1.3 論文架構
各 章 節 說 明 如 圖 1 - 3 所 示 。
圖 1 - 3 章 節 說 明
第二章 周邊路網號誌運行架構
•針對各系統的介紹及硬體說明 第三章 研究方法
•針對各項資料說明及彙整模擬
第四章 研究分析
•將路口流量、停等延滯及軟體驗證
第五章 結論
•針對此系統的改善
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第二章 周邊路網號誌運行架構
2.1 系統架構
本 系 統 架 構 主 要 由 中 心 軟 體 與 路 側 設 備 所 組 成 ， 其 中 路 側 設 備 包 含 號 誌 控 制 器 與 車 流 偵 測 器 ， 中 心 端 輕 軌 號 誌 接 收 模 組 接 收 輕 軌 優 先 號 誌 路 口 即 時 時 制 運 算 資 料 後 ， 根 據 周 邊 路 口 流 入 輕 軌 路 口 之 車 流 偵 測 器 偵 測 資 料 後 進 行 運 算 處 理 ， 再 根 據 運 算 結 果 透 過 智 慧 運 輸 中 心 交 控 系 統 下 載 至 號 誌 控 制 器 ， 以 控 制 其 即 時 燈 態 ， 本 計 畫 研 究 採 用 之 控 制 方 法 是 用 時 相 控 制 ， 配 合 輕 軌 控 制 路 口 之 週 期 長 度 變 化 ， 彈 性 調 整 橫 交 道 路 鄰 近 路 口 之 分 相 秒 數 ， 控 制 目 標 為 與 輕 軌 控 制 路 口 週 期 一 致 以 及 維 持 橫 交 道 路 續 進 整 體 系 統 架 構 設 計 如 圖 2 - 1 所 示 ， 分 為 路 側 端 與 中 心 端 。
圖 2 - 1 動 態 號 誌 控 制 系 統 架 構 圖
資 料 來 源 ： 高 雄 市 智 慧 運 輸 中 心
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2.2 輕軌優先號誌系統
目 前 輕 軌 優 先 號 誌 控 制 策 略 可 分 為 輕 軌 共 用 時 相 與 輕 軌 專 用 時 相 兩 種 策 略 ， 依 據 號 誌 路 口 時 相 型 態 決 定 該 路 口 採 用 何 種 控 制 策 略 ， 此 兩 種 策 略 邏 輯 之 運 作 方 式 於 以 下 分 別 說 明 之 。
一 、 輕 軌 共 用 時 相 策 略
輕 軌 列 車 通 行 時 同 時 允 許 路 口 其 它 未 衝 突 車 流 方 向 一 併 通 行 之 時 相 稱 為 輕 軌 共 用 時 相 ， 此 時 相 設 計 於 路 口 時 相 順 序 中 。 若 號 誌 路 口 具 此 類 型 時 相 者 ， 採 用 輕 軌 共 用 時 相 策 略 ， 此 策 略 具 有 以 下 三 種 控 制 方 式 ：
1 . 綠 燈 延 長
輕 軌 列 車 接 近 路 口 時 ， 若 路 口 現 行 時 相 為 輕 軌 共 用 時 相 ， 則 延 長 現 行 時 相 之 綠 燈 ， 以 讓 輕 軌 列 車 通 過 路 口 ， 如 下 圖 2 - 2 ( 假 設 輕 軌 共 用 時 相 為 第 二 時 相 ) 。
圖 2 - 2 輕 軌 優 先 號 誌 - 綠 燈 延 長 示 意
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2 . 紅 燈 縮 短
輕 軌 列 車 接 近 路 口 時 ， 若 路 口 現 行 時 相 為 輕 軌 共 用 時 相 之 前 一 個 時 相 ， 則 在 現 行 時 相 執 行 完 最 小 綠 燈 時 間 後 予 以 結 束 ， 並 將 路 權 轉 換 至 輕 軌 共 用 時 相 ， 以 讓 輕 軌 列 車 通 過 路 口 ， 如 下 圖 2 -3 ( 假 設 輕 軌 共 用 時 相 為 第 二 時 相 ) 。
圖 2 - 3 輕 軌 優 先 號 誌 - 紅 燈 縮 短 示 意 3 . 插 入 時 相
輕 軌 列 車 接 近 路 口 時 ， 若 路 口 現 行 時 相 非 屬 上 述 提 及 之 兩 個 時 相 ， 則 在 現 行 時 相 執 行 完 最 小 綠 燈 時 間 後 予 以 結 束 ， 並 插 入 輕 軌 共 用 時 相 ， 以 讓 輕 軌 列 車 通 過 路 口 ， 如 下 圖 2 - 4 ( 假 設 輕 軌 共 用 時 相 為 第 二 時 相 ) 。
圖 2 - 4 輕 軌 優 先 號 誌 - 時 相 插 入 示 意
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若 雙 向 皆 有 輕 軌 列 車 接 近 路 口 時 ， 則 輕 軌 共 用 時 相 的 綠 燈 時 間 將 會 延 長 至 第 二 輛 列 車 通 過 路 口 為 止 。 二 、 輕 軌 專 用 時 相 策 略
未 具 有 輕 軌 共 用 時 相 之 路 口 採 用 輕 軌 專 用 時 相 策 略 ， 此 時 相 未 設 計 於 路 口 時 相 順 序 中 ， 其 控 制 方 式 說 明 如 下 ：
1 . 插 入 時 相
輕 軌 列 車 接 近 路 口 時 ， 則 在 現 行 時 相 執 行 完 最 小 綠 燈 時 間 後 予 以 結 束 ， 並 插 入 輕 軌 專 用 時 相 ， 以 讓 輕 軌 列 車 通 過 路 口 ， 此 時 路 口 其 它 方 向 車 流 皆 不 能 通 行 ， 如 下 圖 2 - 5 。
圖 2 - 5 輕 軌 優 先 號 誌 - 時 相 插 入 示 意 ( 輕 軌 專 用 時 相 ) 若 雙 向 皆 有 輕 軌 列 車 接 近 路 口 時 ， 則 輕 軌 共 用 時 相 的 綠 燈 時 間 將 會 延 長 至 第 二 輛 列 車 通 過 路 口 為 止 。
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2.3 輕軌周邊路口路側端設備
2.3.1 車流偵測器
車 流 偵 測 器 係 用 以 偵 測 路 段 等 候 線 長 度 與 車 流 量 ， 現 場 以 無 線 通 訊 方 式 回 傳 ， 採 用 之 網 路 通 訊 協 定 則 為 T C P 方 式 ， 由 中 心 之 「 S m a r t M i c r o R e c e i v e r 」 模 組 接 收 車 流 偵 測 器 之 原 始 資 料 ， 運 算 後 轉 由 「 策 略 邏 輯 演 算 模 組 」 進 行 即 時 運 算 處 理 ， 產 生 的 策 略 再 交 由 「 號 誌 控 制 模 組 」 下 載 至 號 誌 控 制 器 ， 車 流 偵 測 器 之 偵 測 路 段 如 圖 2 - 6 所 示 。
圖 2 - 6 車 流 偵 測 器 偵 測 路 段 示 意 圖
有 關 車 流 偵 測 器 佈 設 偵 測 路 段 設 計 如 表 2 - 7 所 列 ， 依 據 交 通 調 查 結 果 與 現 勘 結 果 ， 決 議 偵 測 路 段 包
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括 瑞 隆 路 、 班 超 路 、 鎮 興 路 、 凱 旋 四 路 、 以 及 中 華 五 路 。
表 2 - 7 輕 軌 路 口 橫 交 道 路 車 流 偵 測 器 佈 設 位 置
資 料 來 源 ： 高 雄 市 智 慧 運 輸 中 心
2.3.2 號誌控制器
號 誌 控 制 器 其 主 要 功 能 為 控 制 現 場 燈 態 運 作 ， 並 依 據 時 段 型 態 執 行 不 同 時 制 計 畫 ， 同 時 可 接 收 通 訊 協 定 進 行 控 制 策 略 之 變 更 與 燈 態 之 轉 換 ， 其 通 訊 方 式 透 過 3 G 無 線 通 訊 方 式 ， 而 由 於 號 誌 控 制 器 之 通 訊 介 面 為 R S - 2 3 2 ， 直 接 利 用 R S - 2 3 2 連 接 。
為 符 合 輕 軌 周 邊 號 誌 控 制 之 需 求 ， 因 此 號 誌 控 制 器 需 滿 足 下 列 3 項 功 能 ， 才 能 達 到 輕 軌 周 邊 路 口 執 行 號 誌 控 制 需 求 。
( 1 ) 號 誌 控 制 器 接 受 中 心 下 達 時 相 控 制 控 制 策 略 指
令 ， 執 行 後 ， 於 時 制 變 換 的 時 候 不 執 行 時 制 補 償 。 ( 2 ) 於 時 相 控 制 控 制 策 略 執 行 時 ， 接 受 到 中 心 下 載 ”
5 F H + 1 C H ” 指 令 時 ， 需 配 合 設 定 在 目 前 的 週 期 中 ，
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圖 2 - 8 S m a r t M i c r o R e c e i v e r 模 組 畫 面 示 意 圖
資 料 來 源 ： 高 雄 市 智 慧 運 輸 中 心
B . 輕 軌 號 誌 接 收 模 組
輕 軌 號 誌 接 收 模 組 主 要 是 負 責 接 收 輕 軌 號 誌 ( T R ) 所 傳 之 輕 軌 路 口 號 誌 運 算 結 果 ， 依 據 輕 軌 號 誌 所 新 增 之 通 訊 協 定 為
5 D H + 0 5 H ， 通 訊 協 定 如 表 2 - 9
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表2-9 輕軌號誌回傳通訊協定5DH+05H
資料來源：高雄市交通智慧運輸中心
C . 策 略 邏 輯 演 算 模 組
定 期 接 收 偵 測 器 資 料 接 收 模 組 解 析 後 之 車 流 資 料 ， 並 進 行 即 時 運 算 ， 運 算 結 果 則 透 過 號 誌 控 制 模 組 進 行 現 場 即 時 控 制 ， 進 行 各 步 階 切 換 控 制 。
D . 號 誌 控 制 模 組
號 誌 控 制 模 組 之 功 能 可 分 為 2 部 份 ， 說 明 如 下 ：
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[ 1 ] 接 收 號 誌 控 制 器 回 報 之 燈 態 主 動 回 報 資 料 ， 以 即 時 監 控 現 場 號 誌 之 分 相 與 步 階 秒 數 。
[ 2 ] 控 制 現 場 號 誌 之 運 作 狀 況 ， 執 行 分 相 秒 數 是 否 調 整 ， 進 行 各 步 階 切 換 控 制 。
E . 使 用 者 監 控 畫 面
本 計 畫 亦 開 發 使 用 者 介 面 ， 其 可 進 行 啟 動 / 停 止 輕 軌 周 邊 路 口 控 制 ， 並 可 顯 示 執 行 狀 態 、 偵 測 器 即 時 資 料 以 及 號 誌 控 制 器 之 時 制 資 料 ， 畫 面 如 圖 2 - 1 0 所 示 。
圖2-10 輕軌凱旋四路/一心一路/瑞隆路路口號誌監控畫面
資料來源：高雄市交通智慧運輸中心
2 . 既 有 交 控 軟 體
輕 軌 周 邊 路 口 交 控 軟 體 不 與 既 有 交 控 軟 體
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之 通 訊 模 組 ( C o m m S e r v i c e ) 進 行 介 接 ， 但 是 現 場 號 誌 控 制 器 仍 會 與 交 控 系 統 連 線 ， 因 此 既 有 交 控 軟 體 仍 可 監 控 與 查 詢 號 誌 控 制 器 之 燈 態 運 作 狀 態 。
3 . 輕 軌 號 誌 接 收 模 組
輕 軌 號 誌 接 收 模 組 主 要 是 負 責 接 收 輕 軌 號 誌 ( T R ) 所 傳 之 輕 軌 路 口 號 誌 週 期 調 整 參 數 內 容 。
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第三章 現況分析
3.1 現況實際案例
在 輕 軌 沿 線 路 口 ， 當 輕 軌 準 備 通 過 路 口 時 ， 路 口 號 誌 因 輕 軌 優 先 的 機 制 ， 使 路 口 號 誌 燈 號 強 制 讓 支 道 路 口 轉 換 成 停 等 狀 態 ， 導 致 支 道 車 輛 疏 散 未 清 完 ， 又 增 加 車 量 塞 到 下 一 個 路 口 ， 導 致 路 口 壅 塞 ， 詳 圖 3 - 1 所 示 。
圖 3 - 1 凱 旋 四 路 / 鎮 興 路 調 整 前 示 意 圖
在 本 研 究 中 ， 利 用 路 側 硬 體 設 備 ( 車 流 偵 測 器 ) 在 停 等 位 置 所 偵 測 的 數 據 即 時 回 傳 至 中 心 軟 體 ， 由 中 心 軟 體 運 算 後 的 數 據 將 傳 送 至 周 邊 路 網 的 號 誌 控 制 器 執 行 運 作 ， 使 控 制 器 動 態 轉 換 紅 綠 燈 狀 態 ， 讓 翠 亨 北 路 可 以 通 暢 ， 詳 圖 3 - 2 所 示 。
壅塞位置
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圖 3 - 2 凱 旋 四 路 / 鎮 興 路 調 整 後 示 意 圖
關 於 調 整 前 與 調 整 後 ， 相 關 資 料 蒐 集 ， 並 將 這 些 資 料 套 用 到 SY N C H R O 軟 體 中 ， 模 擬 路 口 狀 況 並 驗 證 道 路 的 停 等 延 滯 及 服 務 水 平 。
以 下 圖 3 - 3 為 各 項 資 料 準 備 與 說 明 ， 最 後 並 將 相 關 資 料 彙 整 驗 證 ， 並 與 調 整 前 與 調 整 後 績 效 做 比 對 ， 然 後 驗 證 得 到 的 數 據 ， 比 對 模 擬 後 的 資 料 是 否 有 誤 差 。
圖 3 - 3 各 項 準 備 標 題
區域範圍
控制策略與邏輯
交通資料調查說明
路口時至計畫
SYNCHRO 軟體模擬
明
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3.2 區 域 範 圍
本 研 究 範 圍 以 C 1 站 ( 籬 仔 內 站 ) 至 C 4 站 ( 凱 旋 中 華 站 ) 沿 線 之 周 邊 路 網 為 主 ， 經 由 實 地 現 勘 調 查 、 交 通 調 查 資 料 與 現 況 輕 軌 路 口 資 料 分 析 ， 建 議 實 施 路 段 係 與 輕 軌 行 經 之 號 誌 化 路 口 之 橫 交 道 路 ， 包 括 瑞 隆 路 、 班 超 路 、 鎮 興 路 、 凱 旋 四 路 與 中 華 五 路 ， 如 下 圖 3 - 4 所 示 ：
圖 3 - 4 輕 軌 周 邊 路 口 範 圍 示 意 圖
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圖 3 - 6 鎮 興 路 / 中 華 五 路 控 制 路 口 圖
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程 序 ， 包 括 行 人 閃 、 行 人 紅 、 黃 燈 、 紅 燈 ， 並 進 入 下 一 個 時 相 。
3.4 交通資料調查說明
本 計 畫 經 由 實 地 現 勘 調 查 與 現 況 輕 軌 路 口 資 料 分 析 ， 考 慮 的 條 件 包 含 各 路 段 長 度 ， 車 流 續 進 距 離 、 等 候 線 現 況 、 可 布 設 之 設 備 數 量 等 因 素 ， 始 決 定 目 前 之 控 制 範 圍 與 路 口 數 量 ， 將 輕 軌 路 口 周 邊 路 網 控 制 範 圍 調 整 ， 以 符 合 實 際 車 流 運 行 情 況 與 較 佳 路 網 控 制 範 圍 ， 藉 由 蒐 集 與 調 查 輕 軌 周 邊 路 口 之 交 通 資 料 ， 以 利 後 續 周 邊 路 網 號 誌 控 制 策 略 研 擬 及 執 行 ， 說 明 如 下 ：
一 、 調 查 範 圍
調 查 路 口 如 表 3 - 7 所 列 。
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表 3 - 7 輕 軌 路 口 周 邊 路 網 交 通 資 料 調 查 路 口 列 表
資料來源：高雄市交通智慧運輸中心
二 、 調 查 項 目 與 時 程
交 通 資 料 調 查 項 目 包 括 道 路 幾 何 特 性 、 路 口 時 制 計 畫 、 路 口 轉 向 交 通 量 、 路 口 平 均 停 等 延 滯 ( 事 前 、 事 後 ) 、 路 口 等 候 線 長 度 ； 調 查 階 段 為 輕 軌 營 運 期 間 ( 事 前 ) 、 周 邊 路 網 號 誌 控 制 策 略 上 線 測 試 完 成 後 ( 事 後 ) ， 分 別 說 明 如 下 ：
1 . 道 路 幾 何 特 性
針 對 調 查 路 口 與 臨 近 調 查 路 口 之 路 段 幾 何 特 性 進 行 調 查 ， 如 下 所 列 。
( 1 ) 路 口 寬 度 、 車 道 寬 度 、 車 道 數 、 左 轉 專 用 車 道 數 、 直 行 車 道 數 、 混 合 車 道 數 、 右 轉 專 用 車 道
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3.6 SYNCHRO 軟體模擬
S Y N C H R O 軟 體 乃 是 目 前 風 行 於 國 際 上 的 一 套 完 整 的 都 市 路 網 號 誌 時 制 績 效 分 析 與 時 制 設 計 最 佳 化 的 優 異 軟 體 ， 本 論 文 利 用 此 軟 體 來 驗 證 路 口 停 等 延 滯 及 服 務 水 平 ， 介 面 如 圖 3 - 9 S Y N C H R O 軟 體 介 面 所 示 。
圖 3 - 9 S Y N C H R O 軟 體 介 面
S Y N C H R O 軟 體 由 於 同 時 結 合 了 道 路 容 量 分 析 、 服 務 水 準 評 估 及 號 誌 時 制 設 計 等 多 項 功 能 ， 以 下 是 此 軟 體 設 定 的 步 驟 ；
《 一 》 路 網 編 輯 ：
可 插 入 地 圖 作 為 背 景 ， 繪 製 要 測 試 的 路 口 及 周 邊 號 誌 路 口 形 成 一 個 路 網 。
《 二 》 路 段 設 置 ：
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針 對 路 段 的 車 道 配 置 、 車 道 寬 、 紅 燈 右 轉 等 表 單 輸 入 。
《 三 》 流 量 設 定 ：
針 對 流 量 及 轉 向 量 的 資 料 個 輸 入 。
《 四 》 時 制 計 畫 設 定 ：
路 口 號 誌 時 制 操 作 視 窗 係 供 設 定 路 口 時 制 計 畫 之 操 作 介 面 ， 經 由 此 視 窗 亦 可 顯 示 出 路 網 之 各 項 控 制 績 效 值 。 如 圖 3 - 1 0 所 示
圖 3 - 1 0 各 項 控 制 績 效 值
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第四章 模擬與評估
4.1 路口交通量分析
➢ 鎮 興 路 段 1 . 平 日
凱 旋 四 路 / 鎮 興 路 口 平 日 交 通 量 變 化 圖 如 下 圖 4 - 1 所 示 ， 上 午 尖 峰 時 段 為 0 7 : 0 0 - 0 8 : 3 0 ， 尖 峰 小 時 為 0 7 : 1 5 - 0 8 : 1 5 ， 尖 峰 小 時 流 量 為 3 , 4 4 3 P C U / 小 時 ， 尖 峰 小 時 係 數 為 0 . 8 6 ， 整 個 尖 峰 時 段 車 流 分 佈 較 為 集 中 ； 下 午 尖 峰 時 段 為 1 6 : 3 0 - 1 9 : 0 0 ， 尖 峰
凱 旋 四 路 / 鎮 興 路 口 平 日 交 通 量 變 化 圖 如 下 圖 4 - 1 所 示 ， 上 午 尖 峰 時 段 為 0 7 : 0 0 - 0 8 : 3 0 ， 尖 峰 小 時 為 0 7 : 1 5 - 0 8 : 1 5 ， 尖 峰 小 時 流 量 為 3 , 4 4 3 P C U / 小 時 ， 尖 峰 小 時 係 數 為 0 . 8 6 ， 整 個 尖 峰 時 段 車 流 分 佈 較 為 集 中 ； 下 午 尖 峰 時 段 為 1 6 : 3 0 - 1 9 : 0 0 ， 尖 峰