1.1 研究背景與動機
都會區內由於現有捷運路權無法全面涵蓋、私有運具停車空間深受侷限、以 及其他及戶運具高費率的考量等因素，公車運輸有其無可取代的地位。因此為增 加公車營運的競爭力，除了考量健全路網配置與轉運機制的完整性之外，另一重 要因素就是提升營運路線的相對運輸效率，以便吸引旅客於主要公車路線上，利 用高速率（但也高成本）的運具執行高效率的運送作業。
一般而言，都會區在既有的路網配置與轉運機制之下，公車營運路線的運輸 效率常取決「內部場站派車策略」與/或「外部路線控制策略」的配合，前者強調 即時的班車動態資訊與彈性的排班調度；後者則以準點控制進而縮短公車在營運 路線上的行車時間為重點，最常採用的策略包括（一）公車專用道或專用路線與 周邊設施規劃，這需要輔以周延的配合措施（二）號誌化優先通行控制（signal priority control），由彈性調整路線的交通控制設施（如號誌時制），以因應不同的 公車運行條件和需求。相較於公車專用道或等較為被動的路線控制方式，號誌化 優先控制這種主動式的路線控制方式有助於達到準點的目標，並適度降低即時場 站調度的複雜性。
由於一般定時式號誌控制並未能加入公車優先控制，而觸動式車輛優先號誌 控制僅能依據預設狀況來運作，缺乏因應公車實際急切或舒緩程度的彈性，準點 控制能力甚低是其最大缺點；其次，在公車營運資訊充足的前提下，現今的路線 即時調度不論是班距式（Headway-based）或班表式（Schedule-based）控制多以 站位管控的方式來穩定前、後班車的間距，調度過程常面臨到必須針對早到班車 延長其停站等候時間，對晚到班車則進行緊急調派，甚至執行策略性脫班或過站 不停等權宜措施，因此會遭遇到受站位乘客非議的狀況，而對公車營運的品質產 生衝擊，若透過適應式號誌雖然能夠較彈性的處理公車急緩的狀況，但由於全適 應式號誌控制會遭遇到時制變動頻繁，須不斷的進行運作，內部電腦易故障的情 況，且以往研究均發現適應式號誌僅適用於中低流量的情況，因此當小客車流量 高時，容易造成路口容量的損失而無法應付。
由上可知目前內部場站派車策略，在執行緊急調派時多以策略性脫班或過站 不停等權宜措施，使站位乘客遭受額外損失，進而影響公車乘客的搭乘意願，若 透過公車專用道等相關設施，除了成本高之外，亦須考量現有路幅與地形是否可
控制的需求，然而由於現今三種號誌系統都有其缺點存在，定時式控制無法進行 優先控制，觸動式優先號誌的彈性卻又不佳，適應式號誌由於成本較高，且電腦 運作頻繁，容易故障等因素，單用其中一套系統都無法滿足路線控制的需求，如 何有效率的執行路線控制是現今公車優先號誌所必須探討的課題。
過去文獻多探討公車準點問題，較少探討公車路線準點控制，且號誌系統大 多為單一系統，因此有鑑於公車路線上維持車流準點與服務準點的重要性，且此 三套號誌系統皆有其缺點，本研究擬朝向結合定時式號誌時制與適應式號誌控制 的優點，在成本考量下，同時能兼顧車流穩定運行與公車路線控制彈性，除了具 備因應公車實際急切或舒緩程度的彈性與準點控制能力，亦能有效控制小客車車 流穩定運行。在結合兩套號誌系統之下，本研究將以階層控制結構，發展一套即 時性號誌化公車優先通行模式來配合公車路線的班距式與班表式控制邏輯，在路 口階層控制採用定時式號誌控制，透過計算最小延滯週期及時比，使一般純小型 車流狀況或具有公車運行的混合車流狀況下能穩定運行；在路線控制階層則以群 組號誌連鎖的方式，引入班距控制與班表控制，並透過公車權重的設計，在適應 式號誌控制策略中的最佳化績效函數值之下，執行公車路線準點控制，透過此階 層控制的架構，使定時式號誌與適應式號誌結合，達到降低成本、增加路線控制 彈性並具有穩定車流的目的。
1.2 研究目的
過去國內外對於公車號誌準點多以探討如何讓公車能於綠燈順利通行，較少 探討公車站位乘客所較關心的準點性。另外以往的研究多以觸動式公車優先號誌 作為公車準點號誌，無法有效的因應公車緩急程度的彈性，故本研究將透過定時 式號誌與適應式號誌發展一階層控制架構，並針對準點性引入班距控制與班表控 制。本研究的目的有以下三點：
1. 透過適應式號誌策略發展一階層控制架構，同時兼顧小客車以及公車的運行 情況。
2. 輔助路線公車準點或多線公車競爭路權的決策。
3. 強化路線各站位對班表的定點能力，並評估與比較控制模式在公車運輸路網 變動的交通環境下的績效與特性。
1.3 研究範圍與方法
1.3.1 研究範圍方面
本研究為探討適應式號誌在考量準點性下，對公車路線的影響，因此在範圍 設定上，以包含公車運行的兩條十字交叉的主要幹道所形成的路網進行模擬，其 中幹道上包含數個號誌路口，並有小客車運行於主要幹道與支道上（如圖1.1 所 示）。
於此路網中，公車產生於路線起點，小客車則產生於路線起點以及各路口的 支道起點，公車產生之後運行於主要幹道上，小客車則運行於幹道與支道，並於 路口進行號誌控制，因此整個研究包括了車輛產生、路段車流推進與路口號誌操 作。
站位
站位
站位 站位
站位 站位
站位
站位或路口 站位
號誌路口
圖1.1 示範公車路網圖 1.3.2 研究方法
號誌化路口設置方式有三類：第一種為定時號誌時制，由事前調查現場的交 通需求，以離線方式依據各時段交通量，透過相關週期計算模式，或直接由號誌 時制設計軟體計算最適時制；第二種為觸動式號誌時制，於路口臨近路段設置偵 測器，依據是否有車輛通過偵測器的資訊，決定是否延長綠燈，綠燈長度是由起
三種為適應式號誌時制，利用現場監控設備傳回現場交通資訊，以該時該地的交 通流量預測未來的車流狀況，以求得最適的燈號變換。
本研究以公車準點作為考量，因此在路口號誌控制方面，僅需於公車有需求 時，進行額外的控制，並不需要完全的適應式號誌控制，因此在號誌設計上，考 量結合定時式號誌與適應式號誌的優點，採用階層式的控制架構，僅當公車有路 線控制需求時，將平時小客車運行的定時式號誌時制，轉換為公車有路線控制需 求時的適應式號誌時制，當公車無需求或已通過路口，則跳回原小客車運行的定 時式號誌時制，因此路口號誌控制則可分為專為小客車運行的路口控制階層與在 公車路線運行考量下的路線控制階層，路口號誌控制策略則在此兩階層中，根據 班表控制與班距控制決定公車的需求與否來進行切換。
因此，定時式號誌的主要參數，如週期與各車流流動方向所分配的綠燈時間，
係透過延滯最小的週期模式來計算。當公車通行時，則透過一判別邏輯來決定此 公車是否有路線控制需求，當公車抵達路口的時間較原有預定時間過早或過晚，
超過其容忍時間時，則判定該輛公車為有路線控制需求。當公車有路線控制需求 時，給予其適當的權重，公車過早時給予負權重，公車過晚時給予正權重，並視 其超過容忍間距的程度，設定為一單位或兩單位以上的權重，之後透過適應式號 誌時制績效函數，使公車通行或停等，故整體路網的號誌時制會由定時式號誌時 制加上適應式號誌時制。
1.4 研究內容
綜合上述各點，本研究之研究內容如下：
1. 了解各號誌之建立原則及公車優先準點策略的控制、執行現況，針對目前研究 不足處加以分析比較，並界定本研究之範圍及目標。
2. 由文獻回顧中了解相關號誌連鎖方式，並回顧適應性號誌控制策略發展，探討 其設計邏輯及限制；並藉由回顧公車優先準點方式，以了解其設計原則以及準 點號誌的設計方式，另外回顧車隊擴散模式，了解車流於路段中的運行情況。
3. 研擬系統分析架構，發展車輛產生與路段車流運行的邏輯，並結合號誌控制以 發展一套階層控制架構，並加入相關準點控制邏輯，分別處理無公車優先需求 的路口控制階層與有公車優先需求的路線控制階層。
4. 掌握運作流程後，進行各模組的模式建立，訂定系統績效函數。
5. 根據控制策略的不同，分別訂定出各種比較的方案，經由模擬結果，了解各方 案的號誌運作情形，以及各種方案的績效比較。
6. 針對模擬流程以及模擬方案績效提出結論，並提出相關改善建議供後續研究之 延伸及改進。
1.5 研究流程
本研究之研究流程圖如圖1.2 所示：
問題界定
號誌連鎖方式 文獻回顧
系統分析架構 建立
各模組與模式 建立 控制邏輯分析
模擬程式撰寫
結論與建議
模擬路網設定 適應性號誌
文獻回顧
績效函數模組 號誌控制模組
績效函數模組 號誌控制模組