模擬驗證

壹、 模擬驗證概要

在實例模擬驗證方面，係使用VISSIM交通模擬軟體為工作平台，擇高雄市翠華/西 藏/馬卡道/美術館路口（雙十字型鐵路平交道路口）為本研究之模擬對象，相關道路幾 何特性資料與交通特性資料，係採用高雄市政府交通局「97年度交通號誌時制管理策略 實作計畫」期末報告（2009）之調查資料，該資料為目前高雄市最新、最正確且可靠度 最高之交通資料。

模擬之初需將模擬路口－高雄市翠華/西藏/馬卡道/美術館路口之路口幾何特性資 料（路型、路幅）、交通特性資料（車流量、轉向比、交通管制）及系統假設條件（駕 駛人、車輛、道路、交通控制設施）等建模於VISSIM系統上，再將本研究之號誌時相選 擇模組及號誌時制設計模組所篩選檢核後之號誌時制計畫，逐一輸入模擬，便得出路段 延滯、停等延滯及停等次數等效率績效指標值，其後將其與依號誌時制計畫之不同所計 算出之各安全績效值，引用林良泰、張建彥、朱純孝、張嘉惠（2000）所發展的整合模 式計算方法，計算出整合性績效指標值，並以整合性績效指標值最低者，為路口號誌最 佳化之判斷依據。其中效率性指標係採平均每車延滯值，而安全性指標則以潛在衝突量 為基礎，採用社會損失取代生命價值來進行分析。

貳、VISSIM 交通模擬軟體

交通模擬系統是指用模擬技術來研究交通行為，它是一門對交通運轉隨時間和空間 的變化進行跟踪描述的技術。從交通模擬系統所採用的技術手段及其所具有的本質特徵 來看，交通模擬系統也是一門在數字計算機上進行交通實驗的技術。它含有隨機特性，

可以是微觀的，也可以是宏觀的，並且涉及到描述交通運輸系統在一定期間實際運轉的 數學模型。通過對交通系統的模擬研究，可以得到交通流狀態變量隨時間與空間的變 化、分佈規律及其與交通控制變量間的關係。在交通模擬技術出現之前，一般採用經驗 方法和數學分析方法來分析交通現象。然而交通系統内要素的狀態及其相互作用規律受 多維隨機因素的影響，往往難以用經驗模型或數學分析模型來準確地描述。

一、VISSIM交通模擬系統基本原理

VISSIM是由德國PTV 公司研發的微觀交通流模擬系統。該系統是一個離散的、隨機 的、以1/10 秒為時間步長的微觀模擬軟體。車輛的縱向運動採用了德國Karlsruhe 大 學Wiedemann 教授的“心理—生理跟車模型＂; 横向運動(車道變換) 採用了基本規則 (Rule- based) 的算法。不同駕駛員行為的模擬分為保守型和冒險型。

由德國Wiedemann 教授提出的“心理—生理跟車模型＂將跟車狀態通過6個數值分 為4個區域，駕駛員在4個區域中有不同的跟車特性。模型視駕駛員—車輛單元( driver- vehicle- units) 為一個統一體。它通過在交通網絡上移動駕駛員—車輛單元來模擬交 通流。車輛以由用户定義或從VISSIM軟體輸入的數據而確定的方式移動。經過交通網路

二、VISSIM模擬方法。

VISSIM模擬軟體以個體車輛為單位，對車輛的行為進行細緻的定義、跟踪和紀錄。

80km/hr的期望加速度等)，横向行為参數(期望位置)。描述延誤的参數主要有: 每車平 均總延誤，每車平均停車時間，隊列中車輛狀態改變次數，總車輛數，每人平均總延誤，

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總行人數。因此，在實際應用中採用VISSIM這一交通模擬軟體進行交通模擬，可為城市 或非城市交通路網的規則及規則方案的比較、調整提供詳細、科學的依據。

第六節 績效評估

壹、 效率績效

效率績效指標方面，將以HCM中之延滯作為號誌化路口的服務水準評估準則，在此 準則下，以VISSIM微觀車流軟體模擬路口車流延滯情形，並以此模擬結果之數據代替HCM 數學模型之延滯計算結果，作為績效評估中之效率績效指標，其理由為VISSIM微觀車流 軟體，它含有隨機特性，可以是微觀的亦可以是宏觀的，通過對交通系統的模擬，可以 得到交通流狀態變量隨時間與空間的變化、分佈規律及其與交通控制變量的關連，經王 玉鵬君（2000）運用HCM2000和VISSIM系統計算交叉口延滯，並對計算結果進行分析比 較，其交叉口延滯計算結果對比表，如表4-1-1 可以看出VISSIM模擬得到的各方向路口 延滯數據與HCM2000計算的各車道延滯數據差異極小，而且VISSIM系統詳細描述了交通 主體的行為，透過設定相應參數來反映實際交通流狀況，因此，所得到的延滯數據更貼 近於真實路口之情形，本研究應用VISSIM系統來模擬分析交叉路口之延滯，通過與 HCM2000算法之比較，驗證了VISSIM系統在實際交叉路口交通運行狀況模擬中的有效 性、詳細性、精確性及實用性。

貳、安全績效

針對表3-4-2之號誌化路口衝突量計算模式應用表，可將其衝突數計算公式加以編 號後應用之，前述第三章述及林良泰君曾在研究結論提出，「分出衝突可視之為零」，

因此本研究僅將交叉及併入衝突公式給與編號，說明如下：

（1） 南北向

［N1］＝NS×SL＋NR×SL/En （23）

［S1］＝S^S×N^L＋S^R×N^L/Wⁿ （24）

［NS1］＝［N1］＋［S1］ （25）

［N2］＝N^S2×S^L＋N^R2×S^L/Eⁿ （26）

［S2］＝SS×NL2＋SR×NL2/Wn （27）

［NS2］＝［N2］＋［S2］ （28）

［N3］＝NS1×SL＋NR1×SL/En （29）

［S3］＝S^S×N^L1＋S^R×N^L1/Wⁿ （30）

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［NS3］＝［N3］＋［S3］ （31）

（2） 東西向

［E1］＝ES×WL＋ER×WL/Nn （32）

［W1］＝W^S×E^L＋W^R×E^L/Sn （33）

［EW1］＝［E1］＋［W1］ （34）

［E2］＝E^S2×W^L＋E^R2×W^L/Nⁿ （35）

［W2］＝WS×EL2＋WR×EL2/Sn （36）

［EW2］＝［E2］＋［W2］ （37）

［E3］＝ES1×WL＋ER1×WL/Nn （38）

［W3］＝W^S×E^L1＋W^R×E^L1/Sⁿ （39）

［EW3］＝［E3］＋［W3］ （40）

式中

NR、NL、NS：表北向的右轉、左轉及直行的流量 Nⁿ：表北向的車道數

NS2、NR2、NS1、NR1：為早開及遲閉時相中，南北向在第一或第二時相中之直行或右轉流量。

又N^S2、N^R2、N^S1、N^R1等流量會因早開遲閉時相中的不同比例而有所差異。

了解公式中各代號的意義後，全部11類種時相選擇的衝突數計算公式即可表示如下表 4-6-1，表中之＂0＂表示不會產生衝突數，因此就安全績效來說，表中NS及EW欄中皆等 於零的時相乃是最佳時相，但也極可能其效率績效值為最差，因此將兩項績效指標加權 結合的綜合績效指標就應運而生。

参、綜合績效指標

考量平交道號誌化路口是最容易阻斷車流之連續性、產生交通瓶頸及發生交通事故 之地點，故為同時兼顧路口的安全性與效率性，將在控制績效及評估指標方面，採用林 良泰等所提出的綜合性績效指標（安全績效指標＋效率績效指標），此一發展出來的綜 合指標公式，係以一致化的成本概念，經由單位延滯時間成本與單位衝突量成本的推 估，得出適當的效率指標權重與安全指標權重，以作為綜合績效指標建立的依據。其效 率指標之權重係參考國內相關研究（許添本、蘇昭銘，1992；林良泰、張建彥、朱純孝、

張嘉惠，2000）的分析結果，其延滯的時間成本為每分鐘3元，換算成每秒的延滯時間 成本為0.05元，因此效率指標之權重為0.05；而安全指標權重乃是以潛在之衝突量為基 礎，透過潛在衝突量所產生的肇事成本，來估算每一衝突量之單位成本；以生命價值計 算方法推估之死亡成本為新台幣2,921,290元/人，而受傷成本為973,763元/人，每件肇 事之財物損失為292,129元/件；又參考相關研究（許添本、蘇昭銘，1992；林良泰、張 建彥、朱純孝、張嘉惠，2000）之推估，平均每次衝突量的肇事數為0.00005件，而每 件肇事之死亡人數為0.0096人，每件肇事之受傷人數為1.24 人， 因此安全指標的權重 為WS= 0.00005×[(0.0096× 2,921,290 +1.24×973,763)+ 292,129] = 76.38。據此所建 立之綜合指標及權重公式為：

PI＝ 0.05PI^e + 76.38 PI^s （41）

PIe ：效率指標(總延滯=路口平均每車延滯×路口總流量)，(秒/小時車輛) PI^s ：安全指標(總衝突量)，(輛/小時)

需注意先前所探討的效率評估值乃是「路口平均每輛車的停等延滯值」，其單位為「秒 /輛」；而公式（41）的效率指標PIe 則是指總延滯值，其單位為「秒/每小時車輛數」，

因此在計算上PIe ＝d×路口單位小時之總流量。

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圖 4-6-1 績效評估模組圖

效率績效指標 PIe 安全績效指標 PIs

路段 延滯

停等 延滯

停等 次數

分出 衝突

交叉 衝突

併入 衝突

路口服務水準判定 潛在衝突量計算

產生綜合績效指標 PI PI＝0.05PIe＋76.38PIs

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