題目：觸動式號誌時制之研究-以新竹市台 15 線、東大路口為例

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中華大學碩士論文

題目：觸動式號誌時制之研究-以新竹市台 15 線、東大路口為例

系所別：運輸科技與物流管理學系碩士班學號姓名：M09314012 岳中鼎

指導教授：張建彥博士

中華民國九十八年八月

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謝辭

在離開校園生活將近二十年之後，有幸以備取的名額進入運管系就讀，尤記得在研一時，為了翻譯國外文獻而每晚坐在床前抱著電腦的日子，以及出差時隨身攜帶翻譯機拼命苦讀的囧況，研二之後還一度因為毅力不足而半途休學，四年過去了，我用了比別人多一倍的時間才終於完成了論文，真的很累，

卻也非常值得。

在學期間最必須感謝的就是不辭辛勞又任勞任怨，在假日或是夜晚陪伴我們在職生的老師們，尤其是我的指導教授張建彥博士，為了考量我白天要上班，

而將meeting 時間訂在屬於他休息時段的夜晚，當我每一晚去上課時，都只見到長廊上僅有他的辦公室還亮著燈，這一點就讓我非常自責，也非常感動，所幸我終於完成了。

此外，我也要在此特別感謝新竹市政府交通處郭振寰處長、勞工處鄭志強處長、都市發展處方乃中技正、交通部台灣區國道高速公路局李綱先生（前新竹市政府交通處綜合規劃科科長）、新竹科學工業園區管理局李銷桂科長等人經常性的鼓勵及督促，以及同窗新竹市政府交通處林正光科長、新竹市警察局交通隊萬燦輝組長的互相砥礪。

最後感謝我的家人不斷給予精神上的支持與鼓勵，使得求學過程無後顧之憂，尤其是年齡將屆八十的父親，他老人家直到今天仍不斷口頭訓斥要我全力以赴，謝謝你們。

岳中鼎謹誌中華民國98 年 8 月於風城中華大學

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摘要

智慧型運輸系統 (Intelligent Transportation Systems, ITS)為現今世界各國所推動，期許藉由電腦資訊能力提昇交通安全與運輸效益，我國產學官三方面近年來也不遺餘力地研究及發展各式相關硬體與軟體，以期改善並提昇現有的交通環境，增加運輸效益。由於都市交通日漸顯得密集與繁雜多變，傳統的號誌控制邏輯與有限的道路容量已無法有效紓解都市擁擠的交通狀況，交通部運輸研究所曾於民國90 年就交通號誌的部份提出定時式、觸動式、動態式的交通控制邏輯，但多數城市因為經費、技術、人員訓練等問題，而多依舊使用原有的定時式時制。在今日國內逐漸重視 ITS 的當下，隨著各項控制與偵測技術的研究開發趨於成熟，新竹市政府亦於民國97 年嘗試於台 15 線西濱公路、台 68 線快速道路口以及台15 線西濱公路、東大路口等二處設置觸動式控制號誌。

本研究以新竹市目前於台15 線、台 68 線及台 15 線、東大路等二處路口設置觸動式控制號誌為基礎，訂定2VD(Vehicle Detector,VD)、3VD、5VD、7VD 四種情境後，以微觀車流模擬軟體建構路網，並依 VD 佈設數量、位置、距離以及交通量之遞增進行方案模擬，以路段平均延滯、總延滯、路段平均旅行速率作為整體路網改善之效益分析，決定 VD 最佳佈設數量、位置與距離。研究結果發現，在四種模擬情境中，若以新竹市目前於研究範圍已具有五個 VD 的條件下，且尖峰小時交通量基數為600pcu/hr、號誌為二時相時，最佳路段平均延滯、總延滯與平均旅行速率之最佳VD 佈設位置均為距離路口停止線 50 公尺處。本研究成果可提供設計與管理單位研參在不同 VD 佈設位置與距離下，因應不同車流量之單一路口、路段、行駛方向、整體路網的觸動式號誌控制策略，

並作為設計評估之參考。

關鍵字：智慧型運輸系統、觸動式控制、號誌

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ABSTRACT

Intelligent Transportation Systems (ITS) is promoted by many nations around the world with a hope to enhance transportation safety and transportation efficiency through computer and information technology. The industry, academy and government have spent lots of efforts in recent years to study and develop all kinds of hardware and software so as to improve and enhance the current transportation environment and increase the transportation efficiency. Since the traffic in the metropolitan area gradually becomes more crowded and complicated, the traditional traffic lamp control logic and limited road capacity can no longer release effectively the crowded traffic situation in the metropolitan area. Institute of Transportation of Ministry of Transportation and Communications (MOTC) of the Republic of China once proposed, in 2001, the scheduled, actuated and dynamic traffic control logic for traffic lamp. However, for most of the cities, the original scheduled signal control system is still used due to issues such as budget, technology and training on human resources, etc. Due to the gradual emphasis on ITS in this country and due to the gradual maturity of the research and development of all kinds of control and detection techniques, the Hsinchu City government thus, in 2008, tried to set up actuated signal control traffic lamps at Provincial Highway No. 15 west coast high way and Provincial Highway No. 68 intersection as well as Provincial Highway No.

15 west coast road and Dongda road intersection.

In this study, actuated signal control traffic lamps are set up at two locations of Hsinchu City, namely, Provincial Highway No. 15 and Provincial Highway No. 68 as well as Provincial Highway No. 15 and Dongda road intersection. Four situations of 2VD (Vehicle Detector, VD), 3VD, 5VD, 7VD are set up and road net is set up using micro traffic flow simulation software. Meanwhile, project simulation is done according to VD setup quantity, location, distance and the increase of transportation amount. Moreover, road average delay, total delay, road average travel speed are used for the efficiency analysis of the improvement of the entire road net to decide optimal VD setup quantity, location and distance. It was found from the research that in four simulation situations, and under the condition that the Hsinchu city has five VDs currently in the research scope and when the peak hour transportation quantity basic number is 600 pcu/hr and traffic lamp is in two phases, the optimal VD setup locations of optimal road section average delay, total delay and average travel speed are all 50 meters away from the stop line at the road intersection. The results of this research can be used by the design and management department for the preparation of control strategy fro actuated signal control traffic lamp under different VD setup locations and distances as well as different traffic flow rate single road intersection, road section, driving direction and entire road net. It is hoped that the result can be used as reference for design and evaluation.

Keywords: ITS, Actuated Control, Signal

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表次

表1 台 15 線、台 68 線、東大路口等服務水準分析表... 1

表2 車流模擬軟體簡介... 6

表3 TSIS 可輸入之參數表 ... 7

表4 TSIS 可校估項次表 ... 8

表5 TSIS 無法進行模擬之項次表 ... 9

表6 台 68 線東西向快速道路、台 15 線西濱公路以及台 15 線西濱公路、東大路口幾何配置表... 21

表7 台 68 線東西向快速道路、台 15 線西濱公路、東大路口號誌時制運作表 ... 25

表8 二時相號誌運作平均停等延滯分析表... 25

表9 二時相號誌運作路段平均旅行速率分析表... 26

表10 時制資料表... 29

表11 觸動控制成效分析表... 30

表12 路網幾何資料表... 33

表13 節點交通量... 36

表14 新竹市政府現況時制計畫表... 40

表15 參數設定表... 51

表16 情境示意表... 53

表17 2VD 平均延滯分析表... 55

表21 2VD 總延滯分析表... 67

表25 2VD 平均速率分析表... 79

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表29 最佳平均延滯表... 91

表30 平均延滯--最佳 VD 距離與流量分析表 ... 93

表31 最佳總延滯分析表... 93

表32 總延滯—最佳 VD 距離與流量分析表... 95

表33 最佳平均速率表... 96

表34 平均速率--最佳 VD 距離與流量分析表 ... 97

表35 5VD-50m-600pcu/hr 與現況績效對照... 99

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圖次

圖1 台 15 線、台 68 線示意圖... 2

圖2 台 15 線、68 線口觸動式號誌優先疏導路徑圖... 3

圖3 台 15 線、台 68 線、東大路口鄰近區域俯視圖... 5

圖4 研究流程圖... 11

圖5 新竹市政府觸動控制邏輯示意圖... 13

圖6 觸動控制連鎖示意圖... 14

圖7 台 68 線東西向快速道路、台 15 線西濱公路口幾何配置圖... 22

圖8 台 15 線西濱公路、東大路口幾何配置圖... 23

圖9 台 68 線東西向快速道路、台 15 線西濱公路口交通流量及轉向比... 23

圖10 台 15 線西濱公路、東大路口交通流量及轉向比... 24

圖11 改善路徑及偵測器設置位置示意圖... 27

圖12 改善路徑時相組合資料圖... 27

圖13 觸動流程示意圖... 28

圖14 路段平均旅行速率改善示意圖... 30

圖15 平均平等延滯改善示意圖... 30

圖16 路網示意圖... 32

圖17 VD 數量及位置示意圖... 35

圖18 路網節點示意圖... 36

圖19 觸動控制方式簡易圖... 37

圖20 台 15 線西濱公路、東大路口二時相資料圖... 38

圖21 二時相運具模擬示意圖... 38

圖22 台 15 線西濱公路、東大路口四時相資料圖... 39

圖23 四時相順序表示圖... 39

圖24 2VD 二時相路口一號誌時相與時制圖... 41

圖25 2VD 二時相路口二號誌時相與時制圖... 42

圖26 2VD 多時相路口一號誌時相與時制圖... 42

圖27 2VD 多時相路口二號誌時相與時制圖... 43

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圖37 VD 二時相路口二號誌時相與時制圖... 50

圖40 2VD-200pcu 之平均延滯與 VD 距離關係圖 ... 55

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圖60 2VD-200pcu 之總延滯與 VD 距離關係圖 ... 67

圖80 2VD-200pcu 之平均速率與 VD 距離關係圖 ... 79

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圖100 最佳平均延滯與 VD 數量關係圖... 100

圖101 最佳總延滯與 VD 數量關係圖... 101

圖102 最佳平均速率與 VD 數量關係圖... 102

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第一章緒論第一節研究動機

新竹市近年來積極推動觀光發展，其中最為國人熟知的就是家喻戶曉的新竹漁港以及海岸線十七公里自行車道。新竹漁港位於新竹市西北部，除了舊有的漁業市場之外，新竹市政府還規劃增設了許多景觀建築及直排輪、風箏等運動公園之遊憩區，以及人潮最為聚集之海岸線十七公里自行車道，因此每逢假日都吸引了來自於各地的遊客，除了促進當地經濟發展之外，也造就了前往新竹漁港的幾條重要道路於假日時間產生過量的負荷。

聯絡新竹漁港的主要道路計有台15 線西濱公路、台 68 線東西向快速道路、

東大路、天府路等四條，其中台 15 線、台 68 線之車流匯集於東大路口，因此本路口每逢假日下午尖峰時間之交通量為最高峰（如表 1 所示），東大路往西

（新竹漁港）方向之交通服務水準為E 級，而由台 68 線往西（下西濱公路出口）

交通服務水準僅能達到F 級，不僅東大路、台 15 線西濱公路、台 68 線東西向快速道路出口匝道回堵，也消耗大量之社會經濟成本，更造成周邊環境汙染及人體健康甚鉅。

表1

台

15

線、台

68

線、東大路口等服務水準分析表

上午尖峰時間下午尖峰時間

路口名稱方向路口延滯

（秒/車）

服務水準

路口延滯

（秒/車）

服務水準台15、台 68 線

出口台68 線往西 - - 88.42 F

台15、台 68 線

出口台15 往南 - - 40.71 C

東大路、台15

線路口東大路往西 - - 63.16 E

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資料來源：「新竹市牛埔路與牛埔東路及台 15 與 68 線瓶頸路口號誌改善計畫- 改善前後績效評估報告」，新竹市政府，2009。

智慧型運輸系統 (Intelligent Transportation Systems, ITS)為現今世界各國所推動，期許藉由電腦資訊能力提昇交通安全與運輸效益，我國產學官三方面近年來也不遺餘力的研究及發展各式相關硬體與軟體，以期改善並提昇現有的交通安全環境，增益運輸效益。由於都市交通日漸顯得密集與繁雜多變，傳統的號誌控制邏輯與有限的道路容量已無法有效紓解都市擁擠的交通狀況，交通部運輸研究所於民國90 年就交通號誌的部份提出定時式、觸動式、動態式的交通控制邏輯，但多數城市因為經費、技術、人員訓練等問題，而多依舊使用原有的定時號誌邏輯。在今日國內逐漸重視 ITS 的當下，隨著各項控制與偵測技術的研究開發趨於成熟，新竹市政府於民國 98 年於台 68 線、台 15 線以及台 15 線、東大路等二處路口設置觸動式控制號誌，圖1 為台 15 線西濱公路及東大路口週邊之道路示意圖。

圖

1 台 15 線、台 68 線示意圖

新竹市台 15 線及台 68 線僅於假日下午尖峰時間才會湧現大量之車流，並藉由台 15 線西濱公路及台 68 線東西向快速道路共同匯入東大路，以及由新竹漁港駛出欲轉向台 15 線西濱公路及台 68 線東西向快速道路之車流均會於東大

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路段造成嚴重之壅塞。基於這樣的狀況，新竹市政府目前已於台 68 線、台 15 線及台15 線、東大路二處路口設置「觸動式」號誌（如圖 2 所示），但目前觸動策略之規劃僅優先紓解台 15 線西濱公路往南及台 68 線東西向快速道路往西之車流，且為因應二路口之號誌連鎖，而在台15 線往南之車流產生觸動時，同時縮減東大路往東及往西之綠燈時間，以致東大路方向之車流壅塞情況更加嚴重，故其實施之觸動（連鎖）策略及成效實有必要再進一步評估與改善。本研究基於上述理念，採用交通模擬軟體系統（Traffic Software Integrated System,TSIS）研究以全觸動號誌的模式重新分析設置車輛偵測器(Vehicle Detector,VD)之位置、距離及交通量之關聯與成效。

a

b c

d e 1

2 路徑1

路徑2

vd偵測器路徑4 路徑3

圖

2 台 15 線、68 線口觸動式號誌優先疏導路徑圖

資料來源：「新竹市牛埔路與牛埔東路及台 15 與 68 線瓶頸路口號誌改善計畫- 改善前後績效評估報告」，新竹市政府，2009。

第二節研究目的

由於目前國內大多數號誌化路口之時制等均以歷史流量資料作為定時號誌

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之設定，而採用觸動式號誌又因為經費有限而僅能夠佈設極為少量之車輛偵測器，並處理（疏導）有限路段之車流，因此即使可藉由觸動式號誌紓解單一方向路段之交通量，但卻忽略競爭方向未具有觸動控制之車流。研究路段中設置之觸動式號誌僅紓解台15線西濱公路往南以及台68快速道路往西之車流，意即當觸動信號產生時延長該路徑綠燈時間，但為保持二路口之號誌連鎖則必須在不改變號誌週期的情況下，縮短同一路口東大路方向的綠燈時間（如圖2所示），

反而使得原本交通狀況不佳的東大路更為惡化，因此本研究主要目的綜合歸納如下：

一、藉由本研究分析台68線、台15線及台15線、東大路二處路口於設置觸動式號誌連鎖後之成效比較，並回顧國內外有關觸動式號誌之研究，瞭解其使用之成效。

二、研究以全觸動號誌控制之方式分析車輛偵測器佈設於台68線、台15線及台 15線、東大路二處路口時，因應不同之位置、數量及距離在交通量低與高之間的效益。

三、將研究所得之最佳VD佈設方式與現況採用觸動號誌連鎖之方式相互對照，

並以現況具有5個VD的情況尋求改善之空間，並提供主管機關做為未來改善或設置於其他路口時之參考。

第三節研究範圍

本研究主要為疏導台15線、東大路口之瓶頸，但由於上游台68線、台15線產生之車流亦相當龐大，因此必須一併以台68線、台15線及台15線、東大路二處已經設置觸動號誌之路口為研究範圍（如圖3所示）。由於本研究僅為探究現況基礎下VD佈設條件之差異，因此為了提高近似度，模擬軟體所需輸入之交通量資料均引用新竹市政府於該路口設置觸動式號誌之前所調查之交通量資料，

再依據現況觸動號誌連鎖之時制，以TSIS交通模擬軟體分析改善方案之成效。

由於新竹市政府已於此一區域之二處路口設置五顆偵測器暨二組觸動式控

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制號誌，因此本研究將分析二路口之觸動式邏輯方式與成效外，並再以四大情境各50種之組合予以實驗，分析VD數量、佈設距離等在各式交通量的情況下之最佳佈設方式，以期在整體路網中降低路口平均延滯並增加路段平均速率。

圖

3 台15線、台68線、東大路口鄰近區域俯視圖

資料來源：Google（www.google.com.tw/）

第四節研究方法

由於在交通擁擠的假日尖峰時段做實體環境號誌改善的研究測試，將可能產生正面與負面的機會，為了減低交通衝擊與避免市民負面的觀感，且消弭受駕駛人習性、車輛及天候環境等因素影響，本研究將以車流模擬軟體作為檢驗與測試之工具。

目前全世界已開發並均在使用中的車流模擬軟體約有24 種以上，例如近年廣受推崇且功能強大之 Paramics 和 Vissim 等，而因為價格較為低廉且簡單易學並最為廣泛使用的則是Synchro 時制分析軟體與美國聯邦公路總署（FHWA）

發展之交通軟體整合系統 TSIS 微觀車流模擬軟體（如表 2 所示）。

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表2

車流模擬軟體簡介

項次名稱生產國家功能及概述

節點（node）上限為 106 個 1

路段總數上限可達424 段 2

路網建構分析之區域為32000 個 3

交通管理及控制最佳化處理 4

對交通模擬狀況之分析非常詳盡 5

6 可以模擬交通號誌及匝道儀控等 7 可以模擬可變標誌及偵測器等 8 使用者可以變更函數改變控制策略 9

1 Paramics 蘇格蘭

10

可以設置行人和自行車等資訊交通事故之設計及管理

隨機性的微觀模式 1

車輛縱向運動採用心理及生理之跟車模 2 式

3 車輛變換車道採用Rule-based 模式 4 使用2D 及 3D 圖形供使用者審視 5

2 Vissim 德國

6

適合就匝道儀控實施營運分析

Vehicle- actuated 號誌控制設計及分析 1 具備號誌時制分析與設計最佳化之功能

可與 HCM、HCS 及 SimTraffic 完全相容與應用

2 3 3 Synchro 美國

4

可就單一路口、路段、路網實施容量及服務水準之分析

單一號誌時制與連鎖之設計

是一個完整的交通模擬軟體（包括 CORSIM），主要用於信號系統、路段或者信號與路段聯合控製系統的模擬分析

1

2 對路網交通流進行模擬分析 3 對路網交通流模擬提供實況演示 4

4

TSIS

美國

5

結合netsim 和 fresim，得以分析一般道路及高速公路

提供很多指標量化交通效能

(21)

表2（續）

項次名稱生產國家功能及概述

提供動畫顯示模擬之成效 6

4

TSIS

美國

7 缺乏對匝道控制及交通事故所變化之交通量轉移實施分析

由於本研究主要為實驗觸動式控制所顯現之路口、路段及整體路網之平均延滯、總延滯與平均速率，因此號誌時制則沿用目前新竹市政府（2009）於研究路網之設定，並毋需使用 Synchro 號誌時制最佳化及 Paramics 與 Vissim 等 3D 動態圖形輸出之功能，另因目前新竹市政府交通號誌控制中心之系統僅具備 Synchro 與 TSIS 二種車流模擬軟體，因此基於本研究之最低需求，而採用容易取得且較為容易學習及使用之交通軟體整合系統TSIS 微觀車流模擬軟體。

TSIS 係由美國聯邦公路總署（FHWA）與佛羅里達大學（University of Florida）共同開發之軟體，由最初的 1.0 版至現在的 6.1 版已應用超過 30 年，

廣為全世界所使用，因此其準確度或是誤差值勢必都在一定之水準，能夠依照使用者的需求建構完整的道路幾何及輸入交通量資料等各項數據，建構一個趨近於真實的交通環境，且可以模擬VD 偵測器建構觸動式控制號誌。

TSIS 模擬的範圍包括 NETSIM 市區道路與 FRESIM 高速公路二大區塊，並可合併模擬，可輸入之參數如表

3 所示，其他可實施校估之參數如表 4 所示。

表3

TSIS

可輸入之參數表

項次內容

平面道路 1

立體交叉 2

3 平曲線

出入口匝道 4

加減速車道 5

6 坡度 7 乾濕度

(22)

表3（續）

項次內容

車道數及寬度 8

9 車種

車輛性能 10

駕駛員特性及冒險程度 11

12 行人

控制號誌 13

車輛偵測器 14

交通事故發生地點及持續時間 15

交通量及轉向比 16

17 車速 18 車間距

起步時間 19

表4

TSIS

可校估項次表

項次內容

1 車間距

車道變換時間 2

駕駛員反應時間 3

最小減速率 4

變換車道車頭間距 5

停等車隊速率、加速率 6

停等車隊啟動之車頭間距 7

啟動損失時間 8

啟動延滯 9

雖然TSIS 結合了 COSIM 的功能，同時也可以其附屬的 TRAFU 進行動態之模擬，但其中的缺點為無法模擬如表

5 所示之項目。

表5

TSIS

無法進行模擬之項次表

項次缺點與限制

無法模擬機車 1

無迴轉設定 2

(23)

表5（續）

項次缺點與限制

無輕軌設定 3

無圓環功能 4

綜和表3、表 4 及表 5 所示，雖然 TSIS 無法輸入機車量之參數，但由於本研究之範圍大多位於西濱公路及快速道路，機車量甚低，可以經由轉換為小客車當量之方式進行模擬，因此TSIS 的功能均能滿足本研究之最小需求。

目前國內應用TSIS 作為評估的的專案計有整合性運輸地理資料系統(GIST) 以中--永和 5 路口進行評估（內政部營建署）、市區道路瓶頸路口交通改善規劃

（內政部營建署）、智慧型運輸系統(ITS)對節約能源及減少溫室氣體排放之效益評估（交通部運輸研究所）等，並且廣受交通部推崇，使得目前許多具備號誌中心之縣市政府交通主管機關均以TSIS 作為主要之交通工程改善模擬軟體，有鑑於此，本研究決定以TSIS 作為模擬之工具。

第五節研究流程與內容

本研究流程如圖4所示，圖中主要步驟說明如下：

一、研究動機與目的

對於台15 線、台 68 線與東大路口觸動式號誌之現況進行研究與成效分析，

以規劃可研究之方向並針對此方向進行後續之研究。

二、文獻回顧

回顧國內外有關觸動式號誌邏輯設定之研究，瞭解其各項設計之依據及各項改善措施之研究情形。

三、現況分析

分析新竹市政府於台15線、東大路口以及台15線、台68線二處路口之觸動式號誌控制邏輯與改善成效，以進行後續最佳方案之研究。

(24)

四、情境模式設計

研究與設計 VD 之數量、佈設位置及佈設之距離，再規劃由低至高之車流量作為實驗之參數，並以 TSIS 建構情境路網圖，模擬蒐集各種情境下產生之交通數據。

五、統計與分析

將各式情境實驗所得之交通數據予以統計後，依照交通量、VD 佈設位置及距離等分析最佳設置方案，並就研究路網已設置 VD 的情況給予最佳建議，作為後續推動之依據。

六、結論與建議

將研究發現提出結論與建議，作為後續推動改善工程之參考。

(25)

圖

4 研究流程圖

(26)

第二章文獻回顧與探討

本章節將文獻部份區分為「偵測器佈設之研究」、「幹道與路網號誌連鎖之探討」、「時制之研究」、「交通模擬軟體之應用」四小節，並分別敘述各文獻與本研究相關之重要內容及結論。

第一節偵測器佈設之研究

隨著先進交通管理系統（Advanced Traffic Management Systems ,ATMS）的發展，都市交通號誌由傳統的定時控制演進到以偵測器蒐集交通訊息並加以即時的資料分析、決策並下達控制命令，而此一部份包括：觸動式控制策略、動態查表控制策略、動態計算式控制策略及全動態控制策略等。其中觸動式控制策略（Traffic-actuated Signal Control）又可分為半觸動與全觸動二種，藉由設置於鄰近路口的偵測器適時計算與調整。有關偵測器佈設位置的研究，整理如下：

一、新竹市政府(2009)依據各路口之最長停等距離為設置 VD 之地點（如圖 5 所示），並以等高線模式決定優先權（b>c>a，d、e 僅監測），將下游二處路口連鎖，並延長綠燈時間以有效釋放擁塞的車流，惟必須同時縮短競爭時相之綠燈秒數，因此在週期不變之情況下使得該競爭方向的延滯增加。當 a 優先產生觸動時，路口 1、2 將會於下一時相轉換時制，透過觸動的產生而延長路徑1 二處號誌化路口之綠燈時間，當 c 優先產生觸動時，則利用時制的轉換優先疏導路徑2 二處號誌化路口的車流。

(27)

a

b c

d e 1

2 路徑1

路徑2

vd偵測器

圖

5 新竹市政府觸動控制邏輯示意圖

此一設計得以使得二處路口之號誌連鎖，以同步或遞亮的方式綠燈，以紓解路徑 1 或 2 之車流，但由於連鎖之設計必須考量號誌週期不變才得以運作，因此必須縮短競爭方向的綠燈時間，反而使得d、e 二方向之車流延滯增加，對整體路網效益之提昇極為有限。

觸動控制連鎖號誌的設計如圖6 所示，倘若此路口號誌週期為 20 秒，當第一時相因為觸動而延長綠燈時間至 13 秒時（含黃燈及全紅時間），第二時相之綠燈時間則縮減，若第一時相綠燈時間較短時，第二週期則自動延長時間，以符合週期時間不變，才得以與下一路口進行連鎖。惟新竹市政府於研究範圍僅疏導路徑一及路徑二，此二路徑又因尖峰時間車流量非常龐大，因此在實施觸動控制號誌連鎖之下只能不斷的縮減 d 與 e 二方向之綠燈時間，

造成原本過於飽和的情形更加惡化。

(28)

圖

6 觸動控制連鎖示意圖

二、彭遠凱(2006)探討因應不同的交通需求而選擇設置偵測器的設置位置之研究。該研究發現在高流量並長約400 公尺以上之路段，佈設偵測器之建議位置為距離路口停止線150-200 公尺處，可作為彈性調整的距離約為 50 公尺，在高流量並長約500 公尺以上之路段，佈設偵測器之建議位置為距離路口停止線200-260 公尺處，可作為彈性調整的距離約為 60 公尺。

三、張菀倫(2003)係以建構偵測器於不同之位置時，以動態計算時制策略計算時制，再延伸至實際之路口做實測，最後以實際測得之最小平均停等車輛數計算最佳時制，另本研究主要係以實測驗證偵測器佈設距離（每10、20、

30公尺等）之停等延滯成效，研究中顯示距離越小成效越佳，但事實上與 30公尺間距所得之成效差異並不太大，為考量偵測器成本，可以考量容忍值而選擇是否增設偵測器。

四、鄭元正(2004)利用偵測器偵測路段壅塞程度之後，據以調整時相秒差，以紓解壅塞之車流，提昇通過路口之車輛數，並降低延滯之停等時間。

五、蔡宜勳(2005)表示觸動控制分為半觸動式及全觸動式，一般來說半觸動式僅設置偵測器於支道上，原則上也只設置於幹支道交通量相差頗大的路段，

(29)

而全觸動式則在所有的臨近路段都必須佈設足夠的偵測器，且在交通量變化很顯著的路口。

六、黃惠隆、黃文鑑、楊元杉、張禎誼、李研或、黃月貞(2005)說明了各國對於偵測器佈設的原則與方法，其中美國公路總署在「交通偵測器手冊第二版」

中將設置路段以速率作為區分，在低速率乙節中規定偵測器設置位置距離停止線最大之範圍為52 公尺。

七、Thomas,G.B. & Upchurch, J. E.(1999)以 CORSIM 建構都市路網，模擬及演算旅行時間、車速、停等延滯等，利用偵測器擺設位置作為控制變因，最後以迴歸統計分析實驗結果，以探求偵測器的最佳設置點。

第二節幹道與路網號誌連鎖之探討

一、黃月貞(2003)研究模擬微觀混合車流下幹道號誌連鎖之績效指標，一為續進率，另一為最小路口車輛總延誤值。幹道號誌的連鎖時制設計有三項要件必須設計完善，也就是共同的週期、時比及時差，因此首要必須先確認交通量最繁忙的交叉路口的號誌週期，再予調整欲連鎖路口的號誌週期與之相同，如此才得以時差方式設定連鎖。本研究中模擬結果顯示，車流量高時的延誤值過高，續進率則偏低，因此績效值與中、低流量相較均為最低，

車流量小且可續進的比例增加、其系統延誤值相對較低，系統績效值為最高；另外在此研究中還顯示當週期過長時，將使得系統的延誤值上昇、幹道上的續進數下降，績效值反而反降，且最佳的週期長度應有倍數關係，

將會循環產生最佳的週期績效。週期與績效值在不同的流量下會有因週期的延長造成下降的趨勢，且流量水準越低，下降的幅度會越大；流量水準高時，最高階的績效值出現在週期長度80 秒時，若週期長於80 秒則會有大幅下降的趨勢。在低流量水準下，最高階的績效值為60 秒時，表示短週期將有利於低流量的車輛數紓解。

二、黃秀雲(2007)以平均旅行時間作為號誌最佳化評估之績效指標，並藉此建立

(30)

一個號誌時制的求解模型。該研究以交通部運輸研究所開發的 DYNATAIWAN 最為路網建構與最佳化分析之模擬軟體，惟並非以車輛軌跡而進行號誌連鎖，而僅以路段流量來考量，因此可能造成連鎖的幹道並非最佳。

三、蔡輝昇(1990)提到都市系統號誌若以臨界交叉路口（critical intersection control,CIC）控制，在偵測到一個或若干路口發生擁擠時，應將路網之連鎖功能改變為臨界路口處理，也就是在週期不變的情況下，延長綠燈時間以紓解擁擠路段的車流，但缺點是必須於各方向之路口設置大量的偵測器，

以確實明瞭各方向的車流狀況，另外此方式若處理不當，將會造成其他路口的擁擠。

四、吳悅慈(2002)說明半觸動（semi-actuated control）控制應將偵測器設置於支道上，並將主要道路設定為長綠，當支道車輛等候線產生觸動時，幹道綠燈才會產生中斷。另外在其他交通工程策略上提及設置資訊可變標誌

（CMS）對紓解車流降低擁擠的建議。

五、朱小玲(2002)以實際路口為模擬對象，並以四種控制策略利用 Synchro 軟體模擬30個時段，每時段長約15分鐘。透過微觀模擬車流並以車輛平均停等延滯為績效指標。研究中對於各式控制邏輯之設置門檻建議如下

（一）動態計算：支道飽和度低於0.3，且幹道飽和度與支道飽和度比例大於2 之情況，幹支道飽和度相差越大，績效越佳。

（二）適應性控制：幹支道飽和度均屬於高飽和狀態(飽和度大於0.5以上)或支道飽和度介於0.3~0.4且幹道飽和度大於0.5情況。

（三）定時控制：幹支道飽和度低於0.5，且幹支道比例低於2.5之情況。

另外在觸動控制的邏輯上為幹道常綠，一旦支道產生觸動時，則先以最小綠燈時間開啟，開啟的過程中若支道仍產生觸動，則延長至最大綠燈時間。

六、Sisiopiku V.P. & Rouphail N.M. & Santiago A.(1994)以NETSIM模擬軟體進

(31)

行，並與實際調查之交通數據做分析比較（包括流量、佔有率與旅行時間等），在研究中表示道路在壅塞狀況，也就是停等線超過偵測器的位置時，

就無法以佔有率與旅行時間的迴歸模式預測旅行時間，另外也提到以實際調查到的交通數據演算會比模擬軟體所推估的資料可信度高些。

七、陳建德(1989)利用車輛經偵測器到達路口之旅行時間，及車輛到達型態與離開路口的型態，以SLAMⅡ模擬語言建構以及評估定時控制、觸動控制以及SAST等三種控制策略，並以平均延滯作為績效之指標。結論顯示觸動控制策略於低流量時較佳，SAST於高流量時較佳。

第三節時制之研究

一、蔡育儒(2004)以專家系統分析主要道路、次要道路、巷道等分類出24種車道規劃建議，再以道路容量、車道配置、時相等研議出最短週期與最長綠燈時間等，以獲得最佳交通工程整合方案。

二、林良泰(2004)之觸動號誌乙節中說明在邏輯控制的設計中，必須先分析出擁擠路口之最小綠燈時間、綠燈延長時間及最大綠燈時間，而偵測器到停止線間之距離也會決定最小綠燈時間、綠燈延長時間及最大綠燈時間的長度，此一部份有更詳細的演算法。

三、黃榮輝(2001)以全日車輛總延滯最小為目標，每15 分鐘交通量為單位，以求出全日車輛總延滯之最小時間為績效，同時獲得全日時段劃分的起迄時間，及各時段對應的號誌週期及時比，以提高定時號誌的運作績效。台灣地區交通需求型態因應街廓長度較短等情形，都會區因交通繁忙，以致號誌化路口均處於過飽和的現象，因此延滯模式採用1980 年Akcelik 時間基礎延滯公式，較符合國內的交通環境。國內號誌時段劃分有二種方式：

（一）直接區分為離峰時段與尖峰時段。

（二）在離峰時段與尖峰時段間，除離峰時段及尖峰時段有各自的時段外，中間再增加時段。

(32)

兩者以第二種方式較佳，在尖峰、離峰時間間的交通流量，其變化較大，若該期間劃分為尖峰或離峰時段相同時段，雖可減少時段間的轉換延滯，但是將增加離峰或尖峰時段的時段內延滯時間，因此在離峰及尖峰時段中間，再增加一時段可得最佳的績效值。

四、Stephen,C.L. & Joe,L. (1996)認為單一路口應依整點時間將全日劃分成24個時段，再分析各時段之交通量，以具體確認可行之控制策略。研究顯示在尖峰時段以定時號誌較觸動與半觸動控制策略為佳，同時將控制時段區分為24 個時段也較傳統定時號誌僅劃分為三套時制的方式為佳。

第四節交通模擬軟體之應用

一、古新全(2009)以Synchro、TSIS進行高飽和下之續進路口數最大化模式研究之模擬及驗證，並以平均延滯、平均速率、停等百分比作為比較之數據，

結論中表示TSIS 所得之績效值較 Synchro為佳，但有關TSIS及Synchro中參數的設定僅輸入流量比、幾何、號誌時制等，並未詳細說明其他參數的設定為何。

二、邱佩諄、張瓊文、劉昭榮、林國顯(2005)以國內開發的公路交通系統模擬軟體（Highway Traffic Systems Simulation Model，HTSS）作為模擬及驗證改善績效之工具，原因是考量國外軟體之參數不符合國內駕駛習慣，而HTSS 應較符合國內之交通特性，惟HTSS無模擬觸動號誌之功能。

三、Tzu-Chien Hung(2007)以TSIS 5.1版作為模擬之工具，用以評估高速公路主線速限控制措施之績效，並以不同之車流量、控制策略分析速限控制的結果分析比較所得之成效。該研究共設計三種情境，包括收費站回堵、出口匝道回堵、主線事故，模擬時間均設定為三小時。文獻中顯示輸入之資料為車流量、道路幾何等，其他參數並未列入考量。

四、新竹縣政府(2007)在高鐵橋下聯絡道延伸至竹科案初步設計結案報告中，說明TSIS已由國內外廣泛使用多年，對於交通模擬具有相當高之準確度，因

(33)

此藉由TSIS模擬交通現況及未來工程改善後之每車輛延滯時間為改善成效之依據。

五、笑看天(2008)於交通倣真軟件TSIS操作簡介中說明TSIS之參數分為可測參數及標定參數二種，可測參數包括道路幾何及交通量、號誌時制等，標定參數為軟體內建之各項model，標定參數很難由現場調查中獲得較為精確之數據。

六、陳文富(發表時間不明)詳細說明TSIS的主要架構及各參數之定義，並另外舉出其他功能更為豐富多元之交通模擬軟體。

七、陳文富、莊靜宜、邱詩純、曾志煌、賴威伸(2007)說明TSIS所能模擬之範疇包括市區道路及高速道路二大區塊，其中號誌部份可模擬定時號誌與觸動號誌。TSIS模擬之限制包括無法模擬二車道左轉專用道、圓環、路口迴轉、

優先號誌、輕軌，且交通量組成無機車車種，需轉換小客車當量之方式模擬。

八、內政部營建署(2004)以TSIS作為建議新竹市改善市區瓶頸路口相關工程之工具，藉由模擬路口交通現況及改善後之分析，驗證工程改善之成效，但有關模擬之參數僅說明具有道路幾何及交通量等，並未提及其他之參數。

第五節小結

一、以觸動式控制策略來說，在文獻中均對於設置偵測器之距離未有定論，但以紓解停等車流來說，則多以平均停等線之長度為設置之考量，同時對於觸動式控制策略來說應將偵測器設置於支道路段，當支道產生擁擠，並且停等車隊到達平均停等線之後立即產生觸動，以支道最小綠燈時間為起始，逐一釋放車流。此一部份與本研究範圍之策略不同，本研究將以模擬軟體測試偵測器設置距離對於績效的改變狀況。

二、半觸動式控制策略係以在號誌週期不變的原則下延長支道綠燈時間，但因此則必須縮短另一向幹道之綠燈時間，這樣的優點得以維持此路口與下游

(34)

路口號誌之連鎖，但缺點是會增加幹道車流的旅行時間，倘若幹道車流飽和率相當高，就會造成下游路口的負擔，甚至產生嚴重的壅塞。由於觸動式控制分為半觸動與全觸動，但受限於經費而無法在每一向路段設置偵測器時，就僅能以半觸動方式偵測支道之停等車隊。故本研究將以多種情境模擬VD設置數量、位置及距離與效益之影響。

三、週期與績效值在不同的流量下會有因週期的延長造成下降的趨勢，且流量水準越低，下降的幅度會越大；流量水準高時，最高階的績效值出現在週期長度80 秒時，若週期長於80 秒則會有大幅下降的趨勢。在低流量水準下，最高階的績效值為60 秒時，表示短週期將有利於低流量的車輛數紓解。

四、以各路段之交通量做為幹道號誌連鎖的效益較以車隊路徑的方式低，但車隊路徑必須能夠確實掌握單一車輛的行車路徑，此一部份較難以測量，因此本研究除以幹道方式進行幹道號誌連鎖之外，也將就觸動控制路口之轉向比進行評估其他路徑號誌連鎖的可行性與效益的評估。

五、號誌化路口交通工程整合設計之標準作業模式中會依據道路幾何狀況加入諸如車道、停車場出口、禁止左轉、增設左轉車道等各項考量的因子，因此本研究亦將就此一模式調查與測量道路幾何，研析改善之可行性後，以模擬方式套入模擬軟體中評估成效。

六、TSIS已被廣泛運用將近30年，目前仍由美國公部門及許多國家廣泛使用中。

雖然近年來全世界已開發將近24種以上功能更為多元及強大之交通模擬軟體，但由於TSIS簡單易用，因此在我國仍由交通部及許多具有電腦化號誌中心之縣市政府使用中。由於功能上之限制，TSIS的使用環境與國內交通狀況確有差異，但所模擬分析之數據仍可作為交通工程改善與管理策略上之參考。

(35)

第三章現況概述及成效

目前新竹市政府已於台68線東西向快速道路、台15線西濱公路以及台15線西濱公路、東大路等二處路口設置觸動式控制號誌，因此本章節將說明現況道路幾何及觸動控制之方式與成效。

第一節道路幾何配置及交通流量

台68線東西向快速道路、台15線西濱公路（以下簡稱路口一）以及台15線西濱公路、東大路口（以下簡稱路口二）等二處路口之道路幾何配置如表6所示，

道路幾何之示意圖如圖7及圖8所示，有關各路口於尖峰時間或假日行進方向允許或禁止左右轉之方式均如圖示之指向線。

表6

台

68

線東西向快速道路、台

15

線西濱公路以及台

15

線西濱公路、東大路口幾何配置表

車道數台15/台 68

路口簡圖

路口

方向

路寬

(m) 直左直行左轉右轉分隔型態

其他管制

↓ - 2 - -

1 18

↑ - 2 - - M

2 ← 12 - - 1 1 N

↓ - 2 - -

3 18

↑ - 2 - - M

(36)

表6（續）

台15/東大路路方車道數分隔其他

口

路寬

路口簡圖向 (m) 直左直右直行右轉型態管制

↓ 1 1 - -

1 18

↑ - - 2 - M 南下禁止左轉

← - - 1 -

2 15

→ - - 1 - L

↓ - - 2 -

3 25

↑ 1 1 - - M

← - - 1 - 往東例假日

10-22 禁止左轉

4 18

→ - - 1 - L

資料來源：新竹市政府(2009)

圖

7 台68線東西向快速道路、台15線西濱公路口幾何配置圖

(37)

圖

8 台15線西濱公路、東大路口幾何配置圖

依據新竹市政府(2009)於97年7月26日假日尖峰時間所量測之尖峰小時交通量顯示其最高流量時間為 17:20 – 18:20 ，二處路口之交通量及轉向比如圖9及圖10所示。

圖

9 台68線東西向快速道路、台15線西濱公路口交通流量及轉向比

由台15線西濱公路口北上進入台68線東西向快速道路不受號誌管制，僅台

(38)

68線東西向快速道路往西進入台15線西濱公路之路口才有二時相號誌管制，意即台68線東西向快速道路之出入口尚有一段距離，並非同一個路口，但為求圖示簡要而將流量圖繪製成圖9的形式，詳細之幾何請參閱表6或圖7所示。

圖

10 台15線西濱公路、東大路口交通流量及轉向比

由圖10可以發現東大路往東之方向有25%的車流左轉進入台15線西濱公路，惟此一行進方向在假日上午10:00 – 22:00 應為禁止左轉，因此顯然為一違規行為，亦即產生瓶緊路口之一。

第二節二時相號誌控制方式之說明

在尚未設置觸動式號誌控制前，本研究範圍之二處路口之號誌時制均設置為二時相，且互為連鎖，詳細資料如表3.2台68線東西向快速道路、台15線西濱公路、東大路口號誌時制運作表。

(39)

表7

台

68

線東西向快速道路、台

15

線西濱公路、東大路口號誌時制運作表下午尖峰（單位：sec）

路口名稱與簡圖時相列

綠燈黃燈紅燈週期

70 3 2 140 60 3 2

72 6 2 140 52 6 2

於新竹市政府(2009)績效評估報告中得知，97年7月26日假日尖峰時間經以實車調查之結果顯示，由台68線東西向快速道路往西暨南下之車流，以及由新竹漁港沿東大路往東（新竹市區）之服務水準均在E級以下，尤其由新竹漁港往東行駛之服務水準更為F級，有關成效如表8所示。

表8

二時相號誌運作路口平均停等延滯分析表

路口平均停等延滯時間

(sec/veh)

路口名稱行車方向服務水準

台68 線往西方向 88.42 F

路口一西濱公路往南方向 40.71 C

(40)

表8（續）

路口平均停等延滯時間

(sec/veh)

路口名稱行車方向服務水準

路口二東大路往西方向 63.17 E

路段平均旅行速率部份另以實車測試，所得績效如表9所示。

表9

二時相號誌運作路段平均旅行速率分析表

路段平均旅路段長度行速率

路口名稱行車方向

m Km/hr 台68 線往西方向

4900 28.7

（武陵路至台15 線）

路口一台15 線往南

277 19.8

（台68 至東大路東大路往西

路口二 323 8.6

（延平路至台15 線）

第三節觸動式號誌控制設置方式

基於原有二時相之績效不彰，因此現況為將路口一及路口二改設置為具有連鎖觸動式控制號誌之形式，怖設方式及位置如圖11所示。

(41)

圖

11 改善路徑及偵測器設置位置示意圖

時相之組合則如圖12所示，將觸動優先順序區分為路徑1、路徑2、路徑3及路徑4，得依照VD觸動的位置去執行不同的時相組合。

圖

12 改善路徑時相組合資料圖

當所有VD均產生觸動時，則依圖12依序執行路徑1至3。當僅有b產生觸動時，則延長路口二之南下綠燈時間，優先疏導台15線（台68至東大路）之車流，

才得以讓之後的台68或台15（新豐南下）之車流進入。當a產生觸動時，則執行

(42)

路徑1之時相，優先疏導台15線全線之車流。當c產生觸動時，則執行路徑2之時相，以疏導台68及左轉進入台15線南下之車流。當d與e產生觸動時，則執行路徑3之時相，紓解東大路往東及往西之車流（如圖13所示）。

由於此二處路口之觸動採號誌連鎖之方式，且主要觸動策略為應先疏導路徑1及路徑2，因此當路徑1及路徑2產生觸動延長綠燈時間時，將同時以API的方式縮短競爭時相之綠燈時間，才得以獲得週期不變而產生連鎖。

圖

13 觸動流程示意圖

現況之時制計畫有五種因應觸動之組合，亦即當新竹市政府依據假日、非

(43)

假日、尖峰與離峰時間的不同而有五種觸動之時制。由表10之時制資料表中可以發現路口一在五組時制當中的第一時相最短綠燈時間為52秒，最高為92秒，

第二時相最短綠燈時間為34秒，最高為80秒，路口二之第一時相最短綠燈時間為52秒，最高為92秒，第二時相最段綠燈時間為34秒，最高為80秒。而本研究為全觸動模式，僅必須設定一組最小綠燈時間及最大綠燈時間，並未如現況考量連鎖採用五種時制，且本研究僅探究在全觸動時不同之VD佈設數量、位置等，因此在時制設定上則採用現況五種時制之最短及最長綠燈時間作為全觸動之最小及最大綠燈時間。

表10

時制資料表單位：sec

路口一路口二

時制編號

第一時相第二時相第一時相第二時相

1

52 34 52 34

2

92

42

92

42

3 54

80

80 54

4 59 75 59 75 5 54 80 54 80

第四節成效比較

目前路口一及路口二實施觸動式控制號誌已近半年，由新竹市政府(2009) 以實車測試將其實施前後之平均停等延滯時間及路段平均旅行速率資料整理如表11，並以圖表顯示如圖14及圖15，由圖示中可以明顯看出僅路口一台68線往西之延滯降低且速率增加，但台15線西濱公路南下及東大路往西之延滯均增加，並且速率均降低。

(44)

表11

觸動控制成效分析表

平均停等延滯時間 (sec/veh)

路段平均旅行速率

（km/hr）

路口名稱行車方向

改善後改善前改善後改善前

台68 線往西 88.42

51

28.7

53.7

路口一台15 線往南 40.71 57 19.8 13.5 路口二東大路往西 63.17 81.1 8.6 7.5 資料來源：新竹市政府(2009)

28.7

19.8

8.6 53.7

13.5 7.5

0 10 20 30 40 50 60

台68線往西台15線往南東大路往西

平均旅行速率

︵

k m / h r︶

改善前改善後

圖

14 路段平均旅行速率改善示意圖

88.42

40.71

63.17

51 57

81.1

0 20 40 60 80 100

台68線往西台15線往南東大路往西

平均停等延滯

︵

s e c / v e h︶

改善前改善後

圖

15 平均平等延滯改善示意圖

(45)

第五節小結

一、依照路口幾何資料顯示，由東大路向台15線西濱公路行駛之方向於例假日上午10:00至下午22:00時應為禁止左轉，但新竹市政府(2009)之報告中卻有 25%之車流逕自違規左轉北上台15線西濱公路，此為增加路口二平均延滯與降低平均速率之要點。

二、目前路口一及路口二共計設置有五顆VD，但經實際勘查，東大路佈設之d、

e二顆VD僅做為偵測之使用，因此就整體路網觸動控制之設計上僅提供路徑1及路徑2疏導之功能，意即當路徑1或路徑2因觸動而延長綠燈時間疏導車流之際，反而導致東大路向東及向西之車流因縮短綠燈時間而產生更大的擁擠。

三、具有觸動功能之VD均佈設於經目測所得之尖峰時間最長停等距離處，因此研判在離峰時間暨當車隊停等長度未達VD偵測區時，則毫無觸動之功效，

對整體路網之效率提昇有限。

四、目前VD均附掛於道路正上方之懸臂桿，以正向方式向下偵測，不易隨時因應車流狀況適時調整偵測位置。

(46)

第四章實驗設計與情境設定

由於新竹市政府已經完成台68線東西向快速道路、台15線西濱公路以及台 15線西濱公路、東大路等二處路口之觸動式號誌控制工程，因此本研究為求模擬之成效能逼近該控制策略，致諸如交通量、觸動之最小至最大綠燈時間等均以現況為主，在相同的狀態下模擬，以期望所研究出的數據能提供政府機關作為參考的依據。

第一節路網之建立

藉由 TSIS 建構研究區域之路網圖，本研究實地前往研究區域並以雷射測距儀測量路段長度、寬度、坡度等，並參考 Google map 之衛星地圖，依其比例尺檢測道路曲度之正確性，完成最接近真實度之路網圖（如圖16 所示）。

圖

16 路網示意圖

路段長度、車道數、寬度等如表12 所示，均以現況測量所得建構路網，但

(47)

坡度部份由於欠缺測量之工具，無法正確測量台68 線高架橋及台 15 線竹港大橋之高度與平面道路之高差，因此將其設定為0，橫曲度部份因為欠缺測量之工具，且經目測研究範圍內之道路大多相當比直，因此亦將其設定為0。

表12

路網幾何資料表

節點長度車道寬

路段名稱車道數 (m) 坡度橫曲度

編號（m）

台15 線

（新豐至台68 線出口）

201-402 562.96 2 3.5 0 0 台15 線

（台68 線出口至入口）

402-203 60.66 2 3.5 0 0 台15 線

（台68 線入口至東大路）

203-401 225.55 2 3.5 0 0 台15 線

401-205 234.7 2 3.5 0 0

（東大路往南）

台68 線

207-202 140.5 2 3.5 0 0

（新竹市區至匝道出口起點）

台68 線

202-402 415.14 2 3.5 0 0

（匝道出口起點至台 15 線）

台68 線

（台15 線匝道入口至主線）

203-202 422.45 2 3.5 0 0 東大路

（新竹漁港至台15 線）

206-401 305.1 1 3.5 0 0 東大路 401-204 343.2 1 3.5 0 0

（台15 線往東）

(48)

第二節實驗設計

一、VD數量及擺設位置之選定

由於在原有之流量調查中顯示主要之瓶緊路段為台68線東西向快速道路往西及東大路往東二方向之路段，因此首先將此二方向之路段設置VD偵測器為情境一（如圖17-1所示）。另由東大路往東方向之車流均會嚴重影響東大路往西車輛之行車順暢，隨同東向之車流增加延滯，因此於東大路往西之方向增設一顆VD為情境二（如圖17-2所示）。經由前述發現隨著流量的增加，以及因為有設置VD之影響使得台15線西濱公路南下之流量增加，並因此減平均低速率及增加平均延滯，為了有效紓解南下車流，本研究再試圖於台15線南下方向二處路段（竹北至台68線東西向快速道路口及台68線東西向快速道路口至東大路段等二處路段）設置VD為情境三（如圖17-3所示）。最後由於研究路網共有二處號誌化路口，因此本情境研擬將VD怖設於二處路口之七個行車方向，以探究全觸動之情形下對於整體路網之效益為情境四（如圖17-4所示）。綜上，因此分別以 2VD、3VD、5VD、7VD作為不同之測試條件（如圖17所示），另由於在文獻中對於VD佈設距離的效益並未有定論，因此為了分析VD與停止線之距離所產生之影響，本研究則選定由近而遠之方式，逐一將VD佈設在距離停止線0m、

50m、100m、150m、200m作為實驗之方式，以分析VD佈設距離對於觸動成效所產生之差異。

(49)

（1）2VD （2）3VD

（3）5VD （4）7VD 圖

17 VD數量及位置示意圖

二、交通量之選定

新竹市政府(2009)所調查之交通量顯示由各端點（如圖18所示）進入路網之交通量如表13之流量3，其中最低交通量為 node 201-402，尖峰小時交通流量為 600pcu，因此將此一交通量設定為中量基數，並以流量基數由低至高的方式設定為200、400、600、800、1000 pcu/hr，同時依比例換算各節點之交通量後，

以TSIS分析交通量由低轉換至高流量時對於觸動控制所產生之平均延滯及平均速率間的差異。

(50)

圖

18 路網節點示意圖

表13

節點交通量單位：pcu/hr 節點流量1 流量2 流量3 流量4 流量5 203-402 137 274 411 548 685 路口一 202-402 470 940 1410 1880 2350

201-402 200 400 600 800 1000

204-401 208 416 624 832 1040 206-401 226 452 678 904 1130 路口二

205-401 332 664 996 1328 1660 203-401 529 1058 1587 2116 2645

三、觸動式控制邏輯之方式及選定

觸動式控制號誌的方式如圖19所示，假設第一時相與第二時相之最小綠燈時間均為5秒，最大綠燈時間均為10秒，第一時相無論有無觸動均會至少執行最

(51)

小綠燈時間5秒，第6秒開始則會因應觸動之發生而延長綠燈時間，觸動之時間在本例為1秒，因觸動而延長之最大限度即為最大綠燈時間。以本例來說，當第一時相於第8秒之後即無觸動發生時，則號誌便切換為黃燈，並進而轉換為第二時相，因此本號誌週期則會因為觸動之不同而在最低10秒至20秒之間變化，以上即為全觸動之概念。

圖

19 觸動控制方式簡易圖

TSIS設置觸動式控制號誌的時相表中僅有一種模式，但此一模式允許設定二種不同的時相控制方式。以台15線西濱公路、東大路口為例，於四個主要行車方向均設置 VD 觸動之情形下，相關時相可以設定成二時相與四時相二種型態。

（一）二時相設計

以四叉路為例，將南北向及東西向之號誌時相各別合併，意即在一個cycle 中只會有二組時相，依照圖20所示，將 node 203-401 、 node 205-401合併為一時相，另將 node 206-401 、 node 204-401合併為一時相，儘管四個行車方向都具有VD觸動之功能，但合併後僅能就二個時相設定觸動之最小與最大綠燈時

(52)

間。

圖

20 台15線西濱公路、東大路口二時相資料圖

就功能上來說，在同一時相內之二方向車流所觸動之最小至最大綠燈時間均相同，但依圖21所示，當左側向東之車流量大於右側向西之車流量時，即可能因為向西之觸動頻繁，而不斷延長綠燈時間，但向西之車流量雖然低，卻必須配合向東之綠燈時間而形成浪費。

圖

21 二時相運具模擬示意圖

（二）四時相設計

(53)

以四叉路為例，倘若將四個行車方向均個別設置不同的時制時，在TSIS 中可以建構成如圖22所示，將 node 203、205以及 node 204、206個別作為單一時相，能夠各給予不同之秒差設定，並依照車流量之變化產生不同之觸動。

圖

22 台15線西濱公路、東大路口四時相資料圖

不過在TSIS的架構中，所謂四時相其實是依照二時相的模式運作，如圖23 所示，Phase 1與Phase 5是並列在同一個時間點同時啟動，當運作時間結束則接續執行 Phase 3 與 Phase 7，而與圖20之二時相資料圖最大的差異則在於可以分別設定四組不同的時制資料，以因應各方向車流的變化。

圖

23 四時相順序表示圖

(54)

四、觸動式控制秒差之設定

本研究為探討新竹市政府(2009)設置於台68線東西向快速道路、台15線西濱公路與東大路之觸動成效，以及研究VD設置於不同之路段與距離，且在不同之交通流量狀況下之優異，因此有關時制均完全依照新竹市政府現況時制計畫表中的綠燈時間作為模擬之依據（如表14所示）。

表14

新竹市政府現況時制計畫表

台68 線與台 15 線西濱公路口（路口一）

型態分類第一時相第二時相

無觸動模式(sec) 70 60

1 52 34

2 92 42

觸動模式時制

計畫 3 54 80

(sec) 4 59 75

5 54 80

東大路與台15 線西濱公路口（路口二）

型態分類第一時相第二時相

無觸動模式(sec) 72 52

1 52 34

2 92 42

觸動模式時制

計畫 3 80 54

(sec) 4 59 75

5 54 80

由於觸動式控制會依照車輛之觸動而自行增加綠燈時間，因此本研究藉表 14新竹市政府現況時制計畫表分別將各時相之最小值與最大值作為最小綠燈時間及最大綠燈時間之依據，並因應模擬VD之數量而在有或無觸動控制之行車方向設置綠燈時間。

(55)

實驗情境依照各路段的延滯及嚴重性分別依序設置不同數量之VD為研究之策略，即2VD、3VD、5VD、7VD，另因TSIS在觸動控制設定的方式而有二時相與多時相之設定，因此有關時相與時制之設定分別說明如下：（由於本研究範圍內具有二個路口設置觸動控制，因此北端的台68線東西向快速道路、台 15線西濱公路口簡稱路口一，南端的台15線西濱公路、東大路口簡稱路口二）

（一）2VD

依照TSIS的模式可區分為二時相與多時相之觸動設定，因此分別說明如下。在二時相的情境下，圖24所示2VD二時相路口一之號誌時相與時制圖 phase 1由於並無設置VD觸動，因此 min green 與 max green 均依照表14所示之無觸動部份設定為70秒，而 phase 2則由表14路口一中得知現況綠燈時間之設定介於 34秒至80秒之間，因此本情境也採用與現況相符之設定，將 min green 與 max green 分別設定為34與80秒。

圖

24 2VD二時相路口一號誌時相與時制圖

路口二之 phase 1並未設置VD觸動，因此 min 和 max green 均依照表14

(56)

設定為72秒，phase 2則也依據表4.2將 min 和 max green 分別設定為34與80秒

（如圖25所示）。

圖

25 2VD二時相路口二號誌時相與時制圖

2VD多時相路口號誌時相與時制之設定，由於路口一為T型路口，且設置 VD之路段僅一個行車方向，因此在 phase 1 和 phase 2 之min 和 max green與圖24相同，在此不再說明，請參閱圖26及圖27所示。

圖

題目：觸動式號誌時制之研究-以新竹市台 15 線、東大路 口為例

中 華 大 學 碩 士 論 文