圍廣泛。

（二）模擬架構

CORSIM 整合高速公路模擬模式（FRESIM）及市區街道模擬模式（NETSIM）

兩套模式，將整個路網依需求分割為幾個副路網，各副路網間以介面點與路段相連結。

（三）功能特性

1. 可轉換運輸規劃式中的 O-D 旅次表來進行交通量指派。

2. CORSIM 可運作定時號誌和觸動號誌，以及匝道儀控或交通控制系統測試等智慧 型運輸系統相關應用，並具有複雜演算法，可模擬過飽和狀況及交通事故功能。

3. 模擬範疇可包含高速公路及一般道路。

（四）模擬限制

依據 CORSIM 相關研究（L. E. Owen, Y. Zhang, L. Rao and G. McHale, 2000）指 出，CORSIM 無法模擬二車道左轉專用道、圓環、優先號誌，及輕軌，且無機車車種，

需以替代方式模擬，此表示難以反應臺灣常見之汽機車混合車流。

二、VISSIM

（一）發展背景

VISSIM 為一微觀、定時掃描及駕駛行為基礎之模擬模式，用於模擬交通狀況與 大眾運輸之營運，由德國卡斯魯爾大學（University of Karlsruhe）與德國 PTV 交通顧 問公司（PTV System Software and Consulting GmBH）共同發展而成。

（二）模擬架構

模擬系統本身包括了交通模擬模式及號誌控制模式。交通車流模式（主程式）包 含跟車行為邏輯與變換車道邏輯，號誌控制模式（副程式）則根據每秒蒐集之偵測器 資料決定目前的號誌控制，而後將號誌資料值傳送回交通模擬模式。系統將兩模式互 動運作結果之交通狀況及號誌顯示狀況，即時展示於螢幕上，同時在離線上產生旅行 時間及等候長度等統計資料之輸出檔案。

（三）功能特性

1. 具圖形使用者介面，允許使用在現有的交叉路口、交流道及道路配置的基本圖加 入交通或號誌的資料。

2. 以座標為單位，因此可以模擬出車輛在同一車道內並行行為。

3. 車輛會根據與前車或鄰車之間距，適當反應於速度與停等行為。

4. 可模擬行人及機車真實行為。

5. 可針對主次要幹道與各轉向車輛間設定路權高低，以反應車輛停讓行為。

6. 開放多項參數以供校正，較其他軟體有彈性。

7. 與 SYNCHRO 及巨觀運輸規劃軟體 VISUM 可互相連結。

（四）模擬限制

VISSIM 因模擬細緻，需輸入較細的背景資料，電腦硬體設備的規格影響其運算 速度，因此其硬體需求較高。

三、PARAMICS

（一）發展背景

PARAMICS（Parallel Microscopic Simulation）於 1992 年由英國一群具有軟體工 程與交通工程的專業團隊所研發的模擬軟體，可應用在市區道路或高速公路，在市區 道路方面，可模擬各種路權管制及優先號誌功能，高速公路方面可配合匝道儀控及模 擬智慧型運輸系統相關管制措式。

（二）模擬架構

PARAMICS 可以直接由資料庫得到路網資訊，以進行修改，提高模擬效率，並 運用電腦平行運算的技術及軟體程式的高速執行，快速得到模擬結果，因此可模擬大 行路網；在臺灣地區，主要應用在高、快速道路路網模擬。

（三）功能特性

1. PARAMICS 包含有「OD 矩陣預測（Estimator）」、「汙染分析（Monitor）」、「方案 測式（Processor）」、「結果分析（Analyser）」、「模式擴充（Programmer）」、「3D 物 件繪製（Designer）」，以及「3D 視窗（Viewer）」等模組。

2. 具有重新找尋行進路線的能力。

3. 其跟車與變換車道模式，證實可在多數的真實交通世界使用，亦可在自由流及飽 和流的巨觀狀況下加以使用。

（四）模擬限制

現階段 PARAMICS 開放修改參數較少，因此需透過 API 的撰寫，加強模擬真實 度，以反應各種模擬情境結果；另外，其無法模擬機車行為，無法反應臺灣常見的混 合車流。

四、MITSIMLab

（一）發展背景

MITSIMLab （ Microscopic Traffic Simulation Lab ） 係 一 由 麻 省 理 工 學 院

（Massachusetts Institute of Technology）所自行開發的微觀車流模擬軟體，其非一般 套裝軟體，使用者可透過麻省理工學院免費取得程式碼自行編譯。

（二）模擬架構

MITSIMLab 針對動態交通管理系統進行分析與設計，其主要包含兩個部分：

1. 模擬替代路線及可變號誌、標誌的運行。

2. 微觀模擬路網上個別車輛的運行軌跡，與駕駛人路線決策及回應之交通控制。

（三）功能特性

1. 可依個別需求輸入要素，其中包含「參數設定」、「主要路徑」及「模擬資料」等 三種。

2. 模擬輸出有「感應器數據」、「績效指標」及「圖形使用者介面」等三種方式。

3. 路網大小及車輛數並無限制，端看使用者電腦硬體規格。

（四）模擬限制

MITSIMLab 不同於一般號誌時制設計軟體，其操作介面必須使用 Linux 作業系 統方能使用。

上述各款號誌時制設計軟體之特性比較，如表 3 所示。

表 3

號誌時制設計軟體之基本特性比較表

TSIS CORSIM VISSIM PARAMICS MITSIMLab

開發國家 美國 德國 英國 美國

版本 5.1 4.1 5.1 N／A

語言 英文 英文、法文

德文、簡體中文 英文 英文

販售金額 ＄500 €1,400 ＄25,000 Free

程式碼 無法取得 無法取得 無法取得 可取得

路網 無限制 999 個號誌路口 無限制 無限制 操作

介面 節點數

9,000 個，其中 NETSIM 及 FRESIM 兩子路網上限為 7,000 個

無限制 無限制 無限制

適用範圍 幹道、路網、獨立路口 幹道、路網、獨立路口 幹道、路網、獨立路口 幹道、路網、獨立路口 績效指標

流量／容量比、服務水準、

旅行時間、速度…等

旅行時間、速度、平均路段 延滯、空氣汙染、等候車 隊…等

空氣汙染、總延滯、流量／

容量比、服務水準、速度…

等

流量／容量比、佔有率、速 度、總延滯、旅行時間…等

輸出時制內容 週期、時比、時差、時相順 序

週期、時比、時差、時相順 序

週期、時比、時差、時相順

序 N／A

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資料來源：交通控制模擬分析軟體之介紹與應用，陳文富，2006，95 年度交通工程人才培訓課程。