號誌化路口機車車隊等候長度對混合車道容量影響之研究

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(1)國. 立. 交. 通. 大. 學. 運輸科技與管理學系碩士論文. 號誌化路口機車車隊等候長度對混合車道容量影響之研究 Effects of Motorcycle Queueing Length On Lane Capacity at Signalized Intersections. 學. 生：張家峯. 指導教授：吳宗修. 中華民國九十三年十月.

(2) 號誌化路口機車車隊等候長度對混合車道容量影響之研究學生：張家峯. 指導教授：吳宗修國立交通大學運輸科技與管理學系碩士班. 中文摘要任何形式交通設施的改變，將影響車道原有的設計容量，而車道容量可經由每個號誌週期可疏解之停等車輛數加以估算。因此，本研究由汽機車疏解特性的角度切入，選定三處不同路側空間型態之混合車道為調查路口，以影像攝錄之方式進行資料蒐集，再利用電腦反覆播放及人工判讀方式，記錄各項數量化數據，並分為汽車前方之機車車隊、側邊有停等機車之汽車車隊及側邊無停等機車之汽車車隊三部分，來探討因機車停等區之繪設所造成的機車車隊對混合車道容量的影響。本研究以公路容量分析理論為基礎，利用汽車機疏解特性及適當模式假設，建構每號誌週期可用綠燈時段中能疏解之停等車輛數分析模式，搭配本研究所建立之機車車隊縱向等候列數與疏解時間關係式、側邊有停等機車之汽車疏解時間特性及側邊無停等機車之汽車疏解時間查詢表，可有效用於估算混合車道容量。研究結果發現：汽車前方之機車車隊疏解時間，並未因機車車隊等候密度高低而呈現顯著差異；側邊停等機車對停等汽車的干擾，因車道側邊空間型態差異而有所差異；混合車道容量的變化趨勢，因機車車隊縱向等候列數每增加一列之疏解時間、汽車受停等機車干擾之平均疏解間距及汽車飽和疏解間距三者之數值關係差異，而有所不同。關鍵詞：機車車隊、容量分析、號誌化路口. i.

(3) Effects of Motorcycle Queueing Length on Lane Capacity at Signalized Intersections Student: Chia-Feng Chang. Advisor: T. Hugh Woo. Department of Transportation Technology & Management National Chiao Tung University. ABSTRACT Any kind of variation of traffic facilities will affects the original lane capacity which could be estimated by the amount of cars passing through the intersections per signal cycle. This study explores the impacts of motorcycle queueing length resulting from the marking of exclusive stopping area of motorcycles to lane capacity at signalized intersections with the characteristics of cars and motorcycles. The analysis is devided into three segments: motorcycles in fornt of cars, cars with motorcycles stopped aside, and cars with no motorcycle stopped aside. Three intersections were chosen as the study sites. This study builds the lane capacity analysis model based on highway capacity analysis theory, characteristics of cars and motorcycles, and some adequate model assumptions. It was found that the discharge time of motorcycles with different density of stopped motorcycles in front of cars are not statistical significant, the influences of the motorcycles stopped aside cars on stopped cars are not the same with different roadside space patterns, and the variations of the lane capacity depends on the relationship with discharge time of motorcycles in front of cars, average time headway of cars with motorcycles stopped aside, and the saturation headway of cars. Key Words: Motorcycles, Capacity analysis, Signalized intersections. ii.

(4) 誌謝本論文得以順利完成，首先感謝恩師吳宗修教授在論文寫作期間，不厭其煩地給予學生指導與鼓勵，讓學生得以在最後緊要關頭，完成此畢業論文。三年來，每當學生在課業或日常生活上表現較不尋常時，恩師皆能寬宏地包容及適時地糾正學生所犯下的過錯，學生由衷感激。畢業前夕，恩師耳提面命地教誨學生離開校園後待人處世之道，學生將銘記於心，以不負恩師再造之情。在論文口試期間，感謝本系張新立教授及中華大學蘇昭銘教授撥冗細審，並惠賜寶貴意見，使本論文得以更加完備。期中論文複審期間，感謝本系林貴璽老師及本校黃台生老師詳細審閱，特別是林貴璽老師，多次撥冗與學生討論，啟發學生想法。研究所授業期間，感謝李明山老師、吳水威老師、韓復華老師、謝尚行老師、任維廉老師及郭秀貴老師等對學生生活及課業上的支持與鼓勵。研究所求學期間，實驗室士銘、建民、智仁及善斌等學長；實驗室議賢、苑綾、弘霖、傑閔、維龍及燦仁等學弟妹；系上英斌、廉凱、承瑋、鴻文、筑雅、建緯、伯榮、國琛、怡宏及文俊等學長姐；系上詩芹、建仁、俊哲、家銘、建安、月貞、信豪、依伶、雲萍、鵬先、明穎、乃哥、阿貴、小渣、瑞禧、duran、元劭、a 彭、靖媛、思賢、家盛、小本及小智仁等同窗好友；系上起豪、依潔、韻璇、惠玉、梅子、小宇及大中等學弟妹，你們曾給予我的關懷與鼓勵，我亦由衷感激。特別是昔日好友詩芹，我不會忘記妳曾對我的支持與關懷、寬恕與包容，再次，謝謝妳。至於柚子、格瑋、家瑋、郭博、立昇、小亮、美杏、小雞及國城等山服 90 級及 pinga、方瑜、小、小白、性獸、蕙怡、照慶、麵包、皓棠、小花、薇嵐、小丸、小鐵、小強、重佑、a 達、鴕鳥及日本等山服團老老少少的朋友，想跟大家說聲：謝謝你們。因為你們在生活上的扶持與分享，使我的研究所生活，竟是如此的豐富及多采多姿。特別是好友方瑜，這一年來，若少了妳的關懷與叮嚀，此本論文或許將無法如此順利在此刻完成，謝謝妳。最後，將此本論文獻給我最摰愛的家人，感謝你們對我的關懷與協助，僅將此份成果與你們分享。. 張家峯. 謹誌. 中華民國九十三年於風城交大. iii.

(5) 目錄中文摘要 .................................................................................................................................... I 英文摘要 ...................................................................................................................................II 誌謝……………………………………………………………………………….………….III 目錄………………………………………………………………………………………….IV 圖目錄……………………………….………………………………………………………VI 表目錄………………………………………………………………………………………VII 第一章緒論 ............................................................................................................................ 1 1.1 研究背景與動機 .......................................................................................................................................... 1 1.2 研究目的與內容 .......................................................................................................................................... 3 1.3 研究範圍與對象 .......................................................................................................................................... 3 1.4 研究方法 ...................................................................................................................................................... 4 1.5 研究流程 ...................................................................................................................................................... 4. 第二章文獻回顧 .................................................................................................................... 6 2.1 機車於路口停等及疏解特性....................................................................................................................... 6 2.1.1 機車於混合車道停等與疏解特性 ....................................................................................................... 6 2.1.2 機車於機車專用道停等與疏解特性 ................................................................................................... 8 2.2 汽車於路口停等及疏解特性....................................................................................................................... 9 2.2.1 飽和間距與飽和流率......................................................................................................................... 10 2.2.2 損失時間............................................................................................................................................. 11 2.2.3 有效綠燈............................................................................................................................................. 11 2.3 號誌化路口容量 ........................................................................................................................................ 12 2.3.1 容量定義............................................................................................................................................. 12 2.3.2 影響因素............................................................................................................................................. 13 2.3.3 分析方法............................................................................................................................................. 13 2.4 小結 ............................................................................................................................................................ 19. 第三章研究設計與方法 ...................................................................................................... 20 3.1 名詞定義說明 ............................................................................................................................................ 20 3.2 研究設計 .................................................................................................................................................... 22 3.3 研究方法 .................................................................................................................................................... 24. 第四章模式建構與資料蒐集 .............................................................................................. 26 4.1 號誌化路口混合車道容量分析模式建構................................................................................................. 26 4.1.1 號誌化路口車道容量分析理論基礎 ................................................................................................. 26 4.1.2 機車車隊等候長度對汽車疏解的影響 ............................................................................................. 26 4.1.3 混合車道容量分析模式建構............................................................................................................. 27 4.2 資料蒐集 .................................................................................................................................................... 33 4.2.1 蒐集方式與使用器材......................................................................................................................... 33 4.2.2 調查路口選取..................................................................................................................................... 33 4.2.3 蒐集時間............................................................................................................................................. 39. 第五章資料分析 .................................................................................................................. 41 5.1 汽車前方之機車車隊................................................................................................................................. 41. iv.

(6) 5.1.1 同一等候長度下，不同停等空間利用率之疏解時間差異分析 ..................................................... 44 5.1.2 等候長度與疏解時間關聯分析......................................................................................................... 47 5.2 側邊有停等機車之汽車車隊..................................................................................................................... 48 5.2.1 無路側空間可供機車停等及疏解 ..................................................................................................... 49 5.2.2 無路側空間可供機車停等，但可利用右轉專用道疏解 ................................................................. 49 5.2.3 有路側空間可供機車停等及疏解 ..................................................................................................... 50 5.2.4 差異比較............................................................................................................................................. 51 5.3 側邊無停等機車之汽車車隊..................................................................................................................... 54 5.4 小結 ............................................................................................................................................................ 57. 第六章混合車道容量分析 .................................................................................................. 59 6.1 資料設定 .................................................................................................................................................... 59 6.2 混合車道容量分析 .................................................................................................................................... 60 6.2.1 型態一—混合車道外側無空間供機車停等及疏解 ......................................................................... 60 6.2.2 型態二—混合車道外側有空間供機車停等及疏解 ......................................................................... 64 6.2.3 型態三—混合車道外側為右轉專用道 ............................................................................................. 65 6.2.4 綜合分析............................................................................................................................................. 67 6.3 小結 ............................................................................................................................................................ 69. 第七章結論與建議 .............................................................................................................. 70 7.1 結論 ............................................................................................................................................................ 70 7.2 建議 ............................................................................................................................................................ 71. 參考文獻 .................................................................................................................................. 73 附錄一………………………………………………………………………………………...75 附錄二………………………………………………………………………………………...77 附錄三………………………………………………………………………………………...79. v.

(7) 圖目錄圖 1-1 圖 1-2 圖 1-3 圖 2-1 圖 2-2 圖 3-1 圖 3-2 圖 3-3 圖 3-4 圖 3-5 圖 4-1 圖 4-2 圖 4-3 圖 4-4 圖 4-5 圖 5-1 圖 5-2 圖 5-3 圖 5-4 圖 5-5 圖 6-1 圖 6-2 圖 6-3 圖 6-4 圖 6-5 圖 6-6. 機車停等區示意圖 ..................................................................................................................................... 2 機車車隊示意圖 ......................................................................................................................................... 2 研究流程圖 ................................................................................................................................................. 5 飽和間距示意圖 ....................................................................................................................................... 10 飽和流率示意圖 ....................................................................................................................................... 11 汽機車無違規之機車車隊等候長度示意圖 ........................................................................................... 20 機車違規超越停止線之機車車隊等候長度示意圖................................................................................ 21 汽車違規佔用機車停等區之機車車隊等候長度示意圖........................................................................ 21 研究分析項目思考過程圖 ....................................................................................................................... 23 研究架構圖 ............................................................................................................................................... 24 飽和間距起始點示意圖-1 ........................................................................................................................ 29 飽和間距起始點示意圖-2 ........................................................................................................................ 31 中興路與竹中路交叉路口型態 ............................................................................................................... 35 自由路與中央路交叉路口型態 ............................................................................................................... 36 光復路與東光路交叉路口型態 ............................................................................................................... 37 資料分析架構圖 ....................................................................................................................................... 42 錄影資料判讀-1........................................................................................................................................ 43 錄影資料判讀-2........................................................................................................................................ 43 汽機車疏解間距計算差異示意圖 ........................................................................................................... 52 汽車車尾位置與疏解間距 ....................................................................................................................... 56 型態一之車道容量變化圖 ....................................................................................................................... 62 汽車可用疏解時間增加示意圖 ............................................................................................................... 62 型態二之車道容量變化圖 ....................................................................................................................... 64 汽車可用疏解時間減少示意圖 ............................................................................................................... 65 型態三之車道容量變化圖 ....................................................................................................................... 66 車道容量隨停等機車數變化示意圖 ....................................................................................................... 68. vi.

(8) 表目錄表 1-1 國內機車總數每年成長率 ......................................................................................................................... 1 表 2-1 機車與小客車正常行駛速度及加速度關係表.......................................................................................... 9 表 2-2 機車與小客車車輛特性比較表 ................................................................................................................. 9 表 2-3 車輛靜態尺寸特性表 ............................................................................................................................... 10 表 4-1 調查路口型態說明表 ............................................................................................................................... 38 表 4-2 路口調查時間表 ....................................................................................................................................... 40 表 5-1 光復路-停等空間利用率與疏解時間之調查內容及樣本說明 .............................................................. 45 表 5-2 光復路-停等空間利用率與疏解時間差異分析之結果摘要表 .............................................................. 46 表 5-3 自由路-停等空間利用率與疏解時間之調查內容及樣本說明 .............................................................. 46 表 5-4 自由路-停等空間利用率與疏解時間差異分析之結果摘要表 .............................................................. 47 表 5-5 路口調查樣本資料 ................................................................................................................................... 50 表 5-6 汽機車疏解時間計算差異表 ................................................................................................................... 51 表 5-7 中興路與自由路疏解間距差異分析表 ................................................................................................... 53 表 5-8 中興路與光復路疏解間距差異分析表 ................................................................................................... 53 表 5-9 光復路與自由路疏解間距差異分析表 ................................................................................................... 54 表 5-10 側邊無停等機車干擾之汽車疏解間距調查內容摘要表 ...................................................................... 55 表 5-11 汽車車尾位置與疏解間距對應表 .......................................................................................................... 56 表 5-12 TCC值查詢表 ............................................................................................................................................. 58. vii.

(9) 第一章. 緒論. 1.1 研究背景與動機根據交通部統計處資料顯示，截至九十二年十二月底為止，全國機器腳踏車（以下簡稱機車）總數已達 12,366,864 輛（包括重型與輕型），約佔全國機動車輛總數百分之六十七(全國機動車輛總數為 18,500,658 輛)，機車總數每年皆有所成長(如表 1-1 所示)，可知國人對於機車此類型交通運輸工具的需求，未因其它大眾運輸工具的發展而有所減少，且已達到每兩人就有一人擁有一輛機車的比率(截至民國九十三年五月底止，全國總人口數為 22,632,661 人)，使得機車的使用與管理，已成為目前交通管理上的一大課題。表 1-1 國內機車總數每年成長率年度八十二年八十三年八十四年八十五年八十六年八十七年八十八年八十九年九十年九十一年九十二年. 機器腳踏車總數. 機器腳踏車年成長率. 7,867,396 8,034,509 8,517,024 9,283,914 10,051,613 10,529,040 10,958,469 11,423,172 11,733,202 11,983,757 12,366,864. --2.12% 6.01% 9.00% 8.27% 4.75% 4.08% 4.24% 2.71% 2.14% 3.20%. 資料來源：交通部統計處[1] 民國八十六年九月中旬，台北市交工處選定中山北路民族西路路口西側及復興北路民生東路路口東西兩側，試辦三處機車停等區[2]，自此，於路口繪設機車停等區之交通管理方式，始獲得國內專家學者的重視。民國八十九年七月十三日交通部增訂發布「道路交通標誌標線號誌設置規則」第 174-2 條[3]，明文規定機車停等區線之用途及繪設方式，並於民國九十二年九月二十四日再度修正第 174-2 條條文內容，現今公路主管機關幾乎皆遵循此法令規定，以繪設機車停等區線之交通管理方式，維護道路路口之安全與暢通，路口機車停等區示意圖如 1-1 所示。此類於停止線後方繪設一矩型區域供機車停等的交通管理方式，使得停等區內之停等機車，得以在綠燈始亮後，先行自路口疏解（與後方停等汽車比較），並且改善汽機車混合停等時可能帶來的衝突。然而，任何形式交通設施的改變（車道佈設、號誌週期、車道寬度、路側淨寬…等），將造成車道容量的改變。另外，停等區的繪設，雖改善汽機車混合停等的情況，但同時造成機車易於路口近端形成車隊，此路口近端與無法進入停等區停等而停等於汽車側邊之機車車隊之疏解特性，勢必影響混合車道上汽車之疏解，當汽車疏解受影響時，車道之設計容量勢必改變。因此，本研究. 1.

(10) 由汽、機車疏解特性的角度切入，探討近幾年來因機車停等區的繪設所造成的機車車隊疏解時（包括汽車前方及汽車側邊，如圖 1-2 所示）對車道容量的影響，並依據相關研究發現，提出可供公路主管機關繪設機車停等區之參考依據。. 禁行機車橫向寬度. 圖 1-1 機車停等區示意圖. 圖 1-2 機車車隊示意圖. 2. 縱向長度. 禁行機車. 機車停等區.

(11) 1.2 研究目的與內容本研究之主要目的為探討號誌化路口機車車隊等候長度對混合車道容量的影響，另外探討側邊有停等機車干擾之汽車車隊疏解特性（疏解間距），是否因混合車道外側可供機車停等及疏解之空間型態不同而有所差異。為達成上述之研究目的，本研究依據機車車隊疏解時對車道上汽車疏解所造成的影響，建構一般化混合車道容量分析模式，並據此分析機車車隊等候長度對混合車道容量的影響。機車車隊疏解對汽車疏解所造成的影響，可分成三部分加以探討： 1. 停等於汽車車隊前方之機車車隊考量汽車於車道疏解時，需等待前方車輛（機車或汽車）疏解完畢後，才可進行疏解動作，而前方車輛疏解所花費之時間可視為汽車綠燈時段中無法使用之綠燈時間，無法使用之綠燈時間增多相當於可使用之綠燈時間減少，若可使用之綠燈時間減少，則每號誌週期可疏解之停等車輛數勢必減少。因此，本研究針對汽車車隊前方之機車車隊，進行機車車隊等候長度與疏解時間之關聯分析。 2. 側邊有停等機車干擾之汽車車隊在一般情況下，當機車無法停等於汽車車隊前方時，將停等於汽車車隊側邊，以此停等方式停等之機車疏解時，勢必對混合車道上之汽車疏解產生影響，而車道容量可經由每號誌週期可疏解之停等車輛數進行估算。因此，本研究量測汽車側邊有停等機車干擾下之汽車平均疏解間距。另外，此部分亦考量混合車道外側可供機車停等及疏解之空間型態差異，是否對側邊有停等機車干擾之汽車疏解間距產生差異影響，因此，本研究選定三種不同類型之混合車道外側空間，進行差異比較與分析。 3. 側邊無停等機車干擾之汽車車隊在一般情況下，純小客車車隊中之第四部或第五部車輛起，將以「飽和間距」之疏解特性進行疏解。然而，汽車前方之機車車隊等候長度及側邊有停等機車干擾之汽車車隊長度，將影響到側邊無停等機車干擾之汽車車隊起始位置，而此起始位置又關係到該輛汽車能否以飽和間距疏解特性疏解，因此，本研究針對汽車側邊無停等機車干擾下，各汽車停等位置之疏解時間特性加以分析。. 1.3 研究範圍與對象本研究以都市地區號誌化路口之混合車道為研究範圍，研究對象則為停等於本研究範圍內之機車與汽車（小型車）。另外，考量混合車道外側可供機車停等及疏解之空間型態差異，是否對側邊有停等機車干擾之汽車車隊疏解特性（疏解間距）造成差異影響，本研究選定下列三種類型之混合車道進行資料蒐集與分析。 1. 混合車道外側無空間可供機車停等及疏解時使用。. 3.

(12) 2. 混合車道外側有空間可供機車停等及疏解時使用。 3. 除混合車道空間可供機車停等及疏解使用外，混合車道外側設置有右轉專用道，可供停等機車疏解時使用。. 1.4 研究方法考量本研究可利用實證資料配合數學分析模式進行，因此本研究以下列方法為研究方法： 1. 文獻評析法評析與本研究內容相關之研究成果，從中擷取可用資訊或參數設定，並確認本研究之可行性。 2. 現場調查法以攝影之方式拍攝路口現場車流資料，配合時間量測及間距量測法，量化汽、機車車流疏解時間特性。 3. 模式分析法以二○○一年公路容量手冊中之號誌化路口容量分析模式為基礎，建構混合車道容量分析模式，並據此分析模式，分析機車車隊等候長度對混合車道容量的影響。. 1.5 研究流程本研究流程如圖 1-2 所示，茲說明如下： 1. 問題分析與文獻回顧初步依欲進行研究之方向，研讀相關研究背景資料，並依據研究方向與目標，界定研究問題內容，再進一步針對與本研究內容相關之文獻資料，進行蒐集與分析。蒐集資料包括汽機車路口停等與疏解特性、汽機車車輛尺寸及基本特性、機車停等區相關研究成果及號誌化路口容量分析方法與分析模式等方面。 2. 研究架構與模式建立依據本研究目的、研究內容與相關文獻資料評析結果，擬定本研究之研究架構，並確立資料蒐集方式與分析方法，再依據路口機車車隊停等及疏解時，對混合車道上停等汽車疏解特性之影響，建構混合車道容量分析模式。 3. 資料蒐集與分析在時間與成本考量下，針對新竹市路口進行勘查，篩選出適合本研究調查之路口，再依所選定之路口，蒐集機車車隊疏解時間與汽車車輛疏解間距等實證資料，最後，針對依所蒐集之資料，進行量化處理與差異比較分析。 4. 容量分析. 4.

(13) 以本研究所建構之混合車道容量分析模式為基礎，搭配量化後之汽機車疏解時間特性資料，綜合分析機車車隊等候長度對混合車道容量的影響。 5. 結論與建議針對本研究之具體研究成果及發現，歸納本研究之綜合結論，並提出後續相關研究之具體建議。. 圖 1-3 研究流程圖. 5.

(14) 第二章. 文獻回顧. 本章針對與本研究內容相關之文獻，分機車於路口停等及疏解特性、汽車於路口停等及疏解特性與號誌化路口容量三個子題，進行回顧與整理，以期對研究內容上有更深層的瞭解。. 2.1 機車於路口停等及疏解特性機車於路口停等時，其停等與疏解特性依路口車道佈設及使用限制不同而有所差異，下列分機車於混合車道停等與疏解特性及機車於機車專用道停等與疏解特性兩部分加以回顧。 2.1.1 機車於混合車道停等與疏解特性混合車道並非法定名詞，難以明確界定其內涵。一般在概念上認為混合車道係設置於最外側之車道，提供汽車、機車、腳踏車等兩種以上運具使用之車道，因此與慢車道內涵相當接近，難以區別，故通常在實務上，混合車道係指車道路幅較寬，足供一輛汽車與一輛機車或自行車等慢車併行之車道空間，慢車道則較窄，而無併行之考量[20]。機車於路口混合車道的停等與疏解特性，受混合車道寬度、汽機車到達型態、汽機車實體尺寸、汽機車靜態尺寸、汽機車動態尺寸與汽機車加速特性差異等因素影響，在其它影響因素變化不大下，以混合車道上是否有繪設機車停等區的影響最鉅，因此下分無繪設機車停等區及有繪設機車停等區兩部分加以探討。 1. 無繪設機車停等區路口混合車道在尚未繪設機車停等區之前，機車於路口停等與疏解行為，不似汽車有明顯車道觀念及依序停等與疏解行為。機車車流在路口受到號誌阻斷後，會以平面散佈方式停等於停止線前，且此一停等車流會以由外側往內側逐步減少的方式停等，即具有向前集中、橫向擴張停等的特性[4]。另由於機車車身小，會設法往前推擠，但推擠程度又受路口停等汽車的影響，因此機車停等型態大致可分類為橫條型機車停等形狀、前聚型機車停等形狀、長條型機車停等形狀與不規則型停等形狀四種停等型態[6]。機車疏解特性雖因停等形態不同而有所差異，但綜合來看，有綠燈始亮時會以成群方式衝出路口、由右往左疏解率逐次降低、易產生負的起動延滯、機車疏解車流之飽和時段不易確認與機車可用之停等空間對機車疏解率之變化影響很大等幾項疏解特性存在[7]。 2. 有繪設機車停等區. 6.

(15) 民國八十六年九月中旬開始，台北市交工處選定中山北路民族西路路口西側及復興北路民生東路東西兩側，試辦三處機車停等區[2]，自此，在停止線後方繪設一矩形區域供機車停等，使得機車得以在綠燈始亮後先行自路口疏解與降低汽機車衝突的交通管理方式，始獲得國內專家學者的重視，及至民國八十九年七月十三日交通部增訂發布「道路交通標誌標線號制設置規則」第 174-4 條[3]，並自民國八十九年七月十六日起正式執法，明言規定機車停區線之用途及繪設方式，並於民國九十二年九月二十四日再度修正第 174-4 條法條內容至今，公路主管機關幾乎皆遵循法令規定，以繪設機車停等區線之交通管理方式，維護道路路口之安全與暢通。依據「道路交通標誌標線號誌設置規則」中第 174-4 條規定，「機車停等區線，用以指示機器腳踏車駕駛人於紅燈亮時行駛停等之範圍，其他車種不得在停等區內停留。本標線視需要設置於行車速限每小時六○公里以下之道路，且設有行車管制號誌路口之停止線後方。但禁行機車或紅燈允許右轉車道不得繪設。機車停等區線，線型為白色長方形，橫向 (前後) 線寬二○公分，縱向 (二側) 線寬一 ○或一五公分，縱深長度為二．五公尺至六公尺，並視需要於機車停等區內繪設機車圖案或白色標字。」其內容可分下列數項要點： (1)功能用以指示機器腳踏車駕駛人於紅燈時停等之範圍，其他車種不得在停等區內停留。 (2)繪設環境本標線視需要設置於行車速限每小時六○公里以下之道路，且設有行車管制號誌路口之停止線後方。但禁行機車或紅燈允許右轉車道不得繪設。其中「禁行機車」與「紅燈允許右轉車道」不得繪設則同時限制了機車停等區橫向寬度所能繪設的範圍。 (3)線型機車停等區線，線型為白色長方形，橫向 (前後) 線寬二○公分，縱向 (二側) 線寬一○或一五公分。 (4)縱深長度縱深長度為二．五公尺至六公尺。 (5)其它視需要於機車停等區內繪設機車圖案或白色標字。雖然法令規定機車停等區僅允許機車於紅燈時停等，但若號誌設計未配合停止線退縮及調整燈號轉換時間，將造成汽車在黃燈時段抵達停止線時，陷入猶豫區間，除有安全上的顧慮外，更形成汽車違規佔用機車停等區之情況[5]。且由於機車在停等區中，並不會整齊排列停等，而會因為進入停等區行駛路線角度不同. 7.

(16) 或駕駛員保持舒適的停等間隔，使得機車騎士不可能充分利用到所有的停等空間 [15]，使得停等區的使用率，除與機車需求有關外，更與汽車違規佔用及停等區的可及性有關。機車常利用路肩空隙及車道空隙，以穿梭的方式進入停等區，若此通道受阻時機車便難以進入停等區中。另外，機車停等區的繪設對於混合車道上，停等於機車停等區後的汽車確實產生影響，除了使後方混合車流混合比下降，汽車車流在純化的情形下可以有較高的飽和紓解率之外 [14]，發現汽車必需多用 2 秒鐘通過路口，增加延滯[9]，且汽車通過路口的延滯時間與停等區縱深長度呈現正相關，在信心水準為 0.95 情況下，進行 t 檢定，具有顯著差異，顯示停等區的縱深長度對於起動延滯是有影響的 [5]，但在汽車總延滯方面，事後比事前減少，而機車總延滯值，則由於設置機車停等區後，使得機車向前集中先行疏解，停等區內的機車可以有較高的飽和紓解率，因此，總延滯值得以降低。至於快車道上汽車飽和紓解率與起動延滯，雖然在混合車道繪設機車停等區後有所改善，但經統計檢定並無顯著差異[14]，而機車停等需求面積，範圍由 1.73 至 3.05 平方公尺不等，平均值為 2.25 平方公尺[5]。 2.1.2 機車於機車專用道停等與疏解特性機車在設置有機車專用道或機車優先道的路口停等時，由於不必與其它車種車輛混合停等，在車流純化下，一般機車在路口停等排列情況，雖遠較混合車流停等時佳，但仍與混合車流一般，有往停止線，甚至交叉口邊線（人行道前端）推擠的現象[17]。至於機車在設置有機車專用道的路口疏解時，早期多直接引用國外車流理論之觀念，逕將汽車之行為模式加諸機車之上，認為機車飽和車流應存在，討論之重點偏在飽和流率之值應為多少。依照林大煜君[21]對台北市天津街機車專用道進行純機車車流調查分析結果顯示，在單向 1.5 公尺寬之機車專用道上，其飽和車流之車間距為 0.5 秒/車，換句話說，該 1.5 公尺寬之機車專用道，其飽和流量應達 7,200 輛/小時．1.5 公尺。雖然該研究未明確描述出機車車流之疏解型態或過程，但依其對飽和車流之結論，顯示該研究認為純機車車流亦存在與汽車相同之飽和疏解型態。另依何志宏君[22]之研究結果指出，在 1.8 公尺寬之機車專用道上，其飽和疏解率為 2.21 輛機車/2 秒．1.8 公尺，且飽和車流出現在綠燈始亮後約 4 秒以後，該研究仍認為機車車流具有飽和車流型態。然而，林豐博君[18]回顧國內以往研究結果，接受機車並無飽和車流特性之觀點，並提出「機車專用道等候車之疏解可分為三階段：第一階段，機車在綠燈還未亮之前就開始加速，疏解率很快增加，並在綠燈始亮後 6 秒左右達到最高值；. 8.

(17) 第二階段，疏解率急速下降至 5~10 秒左右；最後一階段，疏解率可能繼續下降或達到一較穩定之值」之見解，同時，據此建立出三階段疏解率推估模式。由以上之文獻內容可知，雖然過去對於路口純機車車流是否存在飽和車流，有相當大的差異看法，但對於機車起動延滯為負值的現象，仍廣泛的存在於這類型的車道上，甚至在綠燈始亮前 2 秒鐘，機車已開始起動，至於各轉向車流之動線相互衝突的情況，亦會在此類型車道發生，此亦是造成機車專用道疏解率降低的原因之一[17]。另外，根據運輸研究所的研究報告內容中提及，機車專用道的實施對於路口汽機車平均延滯及平均停等延滯有降低的趨勢，且在實施機車專用道後，有近 95%的機車行駛於機車專用道及混合車道中，機車行駛在快車道僅有 5% 。機車集中在機車專用道及混合車道中，汽車則分佈在內側二快車道及右轉車道中，少數分佈於機車專用道中[23]。. 2.2 汽車於路口停等及疏解特性由於汽車體積龐大且汽車駕駛者有明顯的車道觀念，使得汽車在路口有依序停等及一輛接著一輛依序自路口疏解的特性，另由於駕駛者本身「反應時間」(自駕駛者看到綠燈始亮後到車輛開始移動的時間)特性及汽車在低速時加速度慢（相較於機車而言，數據如表 2-1 所示）、汽車體積龐大（相較於機車而言，數據如表 2-2、2-3 所示）等車輛特性的影響，使得汽車在號誌化路口疏解上有以下幾點特性。表 2-1 機車與小客車正常行駛速度及加速度關係表單位：公尺/秒2. 速率(KM/HR) 車種. 機車小客車. 16. 24. 32. 40. 50. 56. 65. 2.51 1.61. 2.09 1.47. 1.68 1.36. 1.26 1.14. 0.75 0.94. 0.44 ---. -----. 資料來源：林大煜、林豐福、賴靜慧，機車問題探討及改善策略[8]. 表 2-2 機車與小客車車輛特性比較表基本特性長寬機車/小客車 39% 39% 佔用面積特性靜止時佔用面積機車/小客車 18% 其它特性軸距迴轉半徑機車/小客車 49% 38%. 高重量 76% 7% 運動時佔用面積 23% 駕駛者視線高度 131%. 資料來源：林大煜、林豐福、賴靜慧，機車問題探討及改善策略[8]. 9.

(18) 表 2-3 車輛靜態尺寸特性表特性機車小汽車實體長度(m) 1.85 4.00 實體寬度(m) 0.75 1.55 停車間距(m) 0.30 1.50 靜態車長(m) 2.20 5.50 靜態車寬(m) 1.00 2.00. 機車/小汽車 46% 48% 20% 40% 50%. 資料來源：陳世泉，混合車流中機車駕駛行為之分析[12]. 2.2.1 飽和間距與飽和流率由於汽車在路口等候疏解時有依序停等與疏解的特性，使得停等之汽車車隊於路口等候疏解時，若車道上只有小客車且疏解不受其它車流或行人干擾時，第一部停等車輛之平均疏解間距（Discharge Headway, 綠燈始亮至汽車車尾通過停止線的時間差）大約在 2.5 秒到 3.5 秒之間，第二部停等車輛之平均疏解間距（前方車輛車尾通過停止線與後方車輛車尾通過停止線的時間差）較第一部停等車輛短，第三部停等車輛之平均疏解間距更短，到第四部或第五部車之後，平均疏解間距趨向一穩定值，此穩定之平均疏解間距稱為飽和間距（saturation headway），而飽和間距之倒數稱為飽和流率（saturation flow rate），其單位可轉換成「輛/小時」，示意圖如 2-1、2-2 所示。. 等候車隊疏解間 1 距 (秒). 2. 3. 飽和間距，H 秒 4 5 6 7 8 91011 12 停等車位置. 圖 2-1 飽和間距示意圖資料來源：二○○一年台灣地區公路容量手冊. 10.

(19) 等候車隊疏解率. 飽和流率（. 3,600 1 輛/秒或輛/小時） H H. YR=燈號轉換時段綠燈. YR. 圖 2-2 飽和流率示意圖資料來源：二○○一年台灣地區公路容量手冊. 2.2.2 損失時間損失時間（lost time）可分為起動損失時間（starting lost time or start-up lost time）與清道損失時間或燈號轉換損失時間（clearance lost time）[19]，指的是號誌週期內，由於汽車起動特性及剎停特性，造成汽車在綠燈燈號始亮和燈號轉換時段的時間損失，如圖 2-2 所示，汽車在綠燈剛開始後的一短暫時間內疏解率小於飽和流率，這是因為最前面幾部車輛起動到達參考基線之速率較慢而造成較大之疏解間距，若前面五部車子總共花費了 15 秒才通過基線而飽和間距為 2 秒，則這五部車的損失時間為 15-2*5=5 秒，此損失時間稱為起動損失時間。另外，在燈號轉換時段開始後，疏解率開始下降，其結果是一部分汽車不能以飽和疏解率疏解車流，若燈號轉換時間為 Y 秒、飽和間距為 H 秒、平均在燈號轉換時段（在有充分之車輛時）能疏解之車輛為 N 輛，則在燈號轉換時段內的損失時間為 Y-N‧H （秒）。每時相在一號誌週期內損失時間為起動損失時間和燈號轉換損失時間之和。 2.2.3 有效綠燈有效綠燈指的是各時相內，汽車所能使用有效的綠燈時間，其估計式如下： Ge = G + Y − Lt. (2.1). 式中： Ge=每時相之有效綠燈(秒)； G=綠燈時段(秒)； Y=燈號轉換時段(秒)，包括黃燈及全紅時段； Lt= 每時相之損失時間(秒)。. 11.

(20) 2.3 號誌化路口容量容量（capacity）指在各種交通設施原所具備和所提供的基本運輸能力，而美國公路容量手冊是一本以經驗資料為主要內容的權威性著作，今回顧國內對美國公路容量手冊內容的相關探討及 2001 年台灣地區公路容量手冊內容。. 2.3.1 容量定義早期的美國公路容量手冊，將「容量」分為：基本容量、可能容量、實際(或實用)容量三種，其涵意如下：. 1. 基本容量係指在理想的路幅和交通狀況下，小型客車每小時能通過某一特定點的最大車輛數。此係假定所有車輛均以同一速率行駛，而車間空程亦保持最短距離而言。一般在每一標準寬度車道上的基本容量為 2000 輛/時，是以車輛能以 50~65KPH 的速率行駛且能符合下述各項規定：. (1)至少有兩線車道供車輛做同向行駛； (2)所有車輛係以幾近相同的速率(50~65KPH)行駛； (3)車流中無大型車輛混雜其間； (4)車道與路肩的寬度以及車道旁至障物間的橫向淨距，必須足敷需要或規定設計。 (5)視距足夠，坡度、超高、交叉狀況適當。 (6)無行人及機、慢車的干擾。 2. 可能容量係指在現有路況下，小型客車每小時能通過某一特定點的最大車輛數。. 3. 實際容量係在現有路況及交通狀況下，交通密度並未大到足以構成行車危險、延誤或影響駕駛操作的情況下，小型客車每小時能通過某一特定點的最大車輛數。然而，新版的美國公路容量手冊，已將上列所述之三種容量，另以「容量」和「服務水準」字樣或名詞替代。. 4. 容量係指在現有街道和交通狀況下，單位時間內在道路某處的每一車道上，依同向行駛所能通過車輛的最大數量，稱為「容量」(此即早期公路容量手冊中所示的「可能容量」)。除非能將現有的交通情況和路況加以改善，否則公路容量是不可能增加的[16]。. 12.

(21) 另外，2001 年台灣地區公路容量手冊[17]及市區號誌化交叉口容量分析手冊[18]將容量定義為：在一特定時間(不短於 15 分鐘之時間)內，在現存之交通、幾何設計及號誌控制狀況下，經常能從某車道或車道群進入交叉路口之最大車輛數之期望值，其單位為輛/小時。現場調查必須在每週期到達路口之車輛數超過能進入交叉路口之車輛數時才能直接量得容量。在分析號誌化路口時，容量為估計值。在單純之狀況下(如只有專用時相、沒停車及公車站之干擾、也沒有行人之衝突)，容量之估計並不困難，但在其它情況下，很難從分析性模式準確地估計容量。. 2.3.2 影響因素交通和道路情況均處於理想狀態的情形者並不多，因此，若能將各種影響公路容量的因素加以考慮之後，容量的估算將較為合理，影響一般公路容量和服務流量的因素可分為公路因素和交通因素，其中：. 1.公路因素可對公路容量產生積極影響的設計特徵稱為公路因素，諸如車道寬度、側向淨寬、路肩寬度、輔助車道、鋪面條件、路線配置、縱向坡度等，其設計差異將對公路容量產生影響。. 2.交通因素具有相同道路因素的公路，若該公路的交通組成、交通特性、交通願望和管制方式不同，將構成不同的公路容量，而上述各項加以考慮的事項稱為交通因素，這些因素包括有重型貨車、大型客車、車道分佈、流量變化、車流中斷等。另外，號誌化路口容量除了受上述一般性影響因素影響之外，更受號誌控制策略、交通狀況、路口幾何設計、交通管理、氣候及能見度等因素影響。. 2.3.3 分析方法一般研究車流行為的方法有三種 [10] ：現場觀察法 (Field Observation Method) 、數學分析法 (Mathematical Analysis Method) 及系統模擬法 (System Simulation Method)，三種方法各有其優劣及適用情形，分述如下：. 1. 現場觀察法通常需要精密測量儀器、設備與人力，配合大規模調查，雖然調查結果較其它方式準確，但所需花費人力、金錢及時間甚鉅，如果缺少則難以進行此類研究，使得所得資料無法作為預測之用。. 2. 數學分析法. 13.

(22) 數學模式在應用上較簡便，所需調查及花費時間與成本最少，但在模式建構時，預依據實際情況作某種程度之簡化，且在選定變數及參數時，極需謹慎，否則模式分析結果可能無法反應實際情況。. 3. 系統模擬法藉電腦記憶容量特性，涵蓋大量相關因素，控制變動的幅度，具有極大的彈性及適應性，經由高速運算可減少實驗所需時間。在分析道路容量的方法上，有下列流量—密度—速率曲線關係配適法、極值法、間距量測法及模擬法等四種方法[24]：. 1. 流量—密度—速率曲線關係配適法本法屬巨觀方法，經由長期實際調查之資料建立「流量 —密度—速率」之關係，由「流量—速率」曲線之彎折點找出容量及其速率值，本法特點在於：. (1)需大量實測資料，以配適適當之曲線。 (2) 觀測點之散佈趨勢可能是多階段（ Multi-Regime ），故其尋優過程較為複雜。以往容量之決定多依據「流量－速率」曲線之彎折點或極點求取，蓋因車流之密度值不易取得，惟近年因汽車車流之「流量－密度－速率」已經過許多研究反覆驗證確認，故有部份研究，在進行道路或車道容量研究時，直接假設流量、速率、密度三要素關係存在且確定，而逕由「流量－密度」或「速率－密度」關係曲線，配合 Q＝K×V 關係式，推算容量值。. 2. 極值法本法之基本精神在於：公路流量達到飽和流量之狀態，為瞬間發生之事件，理論上不會一直延續，故其將調查時段劃分成很小的單位時間（如 30 秒等），然後求得某特定時段內之最高單位時間流量（極值），再將以單位時間內之最高流量，依趨近極值分配統計理論，求出極限值，再轉化成小時流量，用以估算該處之基本容量。本法之資料蒐集容易，且分析過程相當簡便，然而，以此極值法所求得之容量會因調查所選定之時段長短而異，該時段過短時會產生容量高估之情形；特定時段過長時，則易發生容量低估之狀況，此乃本法之最大缺失。補救方法為㆟為之主觀判斷容量值之範圍，再選擇適當之時段長短。. 3. 間距量測法所謂間距量測法，係測量單一車道上車輛跟車行為中，前車與後車之車頭距或車尾距，並取間距之倒數，以推估車道容量，如式 2.2 所示。. 14.

(23) 3600（秒/小時）容量, c（車/小時）=. (2.2) 車頭（尾）距（ Δt，秒/車）. 由於車道上車輛的跟車行為中，後車必然會與前車保持一適當之間距，以做為危機出現時，本身避險之緩衝必需，故該間距（Δt）之存在，實質上將造成道路在兩車使用過程中時間之損耗，因此當車流趨於飽和時，車輛與車輛間之間距亦漸趨一致（通常即為最小安全跟車間距），再透過式 2.2 之比值關係，即可求得合理之容量值。本法屬微觀方法，在應用上與極值法為一體的兩面，理論基礎穩固，亦頗獲肯定。其假設車流乃由「穩定車流」與「擁擠車流」共同組成，再以兩者之間的臨界情況為取樣之基礎，由現場觀測所得之個別車輛間距分配加以分析，以「最小平均安全跟車間距」推算車道容量（即最小平均安全跟車間距之倒數）。. 4. 模擬法由於車流特性、交通特性極為複雜，調查現場不易控制，且調查成本相當高，故有應用模擬方式推估容量。模擬法的優點在於成本較低，且可做各項敏感度分析，但模擬模式愈接近真實則愈複雜，任何假設校估驗證的過程，若稍有偏誤，都將會造成錯誤的結果，此為模擬法在應用上需注意的地方。上述四種方法為評估道路容量的方法，然而，號誌化路口容量由於受號誌控制策略的影響，其路口車道容量分析方式與上述四種方法內涵上略有不同，綜合來說，有下列七種方法可估算路口車道容量。. 1. 飽和流率法在綠燈始亮的幾秒內，等候的車隊以一最大穩定的離去率通過停止線，而且一直保持到車隊完全疏解或黃燈亮時，其單位可為 TCU、PCU、VEH。此法在調查上又可概分固定時段飽和流率法（ Fixed Interval Saturation Flow Survey）及三時段飽和流率調查法（Three Interval Saturation Flow Survey），將飽和容量乘上有效綠燈時間除以週期時間而得容量。. 2. 平均最小間距法此法於 1933 年由 Donald S Berry 發表，認為路口容量為等候車隊疏解間距、起始延滯及黃燈使用部份之函數，其容量估計式如下： n=. g + λy − D +1 h. Cap =. (2.3). 3600‧( g + λ y − D + h ) hC. (2.4). 上二式中：. 15.

(24) n ：路口疏解車輛數 g ：綠燈時間（sec） y ：黃燈時間（sec） D ：第一部車起始延滯. λ ：使用黃燈之比例 C ：週期時間 h ：平均間距 Cap ：每小時路口容量. 3600 為有效綠燈時間之飽和流量， g + λ − D + h 可視為調整因 C h 子，平均最小間距法為臨界車道分析法求飽和流率的基本方法，此方法只適合於以車道為衡量對象。. 而式中. 3. 尖峰小時流量法本法可適合應用於市區街道路之容量計算，當路口流量達到飽和時稱為飽和流量，而容量可當作是車流達到飽和時之交通量，利用尖峰小時因素（ Peak-hour factor ）來放大交通量，作為飽和流量之估計值。其計算過程如下：首先由調查中求出尖峰小時因素. PHFi =. Vi 4 × V15i. (2.5). 式中：. PHFi ：尖峰小時因素 Vi ：尖峰小時流量 V15i ：尖峰內 15 分鐘最大流量再估算飽和流動 S i. S i = 4 × V15i =. Vi PHFi. (2.6). 從許多調查資料中獲得眾多之飽和流量估計值{ S i ；i=1,2,3…n}，由眾多的飽和流量估計值中，取一極大值作為近似的飽和流量，使用此法需要很多的資料，並利用統計方法求出。. 4. 等候理論法首先將等候理論應用於交通問題上是 Adam 於 1936 年用來分析無號誌化交叉口的行人延滯；而以等候理論推導交叉口之車流，求取路口之車流量，. 16.

(25) 是在 1966 年由 Gordon & Miller 提出號誌化交叉口之容量分析模式；1980 年 M. Flaxman 亦應用於號誌化路口；瑞典更以等候理論為基礎發展其容量手冊，而且成效的是無號誌化路口之容量分析及號誌化交叉口之轉向分析。以等候理論作容量分析是將交叉口視為一個服務設施。. 5. 線性規劃法以線性規劃方法求得交叉口之最大容量是由 Richard E. Allsop 於 1972 年所提出的，其建立之線性方程式是在(1)路口容量限制式；(2)號誌時相分配限制式；(3)號誌週期限制式；(4)最小綠燈時間限制式等四個限制式下，求取路口的實際容量。. 6. 多元線性迴歸式此方法由 David Branston 於 1979 年提出，在使用上配合三時段飽和流率調查法，將綠燈時間分成三段，第一段為起動時段，第二段為飽和時段，其它為第三段，而在計算小汽車通過停止線之車輛與時間長度調配有分同步計算與非同步計算兩種方式。. 7. 電腦模擬法此法乃是建立一套和真實系統相類似之模式，藉由模式來進行實驗，以估算路口容量。另參考國內二○○一年台灣地區公路容量手冊及其它文獻資料[25]，將號誌化路口容量分析方式做如下整理。一般號誌化路口車道或車道群容量估計式如下： c=S. Ge G + Y − Lt =S C C. (2.7). 此式中：. c = 車道或車道群容量； S = 飽和流率； Ge= 有效綠燈長度； C = 號誌週期長度； G = 綠燈時段； Y = 燈號轉換時間； Lt= 損失時間。另外，2001 年台灣地區公路容量手冊在第十三章號誌化交叉路口內提及，在利用傳統飽和流率估計容量時，交通界常將飽和流率與損失時間當成兩個獨立的參數，事實上此二參數必須滿足下列的關係：. 17.

(26) Lt = G + Y −. 3600( M g + M t ). (2.8). S. 此式中：. Lt，G，Y，S如式(2.3)中之定義； Mg=綠燈時段中每車道停等車之平均疏解車數(輛/車道)； Mt=燈號變換時段中每車道停等車之平均疏解車數(輛/車道)。最後，該專章建議在無現場資料或模擬模式可用時，為了避免利用飽和流率時可能遭遇的困難，建議利用下式估計號誌化路口車道或車道群容量：. c=. 3600 ⎡ n ⎤ ∑ (M gi + M ti )⎥ Nf HV f R f L f g f i f p f b f s ⎢ C ⎣i =1 ⎦. (2.9). 此式中，. c =車道群在基本狀況下之容量(輛/小時)； C=定時控制之週期長度或觸動控制之平均週期長度(秒)； Mgi=在基本狀況下，第i 個可用時相之綠燈時段中能疏解之平均停等車輛數 (輛)； Mti=在基本狀況下，第i個可用時相之燈號轉換時段中能疏解之平均停等車輛數(輛)； n=可用之時相數； N =車道群之車道數； fHV=車種調整因素； fR=右轉調整因素； fL=左轉調整因素； fg=坡度調整因素； fi=安全島或護欄調整因素； fp=交叉路口地點調整因素； fb=公車站調整因素； fs=路邊停車調整因素。其中，Mgi與Mti值之估算方式，二○○一年台灣地區公路容量手冊與八十七年運研所出版之市區號誌化交叉路容量分析手冊略有不同。市區號誌化交叉口容量分析手冊則配合燈號轉換時段長短，將Mti值之估算與 Mgi值之估算，整合在同一數學模式中，如下式所示。 G + 0.5Y − 9 ⎤ ⎡ N di = ⎢4 + ⎥⎦[1 + 0.1(W − 3.5)] 1.85 ⎣. 18. (2.10).

(27) 式中：. Ndi=每號誌週期能疏解之車輛數； G=綠燈時段（秒）； Y=燈號轉換時段（秒）； W=車道寬度（公尺）。即一般車道在基本狀況及無機車之狀況下，大約需要 9 秒的綠燈時間以疏解最前面 4 部停等車輛，如車道寬為 3.5 公尺時，此後每一等候車大約需 1.7 秒到 2.0 秒之額外時間以疏解，且疏解率隨車道寬而增加，增加率大約是每公尺百分之十，在假設第 4 輛車後之平均疏解間距為 1.85 秒，且有一半的燈號轉換時段不能利用情況下，估算式如上式 2.10 所示。台灣地區公路容量手冊將Mgi與Mti值分開估算，且Mti值可能受黃燈及全紅時段長度、交叉路口性質、交通法規及執法方式的影響，為了容量分析方便起見，建議在一般無機車的車道可讓兩輛小客車在燈號轉換時段內疏解，即Mti=2（輛），其每時相可疏解之平均停等車輛數估算式則如式 2.11 所示。 ⎡ G − 12 ⎤ N di = M gi + M ti = ⎢5 + [1 + 0.1(W − 3.5)] + 2 1.846 ⎥⎦ ⎣. (2.11). 式 2.10 與 2.11 間之差異，乃由於車輛以飽和間距疏解之起始停等車輛位置認定不同所致，公路容量手冊以第 5 輛停等車輛及疏解前 5 輛汽車所需時間為 12 秒計算，且Mti值建議為 2，另車道寬為 3.5 公尺時，此後每一停等車輛大約需要 1.7 秒到 2.0 秒之額外時間疏解，以疏解率代表值為 1,950 小客車/小時推算，每 1.846 秒有一小客車可疏解。. 2.4 小結經由上述之文獻回顧內容得知，機車車隊於路口疏解時，對汽車疏解產生干擾影響。為降低此影響及減少路口汽機車疏解衝突，交通部於民國八十九年修訂道路交通標誌標線號誌設置規則第 174-2 條法令，明文規定機車停等區線之用途及繪設方式。然而，由於機車停等區的設置，使得路口易形成分段式機車車隊，即汽車前方與汽車側邊之機車車隊，此二處之機車車隊疏解時，將影響到混合車道上之汽車疏解。車道容量受公路或交通因素影響，而機車停等區的繪設可視為交通因素的改變。另外，車道容量可經由估算每號誌週期可疏解之停等車輛數加以估算。因此，本研究考量機車車隊此項影響因子，建構混合車道容量分析模式，分析機車車隊等候長度對混合車道容量的影響。. 19.

(28) 第三章. 研究設計與方法. 本研究目的在探討機車車隊等候長度對號誌化路口混合車道容量的影響，為使後續說明更加明確，先針對相關之名詞做一定義，再依序闡述本研究設計與研究方法。. 3.1 名詞定義說明 1. 機車車隊等候長度本研究將機車車隊等候長度定義為「綠燈燈號始亮前，於路口等候疏解之機車車隊縱向長度」，另外，機車停等位置由於機車駕駛者超越停止線停等或汽車違規停等於機車停等區而有所差異，但皆可視為停等於汽車前方及汽車側邊（如圖 3-1、3-2、3-3 所示），因此，機車車隊等候長度區分為停等於汽車前方之機車車隊縱向等候長度及停等於汽車側邊之機車車隊縱向等候長度。. 2. 混合車道容量混合車道定義如文獻回顧中所述，概念上泛指設置於最外側之車道，車道路幅較寬，足供一輛汽車與一輛機車或自行車等慢車併行之車道空間。而本研究所謂之混合車道容量，係指混合車道之可能容量，非指基本容量或實際容量。. 圖 3-1 汽機車無違規之機車車隊等候長度示意圖. 20.

(29) 圖 3-2 機車違規超越停止線之機車車隊等候長度示意圖. 圖 3-3 汽車違規佔用機車停等區之機車車隊等候長度示意圖. 21.

(30) 3.2 研究設計在整個研究設計進行之初，先針對機車車隊疏解時，如何影響混合車道上之汽車疏解著手，其思考過程及所考慮之分析項目如圖 3-4 所示。即從停等於汽車前方之機車車隊疏解對汽車可用綠燈時間的影響、停等於汽車側邊之機車車隊疏解對汽車疏解特性的影響及側邊無停等機車之汽車車隊本身疏解特性三個方向思考，詳細分析內容，如下所述。. 1. 停等於汽車前方之機車車隊由於號誌化路口每號誌週期可疏解之停等車輛數以綠燈時段及燈號轉換時段為時間計算基礎，而停等於汽車前方（下述以 A 區簡稱）之機車車隊疏解所花費的時間，可視為機車車隊後方停等汽車可用綠燈時間的損失，因此，A 區之機車車隊疏解對混合車道容量的影響探討，首重機車車隊等候長度與疏解時間的關聯分析，即分析各機車車隊等候長度與其對應疏解時間之關係曲線。. 2. 側邊有停等機車之汽車車隊由於機車體積小、低速時加速度快、機車騎士會以鑽行方式找空隙停等與疏解，當其停等於汽車動態空間範圍內時，勢必對汽車疏解特性造成某種程度的影響，若以汽車疏解間距來看，通常會造成汽車疏解間距的增加，而疏解間距的增加，將降低每號誌週期可疏解車輛數，因此，在探討停等於汽車側邊之機車車隊疏解對混合車道汽車疏解的影響上，則分析側邊有停等機車（下述以 B 區簡稱）之汽車車隊，受側邊停等機車影響下，各不同等候位置之汽車疏解間距。. 3. 側邊無停等機車之汽車車隊由於車道容量可以每號誌週期可疏解之停等車輛數衡量，而側邊無停等機車（下述以 C 區簡稱）之汽車車隊疏解特性，在無停等機車干擾時，可視為純汽車車流疏解，因此，本研究以汽車疏解特性—疏解間距—為分析基準，分析 C 區之汽車各停等位置之平均疏解間距，搭配 C 區之汽車車隊剩餘可用綠燈時間（綠燈時間扣除 A 區機車車隊與 B 區汽車車隊疏解時間），估算剩餘時間之可疏解車輛數。另外，如文獻回顧中所述，車道容量可以汽機車疏解特性為基礎，搭配數學分析模式加以分析，因此，本研究考量上述機車車隊疏解對車道汽車疏解的影響，並以號誌化路口容量分析模式為基礎，建構混合車道容量分析模式，再經由適當之模式假設，分析混合車道容量，整個研究架構如圖 3-5 所示。本研究架構內容可分混合車道容量分析模式建構、實證汽機車停等及疏解特性分析及模式假設三部分。在混合車道容量分析模式建構上，考量機車車隊疏解對車道上汽車疏解的影響，建構混合車道容量分析模式；在實證汽機車停等及疏解特性分析方面，則根據所建構之混合車道容量分析模式中，所欠缺之參數特性資料，進行實證資料蒐集與分析；在模式假設方面，則給定適當之參數假設。. 22.

(31) 圖 3-4 研究分析項目思考過程圖. 23.

(32) 圖 3-5 研究架構圖. 3.3 研究方法如第二章文獻回顧中所述，號誌化路口容量可利用飽和流率法、平均最小間距法、等候理論法、尖峰小時流量法、線性規劃法、多元線性迴歸法與電腦模擬法等方法加以估算，而本研究欲由模式分析配合實證汽機車停等及疏解特性資料進行，因. 24.

(33) 此，本研究以文獻評析、現場調查及模式分析為本研究之研究方法，各研究方法在本研究中之應用方式說明如下。. 1. 文獻評析法評析與本研究內容相關之研究成果，從中擷取可用資訊，諸如汽機車於路口停等與疏解特性、混合車流疏解特性、汽車穩定疏解間距特性、汽機車停等尺寸、機車停等空間利用率與車道容量分析模式等，以確定本研究之可行性及合理引用相關分析數據。. 2. 現場調查法選定適當調查路口，利用數位攝影機拍攝，再將所拍攝資料帶回研究室，以影像播放軟體反覆播放與人工判讀方式，將現場調查資料進一步數量化，進行相關車流特性分析，諸如機車車隊等候長度與疏解時間關係曲線、受停等機車干擾之汽車平均疏解間距與汽車等候位置與疏解間距關係曲線等內容。. 3. 模式分析法考量機車車隊疏解時對於混合車道容量的影響，主要在於綠燈時段可疏解之停等車輛數（以小客車為單位），因此，本研究以考量機車車隊等候長度此一影響因素，建構每號誌週期可疏解之停等車輛數分析模式，再藉此分析模式配合文獻評析、現場調查量化數據及模式假設項目，分析混合車道容量。. 25.

(34) 第四章. 模式建構與資料蒐集. 本研究以容量分析理論為基礎，考量機車車隊此一影響因素，建構每號誌週期可疏解之停等車輛數分析模式，並依分析模式中，所缺乏之實證車流特性資料，進行資料蒐集與量化分析。. 4.1 號誌化路口混合車道容量分析模式建構 4.1.1 號誌化路口車道容量分析理論基礎經文獻回顧內容得知，號誌化路口車道容量受公路因素（坡度、安全島或護欄及路口型態等）、交通因素（車種、左右轉車流及路邊停車等）及號誌控制策略（可用時相與號誌週期等）等因素影響，車道容量可由每號誌週期可疏解之停等車輛數加以推估，再依各項影響因素加以調整。因此，本研究以二○○一年台灣地區公路容量手冊中之號誌化路口容量分析模式（如式 4.1 所示）為基礎，考量機車車隊此一影響因素，建構適合分析號誌化路口混合車道容量之分析模式。另外，車行方向可用之時相數、車道群之車道數、車種混合比、左右轉車流、坡度、安全島或護欄、路口地點、公車站位及路邊停車等影響因素已有相關之研究成果，本研究不再針對各項容量調整因子內容加以探討。. c=. 3600 ⎡ n ⎤ ∑ (M gi + M ti )⎥ Nf HV f R f L f g f i f p f b f s ⎢ C ⎣i =1 ⎦. (4.1). 此式中，各項參數定義如同式 2.9 之參數說明。. 4.1.2 機車車隊等候長度對汽車疏解的影響如同第三章研究架構圖所示，分析機車車隊等候長度對汽車疏解的影響，主要可分成下列三項：. 1.停等於汽車前方之機車車隊，其機車車隊疏解時所需時間，可視為混合車道上汽車可用綠燈時間的損失； 2.側邊有停等機車干擾之汽車車隊，其疏解時所花費的時間，將比純汽車車流時增加，即側邊機車等候車隊疏解時造成汽車疏解間距的增加； 3.側邊無停等機車干擾之汽車車隊，其汽車停等位置將關係到該車輛是否以飽和間距疏解特性疏解。上列機車車隊等候長度、側邊有停等機車干擾之汽車數及側邊無停等機車干擾之汽車車隊停等位置的改變，都將對每號誌週期可疏解之停等車輛數造成影響，此將影響到整個混合車道容量。. 26.

(35) 4.1.3 混合車道容量分析模式建構本研究探討停等於汽車前方（A 區）之機車車隊、側邊有停等機車（B 區）之汽車車隊及側邊無停等機車（C 區）之汽車車隊之疏解時間特性，並依此疏解時間特性建構混合車道容量分析模式。. 1.停等於汽車前方（A 區）之機車車隊停等於機車車隊後方之汽車車隊，需等待 A 區之機車車隊疏解完畢後，才可開始疏解，因此，A 區之機車車隊疏解所需時間，可視為後方汽車可用綠燈時間的損失，而此一疏解時間的長短與其 A 區之機車車隊等候長度有關。因此，此部分探討機車車隊等候長度與機車車隊疏解時間的函數關係。. A 區之機車車隊等候長度於路口實際量測時，若以一般化長度單位—公尺— 為量測單位，可能造成相近之等候長度，其等候之車輛數不同的情況，例如當兩輛機車前後等候間距相當大時，其等候長度可能長達 5 公尺，但若機車緊密停等時，三輛機車等候長度亦可能僅有 5.5 公尺，在此情況下，若以一般化長度單位— 公尺—為單位，恐無法加以區別。經路口實際觀察，機車於路口等候疏解時，雖然車輛之停等情況較為混亂，但仍會有跟隨前車停等的情況，而且，機車於車隊中疏解時，亦需等候前方機車疏解，後方車輛才可進行疏解，因此，本研究改以機車車隊之縱向等候列數為機車車隊等候長度之量測單位。機車車隊縱向等候列數與機車車隊疏解時間的函數關係，如式 4.2 所示。. t ma = f (l ma ). (4.2). 式中：. t ma ：機車車隊疏解時間（秒） l ma ：汽車前方之機車車隊縱向等候列數（列） 2.側邊有停等機車（B 區）之汽車車隊當汽車前方之機車停等區已無停等空間或進入停等區之動線受阻時，後續抵達路口之機車在不違規之情況下，大部分將停等於汽車側邊，然而當機車停等或疏解時，若過於靠近或進入汽車動態行駛空間範圍，將對汽車疏解造成影響，而此一影響結果，可由汽車疏解間距加以衡量。停等汽車疏解間距的增加，亦可視為後方汽車可用綠燈時間的損失，此時間損失將減少每號誌週期可疏解之停等車輛數，因此，側邊有停等機車干擾之汽車車隊在疏解時間特性分析上，先記綠汽車各停等位置之疏解間距（ H ），再計算受停等機車干擾之汽車平均疏解間距（ H ）。疏解間距的量測，可由前後兩車車基準點（車頭或車尾）通過停止線或其它參考基線來測得。本研究考量前後兩車相隨時，後車進行任何駕駛判斷之參考點. 27.