中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

題目：高速公路大客車駕駛者對於速限可變標誌之駕 駛行為模擬研究

Driving Behavior Analysis of Variable Speed Limit Signs for Bus Driving on Freeways by Driving Simulation

系 所 別：運輸科技與物流管理學系碩士班 學號姓名：M 0 9 5 1 4 0 0 3 李 家 春 指導教授：張 建 彥 博 士

中華民國九十七年七月

高速公路大客車駕駛者對於速限可變標誌之駕駛行為模擬 研究

學生：李家春 指導教授：張建彥博士

摘 要

目前國內有關速限可變標誌之相關規定僅對顯示內容做原則性規定，未有 更詳盡之規範，但速限可變標誌設施之幾何形狀、設置型式與位置、速限變化 等不同，皆可能會直接或間接的影響駕駛者對該設施之感知，進而影響駕駛者 的駕駛行為，而大客車又是高乘載的運輸工具，在高速公路上所造成的傷亡亦 較一般道路嚴重，因此，本研究以問卷調查與駕駛模擬器結合頭部臉部即時追 蹤系統實驗方式，探討高速公路上的速限可變標誌設置型式與速率變化對大客 車駕駛者駕駛績效與視覺績效的影響程度，找出適合駕駛者的標誌設置型式，

並探討 20 公里/小時的速率調降級距是否適當，最後藉由實驗分析，得到速限 可變標誌設置之適當視距距離，期能在安全行車狀態下達到減速目的。

研究結果發現，大多數大客車駕駛者較偏好門架式的設置型式、圓形牌面 形狀、字體顏色為黑底黃色系字及不間斷顯示的閃現式；在兩車速差與跟車間 距部份，不同速率變化與設置型式下皆無顯著差異；而速限變化部分，以 20 公里/小時速率調降級距的設計規定並不會對大客車駕駛者造成太大影響；速限 可變標誌出現的反應時間分別為懸臂式大於直立式；直立式又大於門架式，因 此未來高速公路設置速限可變標誌時，應考慮大客車的適用性，建議以門架式 的設置型式為主，設置視距應至少300 公尺以上，本研究之結果可作為日後高 速公路相關規範之訂定或修改的參考。

關鍵詞：速限可變標誌、駕駛行為、駕駛模擬器、頭部臉部即時追蹤系統

誌 謝

二年的碩士生涯，已畫下完美句點，過程中有歡笑、有淚水、有壓力、有 掙扎，很感恩一路走來的求學路，總是讓我遇到很多貴人的支持與鼓勵，內心 充滿無限感激與感動！

在中華大學的這兩年來，承蒙指導教授張建彥老師的悉心指導，總是不厭 其煩的給予課業上最大協助，治學態度更是嚴謹，常是挑燈夜戰比學生更晚離 開研究室，對學生的關心也永遠不嫌多，讓學生受益良多更是感激，能在老師 的指導下完成我的研究論文，是學生最大的幸運與榮幸。本篇論文最後一步的 完成，感謝曾平毅博士以及張靖博士兩位口試委員於百忙之中撥空指導，提供 諸多寶貴意見，使得本論文更加完善。

對大學時期的王義川與陳艾懃兩位老師，亦是無限感恩，當我再猶豫退縮 時，適時地給予最大支持與鼓勵，是我精神上最大的支柱，此份榮耀也獻給兩 位恩師，老師謝謝您！我做到了！

論文能如期順利的完成模擬實驗，莫過於我論文背後的大功臣智浩學長與 小鬍子，給予我程式上最大的協助，以及阿倫在 MSN 上的關心，也感謝佑伊 在我剛進入中華的時候，陪我歡笑，給我溫暖的肩膀，讓我在最短時間內適應 在中華大學的生活步調，俐瑩的電話關心與意欣的小聚會，小寶與小B 的陪伴，

有你們這些好朋友，讓我在遭遇瓶頸與疲憊時，心裡湧現暖暖的幸福！對於研 究所的同窗好友與學弟妹們，也要感謝你們這兩年在我身邊製造的歡笑與趣 事，讓枯燥乏味的研究生生活變的多彩多姿，是我人生中最值得紀念與回憶的 一塊！

當然更要感謝無上限支持我的家人，尤其是老媽、舅舅、舅媽、阿姨總是 三不五時的打個電話噓寒問暖一番，讓我內心洋溢著滿滿的信心，也讓我無後 顧之憂！另外，也謝謝文彥的支持，不管大大小小的好事或壞事總是陪伴著我，

兩人一起成長與面對！謝謝你這有力且溫暖的靠山！

要感謝的人實在太多了，而感激之情更並非筆墨能形容，真的謝謝家人、

師長、朋友的支持與愛護！有你們真好！！

最後，將這本論文獻給我最親愛也最思念的老爸與阿嬤！我知道都是您們 在保佑我！

小春 謹識於中華運管所 2008.07.18

目 錄

摘 要... i

誌 謝... ii

目 錄...iii

圖目錄... v

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... 3

1.3 研究範圍與對象... 3

1.4 研究方法... 4

1.5 研究內容與流程... 4

第二章 文獻回顧... 6

2.1 可變標誌相關規範與設置參考依據... 6

2.2 速限可變標誌之相關應用... 14

2.3 駕駛者視覺反應之探討... 17

2.4 駕駛減速行為之探討... 18

2.5 應用視覺模擬之研究... 21

2.6 應用駕駛模擬器於視覺之研究... 22

2.7 小結... 23

第三章 速限可變標誌設置型式偏好程度調查... 25

3.1 問卷調查計畫... 25

3.2 問卷內容... 26

3.3 問卷資料整理與分析... 26

3.4 小結... 34

第四章 駕駛模擬實驗之規劃... 36

4.1 駕駛模擬實驗之軟硬體設備與使用說明... 36

4.2 速限可變標誌駕駛模擬實驗之規劃... 43

4.3 實驗資料擷取說明... 55

第五章 速限可變標誌駕駛模擬實驗之結果分析... 59

5.1 真實度問卷分析... 59

5.2 受測者背景資料... 61

5.3 實驗結果基本分析... 62

5.4 差異性比較分析... 73

5.5 問卷與實驗結果比較... 82

5.6 小結... 83

第六章 結論與建議... 86

6.1 結論... 86

6.2 建議... 88

參考文獻... 89

附錄一 標誌設置型式偏好程度問卷... 92

附錄二 受測者實驗數據資料... 94

附錄三 真實度問卷... 105

圖目錄

圖1.1 速限可變標誌減速前設置最適宜之視距示意圖... 3

圖1.2 研究流程圖... 5

圖2.1 速限標誌與車輛偵測器設置位置圖... 9

圖2.2 標誌側設與明視角關係圖... 10

圖2.3 標誌消失距離圖... 11

圖4.1 大客車駕駛模擬器硬體設備圖... 36

圖4.2 頭部臉部即時追蹤系統 faceLAB 設備圖 ... 37

圖4.3 頭部臉部即時追蹤系統 faceLAB 應用程式圖 ... 37

圖4.4 建立 Stereo-Head 模型步驟圖-1 ... 38

圖4.5 建立 Stereo-Head 模型步驟圖-2 ... 38

圖4.6 建立 Stereo-Head 模型步驟圖-3 ... 39

圖4.7 建立 Stereo-Head 模型步驟圖-4 ... 39

圖4.8 建立頭部追蹤模型圖-1 ... 39

圖4.9 建立頭部追蹤模型圖-2 ... 40

圖4.10 建立頭部追蹤模型圖-3 ... 40

圖4.11 建立頭部追蹤模型圖-4... 40

圖4.12 建立頭部追蹤模型圖-5 ... 41

圖4.13 螢幕交錯顯示連結設備圖... 42

圖4.14 faceLAB 視線凝視點畫面與大客車駕駛模擬器畫面交錯顯示圖 ... 42

圖4.15 左中右駕駛模擬場景圖... 45

圖4.16 實驗路線示意圖... 45

圖4.17 駕駛模擬器實驗流程圖... 47

圖4.18 出現速限 100 之一般速限標誌場景圖... 48

圖4.19 實驗組合 1 速度變化與累加時間曲線變化圖... 49

圖4.20 出現速限 80 之門架式速限可變標誌場景圖... 49

圖4.21 出現速限 80 之直立式速限可變標誌場景圖... 50

圖4.22 出現速限 80 之懸臂式速限可變標誌場景圖... 50

圖4.23 出現速限 90 之一般速限標誌場景圖... 51

圖4.24 實驗組合 2 速度變化與累加時間曲線變化圖... 52

圖4.25 出現速限 70 之門架式速限可變標誌場景圖... 52

圖4.26 出現速限 70 之直立式速限可變標誌場景圖... 53

圖4.27 出現速限 70 之懸臂式速限可變標誌場景圖... 53

圖4.28 實驗結束事件車煞車至停止場景圖... 54

圖4.29 實驗流程圖... 55

圖4.30 資料擷取範圍示意圖... 56

圖4.31 駕駛模擬實驗中跟車間距示意圖... 56

圖4.32 設置視距距離示意圖... 57

圖4.33 速限可變標誌事件反應時間資料擷取判斷示意圖... 57

圖4.34 瞥視時間資料擷取判斷示意圖... 58

圖4.35 三種設置型式之速限標誌角度資料擷取判斷示意圖... 58

圖5.1 硬體真實度敘述統計圖... 60

圖5.2 軟體真實度敘述統計圖... 60

圖5.3 受測者之背景資料分佈圖... 62

圖5.4 平均兩車速差之基本分析資料圖... 63

圖5.5 平均跟車間距之基本分析資料圖... 65

圖5.6 設置視距距離之基本分析資料圖... 68

圖5.7 速限可變標誌事件反應時間之基本分析資料圖... 69

圖5.8 瞥視頻率之基本分析資料圖... 70

圖5.9 平均瞥視時間之基本分析資料圖... 71

圖5.10 平均視覺視角之基本分析資料圖... 72

圖5.11 二因子變異數分析流程簡圖... 74

圖5.12 前後車速率與間距變化圖... 76

表目錄

表1.1 民國 93 至 95 年大客車交通事故 A1 類肇事原因前三名... 1

表1.2 高速公路交通事故 A1 類車種別... 1

表1.3 高速公路 94 年交通事故 A1 類傷亡情形... 1

表2.1 可變式標誌顯示技術特性比較表... 7

表2.2 速限可變標誌設置型式表... 8

表2.3 速限可變標誌佈設相關文獻整理... 12

表2.4 速限可變標誌速限調降所需最小距離彙整表... 13

表2.5 速限可變標誌型式... 13

表2.6 速限可變標誌相關應用之文獻整理表... 16

表2.7 感知反應時間相關文獻整理表... 19

表2.8 視覺反應相關變數整理表... 23

表3.1 問卷調查日期與地點... 25

表3.2 大客車駕駛者對於速限可變標誌之認識與印象... 27

表3.3 大客車駕駛者對於不同速限可變標誌設置型式與呈現方式偏好... 27

表3.4 大客車駕駛者對於速限可變標誌設置地點之建議... 28

表3.5 大客車駕駛者基本資料... 28

表3.6 年齡與設置型式交叉表... 29

表3.7 年齡與牌面形狀交叉表... 29

表3.8 年齡與字體顏色交叉表... 29

表3.9 年齡與顯示方式交叉表... 30

表3.10 駕駛年資與設置型式交叉表... 30

表3.11 駕駛年資與牌面形狀交叉表... 31

表3.12 駕駛年資與字體顏色交叉表... 31

表3.13 駕駛年資與顯示方式交叉表... 31

表3.14 反應不及而導致違規超速與設置型式交叉表... 32

表3.15 反應不及而導致違規超速與牌面形狀交叉表... 32

表3.16 反應不及而導致違規超速與字體顏色交叉表... 32

表3.17 反應不及而導致違規超速與顯示方式交叉表... 33

表3.18 違規超速原因與設置型式交叉表... 33

表3.19 違規超速原因與牌面形狀交叉表... 33

表3.20 違規超速原因與字體顏色交叉表... 34

表3.21 違規超速原因與顯示方式交叉表... 34

表4.1 大客車駕駛模擬器軟硬體設備表... 36

表4.2 faceLAB 應用程式視窗功能說明表 ... 38

表4.3 各項資料使用說明表... 41

表4.4 實驗因子與水準數一覽表... 43

表4.5 速限可變標誌設置型式表... 43

表4.6 實驗因子情境組合表... 44

表4.7 量測變數解釋表... 44

表4.8 駕駛模擬器模擬場景變數項目表... 46

表4.9 實驗組合 1 事件車觸發組合表... 48

表4.10 實驗組合 2 事件車觸發組合表... 51

表4.11 駕駛模擬實驗後所得資料整理表... 55

表5.1 硬體真實度敘述統計表... 59

表5.2 軟體真實度敘述統計表... 60

表5.3 生理感受敘述統計表... 61

表5.4 平均兩車速差無效樣本比例表... 62

表5.5 平均兩車速差之基本分析資料整理表（ㄧ）... 63

表5.6 平均兩車速差之基本分析資料整理表（二）... 63

表5.7 平均跟車間距無效樣本比例表... 64

表5.8 平均跟車間距之基本分析資料整理表（ㄧ）... 64

表5.9 平均跟車間距之基本分析資料整理表（二）... 65

表5.10 前車煞車事件反應時間無效樣本比例表... 66

表5.11 前車煞車停止事件反應時間之基本分析資料整理表... 66

表5.12 設置視距距離無效樣本比例表... 67

表5.13 設置視距距離之基本分析資料整理表（ㄧ）... 67

表5.14 設置視距距離之基本分析資料整理表（二）... 67

表5.15 事故發生次數比例表... 68

表5.16 速限可變標誌事件反應時間無效樣本比例表... 68

表5.17 速限可變標誌事件反應時間之基本分析資料整理表（ㄧ）... 69

表5.18 速限可變標誌事件反應時間之基本分析資料整理表（二）... 69

表5.19 瞥視頻率之基本分析資料整理表（ㄧ）... 70

表5.20 瞥視頻率之基本分析資料整理表（二）... 70

表5.21 平均瞥視時間之基本分析資料整理表（一）... 71

表5.22 平均瞥視時間之基本分析資料整理表（二）... 71

表5.23 平均視覺視角之基本分析資料整理表（ㄧ）... 72

表5.24 平均視覺視角之基本分析資料整理表（二）... 72

表5.25 平均兩車速差變項之各細格平均數與邊緣平均數... 75

表5.26 平均兩車速差之二因子變異數分析摘要表... 75

表5.27 平均跟車間距變項之各細格平均數與邊緣平均數... 76

表5.28 平均跟車間距之二因子變異數分析摘要表... 76

表5.29 前車煞車停止事件反應時間組別統計量... 77

表5.30 前車煞車停止事件反應時間獨立樣本檢定... 77

表5.31 設置視距距離變項之各細格平均數與邊緣平均數... 77

表5.32 設置視距距離之二因子變異數分析摘要表... 78

表5.33 速限可變標誌事件反應時間變項之各細格平均數與邊緣平均數... 78

表5.34 速限可變標誌事件反應時間之二因子變異數分析摘要表... 78

表5.35 三種設置型式之速限可變標誌事件反應時間事後多重比較結果... 79

表5.36 瞥視頻率變項之各細格平均數與邊緣平均數... 79

表5.37 瞥視頻率之二因子變異數分析摘要表... 79

表5.38 平均瞥視時間差變項之各細格平均數與邊緣平均數... 80

表5.39 平均瞥視時間之二因子變異數分析摘要表... 80

表5.40 三種設置型式之平均瞥視時間事後多重比較結果... 80

表5.41 平均視覺視角變項之各細格平均數與邊緣平均數... 81

表5.42 平均視覺視角之二因子變異數分析摘要表... 81

表5.43 三種設置型式之平均視覺視角事後多重比較結果... 81

表5.44 各量測變數平均值與差異性比較結果整理表... 82

表5.45 問卷結果與實驗結果比較表... 83

第一章 緒論

1.1 研究背景與動機

大客車因車身長度、體積、噸位、馬力等與小型車輛差距懸殊，容易與其 他車輛或是路上固定物體發生衝突，依據交通部統計處交通統計要覽【1】統計 顯示，民國93 至 95 大客車交通事故 A1 類肇事原因前三名主要為未注意路況、

未保持行車安全間距與違反號誌、標誌管制等，如表1.1 所示。

表1.1 民國 93 至 95 年大客車交通事故 A1 類肇事原因前三名

肇事原因 93 年 94 年 95 年 總件數（件） 比例(%)

未注意路況 13 9 10 32 21.19%

未保持行車安全間距 15 6 9 30 19.87%

違反號誌、標誌管制 9 7 5 21 13.91%

資料來源：本研究整理自【1】。

由於大客車之乘載率遠高於一般小型車，一旦於高速公路發生交通事故，

所造成之人員傷亡及車輛損壞程度，均較一般交通事故情形嚴重，為高速公路 防制交通事故之重點。由內政部警政署統計通報【2，3，4】資料指出每年高速 公路交通事故中，平均大型車輛肇事約占三成， 94、95、96 年大型車輛的車 流量雖僅占國道車流量16.50％、16.38％、16.53％，然交通事故分別高達 30.77

％、27.02％、28.71％，顯示大型車輛肇事率較高，有關高速公路交通事故 A1 類，依車種別整理如表1.2 所示。

表1.2 高速公路交通事故 A1 類車種別

94 年 95 年 96 年 車種 交通量

（百萬輛）

比例

（％）

件數

（件）

比例

（％）

交通量

（百萬輛）

比例

（％）

件數

（件）

比例

（％）

交通量

（百萬輛）

比例

（％）

件數

（件）

比例

（％）

小客車 54 46.15 51 45.95 40 39.60

小貨車 479 83.50

16 13.68 481 83.62

22 19.82 476 83.47

23 22.77

大客車 4 3.42 3 2.70 4 3.96

大貨車 95 16.50

32 27.35

94 16.38

27 24.32

94 16.53

25 24.75 其他 － － 11 9.40 － － 8 7.21 － － 9 8.91 總計 574 100 117 100 575 100 111 100 570 100 101 100

資料來源：【2，3，4】。

另外，在94 年高速公路交通事故 A1 類傷亡情形中【2】，可發現大客車肇 事件數雖最少，但其所造成之傷亡比例卻最高，如表 1.3 所示。因此大客車駕 駛安全有關課題逐漸受到各方關注與重視，本研究即以國道大客車駕駛者為研 究對象，進行其駕駛行為績效之探討。

表1.3 高速公路 94 年交通事故 A1 類傷亡情形

車種 小客車 小貨車 大客車 大貨車 其他 總計

件 數

死傷 人數

件 數

死傷 人數

件 數

死傷 人數

件 數

死傷 人數

件 數

死傷 人數

件 數

死傷 傷亡情形 人數

54 100 16 77 4 30 32 64 11 12 117 283

死傷人數/件 1.9 4.8 7.5 2.0 1.1 2.4

此外，從高速公路駕駛者的行駛速率變化，我們可以發現一般駕駛者是根 據道路幾何、路面、天候狀況等外部環境變化，和駕駛者本身開車特性來決定，

但可能因為資訊不足或是判斷錯誤，讓駕駛者無法持續的保持最佳行駛速率，

為維持車流之穩定，以提高行車效率、道路使用效率、降低車輛延滯與肇事率 等，一般需藉助有效的交通控制策略予以克服改善，目前高速公路可採行之交 通控制方式很多，其中設置速限可變標誌（Variable Speed Limit Signs ,VSLS）

即 是 一 種 在 國 外 使 用 多 年 且 相 當 有 效 的 先 進 交 通 管 理 （Advanced Traffic Management）策略之一。

目前國內有關可變性標誌之規定可見於「道路交通標誌標線號誌設置規則」

第一百三十三條【5】：「可變性標誌，具有可變性能，按各類標誌圖案或文字製 作，視需要以燈光或其他方式顯示之，用以告知車輛駕駛人警告、禁制、指示、

服務或宣導事項。其使用方式得以人工、遙控或自動方式為之。本標誌所顯示 之體形、顏色、大小、圖案及字體等，均應盡量與本規則相關標誌同。」但由 條文可知，相關法規僅對可變標誌之顯示內容作原則性的規定，並未針對不同 種類標誌之應用作更詳盡的規範。

依據交通部臺灣區國道高速公路局和國道新建工程局之標誌設置相關規 定，速限可變標誌設置型式可分為門架式、懸臂式與直立式三種【6，7】，在速 限標誌部分目前高速公路常見者為一般固定直立式速限標誌，由國外研究中指 出設置速限可變標誌可降低交通事故發生率與節省壅塞時段的平均旅行時間，

也曾探討不同標誌擺設位置之組合，研究發現駕駛者會較注意可變速限標誌的 使用，而較不會去注意固定標誌。

速限可變標誌主要是考量下游路段實施速限管制，避免前後路段速限落差 造成駕駛人未注意到或是反應不及而設置，依據「高快速公路整體路網交通管 理系統綜合規劃」【8】中建議：「速限可變標誌之佈設間距僅需考量安全減速距 離，一般設計按 20 公里/小時之速率級距漸進調降，因此若從時速 100 公里降 至60 公里至少需 2 道速限可變標誌。目前國道高速公路設有速限可變標誌，但 由於其不具強制力，用路人服從性不高，考量執法取締不易，因此目前僅較建 議設置於安全顧慮較高之隧道區上游及隧道內。」

速限可變標誌之設置，目的為改善交通與提高駕駛行車安全，但速限可變 標誌設施之幾何形狀、設置型式與位置、速限變化、甚至地域環境等特性之不 同，皆直接或間接的影響駕駛者對該設施之感知，進而影響駕駛者之實際駕駛 行為，由大客車肇事原因前三名中可以發現其均為駕駛行為導致分心或注意力 不足所引起之交通事故，且大客車又是高乘載的運輸工具，一旦在高速的狀態 下或是因為不同速率變化來不及反應而發生事故，所造成的傷亡亦較一般道路 嚴重。

因此，本研究即針對目前高速公路速限可變標誌設置型式與速率調降級距 等相關設計與規定，以問卷訪談與駕駛模擬實驗方式，研究高速公路大客車駕 駛者是否會注意速限可變標誌，並找出駕駛者認為適宜的標誌設置型式與探討

該速率調降級距是否適當，並從實驗中得到減速地點之前多遠視距設置速限標 誌較適當，以期能在安全行車狀態下達到減速之目的。

1.2 研究目的

本研究目的係以高速公路大客車駕駛者為研究對象，經由問卷調查與駕駛 模擬實驗方式探討高速公路速限可變標誌設置型式與速限變化以 20 公里/小時 速率調降級距等規定對於駕駛者之影響和接受程度，並藉由實驗得到速限可變 標誌設置之視距，以期作為高速公路速限可變標誌設置相關規範之參考。

本研究具體目的如下：

1. 建立高速公路影響大客車駕駛行為之速限可變標誌事件場景。

2. 探討不同速限可變標誌設置型式所產生的視覺反應，找出不同之反應時間，

確認速限可變標誌事件影響大客車駕駛者之視角偏移狀況。

3. 探討不同速限變化對駕駛者與前車安全間距保持之影響，以及是否會造成與 前車發生碰撞之可能。

4. 調查駕駛者對於不同速限可變標誌設置型式之注意與偏好程度。

5. 提出速限可變標誌減速前設置最適宜之視距，作為高速公路訂定相關規定之 參考。

速限可變標誌減速前設置最適宜之視距位置示意圖，如圖1.1 所示。

圖1.1 速限可變標誌減速前設置最適宜之視距示意圖 1.3 研究範圍與對象

本研究之實驗範圍與對象包括人員、車種、道路類型與速限可變標誌設置 型式，分別說明如下：

1. 人員：係以具有大客車駕駛執照的駕駛者為研究對象。

（1） 問卷調查：訪談 100 位駕駛者。

（2） 駕駛模擬實驗：招募 17 位受測者，每人進行二次駕駛模擬實驗。

2. 車種：以國道高速公路上大客車車種作為此次研究對象。

3. 道路類型：在駕駛模擬器的場景中，建立高速公路平直路段為模擬場景，公 路車道為雙向，每ㄧ單向為三車道場景及一路肩，車道寬設定為3.75 公尺、

路肩設定為3 公尺。

4. 標誌型式：速限可變標誌型式為門架式、直立式與懸臂式三種設置型式。

此外，在研究工具方面，則使用中華大學固定式基底大客車駕駛模擬器與 澳洲Seeing Machines 公司所開發之頭部臉部即時追蹤系統 faceLAB 4.5，將兩 系統加以整合進行實驗。

1.4 研究方法

本研究採問卷調查與駕駛模擬實驗兩種方式進行，說明如下：

1. 標誌設置偏好問卷調查：以問卷調查方式於客運站發放 100 份問卷，調查高 速公路大客車駕駛者對於速限可變標誌組合方式偏好程度，探討何種呈現方 式最為駕駛者所能接受，且較不會造成駕駛者視覺上的負荷，能清楚辨識速 限並採取適當反應。

2. 駕駛模擬實驗：藉由模擬實驗觀測大客車駕駛者對於速限可變標誌事件出現 的駕駛行為變化及視覺影響程度。

1.5 研究內容與流程

本研究各項目與內容說明如下：

一、確立研究動機與目的

主要為探討近幾年大客車相關肇事原因與肇事率、目前國道高速公路 設置速限可變標誌之相關設計規定與規範等課題，以確定本研究之方向並 針對此方向進行深入且完善之研究。

二、文獻回顧與探討

回顧國內外期刊、論文與書籍等相關研究，內容包含可變標誌相關規 範與設置參考依據、速限可變標誌相關應用、駕駛者視覺反應、駕駛減速 行為探討、應用視覺模擬之研究、應用駕駛模擬器於視覺之研究等相關文 獻，並加以比較評析。

三、規劃速限可變標誌實驗場景

規劃本研究所需之實驗場景，利用繪圖軟體PhotoImpact 10、3D Studio MAX進行場景元件設計，以Visual Basic Script程式撰寫車流，並與EON Studio虛擬實境的功能節點互相結合，設計虛擬實境場景。

四、整合頭部臉部即時追蹤系統（faceLAB）與大客車駕駛模擬器進行速限可變 標誌場景之實驗設計

整合頭部臉部即時追蹤系統（faceLAB）與大客車駕駛模擬器，建立實 驗場景之速限可變標誌事件情境，擬訂實驗計畫。

五、速限可變標誌之駕駛模擬器實驗

招募17位領有大客車駕駛執照之國道客運駕駛者進行實驗，並紀錄實 驗所得之各項量測值。

六、速限可變標誌設置型式偏好之問卷調查

透過問卷調查方式探討高速公路大客車駕駛者對於速限可變標誌不同

設置型式與類型的偏好程度。

七、速限可變標誌駕駛模擬資料蒐集與分析

將速限可變標誌駕駛模擬實驗後所得的各項量測值資料加以分析。

八、速限可變標誌設置型式偏好問卷資料分析

針對速限可變標誌設置型式之偏好問卷資料，進行分析。

九、結論與建議

針對本研究之結果，提出結論與建議，以作為未來高速公路訂定速限 可變標誌相關規定之參考。

本研究之流程如圖1.2所示。

確立研究動機與目的

進行文獻回顧與探討

規劃速限可變標誌實驗場景

整合faceLAB 頭部臉部即時追蹤系統 與駕駛模擬器進行VSLS之實驗設計

速限可變標誌之駕駛 模擬器實驗 招募

受測者

速限可變標誌駕駛模擬 資料蒐集與分析

提出結論與建議

速限可變標誌設置型式 偏好之問卷調查

速限可變標誌設置型式 偏好問卷資料分析 1.可變標誌相關規範與設置參考依據 2.速限可變標誌之相關應用

3.駕駛者視覺反應之探討 4.駕駛減速行為之探討 5.應用視覺模擬之研究

6.應用駕駛模擬器於視覺之研究

圖1.2 研究流程圖

第二章 文獻回顧

本研究回顧國內外期刊、論文與書籍等相關研究，內容包含可變標誌相關 規範與設置參考依據、速限可變標誌之相關應用、駕駛者視覺反應、駕駛減速 行為之探討、應用視覺模擬之研究、應用駕駛模擬器於視覺之相關研究等，並 加以分析探討，說明如後。

2.1 可變標誌相關規範與設置參考依據

以下針對國內可變標誌目前之相關規範與設置進行說明。

一、道路交通標誌標線號誌設置規則

目前國內有關可變標誌之規定見於交通部「道路交通標誌標線號誌設 置規則」第一百三十三條【5】：「可變性標誌，具有可變性能，按各類標誌 圖案或文字製作，視需要以燈光或其他方式顯示之，用以告知車輛駕駛人 警告、禁制、指示、服務或宣導事項。其使用方式得以人工、遙控或自動 方式為之。本標誌所顯示之體形、顏色、大小、圖案及字體等，均應盡量 與本規則相關標誌同。」

二、交通工程手冊

交通工程手冊【9】標誌之規劃設計亦提到：「可變性標誌係依據交通 情況需要而變更其顯示之內容，用以告知車輛駕駛人特殊情況下或特定時 間內所應時間內所應遵守或注意事項，適時採取適當之因應措施，而達警 示功能並增進交通安全與順暢。可變性標誌具有可變性能，能視交通管理 之需要以機械或是光學方式顯示各種標誌圖案或文字。其使用得以人工遙 控或自動控制的方式為之，選擇時則應視系統運作之需求而決定。」

三、編訂公路交控工程設計手冊

編訂公路交控工程設計手冊【7】中有針對速限可變式標誌之顯示技 術、顯示內容、標誌尺寸、標誌安裝及設置原則等分項加以說明。

（一）顯示技術

可變式標誌之顯示技術基本上分為機械式與光學式兩大類，前者 係利用機械原理，帶動金屬或人工塑料板、片，組合構成標誌之內容；

而後者則利用光點之亮、滅，建構出標誌之內容。由國內外實際運用 得知速限可變標誌常用之顯示技術為光學式，其最大優點為容易引起 駕駛人注意，且標誌顯示之反應時間低於 1 秒，符合即時控制之要 求；但缺點則為難以建構出與交通法規上同樣形式、圖樣、字體與顏 色之標誌，且顯示時持續使用到電力，提高操作的成本。

速限可變標誌常用種類則為燈泡式與光纖式，如表2.1 可變式標 誌顯示技術特性比較表所示。

表2.1 可變式標誌顯示技術特性比較表

顯示技術 燈泡式 LED 式 Q-Board 式 光纖式 顏色種類 橙 全彩 紅、白、藍、黃 紅、綠、黃

壽命 5,000 小時 30,000 小時 1,000 小時 8,000 小時 資訊反應

速度 1/10 sec 1/30 sec 1/2 sec 1/30 sec 視角範圍 120 度 30 度 120 度 20 度

用電比例 5 2 1 3

顯示亮度 最佳 佳 須外加照明燈 佳

散熱 高熱必須注重 散熱

冷光源散熱較無 問題

本身不發光 散熱較無問題

顯示內容 富變化 富變化 富變化 富變化

功能

反應較慢較適 合文字顯示

反應快可以做各 種 靜 、 動 態 文 字、圖形顯示

反 應 慢 文 字 有 限 可 做 簡 單 的 文字圖形顯示

反應快可以做 各種文字圖形 顯示

特性

玻 璃 易 碎 易 爆，玻璃以外 金屬部分易氧 化，以致接觸 不良

固態較不受強酸 鹼強鹽性影響，

表面較易附著灰 塵

機 械 驅 動 方 式 易 受 灰 塵 阻 塞，以致工作不 正常

設備維修上較 LED 型、燈泡 型困難

資料來源：【7】

（二）顯示內容

速限標誌之相關規定見於「道路交通標誌標線號誌設置規則」第 八十五條：「最高速限標誌『限5』，用以告之車輛駕駛人前方道路最 高行車時速之限制，不得超速。設於速限路段起點。里程長之路段，

其中途得視需要增設之。其限制之時速由主管機關參照路線設計、道 路狀況、交通量、肇事資料及其他因素定之。規定行車速率限制每小 時之公里數，應為五倍之倍數」。

若採用光學式速限可變標誌，其形式、圖樣、顏色與尺寸可能會 與現行規定有所出入，故於國外對於如光纖式之可變標誌，基於物理 特性容許其底色為黑色。由於光學式速限可變標誌較易引起駕駛人之 注意，普遍為世界各國所採用，因此應用於國內時，亦當容許其與實 際規定有些許的差異。事實上目前設置於高速公路上之燈泡式速限速 限可變標誌，其版面底色亦為黑色，而數字則配合燈泡顏色偏向橘紅 色。

另外，為加強管制效果，可視需要於速限可變標誌的下方加掛文 字說明，如「前方壅塞」、「濃霧危險」、「注意豪雨」等，或於標誌上 方加附紅色或黃色閃登，以提醒駕駛人注意。必要時亦可強制規定設

置附牌用來告知速限管制之原因，如事故、掉落物、壅塞等。

（三）標誌尺寸

速限可變標誌屬禁制標誌之一種，於「道路交通標誌標線號誌設 置規則」中係以原形紅框表示之，其直徑分為標準型、放大型與縮小 型三種，分別為65、90 與 45 公分，然而除放大型外其餘尺寸於高速 行駛之公路可能會產生不易辨識的困擾，且不利於光學式速限可變標 誌之使用。

（四）標誌安裝

速限可變標誌基本上有門架式、直立式以及懸臂式三種安裝方 式，如表2.2 所示。

表2.2 速限可變標誌設置型式表

型式 門架式 直立式 懸臂式

說明

將標誌安裝於橫跨車道 上方之門架，此種安裝 方式較能吸引駕駛人的 注意，但成本較高且維 修亦較不易。

將標誌直接安裝 於 路 側 之 支 柱 上，此種方式安 裝容易且成本亦 較低。

將標誌安裝於路側支架伸 入車道上方之懸臂上，此 種安裝方式其設置成本與 維修難易介於門架式與直 立式之間。

圖示

資料來源：本研究整理自【6】。

選擇速限可變標誌之安裝方式時應注意下列事項：

1. 原則上應優先考慮側設（含直立式與懸臂式兩種）的方式，因其 成本較低，且安裝與維修均較容易。

2. 若採側設的方式，通常設置於道路的右側；然而當單向車道數超 過兩條時，應於左側對稱加設

3. 門架式因標誌懸掛於車道之上方，較易引起駕駛人之注意，故可 視需要安裝於危險貨車流特別密集之路段；但其成本較高，且在 某些限制條件下無法採用，例如隧道路段，因淨高的限制，僅能 採用側設的方式，將標誌懸掛隧道之側壁。

4. 若速限管制係依車道而不同，則應採用門架的方式，於每一車道 的上方均架設一速限可變標誌，分別顯示不同之速限。

（五）設置原則

速限可變標誌應配合行車速率、速限調降方式以及顯示時距，沿 控制路段等距離連續設置之。實際應用上，速限可變標誌設置之原則 如下：

1. 一般狀況下每隔 1,000 至 2,000 公尺設置一座，車輛偵測器則設於 其下游150 至 200 公尺處【32】。

2. 特殊路段，如陡坡、視距不良等路段，其設置間距得適度縮減至 500 至 1,000 公尺【32】，如德國南部聯邦 8 號高速公路陡坡路段 即是以500 公尺作為其設置間距【28】。

3. 隧道路段，尤其是入口上游路段，為因應隧道內速率管制的需要，

得採最低標準每隔200 至 300 公尺設置一座，以使車輛進入隧道 前即能完成調降速率的動作，內容詳見交通部台灣區國道新建工 程局所訂定之「公路隧道安全設施準則」【10】。

為有效達成速率控制的目的，速限可變標誌與車輛偵測器之設置 間距須有一定的限制。依據研究【11】，假設車輛現行速度為100 公里 /小時，現於車輛偵測器 S 之位置偵知交通發生壅塞，如圖 2.1 所示，

必須調降速限至80 公里/小時，則車輛駕駛人須在其前方一定的距離 看到速限指示，經反應採取煞車行動後，使車速能在到達S 位置處降 為 80 公里/小時。因此，車輛駕駛人最遲看到速限標誌之位置應與車 輛 偵 測 器 相 距 反 應 距 離 加 上 煞 車 距 離 之 和 ， 其 中 反 應 距 離 若 取 AASHTO（美國州際公路與運輸官員協會，American Association State Highway and Transportation Officials，AASHTO) 【33】反應時間第九 十分位值2.5 秒為依據，則在時速 100 公里之狀況下，反應距離約為：

1

100 2.5 69.4 70

L

m

（2.1）

圖2.1 速限標誌與車輛偵測器設置位置圖

而煞車距離可利用運動公式，計算由時速100 公里降至 80 公里之 距離如下：

2 2 2 2

2 1 2

(80 / 3.6) (100 / 3.6)

94.4 100 2 2 ( 1.472)

V V

L m

b

− −

= = = ≈

⋅ −

其中 L₂：減速距離（m） V1：初速度（m

/ sec

/ sec

b：減速度（

m

其中車輛減速度取最大可能減速度值的一半作為設計減速度，以 使車輛駕駛人能在安全且舒適的狀況下從容不迫地採取減速措施。依 此，在平坦路面且縱向摩擦係數為 0.3 之狀況下（設計速度為 100 公 里/小時），設計減速度為：

( )

max 1

0.5 9.81 0.3 0 1.472 / sec 2 2 ^T 100

b G

b

g f

m

式中 g ：重力加速度（

^9.81 m

將反應距離與煞車距離加總，得170 公尺之距離，此即車輛駕駛 人最遲應注意到速限可變標誌之距離。

此外，速限可變標誌尚須選擇適當的設置距離，使車輛駕駛人能 夠適時地察覺，並及時做出正確的反應。依此原則，標誌應設置於反 應起始點下游一定的位置，使車輛駕駛人能夠充份地感知與辨識標誌 的內容。

駕駛人感知與辨識標誌內容所需的時間隨車速而改變，速度愈 高，所需時間亦愈長。在時速 100 公里之狀況下，可根據 AASHTO 以1.5 秒作為設計標準，在此時間內車輛所行駛之距離約為 42 公尺，

取概略數為45 公尺，故標誌所顯示之內容至少須於車輛到達反應起始 點下游45 公尺處，亦即感知、辨識結束時車輛所在位置處，仍能為駕 駛人所清晰辨認，如圖2.1 所示。

為使標誌內容能為駕駛人所清晰辨識，選擇設置位置時須考慮人 類之視覺因素。正常人之視覺靈敏度（visual acuity）隨視角之增加而 減弱，通常在視角為10 或 12 度之圓錐範圍內肉眼仍能清晰辨認外在 的事物，故在感知、辨識結束的瞬間，速限可變標誌仍應位於駕駛人 之明視範圍內，圖 2.2 即為在標誌架設於車道右側之狀況下，明視範 圍與標誌位置間關係。圖中x 為感知、辨識時間內車輛所行駛之距離，

y 則為感知辨識結束點（或標誌消失點）至標誌間之距離（或稱消失 距離）。

圖2.2 標誌側設與明視角關係圖

消失距離y 可參考圖 2.3 加以計算，由圖可知，y 與 z 之間存在下 列三角函數關係：

cot

y

z θ

其中 θ 為入射角，表駕駛人正前方視線與其至標誌外緣間之夾 角。以人類12 度明視角來看，因眼睛明視範圍成圓錐形，故入射角取 明視角的一半為6 度。另 z 表標誌之側向距離，係由駕駛人視線方向 至道路外緣之距離、標誌內緣至道路外緣之距離以及標誌寬度三部分 所構成。依圖2.3 可將消失距離 y 之計算改寫為：

3 1 3 cot

y

s

w k

L

θ

式中 ^s＝標誌內緣至道路外緣之距離（^m） w＝標誌寬度（^m）

k＝車道數

θ ＝入射角（度）

L ＝車道寬（

2 3L

θ 圖2.3 標誌消失距離圖

依美國「街道暨公路統一交通控制裝置手冊」之規定【26】，取 s 值為12 英吋，並採用德國「聯邦長途公路可變交通標誌規範」之規定

【32】，取超大或極大型速限可變標誌之牌面寬度為1.5 公尺，則在高 速公路3.75 公尺之車道寬度下，計算 y 值如下：

3 2 1

12 0.3048 1.5 3.75 cot 6 108.5 110

y

m

⎝ ⎠

o

（2.6）

由以上之分析可知，以車輛由每小時 100 公里減速至 80 公里為 例，車輛偵測器應至少設於速限可變標誌下游15 公尺處，且速限可變 標誌之設置間距至少應為170 公尺，或化整為 200 公尺。

上述實例僅係在一定條件下推算而得，若條件改變，結果自然不 同，但其推算方法卻仍然一致，故設計時應先依據設定之條件，另行 計算之。

四、高快速公路整體路網交通管理系統綜合規劃

在高快速公路整體路網交通管理系統綜合規劃【8】中對於速限可變標 誌佈設原則進行相關整理，如表2.3 所示。

表2.3 速限可變標誌佈設相關文獻整理

文獻資料 佈設原則

高速公路 設於易肇事路段及天候不良路段與隧道處，可依據交通 狀況實施速率控制。

「東西向快速公路建設計 劃：交通控制系統工程規劃 報告」

1. 一般路段設於濃霧區、強風區、豪雨區及實施事件 偵測路段，約隔 700 至 1000 公尺設 1 組。

2. 隧道入口前約 300 至 400 公尺設 1 組，隧道內約隔 300 至 400 公尺設 1 組。

3. 隧道路段速限可變標誌與車道管制標誌採交叉方式 佈設，當有事件發生時，可配合速限可變標誌，使 用路人在接受車道管制號誌之禁止通行或變換車道 訊息前，有適當之減速時間以供緩衝。

4. 當隧道內車道管制號誌因受限於幾何條件而縮短間 距時，可將速限可變標誌與車道管制號誌採共架方 式設置，以避免兩者間距過近。

「台灣地區高速公路整體 路網交通管理策略及交控 系統設置準則之研究」

1. 高速公路主線之天候不良路段及易肇事路段，間距 700 至 1000 公尺。

2. 隧道入口前每 500 公尺設一組，隧道內每 400 公尺 設一組。

「東西向快速公路建設計 劃：交通控制系統工程規劃 報告」

1. 於天候不良路段，每 700 至 1000 公尺設置 1 組。

2. 於實施事件偵測路段，每 700 至 1000 公尺設置 1 組。

3. 於隧道入口前 300 至 400 公尺設置 1 組。

4. 於隧道內每隔 300 至 400 公尺設置 1 組。

「編訂公路交控工程設計 手冊」

所建議應實施速率控制之路段為：

1. 發生重現性壅塞之路段、特別是都會路段。

2. 天候不良路段及易肇事路段。

3. 幾何條件較差之路段，如陡坡、視距不良路段等。

4. 隧道或隧道上游路段。

而建議之設置原則為：

1. 一般狀況下每隔 1000 至 2000 公尺設置一座。

2. 特殊路段，如天候不良、陡坡、視距不良路段等設 置間距為 500 至 1000 公尺。

3. 霧區路段上游每隔 200 至 300 公尺設置數座。

4. 隧道上游每隔 200 至 300 公尺設置一座，另應參照

「公路隧道安全設施準則研訂」 。

「公路隧道安全設施準則 研訂—附冊：公路隧道安全 設施準則」

1. 於隧道入口前 200 公尺起，每隔 200 公尺向上游設 置，其所需數量視行車速限及調降速率差而定，通 常以每小時 20 公里為調降速率差，則可由隧道區速 限推算所需標誌數量。

2. 於隧道內每隔 400 至 800 公尺設置 1 座。

資料來源：【8】

速限可變標誌主要是考量下游路段實施速限管制，避免前後路段速限 落差造成駕駛人反應不及而設置。需要實施速限管制的路段通常為速限較 高的高快速公路易肇生事件之路段。而綜合前述文獻建議之設置地點，主 要為隧道入口前、隧道內、特殊路段（天候不良/易壅塞/易肇事）等，平 面道路速限低、號誌化路口多且密，並無設置需求。

速限可變標誌之佈設間距僅需考量安全減速距離，一般設計按20 公里 /小時之速率級距漸進調降，因此若從時速 100 公里降至 60 公里至少需 2 道速限可變標誌。高快速公路速限調整後，以 20 公里/小時為調降間距，

在不同速限下代入安全減速距離公式可得佈設間距如速限可變標誌速限調 降所需最小距離彙整如表2.4 所示。

表2.4 速限可變標誌速限調降所需最小距離彙整表

反應時間(秒) 上游至下游速限

(公里/小時)

4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 110→90 227 212 197 181 166 151 136 120 100→80 206 192 178 164 150 136 122 108

90→70 184 172 159 147 134 122 109 97 80→60 162 151 140 129 118 107 96 85 70→50 141 131 121 112 102 92 82 73 資料來源：【8】

速限可變標誌須可作數字之改變，藉以限制該路段之最高車行速率。

顯示元件選擇，計有LED 型、燈泡型、Q-Board、光纖式及轉軸式等。就 顯示面積而言，速限可變標誌可分為兩種型式，如表2.5 所示：

表2.5 速限可變標誌型式

型式 全面可變型式 數字可變型式

說明

在速限可變標誌的面板上，任一位 置皆可變化色彩亮度，惟受限於面 積之尺寸太小，無法比照資訊可變 標誌發揮其圖案的顯示功能。

僅 具 數 字 顯 示 的 功 能 ， 北 二 高、中二高及南二高等交控系 統工程皆採用此型式，造價較 低是其優點。

資料來源：【8】

高、快速公路的速限可變標誌主要用來傳達最高速限，無其它替代功 能，故採用設備費較便宜的數字可變型式速限可變標誌即可達到需求，且 速限可變標誌不可因天候的變化，而使明視距離降低。而燈泡型的鎢絲燈 泡，有其壽命的限制且耗電，Q-Board 及轉碟式屬機械式結構，且夜間須 加照明設備故明視距離差。因戶外型高亮度的LED 其壽命長，激光明亮且 清晰，同時兼具亮度比及色度比之優點，且已於商業廣告牆上普遍被採用，

故對速限可變標誌而言，建議採用LED 之型式。

高快速公路整體路網交通管理系統綜合規劃【8】中亦提到，目前國道 高速公路設有速限可變標誌，但由於其不具強制力，用路人服從性不高，

且考量執法取締不易，因此建議不在天候不良、易壅塞、易肇事等特殊路 段佈設，僅設置於安全顧慮較高之隧道區上游及隧道內，而高、快速公路 速限管制策略之執行可由事件發生路段中及其上游之資訊可變標誌與霧

（風或雨）慢行警示標誌發布相關資訊。

五、交通部臺灣區國道新建工程局品質系統標準書

交通部臺灣區國道新建工程局品質系統標準書【12】提到速限可變標 誌設備設計目的係為了傳達道路路段之最高車行速限，系統運用方法為速 限可變標誌板所顯示之最高車行速限係以數字顯示，設置在各隧道入口前 方的速限可變標誌板，可由隧道內事件進行自動控制；設置於易產生濃霧、

強風路段及易坍方路段之前的速限可變標誌板，依該等路段上設置的濃霧 偵測器、風力偵測器或坍方偵測器所自動偵測到的濃霧、強風、坍方等事 件進行自動控制。

綜合上述文獻可得知，目前國內相關法規僅對可變標誌之顯示內容作原則 性的規定，並未針對不同種類標誌之應用進行更詳盡的規範，或只是以「道路 交通標誌標線號誌設置規則」為基準而制訂之，並未對其設置或佈設明確定義 與說明。

另外有關速限可變標誌設計手冊與規劃中，雖有對速限可變標誌之顯示技 術、顯示內容、標誌尺寸、標誌安裝、設置原則及速率調降原則等說明，但可 發現不同之設計手冊或是規劃，所訂定之原則亦有所差異，可能原因為提出設 計或規劃之年代不同所造成之不一致性。

依據國道新建工程局編訂公路交控工程設計手冊，速限可變標誌基本上有 門架式、直立式以及懸臂式三種安裝方式。因此，本研究主要針對此三種型式 進行探討，亦以設計手冊所提之設置原則為參考依據規劃本研究之駕駛模擬實 驗。

近來世界各國為解決交通壅塞、運輸安全、能源消耗、環保等問題，均積 極發展智慧型運輸系統，因此建議未來高速公路亦可發展更智慧化的速限可變 標誌，來輔助一般固定直立式速限標誌。

2.2 速限可變標誌之相關應用

目前高速公路可採行之交通控制方式很多，其中行車速率控制即是一種在 國外成功使用多年且相當有效的方法，發展於1920 年至 1930 年代。

速率控制係指機動調降行車最高速限，以增進行車安全，提高道路的使用 效率，一般應用於交通壅塞與天後不良狀態，其中後者又可概分為濃霧、強風、

與豪雨三類【7】。

訂定行車速限最主要的原因是：（1）重大的風險駕駛者會造成其他人的負 擔；（2）部分駕駛者無法正常掌控車輛與預期道路幾何狀況而來做最適行車速 度之決定；（3）資訊之充分性與判斷問題，因為一些駕駛人的輕視及誤判車速 高低對於碰撞機率與嚴重性之影響。因此，高速公路適當訂定最高行車速限，

要求駕駛人依照指示速度小心行駛並提高警覺，將可增進行車安全並提高道路 使用率。

以下針對國、內外速限可變標誌之相關應用與研究進行整理與說明。

一、國內之速限可變標誌相關研究

何煖軒【13】研究中針對高速公路隧道區段之速率控制策略進行探討，

主要內容係透過速限可變標誌之應用，分析數種不同的速限管制策略對於 駕駛者速率變化的影響，研究結果提出駕駛者對於短期性的速限控制策略 之遵循效果雖不顯著，但在平均速率下降程度與速率變異下降程度方面，

則有顯著的效果。大致上，該研究已初步分析得出速限可變標誌於高速公 路隧道區段的應用效果，但對於配合公路隧道區段之特殊交通狀況與環境 特性，速限可變標誌應如何設置，至如何提升交通管理資訊之有效提供，

以達到警示駕駛者的效果等部分，則仍有所不足。

李彥明【14】嘗試針對國內高速公路特性，研擬以速率控制的方式，

於車流不穩定狀況下對車流集體速率進行調控，以降低車輛彼此間之速率 差異，維持車流之穩定，進而達到增進用路人行車安全，並提高道路使用 效率之目的。速率控制成敗與否主要在於相關系統設施是否設置得宜，研 究即依據速率控制策略與準據擬定速控設施之設置規則，主要包括速限可 變標誌與車輛偵測器之設置間距與顯示方式，而控制準據主要則是依據國 內車流特性以及車輛動力學予以決定。研究結果顯示，速控系統設置時，

車輛偵測器與速限可變標誌之設置間距至少必須超過200 公尺，方能達到 平順連續調降車速之目的。

張榮成【15】研究中提到高速公路意外事故之發生依交通狀況和環境 狀態不一樣，有 20％~50％是由先前的事故所造成之衍生性事故，若能即 時將接近與通過該瓶頸路段之順暢旅行速率給與上游駕駛人知曉，將可降 低衍生性意外事故之發生的可能性，節省車輛耗油量與降低廢氣排放量，

並可誘導部分用路人改道行駛，以降低該路段之交通擁擠與旅行成本。該 研究以衝擊波分析法，對意外事件所產生之影響範圍及其旅行速率進行分 析，然後以耗油量為績效指標，在總耗油量最低之策略下建構遞減速限控 制模式，而為實施遞減速限控制，高速公路上需有偵測器以偵測事件之發 生與車流狀態，同時也需有速限可變標誌以便駕駛人改變其行駛速率。由 模擬實例分析結果顯示，流量對其方案之實施有顯著之影響，在高流量下 其單位車輛效益較低，但有較大之總效益。而可變速限標誌設置間距 0.5 公里較 1.0 公里有微量增加之效益，可變速限標誌變換時間間隔 1 分鐘也 較5 分鐘有微量增加之效益，但並沒有顯著的差異。

二、國外之速限可變標誌相關研究

國外針對速限改變對於安全上之影響進行研究【27】，英國 M25 公路 於路段擁塞時採用速限管制策略，並透過資訊可變標誌（VMS）顯示給駕 駛者，以及透過照相攝影執法取締後，交通事故率在 18 個月下降 28％，

此外由於駕駛者變換車道的頻率降低，車流可保持較穩定的速率前進，對 於壅塞時段平均旅行時間的節省亦有所助益。另外在法國Strasbourg 的 A4 公路一段12 公里的路段上，依據速限可變系統之實施經驗顯示，尖峰時段 依據車流密度採用不同的速率限制（50、70、90、110 kph）後，公路之有 效容量增加了5％。

Luoma 和 Rämä【41】利用實地調查與訪談方式比較兩種可變速限標 誌的不同技術，研究速度行為和標誌的回顧，結果顯示光纖標誌在車輛旅 行平均速度減少 3~4 公里/小時，使用光纖標誌時，訪談中的司機有 91.0

％記得標誌，但是當使用電子式標誌時，只有71.6％的司機記得標誌。研 究發現可變速限標誌使用光纖的技術比電子的標誌有效，司機更注意光纖 速限標誌的使用，會轉移司機對鄰接固定標誌的注意力，因此，有效可變 訊息標誌不應該被安置在固定標誌附近。

國內、外速限可變標誌相關應用之文獻整理如表2.6 所示。

表2.6 速限可變標誌相關應用之文獻整理表

作者 年代 研究目的 研究結果

何煖軒

【13】 2003

透過速限可變標誌之應用分 析不同的速限管制策略對駕 駛者速率變化的影響。

初步分析得出速限可變標誌 於高速公路隧道區段的應用 效果。

Allen

【30】 1999 速 限 改 變 對 於 安 全 上 之 影 響。

交通事故率下降且亦節省壅 塞時段平均旅行時間

Luoma 和 Rämä

【41】

1999

實地調查與訪談方式比較可 變速限標誌的不同技術，研 究 速 度 行 為 和 標 誌 的 回 顧 率。

使用光纖速限可變標誌，會轉 移 司 機 對 固 定 標 誌 的 注 意 力，可變標誌不應該被安置在 固定標誌附近。

李彥明

【14】 1994

於車流不穩定狀況下對車流 集體速率進行調控，以降低 車輛彼此間之速率差異。

速控系統設置時，車輛偵測器 與速限可變標誌之設置間距 至少必須超過200 公尺，方能 達到平順連續調降車速之目 的。

張榮成

【15】 1994

即時將接近與通過該瓶頸路 段之旅行速率給與上游駕駛 人知曉，以降低該路段之交 通擁擠與旅行成本。

可變速限標誌設置間距0.5 公 里較1.0 公里有微量增加之效 益，變換時間間隔1 分鐘較 5 分鐘有微量增加之效益，但沒 有顯著的差異。

依據國、內外的經驗可得知，利用速限可變標誌進行速率管制，將可降低 車輛彼此之間之速差，除可防止事故發生之外，亦可達到增進道路的使用效率，

研究中亦發現駕駛者會較注意可變速限標誌的使用，而較不會去注意固定標 誌。在速限可變標誌設置部分，主要應用在交通壅塞與天候不良狀態。

2.3 駕駛者視覺反應之探討

車輛行駛過程中，駕駛者需要不斷接收資訊以維持車輛正確與安全的行 進，而駕駛者本身擁有不同的感應器，可用來接收在人車之間內部或外部產生 的資訊。內部資訊來自於駕駛者的記憶，或是系統反應的結果；外部資訊則藉 由視力、聽覺與觸覺取得。其中，外部資訊有90%是利用視覺取得，並且是維 持行進方向、偵測障礙物或從號誌、標誌與標線中取得資訊的惟一管道【36】，

因此，本研究乃針對駕駛者視覺特性、視覺行為等文獻加以回顧，並說明如後。

一、駕駛者視覺特性

此部分針對視力及視野範圍、眼球與頭部之運動與道路環境對視覺之 影響進行說明。

（一）視力及視野範圍

駕駛狀態中90%以上之訊息接收是來自視覺，其餘則是由聽覺 或觸覺接收。在閱讀狀態下，人類的視角相當窄，約3～10 度之間，

而在此視圓錐角之外的影像則是由周邊視覺搜尋。靜止狀態下周邊 視覺的範圍是：左右各90 度、水平視角以上 60 度、水平視角以下 70 度。若是在有速度的狀態下，速度 30 kph 時，雙眼視界角度約為 100 度；速度 60 kph 時，雙眼視界角度約為 70 度；當速度為 100 kph 時，雙眼視界角度則為40 度。另外，視覺的焦點（雙眼明視焦距）

也與駕駛者視覺及車輛速度有關，視覺焦距將因速率的增加而距離 愈遠。因此駕駛者在行駛的過程中，必須不斷移動眼球注視或搜尋，

並且配合頭部運動來接收各種視覺的資訊【38】。

（二）眼球與頭部之運動

資訊獲得之主要限制條件是眼睛視覺的焦距由一物移轉至另一 物之速度。經由研究發現，眼球最多一秒可左右搜尋四次，但在經 過一段時間之後，左右搜尋之速度會稍微減緩，約減低至一秒二次。

而在一般駕駛狀態下，每秒1 次至 1.5 次是較合理之數值【39】。故 在交通工程之設計上，標誌標線或號誌之間，應分開有一相當之距 離。如車輛以時速100 公里行進，而視線搜尋之頻率為每秒 1.0～1.5 次，則駕駛人每20～28 公尺會看見一個標誌、標線或號誌。若是兩 交通工程設施之距離小於上述數值，則駕駛人便會錯失該項訊息。

雖然眼球左右移動可超過50 度，但於一般駕駛狀態中，駕駛者只傾 向左右移動眼球各15 度。

（三）道路環境對視覺之影響

駕駛者面對複雜的道路環境與交通狀況，不僅需根據道路環境 適切地操控自己車輛，同時需注意其他車輛的動向及其他一切可能 的突發狀況，以做出及時的反應。但由於視覺能力有限制，無法接 收所有可能與行車訊息有關之資訊。即使駕駛者看到了，可能由於 未激發注意力之調度，或因視覺負載過重而未予處理，因而錯失了

重要的訊息而發生事故【37】。

二、駕駛者視覺行為

當眼球視軸投注在某一固定點上時稱為視覺焦點或凝視。眼球凝視之 定義為—用中心視線所注視之物體，當專注於一物體或狀況時，人通常會 移動其眼球之注視方向，使影像落於視網膜的中心窩位置，因此當某物被 注意時，亦在中心窩凝視下【37】。另外一種定義為—凝視點是駕駛者凝視 其眼睛在一物體之特徵上或其他環境之短暫延時（大約是0.1~0.5 秒），而 此時視覺能獲得中心窩視線的最大解析力之駕駛資訊【39】。眼睛凝視點是 指駕駛者眼睛落點之移動。在分析眼睛凝視點是否為同一目標物時，須視 下列兩因素而定：（1）鄰近的兩個可能眼睛凝視點在一定之時間內；（2）

在視覺面上介於兩個可能是眼睛凝視點的一定距離長度。

但當駕駛者眼睛落點之移動，能夠充分說明中心窩視線己移去另一不 同之目標物時，則可視為另一新的凝視，而不論上述之延時或距離之限制。

雙眼明視之範圍，在0 度時其視力可達最佳，此時即為一般我們所測 之視力大小，亦即視覺焦點所在位置。但在一般道路上駕駛的過程中，視 覺焦點外之週邊視覺亦扮演重要的角色。其主要工作為協助中心窩之凝視 偵測，並注意視線中心外圍之狀況，當有需要時，引導中心視力（即凝視）

去注視，以明辨狀況並決定是否應採取適當反應。而有經驗之駕駛者會利 用其外圍之視覺來判定其在車道之位置【37】。

2.4 駕駛減速行為之探討

本研究亦探討不同速限變化下駕駛者與前車之關係，是否會造成與前車發 生碰撞之可能性，因此進行駕駛減速行為的感知反應時間、減速率等相關回顧，

以俾利本研究的駕駛模擬實驗規劃與設計。

一、感知反應時間之回顧

一般而言，駕駛者感知反應時間（Perception Reaction Time, PRT）係 由視覺、聽覺、感識至開始採取反應行動，或接受由交通或公路狀況發生 突變的刺激，所經歷的短暫時間，亦稱為「反應時間」。理想狀況下，反應 時間依序由下列4 個時間分段組成【17】：

（一）感識時間（Perception Time）

使用視覺、聽覺或觸覺來體察和確定外界事物或環境謂之感 識，完全感識所需的時間即為感識時間。用路者感識所需的時間隨 用路者的經驗、情緒、身體狀況及環境複雜狀況而異。

（二）運用智慧或辨明時間（Intellection Time）

運用智慧所需的時間，即感識階段所發現事物對其本身的重要 性或威脅性，運用個人智慧加以了解及比較，以決定所應採取的對 應行動。

（三）激發情緒或判斷時間（Emotion or Judgement Time）

情緒為人類與事物接觸後，在精神上及身體上所產生的一種強

烈而複雜的反應，這是由感識作用及神經系統的自動反射而突然發 生的，所以情緒乃人類採取某種因應行為的強力決定因素。憂鬱及 憤怒均會影響用路人的行為。情緒與個人態度有關，而態度主要由 教育及經驗所組成。

（四）執行意志或行動反應時間（Volition or Reaction Time）

執行意志係實現意願，用路人對交通事件的體認，經由情緒與 態度的折衝，而後所採取符合本身利益的必要行動所需的時間，即 為執行意志時間。

此稱為PIEV 或 PIJR 理論，即用路人在行車中對突發事件完成感識、

智慧（辨明）、情緒（判斷）及意志（行動）反應過程所需要的時間，稱為 PIEV（或 PIJR）時間，簡稱反應時間。每一過程所需時間，均因人而異，

並受實際狀況的複雜程度、天候及其他心理狀況影響。美國州際公路與運 輸官員協會（AASHTO）建議正常駕駛下之 PRT 為 2.5 秒；而在號誌 PRT 部分，美國運輸工程局（The Institute of Transportation Engineers）則是建議 為1.0 秒【42】。然而不同的道路交通狀況或駕駛者特性下，駕駛者之感知 反應時間均會有所不同，對駕駛者因應不同狀況下之感知反應時間變化，

更是具有相當的影響。

本研究整理之感知反應時間相關文獻，如表2.7 所示。

表2.7 感知反應時間相關文獻整理表

作者 研究結果

Olson 等人【40】

一般在前方緊急事件發生時，有警示之反應時間普遍較由 駕駛人自行判斷來得短；而直接告訴駕駛者採取煞車動作 之警示所需反應時間又更短。

Harihamn Krishnan 等人【34】

提出駕駛者平均感知時間為1.0 至 1.5 秒。而 CAMP 文獻 指出第95 百分位的反應時間為 1.52 秒。

Roberts【43】

眼睛作動延遲、定像延遲、感知延遲、判斷時間與肌肉反 應延遲再加上煞車反應時間、這些時間加總後得到，所提 出之反應時間在2 至 4 秒之間。

Yamada【45】 報告中指出有裝設聲音警示系統下，當前車突然煞車時煞 車反應時間為0.3 秒~1.1 秒。

表2.7 感知反應時間相關文獻整理表(續)

作者 研究結果

黃俊仁、董基良 等人【16】

針對駕駛模擬器應用於感知反應時間量測知分析整理，將 人車系統反應依時間軸細分為9 個時間段，並以事件觸發 後之人為感知判斷、機械動作的連續反應作為時間段的分 隔時間點，依序是：

1. 真實事件發生時間點；

2. 觸發或出現在駕駛者視線內的虛擬場景事件時間點；

3. 感知時間點；

4. 判斷時間點；

5. 開始鬆開油門時間點；

6. 完全放開油門時間點；

7. 碰觸煞車踏板時間點；

8. 開始踩踏煞車時間點；

9. 停止煞車或煞車踩死時間點；

10. 車輛完全停止時間點。

依據其所區隔的時間段，進行相關文獻模擬實驗的感知反 應時間探討，顯示各文獻對感知反應時間或煞車反應時間 的定義與範圍並不全然相同，因此實驗量測出來的結果也 有很大的差異。

周盈如【17】 運用大客車駕駛模擬器實驗得到感知反應時間範圍在 0.72 秒至 3.23 秒之間

二、減速率之回顧

以下針對減速率之相關文獻進行說明。

Kiefer【35】提到縱向防撞警示之測試，分別是：一為前車不動測試，

前車靜止不動，當後車接近前車時開始煞車。二為固定兩車車速之測試，

前車與後車維持一固定速度，聽到命令後車開始煞車。三為前車減速測試，

前車以各種不同減速值煞車，後車開始煞車等動作。這些測試並分別用正 常煞車和用力煞車兩種方式進行實驗，其中是以0.15g’s 或 0.39g’s 為減速 率值，g 為重力加速率（公制為 9.8 ^{m/ sec2}）。

Harihamn Krishnan 等人【34】提出舒適的減速率公式為：

) 0859 . 0 ( 732 .

0

V

A

Mean

式中

Mean A

：平均舒適減速率(公尺/秒 2)；

V ：車速(公尺/秒)。

Burgett 等人【29】利用愛荷華駕駛模擬器 IDS（Iowa Driving Simulator）

針對前後兩車以相同速率（均為100 英呎/秒）相同方向，行駛在相同車道，