國立宜蘭大學建築研究所 碩士論文 Graduate Institute of Architecture National Ilan University Master Thesis

全文

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國立宜蘭大學建築研究所 碩士論文

Graduate Institute of Architecture National Ilan University Master Thesis

局部道路施工對交通衝擊之模式研究

The Research of the Modeling Simulation of Traffic Influence of Small-scaled Work-road

指導教授:徐輝明 博士 Hui-Mi Hsu,Ph. D.

研究生:林漢俊 Han-Chun Lin

中華民國 95 年 07 月

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摘要

城鄉的發展除了仰賴文化演進及商業之發展外,各項基礎工程建設亦 是不可或缺。近年來許多地方政府更因公路之開通拓寬及落實各項縣政都 市計劃、道路建設計劃、下水道工程等,使局部道路長期處於施工狀態,

進而造成交通之不便及其他之影響。本研究即在探討道路施工路段對周圍 路段之交通影響範圍程度,以利疏導交通及提昇整體運輸效率,並利用雲 模式(Cloud Model)及最佳化 Dijkstra’s 演算法模擬路段施工時影響交通之範 圍及施工封閉路段之最短路徑指派及地理資訊系統為工具,經程式模擬及 研究探討顯示(1)預先告知用路人避開施工路段,可有效降低因道路施工影 響車輛平均旅行速率;(2)利用里程數區間標示施工路段,於市區時易造成 用路人之錯誤解讀;(3)就施工現地影響性而言,道路施工之交通影響範圍 層面,實較其他類型工程施工影響範圍小,故實無須施行交通影響評估;(4) 研究中考慮之因子並未進行參數研究(Parametric Study),可於後續研究中加 以考量;(5)研究中部份參數數據之引用未來應藉由真實環境之偵測器及系 統平台,以期達到較高之正確性。本研究之成果可供決策者於未來發展智 慧型運輸系統及應用於道路施工路段規劃之參考,更可作為交通疏導及控 制管理分析之用。

關鍵字:道路施工、雲模式、最佳化 Dijkstra’s 演算法、智慧型運輸系統、

地理資訊系統

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ABSTRACT

The city development depends on the cultural evolution and the commercial development, but also infrastructure is indispensable. In recent years, many local county authorities often keeps roads under the construction condition for a long time due to carrying out the items of city planning details, the road construction plan, the sewer project and so on. This research is to study the corresponding influences and possible solutions to unblock or even promote the traffic efficiency by using the theorems of Cloud Model and Optimiziting Dijkstra’s Algorithm as well as the help of Geographic Information System (GIS) tools to simulate road net analysis under construction and calculate the shortest path.

The study concludes (1) informing passengers in advance may result in the less influence to vehicles average travel speed; (2) using the indication of milepost for work-road may cause misunderstanding in urban areas; (3) considering the influence of construction site, the road construction will cause less impact compared to other types of constructions, therefore, there is no need to execute the transportation influence appraisal; (4) incorporating other parameters in the model may be required as for the future research to achieve the full study; (5) implementing the field experiment in the future to feedback the data of parameters in the recommended model may be necessary for a better confidence of results’ correctness. Achievement of this research may provide for decision-making of road construction plan or being utilized in the Intelligent Transportation System (ITS), as well as traffic management and control practically.

Keywords : Work-Road, Cloud Model, Optimizing Dijkstra’s Algorithm, Intelligent Transport System (ITS), Geographic Information System (GIS)

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誌謝

終於到了撰寫誌謝的時候,完成這本論文,代表兩年的辛苦有了成果,

也代表著即將離開宜大九年的求學生涯。在宜大的日子裡,幫助我、支持 我的人太多了,沒有你們,就沒辦法完成這篇論文,對於你們心中充滿無 限感激,在此謹以文字獻上最大的感謝。

感謝恩師徐輝明教授從五專、二技到研究所九年來的悉心指導與諄諄 教誨,讓學生在學業及為人處事態度上獲益良多,若無老師指導,論文恐 無法順利完成,在此衷心感謝。此外,兩年研究所生活中,最值得回味的 就是每天晚上跟老師ㄧ起聊天、ㄧ同討論計畫案及學業、一起出去吃宵夜、

生活的點滴,這是我身為 Hsu 研究室與老師ㄧ輩子共同的回憶!

論文審查及口試期間,承蒙黃賢統教授、游棫誠教授與趙紹錚教授撥 冗審視,並且悉心斧正疏漏之處,使本論文更臻完備,學生銘記在心,特 此致謝。在學期間,感謝黃宏謀院長、薛方杰教授、謝宏仁教授、游棫誠 教授與趙紹錚教授對學生在專業知識上的培養教誨,亦在此特表謝意。

最感謝的,還是我親愛的父母與兄長,謝謝你們二十多年來對我的關 懷與愛護,讓我能無憂無慮的專心於學業上,努力完成這篇論文,真的謝 謝你們,我愛你們!最後,僅將此文獻給所有愛我及我愛的人,願與大家分 享這份喜悅!

2006.7 于宜蘭 宜蘭大學

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目錄

中文摘要……….…………..……….………...……..Ⅰ 英文摘要……….…………..……….………...……. Ⅱ 誌謝……….Ⅲ 目錄……….………Ⅳ 圖目錄. ………..………...Ⅶ 表目錄. ……….………..Ⅸ

第一章 緒論...1

1.1

研究背景與動機... 1

1.2

研究目的及範圍... 4

1.3

研究方法及流程... 5

1.4

預期效益... 9

第二章 文獻回顧...10

2.1

道路路段封閉方面研究... 10

2.2

智慧型運輸系統(ITS)方面研究 ... 11

2.3

地理資訊系統(GIS)與路徑分析方面研究... 13

2.4

雲模式(C

LOUD M ODEL )應用方面研究 ... 14

2.5

小結... 14

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第三章 模式架構...15

3.1

現況分析與問題描述... 15

3.2

模式架構... 22

3.3 雲模式(C LOUD M ODEL )方法應用說明 ... 25

3.4

最佳化 D

IJKSTRA S

演算法應用說明... 26

3.5 輸入參數資料說明 ... 28

3.6 案例執行... 29

3.7 現況道路施工管理概述 ... 33

3.8

小結... 33

第四章 智慧型運輸系統(ITS)之應用規劃 ...34

4.1 智慧型運輸系統簡介 ... 34

4.2 區域性智慧型運輸系統問題概況 ... 36

4.3

先進旅行者資訊系統簡介... 42

4.4

小結... 43

第五章 永續智慧型運輸系統...46

5.1

永續運輸之意義... 46

5.2

人本運輸之意義... 47

5.3

永續智慧型交通評估指標... 48

(7)

5.4

啟動機制... 50

5.4.1 行動方案之目標 ... 51

5.4.2 行動方案之標的 ... 51

5.4.3 行動方案之啟動機制 ... 51

5.5

小結... 52

第六章 結論及建議...54

6.1 結論... 54

6.2 建議... 55

參考文獻...58

附錄

附件一……….………61

附件二……….………64

(8)

圖目錄

圖 1-1、研究流程圖……….………..8

圖 1-2、系統雛型架構 ……….………...8

圖 3-1、宜蘭縣近三年道路橋樑施工案件分佈圖.………16

圖 3-2、宜蘭縣全年施工重要道路……….………17

圖 3-3、交通流理論階段性發展之過程……….22

圖 3-4、道路施工封閉一……….. 24

圖 3-5、道路施工封閉二……….. 24

圖 3-6、開發項目交通流量擴散現象……….. 26

圖 3-7、Dijkstra’s 演算法與最佳化 Dijkstra’s 演算法 …………..…….…28

圖 3-8、道路施工點位圖….……….. 31

圖 3-9、道路施工點位及路網圖……….. 31

圖 3-10、道路施工點位及道路節點圖……….. 32

圖 3-11、受施工影響之路段………..………….……….. 32

圖 3-12、受施工影響路段之平均旅行速率圖………..………….…….…….. 33

圖 4-1、ITS 提供的好處 ………..………. 34

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圖 4-2、狹窄市區道路現況照片.…….………….………..………. 37

圖 4-3、缺乏人本運輸理念的舊市區道路.………..………. 38

圖 4-4、北宜高通車後台北通勤圈東西部空間對照示意圖……… 40

圖 4-5、ITS 系統與現實生活中連結………45

圖 4-6、整合無線傳輸網路……….………..………… 45

圖 5-1、評估指標及啟動機制之流程……….. 52

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表目錄

表 1-1 近年來我國人口與汽機車成長一覽表 ……….….…...4

表 1-2 近年來我國道路長度成長一覽表 ……… 4

表 3-1 基地開發須作交通影響評估報告之項目(本研究整理) ……… 18

表 3-2 交通影響評估報告工作項目……… 19

表 3-3 交通維持計畫工作項目……… 21

表 3-4、利用顏色代表道路服務水準………..……… 29

表 4-1 民國 100 年道路系統平日及假日大型活動運量比較一覽表……… 39

表 5-1 服務水準劃分標準 ……… 49

表 5-2 郊區慣用之道路服務水準換算表……….50

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第一章 緒論

1.1 研究背景與動機

近年來最大的交通建設工程莫過於臺北縣南港到宜蘭縣蘇澳的北宜高 速公路,在北宜高速公路開通前,宜蘭縣主要聯外道路只仰賴蘇花公路、

北宜公路、北部濱海公路、北部橫貫公路(台七)、東西橫貫公路(台七甲)與 各生活圈聯繫,在地理環境限制下,使得人口及各種產業發展多遲滯;北 宜高速公路開通後,由於都市機能差異,宜蘭縣將會成為大台北地區周圍 等時生活圈(30~45 分鐘)之衛星市鎮;另一方面由於宜蘭地區開發較早,舊 市區街道狹小、停車空間設置不足、整體前瞻性規劃不足,在道路交通日 益惡化之情況及因應未來高速公路開通後所帶來大量的人口及產業衝擊,

除預先規劃縣內未高度開發之土地使用,更需著重於交通路網整體通盤規 劃及分析。

由於國民生活水準不斷提昇,為了進而提升行的方便,導致各種私人 運具佔有率大幅增加,原本狹小道路為容納各種運具之承載,亦逐漸不斷 增設及拓寬道路使容量與可及性迅速提升;而當交通動線服務品質提升 後,更延伸出私人運具大量急遽成長,造成惡性循環之問題層出不窮;上 述此些問題,許多國家(如美國、丹麥、日本)由於工商產業急遽發展,早已 遭遇許多該交通方面相關問題,亦根據此些問題推衍出許多配套解決之措 施及辦法,但往往治標不治本,到了 80 年代末期,美國率先提出智慧型運

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輸系統來因應各種近代特有之交通難題。

近年來,政府著重的不再只是道路增設及拓寬工程,而是逐漸朝向大 眾運輸建設發展,以減少私人運具行駛至公路上,較著名的大眾運輸及公 路工程有貫穿北到南之高鐵工程及坪林到宜蘭縣蘇澳鎮之北宜高速公路。

宜蘭縣為台北之後山,亦有後花園之稱,而其觀光資源極為豐富,更以觀 光作為立縣之主要根本;故在北宜高開通後,除了原本在臺北縣市及其它 鄰近縣市上下班來回通車及搬遷至宜蘭之民眾,更會引來更大量之觀光人 潮;為疏散及減少私人運具行駛進入宜蘭縣市區,造成重要活動節慶及星 期假日時癱瘓宜蘭縣之市區交通,故需配合道路系統及交通網路系統進行 分析。

宜蘭縣境內道路從早期開始即屬經常性施工道路,近年來更因高速公 路之開通及落實各項縣政都市計劃、道路建設計劃、下水道工程等,使宜 蘭縣境內道路長期處於施工狀態,較顯為人知的工程有台九線沿線拓寬工 程、東西向聯絡道新建工程、下水道興建工程以及經常門道路維護改善工 程等,而就國內由道路施工引起之交通道路事故有1,207 件,死亡約有 288 人,事故受傷者約有 1,541 人,由數據顯示道路施工所引發的交通事故佔有 一定之數量。

道路施工往往引致有交通阻塞、造成交通事故與製造環境汙染等問

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題,乃為國內外所共同詬病之課題。近年由於國民經濟的整體提升,每人 每戶幾乎皆擁有自己的運具,且隨著時間的積累,私人運具數量大幅成長(自 民國八十一年底的 11,268,254 輛,增至八十九年底之 17,022,689 輛,約增 加 5,754,435 輛,成長約為 51.07%,平均年成長率約為 6.38%,相關數據詳 表 1-1),造成道路容量漸漸不敷當初設計時所擬定之最大容量,故擴增道 路容量為交通工程改善勢在必行之課題(道路增設方面,由八十一年之 29,759 公里,成長至八十九年底之 35,931 公里,九年來我國道路長度約增 加 6,172 公里,成長約為 20.74%,平均年成長率約為 2.59%,顯示道路成 長幅度遠低於機動車輛成長幅度);道路施工除了牽涉政策性管理層面之問 題需解決外,亦需有其他方式輔助工務部門更精確的發布事宜,以及控制 道路施工時,對施工路段交通及周圍鄰近路段影響之分析能力。

由表 1-2 所示數據可清楚顯示私人運具、人口及道路長度之增減比 例,更顯三者之相對應之關係;而於交通流理論中(人、車、路),此三者之 關係更是與各種理論發展過程密切相關。在交通運輸業的不同發展時期和 科學技術發展的不同階段,對交通流理論和交通影響分析皆佔極重要之角 色,而交通影響分析中,影響範圍的確定存在著許多不確定因素,當對城 市的某個部份進行新的開發時,由新開發所誘發之新增交通需求,會使開 發工程周圍地區交通設施乃至整體路網的道路服務水準下降,而道路施工 需要封閉路肩與降低行駛速率,且若駕駛人不不能及時反應降低速率以及

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因受其他車輛干擾維持正常之駕駛行為,很容易發生不必要之交通意外,

故因道路施工所導致之交通影響及路徑指派皆為本研究之重點。

表1-1 近年來我國人口與汽機車成長一覽表 機 動 車 輛 總 計車 輛 年 增 率

( % )

車 輛 持 有 率

( )

年 份 人口數(人)

( 未 調 整 ) ( 調 整 後 ) 未調整 調整後 每千人 每 千 戶

戶 數( 戶 ) 81 年 20,802,662 13,870,077 11,268,254 10.30 6.19 542 1,971 5,718,272 82 年 20,995,416 15,190,089 11,856,528 9.52 5.22 565 2,157 5,495,888 83 年 21,117,874 16,536,838 12,377,084 8.87 4.39 586 2,191 5,648,562 84 年 21,357,431 13,201,471 13,201,471 -20.17 6.66 618 2,269 5,819,155 85 年 21,471,448 14,273,465 14,273,465 8.12 8.12 665 2,386 5,982,213 86 年 21,683,316 15,345,743 15,345,743 7.51 7.51 708 2,481 6,185,146 87 年 21,928,591 15,959,135 15,959,135 4.00 4.00 728 2,505 6,369,768 88 年 22,092,387 16,317,768 16,317,768 2.25 2.25 739 2,505 6,513,324 89 年 22,276,672 17,022,689 17,022,689 4.32 4.32 764 2.548 6,681,683 資料來源:交通部統計處,中華民國交通統計月報(八十九年十二月)。

表1-2 近年來我國道路長度成長一覽表(單位:公里) 公 路

國 道 省 道 縣 道 鄉 道 專 用 道 路

計 市區道路 總 81 年 382 4,075 2,615 12,463 387 19,922 9,837 29,759 82 年 447 4,067 2,614 12,463 387 19,978 10,470 30,448 83 年 447 4,067 2,614 12,461 387 19,976 11,403 31,379 84 年 447 4,209 2,531 12,454 390 20,031 12,167 32,198 85 年 484 4,246 2,533 12,465 390 20,118 12,660 32,778 86 年 528 4,321 2,461 12,465 390 20,165 13,463 33,628 87 年 538 4,376 2,451 12,467 390 20,222 14,679 34,901 88 年 593 4,424 2,446 12,466 390 20,319 15,453 35,775 89 年 608 4,447 2,455 12,475 390 20,375 15,556 35,931 資料來源:交通部統計處,中華民國八十九年交通統計要覽,九十年六月出版。

1.2 研究目的及範圍

近年來,國內各縣市交通網路與道路系統之相關課題不斷推陳出新,

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但此方面問題多為討論某些現象與為特定局部小範圍地區所做之研究探 討,此些研究成果往往只能在某些地區驗證或部分通則適用,對於國內交 通運輸網絡系統整體來探討,實未徹底解決部分地區僅有的交通現象;基 於此,本研究綜合宜蘭縣之歷史背景及交通特性,研擬以下主要研究範圍:

1. 蒐集國內外及宜蘭縣已有之規劃研究報告,配合相關公務部門提出 本縣欲執行 ITS 相關配套措施前之交通問題改善辦法及可行性分 析。

2. 文獻回顧國內外關於道路施工及交通影響評估及 ITS、GIS 於路徑分 析之相關應用。

3. 交通影響評估即是在開發案進行前,分析該工程項目對交通服務水 準的影響程度及影響範圍;本研究乃基於此,提出利用方法論「雲 模式(Cloud Model) 」及「最佳化 Dijkstra’s 演算法」方式,前者利 用參數設定模擬路段施工前影響交通之區域範圍程度,後者為指派 調度最短路徑分析;整體模擬成果將供工務部門於施工該路段時,

作為交通疏導及控制管理分析之用。

1.3 研究方法及流程

本研究主要預先蒐集國內外相關文獻及宜蘭縣歷年規劃報告,並探討 現況及未來施行智慧型運輸系統之前置作業,並與公務部門單位討論相關 配套解決辦法,之後將配合產、官、學三方合作方式進行後半部研究。基

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於道路交通之開發建設頻繁及研究需求,近年來國內引進許多相關交通模 擬軟體,期望能利用軟體之模擬,使其成果能趨於與真實環境中相符合,

而此類軟體大多是為了進行土地利用分析、交通量調查、事故模擬分析等,

鮮少有將道路施工對交通影響之部分加入考量分析者,相關流程請見圖 1-1。本研究將主要流程及方法分為下列幾大相:

1. 文獻蒐集探討。

2. 訪談公務部門及研擬執行計劃相關方案。

3. 利用 Cloud Model 計算因道路施工對周圍交通影響範圍;而 Dijkstra’s 演算法為 GIS 領域中計算最短路徑之方法,其用來計算 本研究之影響範圍外指派到路最短路徑。

4. 將系統雛型模擬成果與實際環境進行對照,圖 1-2 為系統雛型架 構。

5. 成果討論、建議事項及未來展望。

研究中利用程式模擬道路施工時對交通影響範圍之分析,而利用程 式、軟體模擬展示、與模式理論推演應用部分,與現地實際施作相比具有 下列優勢:

1. 成本低廉,並且可以快速地得到結果。

2. 程式模擬可以很容易產生各種性能指標之量化數據,如旅行時間、

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平均速度、燃料消耗、停車次數等,故而解決部分數據在現地調查 中很難獲得之困難。

3. 程式模擬過程中很容易修改物理設施屬性,分析交通設施改變對交 通系統的影響,例如新建道路對交通系統之影響,在實驗中很難辦 到,即可採模擬方式較易達成。

4. 預判未來之交通需求變化對現有交通系統之影響,亦只能採用軟體 模擬去實現。

5. 模擬軟體中可以在相同交通狀況下,比較各種交通管理和控制策略 之效果,而在現場實驗中,交通狀況不斷變化,缺乏統一之判斷標 準。

6. 利用相似於交通流之模式理論推演可模擬實際環境之現象,較易達 到效果。

7. 利用軟體展示程式模擬之成果,可讓決策者依成果圖推演,以實施 相關配套措施。

故利用程式模擬展示及模式理論解釋驗證交通相關現象,是交通流理 論之實現和應用之重要工具。本研究利用程式模擬預期假設,並利用假設 參數預判未來之交通流及模擬道路施工之交通範圍影響。

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圖 1-1、研究流程圖(本研究整理)

圖1-2、系統雛型架構(本研究整理)

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1.4 預期效益

本研究初步規劃研究之預期效益歸納下列幾項:

1. 將相關文獻及規劃報告彙整,以利相關公務部門後續索取資料之 便利。

2. 降低因道路施工產生之道路傷亡事故及維持道路設計服務水準。

3. 將公務部門原有之應用系統做相關加值應用。

4. 促使宜蘭縣跟上其他縣市發展 ITS 相關應用之腳步。

5. 研究中所使用之方法論應用,將可利於後續做相關 ITS 應用時之 參考。

6. 本研究所開發之系統,除可讓公務部門規劃時之參考做永續之規 劃及後續其他加值之應用,更讓來宜蘭縣之觀光民眾能夠預先查 詢及瞭解路況。

由於ITS 之發展,將可有效降低交通壅塞、提高運輸機動性、提高能 源使用率及促進宜蘭縣之觀光產業更蓬勃發展,故藉由本研究之成果配合 未來 ITS 之推行,更可將讓宜蘭縣之交通能永續經營。

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第二章 文獻回顧

本研究為同時針對道路施工所造成之交通衝擊影響與受影響範圍內之 路徑調度指派問題進行研究與探討,故於過內外文獻蒐集相關資料,發現 目前國內外並無同時針對此兩問題進行研究與探討之文獻,而單就以道路 施工、標誌與旅行速率方面文獻以及智慧型運輸系統(Intelligent Transport Systems, ITS)與路徑規劃文獻,近年來則多有研究進行討論,故本研究將針 對道路施工與標誌與旅行速率關係及智慧型運輸系統、地理資訊系統 (Geographic Information Systems, GIS )與路徑分析兩方面之相關國內外文獻 進行初步回顧。再者,本研究以雲模式(Cloud Model)構建交通影響評估,

並應用最佳化 Dijkstra’s 演算法指派最短路徑,故亦針對上述兩種方法應用 於運輸領域方面之相關文獻做一回顧,以作為本研究發展之基礎及參考。

相關文獻茲整理如下:

2.1 道路路段封閉方面研究

早期已有學者針對施工地區、設立警告標誌以及駕駛人行駛速率程 等方面進行研究;近年來由於國內外交通科技之盛行影響,使國人更 加重視軟體模擬對於交通方面相關問題之研究。以下介紹部份代表性 文獻。

蘇昭銘等(2004),對封閉型社區路口進行實地調查與分析,並透過 SYNCHRO車流模擬軟體與成本效益分析,探討研究範圍內最適號誌設

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置形式,得知現況的號誌設置形式與時制計畫未達最佳化,仍有改善 調整的空間,而依研究結果顯示,已初步有效改善各路口,除路口的 停等延滯可獲得降低之外,預期闖紅燈行為也可有效減少。

魏健宏等(2004)曾針對施工地區對駕駛人行駛速率之影響進行研 究,以EON Studio這套軟體作為建構虛擬場景軟體,它最大的特點是容 易上手,且可以做到以往VRML無法實現之項目,如碰撞等,對於日後 研究之延伸性有很大的幫助;並由模擬分析結果可得知,車流進入施 工地區前,將標誌放大後,將使駕駛人行車速率較為平緩,且不易受 周遭系統車加減速之干擾,並使駕駛人增加了20~30m之反應距離,即 1~2秒之反應時間,此項成果將有助於日後事故預防之推展。

2.2 智慧型運輸系統(ITS)方面研究

ITS 的目標在於促進交通安全、減少擁擠、提高機動性、增進經濟 生產力、減少環境衝擊、提昇能源使用效率及帶動相關產業發展。本 研究蒐集國內外交通方面相關書籍及論文,由國內文獻可看出有許多 規劃及施行細則,皆仿照歐美國家之政策及辦法,而引用最多來源者 為美國;除了因該國之國力及科技具權威性外,其相關配套交通政策 辦法有許多皆適用於國內,故有許多的法令、條文、手冊,國內是將 該版本修正後或直接引用(如美國國家公路與運輸官員協會【American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO】)推 行使用。從美國文獻記載,80 年代末期,在交通史上遭遇前所未有之

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難題,即因汽車工商產業發展甚钜,導致道路容量嚴重不足,儘管拓 寬、增設道路空間容量,雖短暫解決該年度之問題,但不久亦延伸出 許多更無法解決之課題,此時相關領域之科學家及學者,探討出利用 高科技技術,於載具及通路裝設偵測器及相關電子設備,讓用路人可 及時掌控路況,更可讓管理者透過偵測器與監控中心連線做好及時路 況資訊,當時學者及科學家稱此種技術為智慧型運輸系統(Intelligent Transport Systems, ITS)。國內近年亦遭遇許多相關交通問題,經過研究 討論後,亦陸陸續續引進相關技術,並成立相關學術研究機構從事此 方面之研究試驗,相關研究如下:

張堂賢(2001)曾針對智慧型運輸系統對都市交通管理系統發展作 詳細之介紹,並引用國外多項先進交通計畫實例,為國內 ITS 發展做 初步發展規劃,且以臺北市為例進行推展交通智慧化。

陳德望等(2002)曾針對交通流之模擬應用於 ITS 上之分析,並說明 瞭軟體模擬、模式理論推演部分與現場實際相比具有下列優點:

(1) 成本低廉,並且可以很快得到結果。

(2) 模擬軟體可以很容易產生各種性能指標的量測,如旅行時間、

平均速度、燃料消耗、停車次數等,此些數據在現地測計時較難獲 得。

(3) 模擬軟體中較易修改物理設施屬性及分析交通設施改變對交

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通系統的影響。

(4) 預判未來之交通需求變化對現有交通系統之影響。

(5)在相同交通狀況下,較易比對各種交通管理和控制策略之效 果,而在現場實驗中,交通狀況不斷變化,缺乏統一之預判標準。

(6) 利用相似於交通流之模式理論推演可模擬實際環境之現象,以 達效果。

2.3 地理資訊系統(GIS)與路徑分析方面研究

以往 GIS 之相關應用於防救災、水土保持、電子地圖應用等各方 面領域已有良好之成效,本研究利用最短路徑方法於道路施工時所造 成之交通壅塞,將車流導引至替代性道路以分散車流,故以下將回顧 GIS 中運用較為廣泛之路徑分析方法之相關文獻。

曾文(1998)曾針對 GIS 中較常使用之網路分析作詳細比較,並指出 求解演算法十多種中,以Dijkstra’s 演算法最被 GIS 領域廣泛使用,且 為效率較佳之演算法。

王開義等(2003)曾針對 GIS 領域中最短路徑問題進行了改進,並提 出了最佳化Dijkstra’s 演算法,且提出了必要證明和適用條件,其更應 用於許多大型公路資訊係統應用中,皆有良好之效果。

樂陽等(2005)在已存在的一些最短路徑演算法測試總結的基礎 上,根據 GIS 中網路計算的實際情況,從網路結構的拓撲表示以及

(24)

Dijkstra’s 演算法中快速搜索技術的實現入手,提出了一種 Dijkstra’s 最 短路徑演算法的高效率實現方法。

2.4 雲模式(Cloud Model)應用方面研究

Cloud Model 原為利用於氣象、毒氣等方面之應用模式,其所考量 之變數因數為許多不確定之因素,而交通影響分析中影響範圍的確定 同樣存在許多不確定因素,考量有毒物質在大氣中的擴散與交通量在 路網中的分佈在理論上是相似的,故本研究運用Cloud Model 定量地確 定交通影響範圍。以下將回顧Cloud Model 之相關文獻。

王麗等(2001)曾針對 Cloud Model 在交通影響分析中之應用,指出 其適用於不同開發類型、規模和強度之開發項目,並適用近期和遠期 之交通影響分析,且方法計算較不繁雜,易編譯成軟體程式。

2.5 小結

綜合以上回顧,目前已有許多相關性研究,但皆尚未加以串聯予以 探討及分析,尤其是道路施工部份,文獻回顧中尚未蒐集到探討道路 施工於交通影響評估相關文獻,只有部分施工管理提及基地施工需提 出「交通維持計畫」,雖為必要性政策,但實務面上對交通擁擠車流改 善疏導而言卻顯極為不足,故研究中將利用Cloud Model 對道路施工事 件進行交通影響範圍評估,並利用最佳化Dijkstra’s 演算法給予進行擁 擠路段指派調度。

(25)

第三章 模式架構 3.1 現況分析與問題描述

重大之道路施工,將會造成車流旅行速率降低,一旦道路施工封 閉,除使既有道路車流導引至其他周圍暫時替代性道路,輕微造成道 路服務水準下降,嚴重將會促使道路完全堵塞,而一般道路施工除影 響車流外,如施工作業或者道路出現損毀,未及時設置警示標誌、未 採取防護措施,或者應當設置交通信號燈、交通標誌、交通標線而沒 有設置或者應當及時變更交通信號燈、交通標誌、交通標線而沒有及 時變更,致使通行的用路人、車輛及其他財產遭受損失的,負有相關 權責的單位(營造商、工務單位),輕微者依法承擔賠償責任,嚴重者將 會導致嚴重國賠,該問題凸顯出政府對於交通系統緊急應變的處理尚 缺乏驗,而交通系統緊急應變的計畫亦欠周詳,此些問題皆能及早預 防及排除。

宜蘭縣於 93~95 年期間關於道路橋樑施工之案件不包含一般管線 施工之案件道路橋樑施工共有 55 件(詳附件一),重要道路部分即佔了 1/3(詳圖 3-2),一般集匯道路則佔了 2/3。由最新三年來資料顯示,排 除平時一般管線施工,平均每月份道路橋樑施工案件共有 4.5 件(詳圖 3-1),顯示宜蘭縣許多道路長年處於施工狀態,對於用路人而言,道路 駕駛品質算是非常差。

(26)

宜蘭縣93-95年道路橋樑施工案件月份分佈圖

0 2 4 6 8 10

0 2 4 6 8 10 12

月份

施工案件數 施工案件

圖3-1 宜蘭縣近三年道路橋樑施工案件分佈圖(本研究整理)

就永續交通之意涵而言,道路施工除施工時所引起的塵土、噪音污 染等,施工所引起之交通壅塞,使汽機車所排放之廢棄及熱量造成環 境二次污染,而因交通系統整體受影響,汽油燃料、交通事故及社會 成本皆會提高,故對於永續交通所注重之環境、社會、及經濟三方面,

將有極大之影響。

道路橋樑施工除影響交通流之外,就人本運輸觀點,交通資訊之提 供能體現人對資訊認知與遵循的特點,進而滿足人對資訊的需要,則 該交通資訊才算得上人性化的資訊,而宜蘭縣94 年度交通事故原因分 析統計A1、A2 類(詳附件二),因道路施工及設置標誌、號誌不良所引 起之交通事故A1 類有 23 件,A2 類有 884 件,而引起之國賠事件亦佔 不少。

每月施工案件平均有 4.5 件

(27)

圖 3-2 宜蘭縣全年施工重要道路(本研究整理)

基地開發無論是在開發過程中或是在開發完成後,大抵均會對周遭環 境產生不同程度的衝擊,為有效改善基地開發行為所衍生之相關交通問 題,確實於開發行為未進行前即掌握預期可能造成的影響, 並事先提出改 善策略,以及於開發行為完工啟用前,研擬相關因應對策,以降低基地開

較粗藍色部分為施工重要道

(28)

發後對地區交通之影響與衝擊(基地開發類型及所需進行之交通影響評估詳 表 3-1 及 3-2);而就道路施工而言,目前並無對此作交通影響評估之機制,

僅有施工期間交通維持計畫(詳表 3-3)之措施(市區道路工期 5 天以上及鄉道 工期 30 天以上須作交通維持計畫),但此套措施早已淪為形式,爰此,本研 究將上述之考量作為研究中探討之ㄧ環,以作為量度對地區交通影響程 度,並進而據以做為建議適宜開發量體及規模之參考。

表3-1 基地開發須作交通影響評估報告之項目(本研究整理)

項次 項目名稱 實質內容

1

工業設施 工廠、工業區、貨櫃集散場開發。

2

商業設施 大型購物商場、商業或綜合性大樓、舊市區更新及

高樓建築開發。

3

住宅設施 住宅社區、舊市區更新及高樓建築之開發。

4

風景遊憩設施 遊樂區、休閒農場、風景區、高爾夫球場及運動場

地之開發。

5

文教、醫療設施 學校、大型宗教設施及醫院開發。

6

特定專用區域 工商綜合區、高科技媒體園區之開發。

7

特定用地開發 道路、鐵路、大眾捷運系統、港灣及機場等設施場

站之開發。

8

其它經主管機關公告者 ---

(29)

表 3-2 交通影響評估報告工作項目(本研究整理)

項次

1

基地區位及基本配備說明

2

基地周圍交通特性現況說明

(1) 周圍道路系統特性說明 (2) 路段車流特性服務水準評估 (3) 路口車流特性服務水準評估 (4) 大眾運輸系統特性分析 (5) 停車供需分析

3

鄰近相關建設計畫

(1) 基地鄰近相關重大交通建設計畫及影響 (2) 基地鄰近土地開發計畫及影響

4

基地開發交通需求分析

(1) 基地開發衍生交通量推估 (2) 基地衍生停車供需

(3) 基地接運設施衍生需求分析

5

基地停車場動線規劃、管理

(1) 基地停車場出入口設置原則 (2) 停車場出入口車道佈設寬度 (3) 基地停車場車輛進出動線

(4) 停車場出入口容量、等候長度分析 (5) 停車場出入管理措施

(6) 停車場內導引及安全管制設施

(30)

項次

(7) 停車場營運管理計畫

6

交通影響評估

(1) 目標前基地開發前後之交通影響分析 (2) 目標前基地停車場興建交通影響分析 (3) 目標年路口路段服務水準分析

(4) 目標年基地五百公尺範圍停車供需分析

7

交通影響評估

(1) 基地週邊交通改善措施 (2) 基地臨停設施及管制 (3) 停車場內部改善措施

8

結論與建議

(31)

表3-3、交通維持計畫工作項目(本研究整理)

項次

1

施工單位及負責人、工程名稱、項目、範圍及時程

2

施工方法

3

施工安全措施

4

施工機具、材料及廢土等之進出方式

5

佔用道路、車道佈置及疏散路線之安排

6

交通管制措施及配合情形(包括號誌、標誌、標線、槽化、單行道、轉向限制、

路邊停車管制、客運及公車站調整及行人通行之安排等)

7

施工期交通管理權責分工

8

施工期間交通維持費編列情形

9

其他必要事項

傳統交通流理論和現代交通流理論並非截然不同的兩種交通流理論 體系,僅是二者所採用之主要研究方式有所區別,各有優缺點應用等,皆 各有其適用之題,常於研究中同時使用兩種模式,使研究成果更能符合現 實生活且更具說服力及可靠性。藉由交通流理論及各式方法論之穩固成 型,ITS 劃下未來資訊科技化時代之開端,利用許多方法論之應用和配合科 技資訊化之輔助,各類先進式之偵測器相繼利用於各個路口、埋設於道路 通行出入口處及裝設於各車輛中,將所有理論實現於日常現實生活中,且 朝交通自動化、管理智慧化施行,更可利用軟體模擬於建置實體化設施時 之參考,各交通流理論之發展歸類於圖 3-3。

(32)

圖3-3、交通流理論階段性發展之過程(本研究整理)

目前國內交通流理論之現況即為革命時代與資訊科技智慧型時代,各 縣市政府皆極力爭取預算發展運輸系統智慧化,而本研究之成果可作為 ITS 實現中之ㄧ環,本文後續部份將說明如何將研究成果應用於現實道路施工 前之分析應用。基於上述,故本研究對於因道路施工所引起之交通影響及 及車流之導引之使用方法於下文給予解釋。

3.2 模式架構

本研究以 Cloud Model 及最佳化 Dijkstra’s 演算法方法建構一道路施 工之交通影響評估模式及因施工道路引發之路線調度問題。本研究分別針 對模式架構、模式相關假設等進行探討,為適當簡化模式的發展與界定模 式的使用限制,本研究訂定下列基本假設:

(33)

1. 道路施工與一般工程相比,較難區分出施工規模之大小,經訪談工 程人員得知,除施工路線長度、施工單線道、施工雙線道之外,目前 尚未區分施工規模範圍,上述三點也只是一般常見狀況,但實際製作 施工進度並未納入考量,故本研究基於模擬與實際對照之相符合度考 量,亦不納入區別。

2. 一般道路施工點之認定,至少有一車道可容納大客車或卡車通過為 止;道路施工封閉點之定義以車輛完全被阻隔無法通行為主,故車輛 無法通行則視為一個道路施工封閉點。

3. 本研究僅考慮純粹一般道路施工點及道路施工封閉點兩種(詳圖 3-4)。

4. 不討論鋪面植被等區別

5. 一般道路上之行駛車輛可區分為機踏車、小客車、公車、小巴士、

大型貨櫃車、小型貨櫃車等,本研究基於減少複雜度,故以道路上行 駛皆為小客車為主要之分析對象。

6. 一般道路在施工時,並無做分段施工之告示,僅在施工日(週、月) 報表內呈現,但施工報表屬經常修改之項目,故一般民眾或工務單位 皆無法得知何時施工或哪處施工,此問題將於後續研究時給予解釋。

(34)

7. 由於道路施工路段於模式內較難表示,預計以道路里程數來做為網 路節點,施工道路則以兩里程數之間線段表示。

圖3-4、道路施工封閉一(本研究整理)

圖3-5、道路施工封閉二(本研究整理)

(35)

8.研究中僅考慮單一道路施工事件,並不考慮多項道路同時施工時各工 程彼此之間影響狀態。

3.3 雲模式(Cloud Model)方法應用說明

Cloud Model 原為利用於氣象、毒等方面之應用模式,其所考量之變 數因數為許多不確定之因素,而交通影響分析中影響範圍的確定同樣存在 許多不確定因素,考量有毒物質在大氣中的擴散與交通量在路網中的分佈 在理論上是相似的(詳圖 3-6),故本研究運用 Cloud Model 定量地確定交通 影響範圍。利用 Cloud Model 具有以下特點:

1. 該系統是由許多子系統組成,且由開發項目產生的交通量分配到整 個影響範圍內的所有子系統是穩定的。

2. 系統為非線性系統。

3. 由於開發項目產生交通量的擴散,將打破原有系統的平衡態,使系 統遠離平衡態,但由於系統具有失穩機制和飽和機制,可形成耗散結 構,最後達到新的平衡態。

4. 整個系統為開放系統,與外界有物質和能量交換(在此指交通量)。

其簡化公式為

4 2 d

d

C

X Pa

π β ς

=

(3-1)

(36)

X

d:最大擴散距離

β:參數,可取1、0.3、0.05 等值(參考王麗等(2001)) ς :開發項目交通量向外擴散之比例

P:位能 a:常數

C

d:開發項目產生對周圍路網的影響力

透過上述式子可以確定開發項目對周圍路網產生不同影響的最大範 圍,可通過參數β調節,β依前人研究可取 1、0.3、0.05 等值。

圖3-6、開發項目交通流量擴散現象

3.4 最佳化 Dijkstra’s 演算法應用說明

Dijkstra’s 演算法的基本架構是:假設每個點都有一對標號 (dj, pj),

其中dj 是從起源點 s 到點 j 的最短路徑的長度 (從頂點到其本身的最短路徑 是零路(沒有弧的路),其長度等於零);pj 則是從 s 到 j 的最短路徑中 j 點的 前一點。求解從起源點 s 到點 j 的最短路徑演算法的基本過程如下:

(37)

(1) 初始化,起源點設置為:

1 ds=0, ps 為空;

2 所有其他點: di = ∞, pi = ?;

3 標記起源點 s,記 k=s,其他所有點設為未標記的。

(2) 檢驗從所有已標記的點 k 到其直接連接的未標記的點 j 的距離,

並設置:

dj=min[dj, dk+lkj] (3-2) 式中,lkj 是從點 k 到 j 的直接連接距離。

(3) 選取下一個點。從所有未標記的結點中,選取 dj 中最小的一個 i:

di=min[dj, 所有未標記的點 j],點 i 就被選為最短路徑中的一點,並 設為已標記的。

(4) 找到點 i 的前一點。從已標記的點中找到直接連接到點 i 的點 j*,

作為前一點,設置:

i=j* (3-3) (5) 標記點 i。如果所有點已標記,則演算法完全推出,否則,記 k=i,

轉到(2) 再繼續。

最佳化Dijkstra’s 演算法優於原始 Dijkstra’s 演算法,其關鍵在於其最 大搜索範圍可明顯地減少,而使搜索速度得到提高。圖3-7 顯示兩種演算法 的最大搜尋範圍,圖中大圓為原始 Dijkstra’s 演算法的最大搜尋範圍,橢圓 則為最佳化 Dijkstra’s 演算法的最大搜尋範圍。

(38)

圖 3-7、Dijkstra’s 演算法與最佳化 Dijkstra’s 演算法示意圖 最佳化Dijkstra’s 演算法之表達式為

圖3-7 圓面積

S

=π

r

2 =π(2 )

a

2 =4π

a

2 (3-4) 圖3-7 橢圓面積

S

=π

a

2 (3-5)

a c e e

, /

1 2 = (3-6)

1 − e

2

< 1

,所以圖3-7 中所示的圓和橢圓面積之比大於 4:1,亦即原 Dijkstra’s 演算法的最大搜尋範圍是最佳化 Dijkstra’s 演算法之最大搜尋範 圍的 4 倍以上(參考王開義等(2003))。

3.5 輸入參數資料說明

1.基礎資料

(1).點位座標(P_X , P_Y)

(39)

(2).路段長度(Length)

2.環境因子

(1).道路服務水準(R_S):市區-自由速率、郊區-平均旅行速路。

(2).道路設計容量(R_C) (3).里程數(施工區間 R_K) (4).封閉路段(R_B)

3.影響範圍區間(以每 10M 為區間)

4. 道路服務水準區別以顏色表示(如表 3-4)

表3-4、利用顏色代表道路服務水準

服務等級 顏色 A 藍 B 黃 C 綠 D 紫 E 橙 F 紅

3.6 案例執行

執行案例共有 66 個點位,依照蒐集之輸入資料進行分析,利用 Cloud Model 進行計算交通影響分析擴散範圍,並以每 10M 作一區間範圍,計算 最大範圍內受影響之道路;而受到影響之道路則以最近節點作為標記點,

配合最佳化 Dijkstra’s 演算法,將受影響道路之最近節點與起始出發節點連

(40)

結,分析模式設定最短路徑為三條,並以道路服務水準作為區分選擇行使 之路徑,以道路服務水準較佳及路徑長度較短者為優先行駛。

該案例位於市中心區,且於預定之十字路口進行道路施工(圖 3-8 至圖 3-10),該道路施工屬阻斷性施工,故欲通行之車輛須繞道行駛;藉由輸入 資料(道路長度、道路等級(市區)、初使道路設計容量、道路服務水準、封 閉之里程數點位、起訖點位)進行模式分析;輸出資料有最短路徑長度、受 影響改變之道路服務水準、建議行駛路線(3 筆)等。

由輸入資料分析得知,該施工點位影響路網內之路段數共 28 條(詳圖 3-11),各道路等級之平均旅行速率平均下降 10K.P.H(詳圖 3-12),即道路服 務水準平均下降一級,而由(蘇昭銘等(2004))得知,預先告知施工地點將可 有效改善各路口的停等延滯及降低受道路施工影響車流速率。

市區內之研究引用里程數做為道路施工之點位或施工路段長度,對於 用路人預先告知該點位或施工路段長度之幫助易遭誤解或判斷錯誤,而由 交通工程手冊及公路法擬定之規定,里程數為 1 公里設置一里程碑,但施 工點或路段長度並非一定座落於整屬里程數,如以 9k+600 表示時,用路人 並無法精確判斷出施工處,故於未來後續研究將可利用其它方式替代於市 區內施工點或路段長度之方式,如門牌號碼、公車站牌等方式。相對於市 郊區或郊區之建物較少,對於用路人之判斷影響較小,故此方式於市郊區 及郊區有較好之效果。

(41)

圖 3-8、道路施工點位圖(本研究整理)

圖3-9、道路施工點位及路網圖(本研究整理)

(42)

圖3-10、道路施工點位及道路節點圖(本研究整理)

圖3-11、受施工影響之路段(本研究整理)

(43)

道路施工影響之平均旅行速率

0 20 40 60 80

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 受影響之旅行速率道路數

自由車流速率

數列1

圖3-12、受施工影響路段之平均旅行速率圖(本研究整理)

3.7 現況道路施工管理概述

當道路於施工之狀況下,工務部門之管理原則即是把由施工帶來之負 面影響降到最低,因此每一條道路在開工前都應準備施工現場告示牌、放 置圍籬、定時灑水防塵及進行施工現場每日清潔。同時,協同交警對整修 工程的交通組織進行周密策劃、科學安排和充分準備,並施行每條道路分 段分邊施工、考慮加大夜間施工方案、車行道施工錯開交通高峰和加強交 通協調管制等措施,皆為現階段工務部門對於道路施工所進行之管制項目。

3.8 小結

透過雲模式之運用,能夠輔助決策者之經驗性判定,尤其對於不同規 模開發類型及範圍;在參數運用方面,如能考慮更多環境因子參數之間比 較,期使整體演算能達到其他之分析結果;而最佳化 Dijkstra’s 演算法,雖 較常運用於路網之最短路徑演算法,但整體之結果建議可於未來其他有相 關功能之軟體做驗證(如 ArcInfo 內之路網功能)。

(44)

第四章 智慧型運輸系統(ITS)之應用規劃

4.1 智慧型運輸系統簡介

ITS 乃是應用先進的電子、通信、資訊與感測技術,以整合人、車、

路的管理策酪,提供即時(real-time)資訊而增進運輸的安全、效率及舒適性,

同時也減少交通對環境的衝擊(詳圖 4-1)。

圖4-1、ITS 提供的好處(資料來源:中華智慧型運輸系統協會) 整體而言,發展 ITS 旨在運用先進科技於運輸系統,使有限的運輸資 源作最有效的利用,以增進「行」的便利,提昇人民生活品質。ITS 的內容 涵蓋技術面與行政法令面等兩方面的相關課題,發展 ITS 的目的即在於整 合兩大方面的相關資源,有效地改善交通運輸問題。

歸納發展ITS 的目標可以分為安全、環保、效率,以及經濟等四大目

(45)

標,各項目標之內涵與相對應的標的為:

目標1. 增進交通安全。

標的:減少交通事故,提昇行車安全。

目標2. 降低環境衝擊。

標的:減少空氣、噪音污染,提高能源使用效率。

目標3. 改善運輸效率。

標的: 降低交通擁擠,提高運輸機動性。

目標4. 提昇經濟生產力。

標的:促進相關產業發展,增加就業機會。

其九大服務系統如下:

(1). 先進交通管理系統(Advanced Traffic Management Systems, ATMS) (2). 先進旅行者資訊系統(Advanced Traveler Information Systems, ATIS)

(3). 先進公共運輸系統(Advanced Public Transportation Systems, APTS)

(4). 先進車輛控制與安全系統 (Advanced Vehicle Control and Safety System, AVCSS)

(5). 商車營運系統(Commercial Vehicle Operations, CVO)

(6). 危機處理暨緊急救援系統 (Emergency Management System, EMS ) (7). 電子收付費系統 (Electronic Payment System & Electronic Toll

Collection, EPS&ETC)

(8). 資訊管理系統 (Information Management System, IMS)

(46)

(9). 弱勢使用者保護服務 (Vulnerable Individual Protection Services, VIPS)

4.2 區域性智慧型運輸系統問題概況

考量宜蘭縣北宜高速公路暨聯絡道開闢後行車、停車以及大眾運輸因 應對策,宜蘭縣運輸系統既存之局部問題如聯外不便、行車時間過長,可 因高速公路通車而獲解決,但隨著可及性提高亦將加劇現有問題並衍生新 課題,如遊憩據點的聯外道路負荷、都市及遊憩據點之停車問題以及大量 運具產生環境衝擊等,皆須由先進智慧型交控系統使行車更加順暢提昇本 縣之遊憩品質。分析如下:

1、道路規劃缺乏特色,不符合觀光發展理念

現有縣內道路系統並未配合遊憩定位建置完整之基本的非機動車 輛運輸環境與休憩軸帶系統,道路系統規劃建置更應以「人」及「車」

為主體。此外,配合遊憩休閒活動屬性,欲以宜蘭縣遊憩系統以型塑整 體休憩環境,則須以順暢無壓之休閒意涵為宜蘭縣運輸觀光環境的實質 精神。

2、北宜高通車及宜蘭縣鐵路以東之東西向道路運輸需求遽增,加重現

有道路之負擔

宜蘭縣交通量成長後,南北走向之需求將因北宜高速公路之通車得 以獲得紓解,而鐵路以西之東西向道路則因未來路網建設尚無具體改善 計畫而導致道路服務水準低落。

(47)

3、舊市區路寬不足拓寬不易,且鐵路平交道多

宜蘭縣舊市區與其他縣市同樣面臨路寬不足,拓寬不易且鐵路平交 道多之困境,北宜高速公路通車時,宜蘭縣可及性提高後,進入宜蘭縣 之旅客到達宜蘭及羅東市區之機率亦高,市區道路路寬不足將應影響都 市運作效率,如何提昇現有市區道路之使用效率,並提高都市交通輸運 能量,避免人潮大量湧入導致都市交通環境惡化,應為本宜高速公路通 車交通改善計畫之重要配套之一,現況詳圖 4-2。

圖4-2、狹窄市區道路 (本研究整理)

4、居民使用機動車輛的比例偏高

此一問題乃為台灣地區各縣市普遍存在問題,市區道路缺乏人行環 境,市區大眾運輸不發達,致居民習以使用機動車輛作為日常代步工具,

如通學、接送學童、購物等,加以停車管理規章尚未落實,無形中加劇 都市交通負荷,則北宜高速公路通車後,由於運輸需求大幅增加,舊市 區之交通將面臨無法解決之困境,加上新發展區之競爭,可能導致其加 速衰退。如圖 4-3。

(48)

圖 4-3 缺乏人本運輸理念的舊市區道路(本研究整理)

5、運輸需求量季節淡旺季差異大

依宜蘭縣委託顧問公司所完成「宜蘭縣北宜高速公路及聯絡道開闢 後交通、停車及大眾運輸因應對策規劃案」分析,宜蘭地區之運輸需求 特性為平常日與假日之需求量差異大且型態不同,詳表4-1。尤其大型活 動期間,局部地區運輸需求驟增,由於觀光為本縣產業發展之重要方向,

而大型活動之舉辦尤能為觀光產業注入活力,因此所提供的道路系統不 應使旅客花過多的時間在運輸時間上故本縣之道路系統除應滿足常態性 之需求外,因應大型活動亦應建立道路需求調節機制,因此如何規劃迎 合遊憩行為與需求量之非常設型運輸設施或策略,同時亦能兼顧宜蘭縣 民「行」的權益為宜蘭縣運輸系統規劃之重要挑戰。

(49)

表 4-1 民國 100 年道路系統平日及假日大型活動運量比較一覽表

單位:PCU/日/雙向合計 平常日(保守方案) 親水公園大型活動

例假日(樂觀方案) 路名

道路容量 (C)

交通量(A) V/C(A/C)交通量(B) V/C(B/C)

差異倍 數(B/A)

高速公路 台北 宜蘭 96,000 65,121 0.68 61,336 0.64 0.9 2 台北 宜蘭 40,000 21,340 0.53 30,406 0.76 1.4 9 台北 宜蘭 40,000 1,602 0.04 15,334 0.38 9.6 北周界 176,000 88,063 0.50 107,076 0.61 1.2 側車道 宜蘭 羅東 96,000 69,375 0.72 101,705 1.06 1.5 高速公路 宜蘭 羅東 96,000 3,861 0.04 34,376 0.36 8.9 2 壯圍 五結 60,000 232 0.01 11,722 0.20 50.4 9 宜蘭 羅東 60,000 17,648 0.29 28,384 0.47 1.6 葫蘆堵大

宜蘭 羅東 40,000 9,772 0.24 11,669 0.29 1.2 蘭陽屏柵線 352,000 100,888 0.29 187,856 0.53 1.9 9 蘇澳 和平 46,000 5,540 0.12 20,664 0.45 3.7 高速公路 蘇澳 和平 96,000 22,161 0.23 48,216 0.50 2.2 南周界 142,000 27,701 0.20 68,880 0.49 2.5 7 牛鬥 棲蘭 20,000 4,016 0.20 12,514 0.63 3.1 西周界 20,000 4,016 0.20 12,514 0.63 3.1 7 員山 粗坑 20,000 12,210 0.61 23,161 1.16 1.9 童玩公園聯外 20,000 12,210 0.61 23,161 1.16 1.9 196 五結 台二 40,000 6,678 0.17 26,608 0.67 4.0 7 丙 羅東 台二 40,000 2,291 0.06 29,125 0.73 12.7 連絡道 羅東 台二 40,000 4,521 0.11 31,149 0.78 6.9 冬山河聯外 120,000 13,490 0.11 86,882 0.72 6.4

9 冬山 蘇澳 60,000 2,936 0.05 8,771 0.15 3.0 蘇澳交流道連絡道 40,000 16,889 0.42 22,338 0.56 1.3 武荖坑聯外 100,000 19,825 0.20 31,108 0.31 1.6

6、平常日通勤運輸需求龐大,整體通勤交通環境仍待建置

依台灣西部地區北部區域之經驗,高速公路之建設將刺激都會區周 圍之通勤頻率提高,預計北宜高速公路通車後亦將產生此一刺激效果,

(50)

詳圖 4-4。依據「宜蘭縣北宜高速公路及聯絡道開闢後交通、停車及大眾 運屋因應對策規劃案」之推估,民國 110 年之通勤量將大為增加,全日 進出宜蘭縣之旅次將成長為民國 91 年之 2.1~2.5 倍,故宜蘭縣與台北都 會區間之通勤需求應予正視並及早研擬解決策略。

交通建設前 1小時等時圈

交通建設後 1小時等時圈

交通建設前 1小時等時圈

交通建設後 1小時等時圈

蘭陽 博物館

頭城海濱遊憩區 佛光

大學 一結工業區

童玩公園 縣政

中心 海大分校

傳藝中心 冬山河親水公園

利澤工業區 無尾港 水鳥保護區 砲台山風景區 武荖坑

蘭陽 博物館

頭城海濱遊憩區 佛光

大學 一結工業區

童玩公園 縣政

中心 海大分校

傳藝中心 冬山河親水公園

利澤工業區 無尾港 水鳥保護區 砲台山風景區 武荖坑

圖 4-4、北宜高通車後台北通勤圈東西部空間對照示意圖

7、都市道路系統功能不彰

宜蘭縣之市中心區道路系統,極少為單行道系統後,對市中心交通 車流之順暢影響甚大。而都市發展所帶來之交通因素外,由於市區街廓 小,縱橫交錯之大小街巷密集,對主幹道車流之干擾甚大,加上任意違 規停車,以及舊有市街因路幅小而與幹道系統間交通運作不順暢等,均 使市區都市幹道功能未能有效發揮,形成路口交通瓶頸。

(51)

8、路口岔路動線複雜

多處路口為多條支道或巷道相交,或因路口過近共用同一號誌造成 路口甚大,或因路口之眾多使得號誌繁多,易造成民眾誤判導致交通事 故發生,凡此種種均造成路口交通運作困難。

9、停車問題

宜蘭縣雖致力於推動路外停車場興建及規劃路邊停車位,唯經濟活 動與小汽車持有急劇增加,停車供需嚴重失調,車輛併排停車干擾幹道 車流,不僅減少道路容量,且易引發交通事故。此一現象尤以市區路段 更為嚴重。而路外停車場在鼓勵民間參與投資興建之推動亦須加快其成 效。

10、號誌問題

宜蘭縣號誌系統由於經費的限制及營運經驗的欠缺,致使系統功能 無法全面發揮。分析檢討目前本縣號誌問題,可歸納下列幾點:

(1).現有號誌無法對縣內的車流特性,如各地區的貨車比例、小汽 車比例、機車比例等狀況,或者如市中心與其他區域之交通互動 等,做適當的回應與即時之時制計劃修正。

(2).現有交通號誌設備無法針對現況車流作觸動式號誌控制。

(3).控制器故障無法查知,須待民眾或巡邏人員之通報,維修時效 不佳。

(4).時制的改善須在路口進行,修改受限。

(52)

(5).號誌控制器連鎖管線易遭挖損,且查覺不易。

(6).續進連鎖之時比、時差無法隨流量調整,擴充能力受限。

(7).部份號誌控制器缺乏自動校時功能。

4.3 先進旅行者資訊系統簡介

行政院「挑戰 2008 國發計畫」之「e 化交通-智慧交控系統」由交通 部運輸研究所辦理執行計劃地區評選作業,依主計處89 年底各縣市人口數 與人口密度將交控系統之規劃與建置分為四級規模,大型交控系計有 5 縣 市,中型交控系統計有 9 個縣市,小型交控系統計有 5 個縣市,迷你型交 控系統計有 7 個縣市。而宜蘭縣依人口規模類型屬迷你型規模交控系統。

宜蘭縣為東部地區觀光、休閒、消費與旅遊的核心都市,由於社經活 動逐漸頻繁、私人載具的增加造成之交通日漸壅塞與環境污染,除嚴重增 加用路人的旅行成本,同時亦影響人民的生活品質甚鉅,更影響本縣自然 資源的耗費。

宜蘭縣有鑑於以往對於觀光遊憩之規劃開發,普遍缺乏正確觀念,往 往忽視自然景觀之保護及新建不當設施,為從長計議,乃制定宜蘭縣觀光 發展整體計畫,對宜蘭縣土地利用、交通運輸、公園綠地系統等作全面的 檢討。這些重要景點建立,分布於宜蘭縣各重要道路,少數分布於集匯道 路,這使得宜蘭縣觀光整體發展藍圖逐漸成形,也奠定了宜蘭朝向觀光發 展的重要基礎。故本研究旨在初步規劃及建置九大服務系統第二項先進旅

(53)

行者資訊系統(Advanced Traveler Information Systems, ATIS)之後端,下文 將簡介其應用領域。

ATIS 係藉由先進資訊、通訊及其他相關技術,提供旅行者必要之資 訊,使其能於車內、家裡、辦公室、車站等地點方便地取得所需之資訊,

作為旅次產生、運具與路線選擇之決策參考,以順利到達目的地。

ATIS 之相關技術有可變資訊標誌(CMS)、公路路況廣播(Highway Advisory Radio, HAR)、全球衛星定位系統(Global Positioning System, GPS)

與地理資訊系統(GIS)、車內顯示系統、最佳路線導引、無線電通訊(Wireless Communications)、電視路況報導、電傳視訊、旅行服務資訊、整體服務數 位網路(Integrated Service Digital Network, ISDN)等,皆是 ATIS 所帶來之 便利性。利用 ATIS 改善及應用較著名的是德國在 Rhine-Main 區的停車轉 乘管理系統實施結果,顯示停車場的等候長度減少 50%。旅行時間減少 55%,旅次長度減少 73%。

4.4 小結

研究中利用模式方法求解因道路施工所造成之交通影響範圍程度,由 於該模式僅屬測試之用,實際人性化介面(GUI)平台尚未建置,且修改屬性 資料及環境因子,整個測試程式仍須再利用編譯器(Compiler) 編譯,而該 成果亦是屬 ATIS 系統後端平台 (相關整合系統詳圖 4-5),該模式之後續發 展建議如下:

(54)

1. 將本研究測試程式給予系統整合,並將各應用端連結。

2. 配合偵測器(detector):利用偵測器埋設於路口以便監控車流即 時狀況,並把統計資料透過交控中心之系統平台後端給予更新 最新資料。

3. 可變資訊標誌(CMS):利用電子可變資訊標誌之即時更新資訊 告知用路人即時路況,可避免車流堵塞之功能。

4. 公路路況廣播(Highway Advisory Radio, HAR):可透過警廣路 況報導給予及時最新消息。

5. 地理資訊系統(GIS):配合電子地圖及路徑規劃導引,並迅速 至遊憩點。

6. 將 2、3、5 整合搭配無線傳輸網路(詳圖 4-6),以減少線路佔用 空間及資料即時傳輸更新等優點。

(55)

圖4-5、ITS 系統與現實生活中連結

控制端電腦

路側 號誌控制器 通訊

模組

通訊 模組 無線傳輸網路

(如Mobile Data 或GSM)

路側 號誌控制器

圖 4-6、整合無線傳輸網路(本研究整理)

數據

圖 1-1、研究流程圖(本研究整理)

圖 1-1、研究流程圖(本研究整理)

p.18
圖 3-2  宜蘭縣全年施工重要道路(本研究整理)  基地開發無論是在開發過程中或是在開發完成後,大抵均會對周遭環 境產生不同程度的衝擊,為有效改善基地開發行為所衍生之相關交通問 題,確實於開發行為未進行前即掌握預期可能造成的影響,  並事先提出改 善策略,以及於開發行為完工啟用前,研擬相關因應對策,以降低基地開較粗藍色部分為施工重要道

圖 3-2

宜蘭縣全年施工重要道路(本研究整理) 基地開發無論是在開發過程中或是在開發完成後,大抵均會對周遭環 境產生不同程度的衝擊,為有效改善基地開發行為所衍生之相關交通問 題,確實於開發行為未進行前即掌握預期可能造成的影響, 並事先提出改 善策略,以及於開發行為完工啟用前,研擬相關因應對策,以降低基地開較粗藍色部分為施工重要道 p.27
表 3-2  交通影響評估報告工作項目(本研究整理)  項次  工 作 項 目 1  基地區位及基本配備說明  2  基地周圍交通特性現況說明  (1)  周圍道路系統特性說明  (2)  路段車流特性服務水準評估  (3)  路口車流特性服務水準評估  (4)  大眾運輸系統特性分析  (5)  停車供需分析  3  鄰近相關建設計畫  (1)  基地鄰近相關重大交通建設計畫及影響  (2)  基地鄰近土地開發計畫及影響  4  基地開發交通需求分析   (1)  基地開發衍生交通量推估   (2)  基

表 3-2

交通影響評估報告工作項目(本研究整理) 項次 工 作 項 目 1 基地區位及基本配備說明 2 基地周圍交通特性現況說明 (1) 周圍道路系統特性說明 (2) 路段車流特性服務水準評估 (3) 路口車流特性服務水準評估 (4) 大眾運輸系統特性分析 (5) 停車供需分析 3 鄰近相關建設計畫 (1) 基地鄰近相關重大交通建設計畫及影響 (2) 基地鄰近土地開發計畫及影響 4 基地開發交通需求分析 (1) 基地開發衍生交通量推估 (2) 基 p.29
表 3-3、交通維持計畫工作項目(本研究整理)  項次  工 作 項 目 1  施工單位及負責人、工程名稱、項目、範圍及時程  2  施工方法  3  施工安全措施  4  施工機具、材料及廢土等之進出方式  5  佔用道路、車道佈置及疏散路線之安排  6  交通管制措施及配合情形(包括號誌、標誌、標線、槽化、單行道、轉向限制、 路邊停車管制、客運及公車站調整及行人通行之安排等)  7  施工期交通管理權責分工  8  施工期間交通維持費編列情形  9  其他必要事項  傳統交通流理論和現代交通流理論並非截

表 3-3、交通維持計畫工作項目(本研究整理)

項次 工 作 項 目 1 施工單位及負責人、工程名稱、項目、範圍及時程 2 施工方法 3 施工安全措施 4 施工機具、材料及廢土等之進出方式 5 佔用道路、車道佈置及疏散路線之安排 6 交通管制措施及配合情形(包括號誌、標誌、標線、槽化、單行道、轉向限制、 路邊停車管制、客運及公車站調整及行人通行之安排等) 7 施工期交通管理權責分工 8 施工期間交通維持費編列情形 9 其他必要事項 傳統交通流理論和現代交通流理論並非截 p.31
圖 3-3、交通流理論階段性發展之過程(本研究整理)  目前國內交通流理論之現況即為革命時代與資訊科技智慧型時代,各 縣市政府皆極力爭取預算發展運輸系統智慧化,而本研究之成果可作為 ITS 實現中之ㄧ環,本文後續部份將說明如何將研究成果應用於現實道路施工 前之分析應用。基於上述,故本研究對於因道路施工所引起之交通影響及 及車流之導引之使用方法於下文給予解釋。  3.2  模式架構

圖 3-3、交通流理論階段性發展之過程(本研究整理)

目前國內交通流理論之現況即為革命時代與資訊科技智慧型時代,各 縣市政府皆極力爭取預算發展運輸系統智慧化,而本研究之成果可作為 ITS 實現中之ㄧ環,本文後續部份將說明如何將研究成果應用於現實道路施工 前之分析應用。基於上述,故本研究對於因道路施工所引起之交通影響及 及車流之導引之使用方法於下文給予解釋。 3.2 模式架構 p.32
圖 3-4、道路施工封閉一(本研究整理)

圖 3-4、道路施工封閉一(本研究整理)

p.34
圖 3-7、Dijkstra’s  演算法與最佳化 Dijkstra’s  演算法示意圖  最佳化 Dijkstra’s  演算法之表達式為  圖 3-7 圓面積  S = π r 2 = π (2 )a 2 = 4 π a 2                                    (3-4)  圖 3-7 橢圓面積  S = π a 2                                                                 (3-5)  acee,/

圖 3-7、Dijkstra’s

演算法與最佳化 Dijkstra’s 演算法示意圖 最佳化 Dijkstra’s 演算法之表達式為 圖 3-7 圓面積 S = π r 2 = π (2 )a 2 = 4 π a 2 (3-4) 圖 3-7 橢圓面積 S = π a 2 (3-5) acee,/ p.38
圖 3-8、道路施工點位圖(本研究整理)

圖 3-8、道路施工點位圖(本研究整理)

p.41
圖 3-10、道路施工點位及道路節點圖(本研究整理)

圖 3-10、道路施工點位及道路節點圖(本研究整理)

p.42
圖 4-3 缺乏人本運輸理念的舊市區道路(本研究整理)  5、運輸需求量季節淡旺季差異大  依宜蘭縣委託顧問公司所完成「宜蘭縣北宜高速公路及聯絡道開闢 後交通、停車及大眾運輸因應對策規劃案」分析,宜蘭地區之運輸需求 特性為平常日與假日之需求量差異大且型態不同,詳表 4-1。尤其大型活 動期間,局部地區運輸需求驟增,由於觀光為本縣產業發展之重要方向, 而大型活動之舉辦尤能為觀光產業注入活力,因此所提供的道路系統不 應使旅客花過多的時間在運輸時間上故本縣之道路系統除應滿足常態性 之需求外,因應大型活動亦應建立道

圖 4-3

缺乏人本運輸理念的舊市區道路(本研究整理) 5、運輸需求量季節淡旺季差異大 依宜蘭縣委託顧問公司所完成「宜蘭縣北宜高速公路及聯絡道開闢 後交通、停車及大眾運輸因應對策規劃案」分析,宜蘭地區之運輸需求 特性為平常日與假日之需求量差異大且型態不同,詳表 4-1。尤其大型活 動期間,局部地區運輸需求驟增,由於觀光為本縣產業發展之重要方向, 而大型活動之舉辦尤能為觀光產業注入活力,因此所提供的道路系統不 應使旅客花過多的時間在運輸時間上故本縣之道路系統除應滿足常態性 之需求外,因應大型活動亦應建立道 p.48
表 4-1 民國 100 年道路系統平日及假日大型活動運量比較一覽表  單位:PCU/日/雙向合計  平常日(保守方案)  親水公園大型活動  例假日(樂觀方案) 路名 起 點 迄 點 道路容量  (C)  交通量(A) V/C(A/C)交通量(B) V/C(B/C)  差異倍 數(B/A) 高速公路  台北  宜蘭  96,000 65,121  0.68  61,336  0.64  0.9  台 2  台北  宜蘭  40,000 21,340  0.53  30,406  0.76  1.4  台

表 4-1

民國 100 年道路系統平日及假日大型活動運量比較一覽表 單位:PCU/日/雙向合計 平常日(保守方案) 親水公園大型活動 例假日(樂觀方案) 路名 起 點 迄 點 道路容量 (C) 交通量(A) V/C(A/C)交通量(B) V/C(B/C) 差異倍 數(B/A) 高速公路 台北 宜蘭 96,000 65,121 0.68 61,336 0.64 0.9 台 2 台北 宜蘭 40,000 21,340 0.53 30,406 0.76 1.4 台 p.49
圖 4-5、ITS 系統與現實生活中連結  控制端電腦 路側 號誌控制器通訊模組 通訊 模組無線傳輸網路(如Mobile Data 或GSM) 路側 號誌控制器 圖 4-6、整合無線傳輸網路(本研究整理)

圖 4-5、ITS

系統與現實生活中連結 控制端電腦 路側 號誌控制器通訊模組 通訊 模組無線傳輸網路(如Mobile Data 或GSM) 路側 號誌控制器 圖 4-6、整合無線傳輸網路(本研究整理) p.55

參考文獻

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