中華大學碩士論文

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中華大學碩士論文

總量管制下超額跨區就讀學生上學通勤時間公車需求路線之研究─以竹北國中為例 The research of bus route planning for cross district students under the maximum quantity

control ─ a case study of Zhubei Junior High School

系所別：運輸科技與物流管理學系碩士班學號姓名：M10214012 饒毓芸

指導教授：謝玲芬博士

中華民國 103 年 6 月

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摘要

近年來環境保育相關議題受到全球人們的重視，民眾對環境的認知不只侷限在

「節能減碳」而已，各國政府因應氣候變遷採取積極的教育與政策等措施以實踐對環境保育盡一份力，台灣也以「減緩」與「調適」為兩大主軸推出各項政策，為減緩二氧化碳的排放，交通方面以公共運輸政策倡導人民改搭乘大眾運輸工具，培養搭乘大眾運輸工具的使用習慣。

本研究有鑑於少子化後，上學時間校門口交通壅塞現象逐年成長，因此本研究以台灣人口成長比例十年內均呈現正成長前五名的新竹縣為例，統計上學通勤時間到校方式，發現每天家長以汽機車接送的中小學學生高達50.13%，故對竹北免費市民公車路線做現況分析，在不增加公車營運成本的前提下，以總距離成本及總時間成本極小化為目標，以交談式電腦繪圖系統分析法，利用地理資訊系統GIS為工具，以竹北市國中為驗證對象提出新闢一條路線之研究。

研究結果顯示新闢路線之總距離為12.17公里，預估行駛時間為35分鐘，配合學生的上課時間，預訂每天起站搭乘時間為6:40分，迄站為7:15，以家長接送使用汽車方式為比較對象，發現總距離成本減少84.34%，總耗油量減少71.30%，二氧化碳減少65.41%，與免費公車相較，服務提高81.01%的載客率，搭載意願調查中願意搭乘的有62.03%，考慮中的有22.78%，不願意搭乘的有15.19%，不願意搭乘中的10%是遷戶籍於此研究範圍，而非實際居住於此地區。

為了學習的穩定，學生一旦入學就讀，會持續就讀三年到畢業，因此本研究規劃之路線可以優惠到該區學生三年，每學年以200天上學日計算，每年節省耗油量2,698 公升，碳排放5,544公斤，三年共節省耗油量8,094公升，油價以每公升31元計算，三年共可節省約25萬元的油錢，碳排放16,632公斤。

關鍵字：校車、免費市民公車、地理資訊系統

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ABSTRACT

In recent years, environmental conservation issues have drawn global attention.

People’s awareness of the environment is not just confined to "carbon reduction", but also pushing governments around the world to take more active measures for environmental conservation, like education and policy changes, in response to climate change. In Taiwan, “Reduction” and “Regulation” are the two main focuses in policy making. In order to reduce carbon emission, policies in transportation leans on mass transit, encouraging general publics to take public transport.

After lower birth rate and fewer children in Taiwan household become a norm, traffic congestion at school gate before and after school hours becomes more and more serious.

This research uses Shinchu County which has the top five population growth in Taiwan for the past ten years as an example to survey transport methods and travel time to school. The results shows that as high as 50.13% of high school and primary school students are sent and picked up by their parents using motor vehicles which cause serious environmental problems. Base on an analysis of the Zhubei free bus route, with no addition cost on bus operation in mind, and minimizing total travel distance and time as the goal, this research investigates a new possible free bus route for Zhubei Jnior High School using the Geographic information system (GIS) to minimize the environmental impact.

Using the GIS tool, the total distance of the new free bus route is 12.17km. The estimate travel time would be 35 minutes. To match the school hours, the bus should start at 6:40am and will arrive at school at 7:15am. If students travel to and from school using the new route, total travel distance will be reduced by 84.34%, total fuel usage will reduce by 71.30%, and carbon dioxide emission will reduce by 65.41% compared to sending by their parents in motor vehicles. There will be an increase of 81.01% in passenger rate of the existing bus service. From an opinion survey, 62.03% of the respondents will take the new bus; 22.78% will consider; and 15.19% will not take the bus. Of those who express they will not take the bus, 10% are actually not living in the district covered by the new bus routes. They only have their registered addresses in the area.

From the observation of the researches, students usually complete their three years of junior high in the same school for a stable learning environment. Therefore it can be

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assumed that the new proposed bus route could serve the students for three years. Based on a 200 days school year, 2,698 liters of fuel would be saved per year and 5,544 kilograms of carbon emission would be reduced every year. Though out the students’three years junior school life, 8,094 liters of fuel will be saved and carbon emission will be reduced by 16,632 kilograms. Assume fuel price to be $31 per liter, two hundred and fifty thousand dollars of fuel cost can be saved for the three years.

Keywords: school buses, toll-free buses, Geographic information system

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誌謝辭

二年的研究及學習使我收穫良多，對事物探究之態度及思慮縝密度更上一層樓，

很感謝中華大學所有良好的教學課程設計、硬體設備、行政支援及優良師資，念研究所期間是我個人求學生涯中最豐富充實的一年。

首先要致上感謝的是我最敬愛的指導教授謝玲芬教授，在繁忙的學校事務與教學之餘，給予學生最悉心的指導與勉勵，每次的面談對學生的疑惑及迷惘總是快速一刀見解，精簡的分析及嚴謹的要求，使論文進行中的每個瓶頸得到前進的動力及方向，

傾聽的耐心及開朗的笑聲更是不可多得的學者風範，是我最欣賞的人格特質與見賢思齊的榜樣。

再來感謝的是校內口試期間蘇院長昭銘、卓主任裕仁、林祥生教授及羅仕京教授等人在專業知識惠賜許多寶貴知識、經驗分享及指導，使學生在交通運輸專業知識及研究上獲益良多，張建彥教授的迴歸分析與交通控制課程是我論文轉移壓力的一個出口，更是學生接觸統計以來真正認識統計學的一年，也感謝美慧學姐在 GIS 的指導，

以及系辦美玲姐及學妹昱婷大小事的通知及協助，因為有妳們所有事才順利圓融論文口試期間，承蒙卓裕仁教授、中原大學廖秀莉教授在百忙中撥冗悉心審閱論文，並給予寶貴意見及指導，使本論文更完備，僅此表達深深感謝。

最後，我要將此論文獻給我最愛的家人，媽媽的愛給予我無微不至的照顧及平安，

哥哥、嫂嫂、姐姐、妹妹也一路陪伴我長大、分擔許多憂愁、分享許多歡笑、包容我的一切，親愛的滑鼠更是在論文後期鼓勵、陪伴我，給我時間及空間全力以赴，並隨時亂餵食為我進補，還有松山高中高先、宇代、卡神、宜如、春華、金爺等好同學，

謝謝你們當我的好朋友這麼多年，寶貝溫浩單純的笑容及愛，為我垂下的眉頭拉起上揚的笑容…，感謝你們豐富了我的人生。

我想念的父親，為我們付出一生的辛勞，卻來不及看子女們功成名就，I wish you would be proud of me.

僅以次論文獻給我所有的摯愛、及想念的親人，更感謝主賜給我的每一天。

毓芸 103.6

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2.3 國內外校車路線之設計與規劃 . … … … . … … … . . 2 6 2.4 地理資訊系統 … … … . . … … … ……… … . . … … . . … 3 0 2.5 全球暖化與交通工具之碳足跡 . … … … . . … . . … . 3 4 第三章問題分析與研究方法………..………38

3.1 現況分析 …… ……… ……… ……… … ………… … . .…. .. . . … 3 8 3.2 路線規劃設計 … … … …… . . …… … . . … . . 4 7 第四章情境分析與討論…………..……….……….…....….…...57

4.1 敘述性統計 . . ……… ……… ……… … ………… … …. . …… . . . 5 7 4.2 免費公車現有站牌需求探討 ……… … … … … …… …… . . . … 6 1 4.3 地理資訊系統路網分析 … … … …… …… … . . . … 6 7 4.4 搭乘意願調查及分析………...….…...…75

4.5 效益評估………....…76

第五章結論與建議.….………..……….………….…...…….79

5.1 結論……… ………….………....….…..79

5.2 建議……….……....…..80

參考文獻………..……….…………...……81

附錄一………..……….………...……89

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圖目錄

圖 1 公路公共運輸範疇圖………1

圖 2 研究流程圖………7

圖 3 TSP 與 VRP 示意圖………....21

圖 4 環域分析圖………..……31

圖 5 60 路免費市區公車……….42

圖 6 61 路免費市區公車……….43

圖 7 62、63 路免費市區公車………..44

圖 8 65、66 路免費市區公車……….45

圖 9 疊圖分析圖……….….50

圖 10 線圖層示意圖………..51

圖 11 道路圖層示意圖………..…52

圖 12 路線規劃流程圖………..56

圖 13 學生住所分布圖………..……58

圖 14 走路到校距離、時間測量………..59

圖 15 免費公車 60 路分析圖….………...………61

圖 16 免費公車 61 路分析圖….………...………62

圖 17 免費公車 62 路分析圖….………...………63

圖 18 免費公車 63 路分析圖….………...………64

圖 19 免費公車 65、66 路分析圖….………...………65

圖 20 學生分佈與高速公路位置圖…..………...………...67

圖 21 最適路徑規畫起始解清單…. ………...………….…68

圖 22 最適路徑規畫起始解路線圖…. ………...………...69

圖 23 起始解環域分析涵蓋圖…. ………...……….69

圖 24 新闢路線改善解…. ………...……….71

圖 25 路線內節線交換改善圖…. ………...……….72

圖 26 最適路線圖…. ………...……….73

圖 27 搭乘意願百分比圖………...………..…….75

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表目錄

表 1 103 學年度全台國中小總量管制學校統計….………...………….………2

表 2 台灣近 10 年人口成長一覽表….………...……….……….4

表 3 國內免費公車辦理情形一覽表. ….………...………10

表 4 國外內免費公車辦理情形一覽表. ….………...………11

表 5 公車路網設計方法一覽表………….. ….………...………...15

表 6 公車路線型態一覽表……. ….………...………18

表 7 路線規劃項目特性分類表………….. ….………...………...20

表 8 國內公車路線規劃方法、公車相關文獻一覽表………….………….…...….24

表 9 國內外校車路線規劃方法一覽表. ….………...………27

表 10 溫室氣體減排目標. ….………...………36

表 11 各類交通工具二軮化碳排放系數一覽表………. ….………...…………37

表 12 新竹縣竹北市轄內各國民中小學學區分配表（102 學年度）…….…….…38

表 13 竹北市上學通勤時間學生上學方式一覽表…. ….………...………40

表 14 102 學年度竹北國中超額學生報到情況一覽表. ….………...………….57

表 15 學生住所 500 公尺內最近之站牌統計人數一覽表. ….………...………60

表 16 免費公車服務人數現況一覽表……. ….………...………66

表 17 最適路線各站上車人數統計表.. ….………...………...74

表 18 學生住所到竹北國中開車距離成本….. ….………...………...76

表 19 效益分析表. ….………...………78

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第一章緒論

近年來全球暖化議題受到世界各國的重視，為因應全球氣候變遷，聯合國氣候變化大會訂定「聯合國氣候變化框架公約」、「京都議定書」、「哥本哈根議定書」以期共同解決能源與碳排放問題，各國運輸部門也以追求綠色、永續運輸為主要政策，（呂姿賢, 2011），台灣在因應氣候變遷的政策以「減緩」與「調適」為兩大主軸，交通部運輸政策白皮書（交通部, 2012）中提到公共運輸範疇含公路公共運輸、軌道公共運輸、海運公共運輸與航空公共運輸，其中公路公共運輸以定線定班來為民眾服務，定線定班包含公路客運，市區客運及免費巴士（如圖 1）。目前全台共有 35 個鄉鎮市積極配合低碳政策，陸續推出免費公車便民措施，以圖私人運具的減量，達到碳排減量目標。

圖 1 公路公共運輸範疇圖

資料來源：運輸政策白皮書，交通部

1.1 研究背景與動機

要推動節能減碳一定要向下紮根從教育做起，教育學生從小培養節能減碳付諸行動，並進而潛移默化培養出節能減碳的習慣，近年來少子化趨勢，及十二年國教的推行，在尚未打破明星學校迷思的前提之下，家長會為子女選擇心中理想的學校；理論

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上來說，按照學校規模、人口比例等因素劃分的學區，每個孩子都能在離家最近的學校就讀，然而上述所說因素，理想學校未必在家附近時，家長便選擇遷戶口造成「跨區就讀」現象，而學校的容積與教室、師資等配置有限，為保障學生良好的學習環境及提高教師教學品質，教育部自 90 學年度起實施學生人數總量管制。

會跨區就讀未必全是家長的選擇，人口成長的新興社區、都市重劃人口密度未達興建一所學校的門檻，或因工作因素搬遷而未達總量管制學校的入學條件，或居住在總量管制學校學區內條件比序未能錄取…等時，都是形成跨區就讀的現象。

由 103 學年度全台 22 個縣市施行總量管制的資料來看，在少子化趨勢下仍有 11 個縣市國中小施行總量管制，國小共 57 所，國中共 49 所（如表 1）。

表 1

103 學年度全台國中小總量管制學校統計

縣市國小國中縣市國小國中

高雄市 11 20 苗栗縣 0 0

台南市 9 7 彰化縣 0 0

桃園縣 13 2 南投縣 0 0

新竹縣 9 3 屏東縣 0 0

台東縣 6 3 宜蘭縣 0 0

新竹市 2 4 花蓮縣 0 0

基隆市 2 3 澎湖縣 0 0

雲林縣 2 1 金門縣 0 0

嘉義縣 2 1 連江縣 0 0

新北市 0 3 嘉義市 0 0

台中市 1 2 台北市 0 0

資料來源：各縣市政府教育局，本研究整理

超額現象一旦成立，伴隨產生的就是學生通勤問題，通勤問題帶來的是通勤時間的車流量大，車流量大所衍生的不只有交通壅塞問題，還包括同家長接送心理負擔、

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學生通勤時間壓力、空氣污染及二氧化碳排放…等，因此站在教育第一線的立場，面對每天校門口壅塞現象，配合環境教育與交通安全教育擬提出本研究計畫。

1.2 研究目的

總量管制下的超額學生，會進一步選填志願安排轉介至鄰近學校就讀，造成跨區問題，一旦跨區現象成立，便有通勤的問題，若通勤由家長接送，則增加非本學區的交通量，造成上學時間校門口車流量壅塞現象，故基於上述研究動機與超額學生的通勤問題，茲將本研究目的陳述如下：

一、接收超額學生的學校結合免費公車資源，安排交通車以解決學生通勤問題─以竹北國中為例。

二、設計新路線以最小總距離成本與最少時間成本為目標，依據總距離成本、總耗油量、搭載率與碳排放量為指標，對本研究所規劃之新路線進行效益評估分析。

三、依新設計之公車路線結果提出可行之建議，以供教育單位對於總量管制學校與超額學生提供相關配套措施，及有關部門做決策之參考。

1.3 研究範圍與限制

103 學年度全台有 57 所國小與 49 所國中施行總量管制，在管制下必有超額學生跨區就讀，一旦學生入學就讀，為了學習的適應與穩定，家長與學生多半會選擇持續就讀到畢業，近 10 年台灣少子化的趨勢下，出生率與學校班級數越來越少，然而以全台近 10 年人口變化來看，新竹縣人口成長率是全國第四，扣除 3 個離島後，新竹縣是台灣本島人口成長第一名（如表 2）：

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表 2

台灣近 10 年人口成長一覽表

縣市 2003 年 2013 年成長百分比名次新北市 3,676,533 3,954,929 7.57% 8 臺北市 2,627,138 2,686,516 2.26% 10 臺中市 2,529,763 2,701,661 6.80% 9 臺南市 1,856,461 1,883,208 1.44% 11 高雄市 2,746,819 2,779,877 1.20% 12 宜蘭縣 463,285 458,456 -1.04% 15 桃園縣 1,822,075 2,044,023 12.18% 5 新竹縣 459,287 530,486 15.50% 4 苗栗縣 560,903 565,554 0.83% 13 彰化縣 1,316,443 1,296,013 -1.55% 16 南投縣 540,397 517,222 -4.29% 17 雲林縣 740,501 707,792 -4.42% 18 嘉義縣 560,410 529,229 -5.56% 21 屏東縣 903,772 852,286 -5.70% 22 臺東縣 242,842 224,821 -7.42% 23 花蓮縣 351,146 333,897 -4.91% 20 澎湖縣 92,253 100,400 8.83% 7 基隆市 392,242 374,914 -4.42% 19 新竹市 382,897 428,483 11.91% 6 嘉義市 269,594 270,872 0.47% 14 福建省 69,789 132,878 90.40% 2 金門縣 60,983 120,713 97.95% 1 連江縣 8,806 12,165 38.14% 3 資料來源：行政院主計處，本研究整理

新竹縣自 1988 年縣治遷建與新興重劃區一二三期的規劃迅速發展，已成政治、

經濟、文化與交通中心，免費市民公車政策亦於 2010 年 9 月 1 日正式上路，每年依搭乘率與營運現況做路線調整，以期紓解市區內重要道路的交通流量，及補強偏遠地區交通的不便、然而新的區域發展與新學校的興建速度不一，加上家長選擇都會型學校的意願致使遷移戶口，使得部分學生無法在居住生活圈內全數就近入學，造成竹北

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市內仁愛國中與成功國中兩所國中為總量管制的學校，超額的學生轉介到鄰近學校，

近幾年上學通勤時間各校附近交通更呈現擁擠現象。

新竹縣政府主計處推估至民國 110 年止，竹北市人口成長均為正成長，有鑑於此，

本研究將依竹北市免費市民公車路線現況、上學通勤時間學生上學方式進行實地統計與研究，以接收超額學生的竹北國中為例，設計符合通勤時間之需求與路線，提供教育單位對於總量管制學校與超額學生提供相關配套措施，及有關部門做決策之參考。

本研究範圍與限制分述如下：

一、本研究以全竹北市國中、國小學生上學方式進行現況分析後，因國小上學方式與學區規劃之差異性沒有國中大，故以超額跨區就讀的學生為研究對象，而中學學校為學區制，超額轉介的學生多半住在同一群聚，故本研究以 102 學年度超額轉介至竹北國中的新生為研究樣本，設計以一條新闢公車路線規劃研究。

二、竹北市免費市民公車係縣政府以「一里一站、環狀路線」照顧弱勢與偏遠之福利措施，行經多數國中小，若更改原公車路線將影響他校學生及乘客之原有權益，故本研究對於現有公車行駛路線不做調整與改變。

三、竹北市免費市民公車係縣政府運用公務經費補貼，業者營運成本不納入本研究之成本考量。

四、學校每年新生數會變動，為了學習的穩定與研究者本身的經驗，學生一旦入學就讀，會持續三年到畢業，因此本研究規劃之路線可以優惠到該區學生三年。

五、本研究範圍內的學生受上學抵達時間限制，迄站以上午七時二十分為限，考量青少年起床時間與出門之可行性，起站時間限制在六時三十分後為佳。

六、研究設計以單一場（即學校）、一部公車進行車輛途程問題研究，需求點為已知，

且每個需求點僅被服務一次。

七、上學與放學為對開性質，因多數家長於放學時間會為學生選擇學校鄰近補習班、

安親班或才藝班安排課後照顧，而課後照顧的結束時間不一，故本研究僅對上

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學進行路線規劃設計。

八、每輛公車有最大容量限制，每年新生入學人數不一，因此本研究將公車最大容量限制納入實際需求產生時列入派車數量計算，不列入路線設計規劃考量。

1.4 研究流程

為解決超額學生跨區就讀通勤的交通問題，本研究先進行相關文獻做資料蒐集，

了解公車與校車路線規劃特性與差異後，對路線規劃與運輸規劃軟體做一回顧，搭配現況分析及免費公車服務現況，建構路線模式，主要研究流程分述如下：

一、研究背景與動機

了解竹北市免費公車成立的背景與政策目標，以竹北市免費公車及總量管制超額學生為研究對象，進行研究範圍與目標的確立。

二、相關文獻回顧與探討

蒐集公車路線規劃、校車路線規劃與免費公車相關資訊做回顧與探討，研究路線規劃方法，以選擇一套適合所有學校單位可快速學習使用的方法進行研究，並加入全球暖化議題與交通工具碳排放相關文獻，加深本研究的深度，及做為未來宣導學生使用大眾運輸工具之依據。

三、現況分析

由免費公車現況與研究對象住所群聚進行比較分析，觀察使用情形，若上學時間搭載率偏低且超額人數達 20 人以上，進行路線規劃與探討。

四、路線模式建構

由現況分析觀察公車路線與學生需求路線的差異後，進行路線規劃設計。

五、情境分析與效益評估

配合研究對象進行路線規劃與計算，並繪製最適路線之問卷對家長進行搭乘意願之調查及分析，爾後依相關指標進行效益評估，加強本研究之貢獻。

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六、結論與建議

依據研究結果進行結論，並提供後續研究方向之建議供相關單位參考。

圖 2 研究流程圖

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第二章文獻探討

本研究目的為協助超額同學跨區就讀後，造成校門口上學時間交通壅塞現象進行研討與研究，並期能結合政府免費公車資源做進一步規劃，因此先對免費公車相關文獻作一了解與回顧，接著對公車路線規劃、國內外校車路線設計與規劃、運輸規劃軟體作相關回顧，作為規劃本研究新闢路線之依據，最後對節能減碳議題作文獻回顧，

以加深本研究的深度。

2.1 免費公車相關文獻

一、免費公車分類

目前全台共有 35 個鄉鎮市積極配合低碳政策，陸續推出免費公車便民措施，國內有許多免費公車類型，交通部運輸研究所（1991）依行駛時段做為分類標準，將全日提供給民眾搭乘的免費公車歸類為全日免費公車，在尖峰時間為減少車流量而開出的免費公車歸類為尖峰免費公車，為鼓勵私人於離峰時間轉移使用者至大眾運輸系統歸類為離峰免費公車，在某一個特定區域或路段歸類為局部性免費公車，配合運輸管理策略或其他運輸設施（如：捷運）而設置的免費公車歸類為接駁型公車。

免費公車依使用目的分為服務社區的地區型免費公車，為商業目的提供接駁服務的為商業型免費公車，如：百貨公司周年慶接駁車；為連接使用其他交通運具到達本地進而轉到下一個目的地的為轉乘型免費公車，如：高鐵接駁車；不定期活動而支援的免費公車為活動型免費公車，如新竹縣國慶焰火免費接駁車（江秉釗，2002）。

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依不同服務對象與目的將免費公車分為兩大類，一為地區型免費公車，如：只有當地居民才能搭乘的市民型免費公車（新竹科學園區巡迴巴士）、專為老人及身障者規劃的老殘型免費公車、醫療接駁車（新竹康復巴士），指定時段免費公車（高雄綠色星期四免費公車），另一為商業型免費公車，如：觀光專車（阿里山櫻花花專車），購物專車（百貨公司免費購物接駁專車），活動專車（世貿資訊月免費接駁車），非商業行免費公車（掃墓專車），轉乘型免費公車（高鐵免費接駁公車）（徐嘉駿, 2009）。

綜合以上本研究將免費公車依特性整理分類如下：

(一) 環境觀點

1. 小客車使用率高導致碳排放增加、節約能源

2. 1978 美國瑞頓市、1973 美國西雅圖、1978 希臘等實施免費公車 (二) 社會福利觀點

1. 服務弱勢團體及偏遠地區人民，班次少 2. 台中潭子、竹北鳳岡…等

(三) 運具使用效益觀點

1. 作為接駁公車與其他運具之用途，班次多 2. 高鐵接駁車

(四) 活動發展觀點

花燈接駁車、百貨公司接駁車、高鐵接駁車

二、國內免費公車辦理情形

目前全台有 35 個鄉鎮實施面費公車，為培養公車人口、及鼓勵使用大眾運輸工具，越來越多的鄉鎮市紛紛加入免費公車的福利措施，其他縣市也在規劃準備中，免費公車多半為非營利服務性質，以服務當的及照顧弱勢、偏遠為主要對象，本研究整理全台免費公車後如下表 3：

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表 3

國內免費公車辦理情形一覽表

縣市實施情形備註

新北市 167 條免費車上鼓勵捐發票

桃園縣 8 條免費

新竹縣市 32 條免費

苗栗縣 3 條免費

台中市 17 條八公里以內免費悠遊卡、台灣通等電子票證

南投縣 6 條免費

彰化縣 4 條免費

雲林縣 65 歲以上老人免費

台南市 8 條免費

高雄市 3 條免費

宜蘭縣 10 條免費

羅東市 11 條免費

澎湖縣限當地居民、需申請乘車證限當地居民、需申請乘車證金門縣限當地居民、需申請乘車證限當地居民、需申請乘車證

三、國外免費公車辦理情形

早期國外實施免費公車並非以社會福利為出發點，而是配合運輸政策發展出來的運輸系統，如美國紐澤西、西雅圖等，以減緩交通壅塞、降低空氣汙染、節約能源與強化市中心商業活動為目的而設置免費公車，結果沒有吸引小客車使用者轉搭免費公車，而是增加了非小客車乘客的活動，造成更多等車與車內的擁擠。(張家輔，2005)

美國科羅拉多州免費公車路線為往返當地觀光地區、醫療中心與住宅區；美國密西根州免費公車往返公共設施、購物中心及住宅區，澳洲伯斯免費公車簡稱 CATS，

往返東西向，雪梨免費公車主要往返市內各景點，墨爾本 City circle 免費電車往返車站、醫院、景點及購物中心，其他國外辦理情形如下表 4：

(19)

11

表 4

國外內免費公車辦理情形一覽表

國家地區實施情形路線

美國西雅圖實施中

美國紐澤西州全縣實施中

美國科羅拉多州 Summit County 實施中往返當地觀光地區、醫療中心與住宅區

美國密西根州 Niles 實施中往返公共設施、購物中心及住宅區

希臘雅典實施中

澳洲伯斯實施中 CATS 往返東西向

澳洲雪梨實施中往返市內各景點

澳洲墨爾本實施中 City circle 免費電車

德國全縣實施中

2.2 公車路線規劃相關文獻

為了解公車路線、路網的特性及路線規劃原則，本研究將公車路線設計方法、種類、一般公車路線規劃及公車特色等文獻，作回顧與探討，以作為本研究路線規劃參考。

一、公車路網設計方法

公車路網的設計包含既有路線調整改善與新闢路線規劃，Chua 和 Silcock (1982) 首先將公車路網規劃歸納為六類，爾後 Chua (1984) 又合併合理設計法與數學尋優法合稱數學法，本研究蒐集以往關於路線調整與新闢路線相關文獻，說明如下（王湮筑，2000）：

(一) 規劃手冊法

此法是定義公車路網發展應遵行的原則，大多為路網功能特性的敘述，

(20)

12

設計者大多憑其個人之「專業經驗」、「主觀認知」與「規劃原則」等整理來建立路網之方案，較少有量化的應用，也就是缺乏科學數據之依據，不過具有操作簡單、費用低廉之優點，許多公車業者廣為使用，適合小範圍簡單路網、或短期路線需求規劃者用此方法。羅仕倫（2007）透過規劃手冊法，參考台北市公車專用道及棋盤路網功能，加上國內外公車捷運系統路線原則與公車路網規劃之方法與績效評估等文獻，研究台中市 BRT 公車捷運系統路網規劃，最後再加入交通分區人口數量之因素，作台中市公車捷運系統路線之參考與建議。彭億玟（2008）主要探討「如何在滿足現有路網中所有起迄需求量下，提供必要的營運路線」，以最小業者總營運成本為路網設計策略目標，最後加入使用者總成本評估總系統成本的差異，

以「車輛排程問題」建構直接路線模式，產生直接路網。

(二) 系統分析法

此方法為依照一套程序建立公車網路方案後，再應用大眾運輸指派模式，預估各公車路線之運量，並建立評估模式作為分析公車路網方案之依據。此法在公車路網規劃設計上，較偏重評估模式之建立，對於路網設計原則與設計步驟…等較缺乏明確的方法。林炫洋（1983）探討台北市引進中運量捷運系統後，依捷運路線運輸需求狀況，尋求建立一合理的運具分配模式，藉以預估末來目標年之路線運量，資料來源主要為國內外有關運具選擇各種模式理論，並藉由問卷調查蒐集分析台北市民使用各種運具之行為特性資料，以系統分析之方法進行研究，再將調查資料配合電腦程式之操作推導出羅吉斯運具分配模式，並以之作運量預測。

(三) 市場分析計畫法

市場分析計畫法類是將影響現況益本關係的所有因素，從事研究分析

(21)

13

後，再重新擬定方案，並預測未來益本數值，然後反覆尋找及評估方案，

直到滿意為止。因此在公車路網規劃設計上，僅用於旅客起迄及家戶調查資料的校對，公車路網方案的產生及路線旅次運量的預測，仍需用人工處理，此方法較適用於鄉村或城際間。

(四) 交談式電腦繪圖系統分析法

所謂交談式電腦繪圖系統，是指研究者運用電腦軟體，以「對話方式」

結合電腦運算功能進行路線規劃設計，近年來有越來越多的研究，結合電腦繪圖系統，從事運輸系統規劃、設計與檢測、旅次起迄等資料，並由設定、更新特定參變數或準則，進行各替選方案之比較與影響，由電腦運算結果可以用圖形輸出，使研究者直接在螢幕上修改不合適的路線，尋求最適當的規劃結果，例如近年來的地理資訊系統 GIS，即為此一開發應用的工具。邱奕銘（1998）結合地理資訊系統之資料庫管理、空間分析、及成果展示研擬市區公車路線之調整程序，包含分析準則、調整方式、及評估方法三部份，有效提昇公車系統之績效。

(五) 數學法

以數學規劃的方法從事公車路網設計，此方法在規劃前，需先依問題決定已知、未知等變數，再將路網結構的簡單幾何形狀及供需關析分析後，

建立簡單的數學模式來決定最佳公車路線，若將複雜之公車系統過於簡化，

則得到的結果易產生較大的誤差，不利反映實際的狀況，因此此方法只適用較單純的路網設計。邱榮川（1986）探討台北都會區捷運系統與捷運周邊的公車關係，在捷運尚未完工前時，提出公車路網重新規劃之必要，因此發展一套配合捷運系統之公車網設計，路網之評估準則以包含公車營運成本及乘客總旅行成本之總成本作為評估之標準，以台北都會區之北淡捷

(22)

14

運線作為研究實例，由設計結果作為未來規劃轉車地點之探討。翁有立

（1988）設計接運公車網路以規劃手冊法、數學尋優法和合理求解法，設計適用於單一捷運線系統或雙捷運線系統的接運公車網路設計，更可將大型研究範圍路網，逐步分區為可解的小型路網，而使其解答趨近於全面最適化網路。針對鄰近台北市木柵區即將建設的木柵線捷運系統和新店線捷運系統，設計其雙捷運線車站間接運公車網路，先運用「分群再設計路線」

概念，結合最短路徑法、數學尋優法和或然分析法的車輛路徑設計整合法，

除能滿足全面路網之趨近最近最適化原則外，亦與現實狀況密切配合，更可應用於限地場站之大型路網車輛路徑問題。

(六) 啟發式演算法

規劃者依實際環境背景以數學的方式，利用符合邏輯及有程序來規劃或改善路網，並且經由路網的變數設定，增加求得最佳解的機會，所得的解未必是最佳解，但較符合實務應用，並可用合理的運算時間獲得良好的解。林至康（2008）以具有多場站營運特性的汽車客運業者為研究對象，

改善數學模式所建立假設與限制，構建符合臺灣地區汽車客運營運現況之多場站車輛排程模式，並依據所提出多場站車輛排程模式之特性，提出一啟發式解法—變數固定法(variable fixing heuristic)進行模式求解之工作，結果顯示，所構建之多場站車輛排程模式不僅可滿足臺灣地區汽車客運業者實際需求，而所提出之變數固定啟發式解法於處理較大型之車輛排程問題時，亦極具效率，顯示此研究之模式構建、參數特性證明、求解流程與測試結果等研究成果，具有提供國內汽車客運業者與學術界之參考價值。

(23)

15

表 5

公車路網設計方法一覽表

方法優點缺點適用範圍相關文獻研究規劃手冊

法

簡單、便利、

低成本、規劃原則整理

規劃師主觀價值判斷

小範圍、簡單路網、路線數少、短期規劃

台中市 BRT 公車捷運系統路網規劃之研究（羅仕倫，2007）

系統分析法

系統化、適合綜合性分析、

簡單、低成本與可多重目標

檢核因素少、偏向現有路線、須大量資料

中小型都市、複雜路網、多條路線、

短期營運規劃、概念性長期規化

台北市中運量捷運系統運量預測模式之研究（林炫洋，1983）

市場分析計畫法

系統化、可用於綜合性分析與低成本

同上，且不適於大型都市路網

小範圍地區、營運計畫、郊區和城際公車路線、小型路網

交談式電腦繪圖系統分析法

系統化、檢核因素多、操作時間短、顯示功能強與報表資料少

成本高、涵蓋範圍小、偏向現有路線、受限於電腦容量限制與處理能力

短期至長期之各種大小都市區域、簡單路網

公車路線調整（張學孔、邱奕明， 1998）

數學法

系統化、檢核因素多、操作時間短、不偏向現有路線，

配合啟發式解法求最佳解

成本高、複雜、

涵蓋範圍小、須分析所有替選方案、未有綜合分析之例

小到大型都市、全新公車路網、系統規劃、中長期規劃

配合捷運系統公車路網設計方法之研究（邱榮川，1986）

捷運系統的接運公車網路設計（翁有立，1988）

啟發式演算法

符合邏輯、有條理的程序來產生和改進路網，並藉由改變路網設計變數，增加求得最佳解的機會

合理的運算時間獲得的解未必是最佳解，且必須具備程式設計能力

公車路網、系統規劃、調整…等

汽車客運多場站車輛排程問題之研究（林至康， 2008）

(24)

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二、公車路線形態比較

Hsu ＆ Surti ( 1975 ) 依照都市街道系統分類法之觀念，以路線的功能及節點之特性將公車路線分為活動型路線 ( Activity Route )、走廊型路線 ( CorridorRoute )、

社區型路線（Residential Route）及轉運型路線（Transfer Route）等四類，Vuchic ( 1978 ) 等人則進一步依公車路線與市中心區之關係、使用場站方式、彎繞型態及其線型分為輻射路線（Radial Route )、直通路線（Trough Route )、過境路線( Crosstown Route )、

環狀路線 ( Circumferential Route ) 及不規則路線 ( Irregular Route ) 等五類，邱奕明

（1998）研究中提出，基本上公車路線之型態，可依行經商業中心地帶、行經旅次活動最頻繁地區、利用轉車站、所使用之場站類型、或彎繞型態等分類方式，可將公車路線型態分為輻射路線、直通路線、過境路線、環狀路線及不規則路線等五類。本研究參考許慶安（1985）、朱宏祥（1995）及邱奕明（1998），分析上述五類路線型態之特性如下：

(一) 輻射路線（Radial Route）

此路線的特性為往返於市中心與郊區或其他主要旅次產生地區，多為走廊式路線，可服務兩距離較遠地點間之大量旅次及縮短旅次時間，促進市中心區之繁榮與發展，而由於輻射路線係由市中心區輻射而出，因此大量路線聚集於市中心區，過多轉車旅次集中，使聚集於市中心區更形壅塞，增加旅行時間及成本是其缺點，如：台中市區公車部分路線。

(二)直通路線（Trough Route）

此路線由郊區至市中心區再延伸至另一郊區的路線，亦即將兩條輻射路線銜接而成，適合對等運輸量地區連接，路線通常是相當直接的，具有走廊運輸的功能，可服務較多的旅次，並減少部分乘客之轉車，避免非必要性

(25)

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之交通負荷；缺點為非對等運量地區連接，會降低運輸效率，增加車輛調度困難，與輻射路線無異，且路線長度較長，增加行駛時間，造成車輛調度上的困難，如：園區紅線、藍線即如此。

(三)過境路線（Crosstown Route）

為一種不通過市中心區的直接型路線，與環狀路線具相同功能，路線特色直捷，同時可減少非必要性旅次通過市中心區，降低市中心區之交通影響，

可快速服務外圍地區之旅次需求量，節省不必要彎繞時間，缺點為外圍地區旅次需求較少，路線營運績效不顯著，如：三重客運 322 快捷線。

(四)環狀路線（Circumterential Route）

在市中心區外環繞，將起點、終點合併，其行駛路線較少重疊，路型多彎繞，路線形狀多變化，此連接輻射路線，可增加服務範圍，利於達成路網整合的聯絡功能，並服務主線兩側區域之旅次，使公車路網健全，然而由於兩區間之通行路線並最短路徑，因此增加旅行時間及成本，竹北市民免費公車即是此路線。

(五)不規則路線（Irregular Route）

別於上述之路線型式，此類型常起因於道路網不規則，適合旅次起迄點距離較短之運輸需求，可減少營運成本。因路線之不規則性，故增加節點之可及性。旅次起迄點距離較長時，將增加旅次時間成本，多數市區公車接如此。

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表 6

公車路線型態一覽表

型式名稱特性優點缺點

輻射路線由市中心連接郊區或其他主要旅次產生地區。

為走廊式運輸。

可服務兩距離較遠地點間之大量旅次。

市中心過多轉車。

直通路線由兩條輻射路線銜接而成。

適合對等運輸量地區連接。

減少部份乘客之轉車，避免非必要之交通負荷。

非對等運量低區連接，會降低運輸效率，增加車輛調度困難。

環狀路線環繞市中心地區，將起、終點合併。

路線形狀多變化。

連接輻射路線，增加服務範圍，減少轉車次數，利於達成路網整合的聯絡功能。

兩區間之通行路線非最短距離，增加旅行時間成本。

過境路線垂直於輻射路線外之外環直捷式路線。

與環狀路線具相同功能。

快速服務外圍地區之旅次需求，節省不必要彎繞。

外圍地區旅次需求稀疏，營運績效不顯著。

不規則路線別於上述之路線型式。

適合旅次起迄距離較短之運輸需求，可減少營運成本。

增加節點可及性。

旅次起迄距離較長時，將增加旅行時間成本。

資料來源：邱奕明（1998）

Lampkin 與 Saalmans ( 1967 ) 認為良好公車路網應具備以下幾點特性：

1. 大多數的公車乘客皆不必轉車就可到達目的地。

2. 公車路線應該盡量直捷，避免繞彎。

3. 路線的設計應善於配合環境的改變。

4. 路線總數不宜過多：先產生一條路線，再依增點準則加入路線中。

(27)

19

三、市區公車特性分析

對市區公車特性了解有助於我們在規劃公車路線時，注意公車可行駛的道路及公車容量，許慶安（1985）於捷運走廊公車系統服務範圍之最適路線設計中提到公車系統的特性包含路權（Right of Way）、技術（Techmology）、服務型態（Type of Service）

及車型（Vehicle Size），分述如下：

(一) 路權（Right of Way）：

A 路權：指的是「獨立式封閉路權」，就是「只給特定的交通工具行駛的特定道路，一般人車無法侵犯」，不受號誌與車流影響，因此更能達到準點的效果。例如：捷運、高鐵、火車，這些都是所謂Ａ型路權。

B 路權：指的是「在平面道路設置獨立式專用道供特定交通工具行駛」，能夠相對提高準點率，而且有其他車輛無法侵犯專屬車道，公車專用道即屬於此路權。

C 路權：公車與其他運具混合在車道中，一般的道路多屬 C 路權。

(二) 技術（Techmology）：

一般指車輛及軌道之機械特性：如：車輛輪胎、車輛動力之來源…等。

(三) 服務型態（Type of Service）：

1. 慢車服務：一般服務於市區的公車。

2. 快車服務：某一段會行走快速道路或高速公路的公車，如台北 302 公車。

3. 直達車服務：在市區接完乘客後直達某目的地的公車，例如：中和市的 214 中和─松山機場直達車、或長榮客運桃園機場直達車。

4. 夜間公車：於正常收班時間後開行的固定班次公車，班次通常不多，單段票價比平時貴，大部分是由日間班次延長行駛時間的路線，例如：212

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直行忠孝東路公車。

5. 特殊或不規則服務：一特殊需求設計的公車，例如：服務弱勢的康復巴士、特定活動的台北花博接駁車…等。

(四) 車型（Vehicle Size）：市區公車常見的有大型巴士、中型巴士及小型巴士，

依地區屬性與道路條件分別指派適當的公車。

四、路線規劃模式

考量一個路線規劃問題，包含車輛數、需求點（節點）、路線（節線）數目與最佳化目標，依研究的路線問題尋求車輛服務完所有節點一次的原則下，所有路線的集合，每一輛都是從一場站出發，服務完所有需求結點後又回到原場站，各項特性分類如下表 7：

表 7

路線規劃項目特性分類表

形態特徵分類

車輛數一部車輛，多部車輛車隊型態單一車種，多車種

場站數單一場站，多場站

需求型態需求量固定已知，需求量未知依機率分配

需求位置需求在結點上，需求在結線上，需求在結點和節線上網路特性有無方向性，混和性，歐幾里德網路

車輛容量限制有容量限制，無容量限制

路線總時間限制相同路線有相同時間限制，不同路線有不同時間限制，混合作業型態收貨，卸貨，混合

成本變動成本，固定成本

最佳化目標最小總路線成本，最少車輛數，最小固定及變動成本，最大服務或便利性

資料來源： (李洪鑫，2000)

路線規劃研究很多，本研究參考朱宏祥（1995）、王湮筑（2000）、江秉釗（2002）

之論文後歸納為三大類：旅行推銷者問題（Traveling Salesman Problem, TSP）、車輛

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21

途程問題（Vehicle Routing Problem, VRP）、及加入時間窗限制（time windows constraints）的時間窗限制之車輛途程問題（Vehicle Routing Problem with Time Windows Constraints, VRPTW），分別介紹如下：

1. TSP（Traveling Salesman Problem, TSP）旅行推銷者問題

Lawler et al.（1985）對 TSP 的定義為：推銷員由原點出發，拜訪完所有目的點且每個目的點僅被服務到一次之後再回到原點，若以 n 個點表示目的點，選其中一個點為出發點，則全部拜訪完回到原點共有

2 1)!

-

(n 種可能，因此越多種可能要找到最佳路徑需花的時間就可能是越龐大的時間。

此類型套用到路線規劃時，視為單一車輛不考慮容量限制的路線規劃，目的在使總距離極小化，同一速率下，距離越小也代表時間越少。

2. VRP（Vehicle Routing Problem, VRP）車輛途程問題

Thompson and Psarafits（1993）對 VRP 的定義為：給定單一配送中心，一組相同能力的車隊及一需求已知的顧客集合，在不違反車輛容量限制下，以配送中心為起點與終點，所有車分派出去服務完所有顧客且每個顧客只被服務一次的最小成本路徑。

此類型套用到路線規劃時，視為多輛車並且考慮容量限制的路線規劃，目的在使總旅程距離時間極小化，或車輛數極小化。

圖 3 TSP 與 VRP 示意圖（李洪鑫，2000）

3. VRPTW（Vehicle Routing Problem with Time Windows Constraints, VRPTW）含時間窗限制之車輛途程問題

Potvin et al.（1993）對 VRPTW 的定義為：給定單一配送中心，同性質車隊及

(30)

22

一需求已知的顧客集合，個顧客需求皆小於容量限制且每個顧客只被服務一次，在不違反車輛容量與時間窗限制條件下，以配送中心為起點與終點，在路線最大時限範圍內完成服務，並求出最小車輛數與最小路線距離，簡言之是 VRP 加上時間限制的問題。

國內有關路網設計規劃，包含路線調整、最佳化分析、績效評估、服務品質、知覺價值、滿意度、行為意向…等，許慶安（1985）以虛擬分區調整旅次分佈型態所有之問題，其次應用「公車路網指派模式」與「道路網指派模式」以建立公車路網系統整體之評估方法，然後改良電腦軟體技術，讓評估分析工作趨於即時運作，依合理設計法則（HEURISTIC ALGORITHM ）發展需求衍生式設計法、供給結構式設計法、

捷徑配置式設計法、系統窮舉式設計法、逐漸增進式設計法等五種邏輯方法來構建不同的公車路網方案。邱榮川（1986）以台北捷運系統前提下進行公車路網實有重新規劃及設計，包含公車營運成本及乘客總旅行成本之總成本為評估準則，運用合理求解法從事基本路線、直捷路線、集散路線之設計，整合出一套配合捷運完工後完整之公車路網。葉英斌（1987）曾以「持續性改善規劃過程」為規劃理念，路線重疊度作為評估指標，考量「路線」與「班次頻率」兩變數，建立輔助路線改善之電腦資訊系統，

利用逐步改善策略進行路線調整，路線刪除、路線合併、分區服務、跳站服務等四種路線改善策略，然而這些調整策略偏重質化改善，未進行量化之分析。莊凱勳（1989）

在關於公車單一路線及整體路網同時考量時，以路線調整方式建立「路線調整決策支援系統」來計算公車路線之彎繞度、重疊度、集中度，做為路線調整之依據，並於模式庫中加入路線運量指標之運算，研究建立一套考量調整之路線指標的決策支援系統，

資料庫管理軟體為 FoxBASE＋，圖形顯示以 AutpCAD 為主體，各模式副程式則以 FoxBASE＋提供之第四代語言（4GL）撰寫而成。邱奕銘（1998）以提昇大眾運輸系統之績效、增進公車專用道設施效益為出發點，設計市區公車路線之調整程序，包含分析準則、調整方式、及評估方法三部份，利用地理資訊系統為工具，以路線重複

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率、路網涵蓋率、路線彎繞度、行駛公車專用道長度比例作為調整準則，並以公車專用道路段容量作為調整限制進行規劃，研究後發現可有效提昇公車系統之績效，對大眾運輸系統效益之提昇具有正面意義。王湮筑（2000）以台中市公車為例，利用

「TransCAD」作為公車路網規劃與設計之主要工具，於公車路網現況考量經營者、

使用者及管理者等三個層面，以選取量化的指標和避免指標間具相依性之原則，選取路網密度、涵蓋路線、路線彎繞度、路線直接性、載客量、路網可及性及服務範圍指標為評估路網現況之指標，「路線彎繞度指標」及「路線重複性」作為既有路線調整準則。新闢路線規劃方面，提出新闢路線規劃目標，並進一步分析新闢路線選取原則，

且以「交通分區可及性」及「供需比」作為選取極需規劃新路線之交通分區的準則。

張家輔（2005）針對桃園免費公車為實例進行探討，以降低路線重疊率為目標，利用地理資訊系統與最佳化分析理論，建構出免費公車路網規劃模式，並以路線重疊率、

服務範圍面積、服務人口數、及服務連續性作為規劃之評估條件。張淑詩（2006）依據通勤交通車之特性，以總營運成本最小為規劃目標，利用整數規劃(IP)構建通勤交通車路線模式，並設計完全性路網走廊型(CC)、完全性路網非走廊型(CR) 、非完全性路網走廊型(IC) 、非完全性路網非走廊型(IR)四種路網型態之小型測試例題，以 ILOG OPL Development Studio 4.2 軟體於 Windows XP 作業系統求取最佳解(exact solution)來驗證 IP 模式之正確性。在啟發式解法方面，利用 C++程式語言構建通勤交通車路線起始解模組與路線改善模組，其中起始解以搜尋種子點及最近鄰點法構建，

路線改善則考量路線之剩餘車容量與剩餘時間，進行路線間之節點移轉。為了評估啟發式解法之成效，利用啟發式解法求解小型例題皆可求解出最佳解，且執行時間皆在 1 秒內，求解效果良好。徐嘉駿（2009）初步選取了 38 個指標進行問卷調查，然後以探索性因素分析( EFA )篩選出較重要的 15 個指標，利用分析網路程序法( ANP )中的專家問卷，計算指標的權重，對國內免費公車提供一套績效評估。張志鴻（2011）

以整合都市及城際大眾運輸旅次規劃為目標，提出整合都市及城際大眾運輸旅次規劃

(32)

24

演算法，納入相關大眾運具資訊，提供使用者完成大眾運輸旅規劃，結果顯示旅行者可透過研究者整合的系統及建議方法得到更完善之行程規劃。劉祐任（2012）以旅行時間預測的準確度為目標，EMD 與灰色系統理論進行研究，結果顯示用路人可以透過智慧型終端獲取所需之旅行時間資訊。盛柏雄（2013）以臺中市公車票證系統之電子票證交易資料，透過資料庫系統 DBMS 與地理資訊系統 QGIS 處理資料，以旅次需求及 BRT 車站接駁之角度來調整路線，透過分區可及性指標來檢討路線調整前後之差異，結果顯示調整原則能提昇 BRT 的可及性，本研究蒐集整理如下表：

表 8

國內公車路線規劃方法、公車相關文獻一覽表

研究者年主題研究方法方法分類

許慶安 1985 市區公車網路設計方法

虛擬分區調整公車路網指派模式與道路網指派模式合理求解法

改良電腦軟體技術

邱榮川 1986

配合捷運系統之公車路網設

計方法合理求解法程序性公車路網設

計葉英斌 1987 持續性改善規劃過程對路網

進行路線調整

交談式電腦繪圖

系統分析法網路分析莊凱勳 1989 公車路線調整決策支援系統

建立之研究

交談式電腦繪圖系統分析法

路線調整決策支線系統

邱奕明 1998 公車路線調整交談式電腦繪圖

系統分析法公車路線調整王湮筑 2000

市區公車既有路線調整與新

闢路線規劃程序之研究網路分析績效評估張家輔 2005 配合捷運系統之公車路網設

計方法

地理資訊系統路

網分析最佳化分析張淑詩 2006 通勤交通路線問題之研究整數規劃、啟發

式解法最佳化分析徐嘉駿 2009

免費公車績效指標之評選與分析─以市民公車為例

探索性因素分析 (EFA)、分析網路程序法 ANP

績效指標評估

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研究者年主題研究方法方法分類黃心韻 2010

免費公車服務品質、知覺價值、乘客滿意度與行為意向之研究

迴歸分析、結構方程模式、階層線性模式

服務品質、知覺價值、滿意度、行為意向

王漢熙 2011

免費市民公車服務品質評鑑指標建構研究：以竹北市為例

精釋研究法評鑑指標建構

林柏緯 2012 一種新型高效能公車動態資訊系統設計與分析研究

公車動態資訊系統改量與設計

公車動態資訊即時系統

林倫正 2012

台北市聯營公車經營研究對其經營績效影響之以兩家公車業者為例

文獻探討法績效評估

林至晟 2012

台中市公車捷運系統接駁公車最佳班距分析

文獻分析法及比較分析法

接駁公車服務班距規劃最佳化程序

莊裕哲 2012

雙北市公車乘客知覺服務品質、知覺價值、滿意度、行為意向路線與乘客之跨層次中介效果與調節式中介效果

階層線性模式分析

服務品質、知覺價值、滿意度、行為意向

張志鴻 2011 整合都市及城際大眾運輸旅

次規劃旅次規劃演算法

旅行者可透過研究者整合的系統及建議方法得到更完善之行程規劃

劉祐任 2012 旅行時間預測的準確度 EMD 與灰色系統理論

用路人可以透過智慧型終端獲取所需之旅行時間資訊。

洪信建 2013

應用 PZB 服務品質模糊決策分析於公車服務品質之研究

─以高雄市公車為例

模糊多準則決策

公車服務品質與乘客滿意度之因果關係

胡懿芬 2013

公車服務品質與顧客滿意度

之研究─以台中市公車為例問卷調查法

車服務品質的感受度及滿意程度

李泓震 2013

含超級電容的電動公車快速

充電站探討 PWM 整流數學模型

三相橋式整流充電站與 PWM 整流充電站之數學模型充電站設計

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張家豪 2013

應用品質機能展開與層級分析程序探討台北都會區聯營公車服務品質之研究

層級分析服務品質

劉潔嬪 2013

桃園市免費公車委外經營策略之研究─以代理人理論的觀點

質化研究經營策略之研究

盛柏雄 2013

市區公車接駁路線調整原則之研究─以台中市 BRT 快捷巴士接駁路線為例

文獻分析法

比較分析法 BRT 路線調整

2.3 國內外校車路線之設計與規劃

校車與公車規劃模式相近，都是路線與節點的組合成的集合進行規劃，公車依不同目的有不同的路線型態，而校車指派只有一個目的：尋找最小成本的車輛路線，校車路徑問題（School Bus Routine Problem, SBRP）具單一起點與終點的特性，國內外學者依不同考量目標運用數學模式，尋求解的最優化。

國內校車或交通車大多為各自學校負責，有些是學校自營，有些是委外經營，無論哪一種，都只服務單一學校，上學時將各地學生載回學校，放學和上學是相對路線，

若同一區域有兩所不同的學校，則會見到兩所校車重複某些路段載各自的學生，近年來少子化的影響下，各所學校為學校行銷招生，紛紛整合部分學校進行聯合校車路線規劃，例如新竹中學、新竹女中、新竹高商與新竹高工四校聯合共同委外經營服務來自特定學區。陳文瑞（1989）根據地理區分三群組，以路線時間最短為目標，用 VRP 模式即啟發式解法來求解， LINDO 為工具求各組最適路線組合。陳建都（1996）以車輛總距離最小為目標，用掃描法、路線間結點交換法來求解，結果顯示平行掃描與循序掃描在執行績效上均較循序節省法佳。張容瑄（2001）以車輛總距離最小為目標，

模擬退火法來求解，結果顯示有機會接受最劣解，使得最後結果有時失去最佳解。周建良（2007）以提供校車即時資訊，減少等候時間的不確定性為目標，利用全球衛星定位技術、無線整合封包數據服務的通訊技術、結合語音系統作為提供即時資訊的管

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道，實作出一個回報完整的動態資訊系統，結果顯示此系統能即時回報各到站時間，

讓乘客更能得知正確的資訊。蘇昭安（2009）以校車服務品質重要度與滿意度進行因素分析，結果顯示學生最重視的因素為「通勤資訊」，顯示學生搭乘校車最重視通勤校車是否準時到達通勤學生最重視但也最不滿意的因素是通勤資訊。謝潤曉（2010）

以最小車輛數及最小總加權營運時間為目標，利用類電磁演算法求解，結果顯示跨校選授課專車排程模式良好。

國外校車規劃為特定學區，學區內有許多不同的學校，各學校有已知固定的上下車時間，各校有固定的站牌，由政府整合規劃並且派車於某一時段來服務該區學校學生，此法較可有效率使用車輛，降低總運輸成本。Bodin、Berman（1979）利用 Ministop 的觀念，以 3-opt 交換法求車輛數最少為目標，對資料庫建立及求解很有效率。

Bowerman（1995）以車輛數最少、路線長度最小、乘載量與路線長度平衡、學生步行距離最少等多重目標的 Districting 演算法，結合集合涵蓋演算法與插入法，利用不同目標權重產生不同結果，以權重較高者為最後目標之結果較佳。Braca（1997）以車輛數最少為目標，以紐約 Manhattan 學區為例，從 838 個停靠站服務 4,619 個學生、

73 個學校，用 Location Based Heuristic 啟發式解法求解，結果顯示使用的車輛比原來的少。Corberan（2002）以車輛數最少、乘載路線時間最少為多重目標，分散搜尋法來求解，結果顯示執行上無法非常效率，但可同時考量運輸成本與運輸時間兩個互相衝突的目標。

陳坤煌（2013）以車輛總距離最小、最佳化之路徑為目標，利用數學規劃、啟發式解法求解，結果顯示距離減少，讓校車效率更好，本研究整理如下表：

表 9

國內外校車路線規劃方法一覽表

研究者年考量目標求解方法敘述與結果分析 Bodin

Berman 1979 車輛數最少 3-opt 交換法 Ministop 的觀念使資料庫建立很有效率

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研究者年考量目標求解方法敘述與結果分析陳文瑞 1989 路線時間最短啟發式解法

根據地理區分三群組，

用 VRP 模式以 LINDO 求各組最適路線組合

Bowerman 1995

車輛數最少路線長度最小乘載量與路線長度平衡

學生步行距離最少

Districting 演算法集合涵蓋演算法插入法

利用不同目標權重產生不同結果，以權重較高者為最後目標之結果較佳

陳建都 1996 車輛總距離最小掃描法、路線間結點交換

結果顯示平行掃描與循序掃描在執行績效上均較循序節省法佳

Braca 1997 車輛數最少 Location Based Heuristic 啟發式解法

以紐約 Manhattan 學區為例，從 838 個停靠站服務 4619 個學生至 73 個學校，結果顯示使用的車輛比原來的少

張容瑄 2001 車輛總距離最小模擬退火法

模擬退火法有機會接受最劣解，使得最後結果有時失去最佳解

Corberan 2002 車輛數最少、乘載

路線時間最少分散搜尋法

執行上無法非常效率，

但可同時考量運輸成本與運輸時間兩個互相衝突的目標

周建良 2007

提供校車即時資訊，減少等候時間的不確定性

全球衛星定位技術、無線整合封包數據服務的通訊技術、結合語音系統作為提供即時資訊的管道，實作出一個回報完整的動態資訊系統。

此系統能即時回報各到站時間，讓乘客更能得知正確的資訊。

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研究者年考量目標求解方法敘述與結果分析

蘇昭安 2009

校車服務品質重要度與滿意度進行因素分析

因素分析

學生最重視的因素為

「通勤資訊」，顯示學生搭乘校車最重視通勤校車是否準時到達通勤學生最重視但也最不滿意的因素是通勤資訊

謝潤曉 2010 最小車輛數及最小總加權營運時間

數學規劃啟發式解法

利用網路流動之技巧與數學規劃配合 CPLEX 數學規劃套裝軟體，研究跨校選授課專車排程模式良好

陳坤煌 2013 車輛總距離最小、

最佳化之路徑類電磁演算法距離減少，讓校車效率更好

由以上文獻知國內尚未有針對公車在尖峰時間增派為校車服務學童的文獻，因此本研究將進行總量管制超額學生上學通勤時間公車需求路線之規劃研究，整合免費公車資源安排交通車，解決學生通勤問題。

路線規劃須具專業道路設計背景及經驗，而本研究為校方立場解決超額學生上學通勤路線規劃，範圍小、路網簡單、加上學校經費有限，由以上文獻比較後，交談式電腦繪圖系統分析法，軟體操作容易學習、軟體規劃求解時間快速，適合學校業務承辦員短期進修研習快速上手，並在每學年新生入學前做路線設計規劃的準備，故本研究以「交談式電腦繪圖系統分析法」為研究方法進行研究。

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2.4 地理資訊系統

依前述路線規劃方法及本研究目的，為使非交通本科系出身的學校主要業務行政人員能對路線規畫於短期內快速上手與規劃，利用交談式電腦繪圖系統分析法為最可行方式，此節介紹交談式電腦繪圖系統分析法常用軟體 ─ 地理資訊系統 GIS

（Geographic Information Systems）之功能，及以往各研究的應用領域與範圍。

地理資訊系統結合資料庫做運輸規劃，使初學者學習運輸規劃容易操作介面，是一門整合地理數學、地圖測量學、電腦科學…等的科學，能讓人們在電腦螢幕上操作、

疊合、重組、抽離、分析各種空間資訊，所牽涉的學術基礎涵蓋地圖學、電腦資訊科學、地理學、測量學、遙感探測、數學、統計及商業資料處理，在應用方面，大致可分為六類型：

1. 地點（Location）查詢：如「最近一家麥當勞在哪裡？」

2. 狀況（Condition）查詢：如「台北市目前共有幾家金石堂？」

3. 趨勢（Trend）探討：如「過去二十年來，台灣各縣市人口增長趨勢與分布情形為何？」

4. 最佳路線（Routing）安排：求得兩點間最具效率、或景點最多的途徑等問題，

像快遞公司安排收送貨路線。

5. 一日配送貨服務最經濟省時的走法，就需要做進一步的分析計算。

6. 模式分析（Pattern）：如垃圾掩埋場最適地點的選擇評估，或野生動物棲地活動範圍與道路間的關係。

有別於一般繪圖軟體的功能，GIS 不僅能繪製 3D 立體圖形，還能對資料進行疊圖分析、環域分析、地形分析、路網分析，說明如下：

1. 疊圖分析：主要是將二個或二個以上不同的主題圖層套疊，進而得到一個新的圖層，例如蓋一個垃圾場，需要位於不透水層上方、遠離高密度人口區、遠離環境

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保護區三種主題圖層。

2. 環域分析：環域可以是由某些特定的點、線、面資料（如下圖 4），使用者可以進一步推演出其不同距離的環帶，例如：核四廠 30 公里內有多少住戶？高鐵沿線震動 68 分貝的範圍？車壟埔斷層 30 公尺內限建區。

圖 4 環域分析圖。（莊世滋，2008）

3. 地形分析：主要以三度空間或動態方式與分析，讓使用者可以在 3D 圖面上查詢屬性資料，也可以利用旋轉、放大、所小在三度空間上瀏覽地形的起伏變化，包含坡度分析、坡向分析、剖面分析、高度分析、面積、體積分析…等。

4. 路網分析：路網是由一組節點（node）與節線所組成（link 或 arc），是屬於複雜的數學問題，如果以所有可能方法來計算求最佳解，稱為窮舉法，但用電腦來窮舉計算所有發法會花很龐大時間，所以很多研究者使用演算法來求解，如：啟發式解法，即是先找一組解，再用演算法逐步逼近到最佳解，但不保證最後找到的解就是最佳解；GIS 中的路網分析就是採用啟發式解法，提供最短路徑搜尋、最近設施搜尋、服務範圍搜尋、最佳路徑規劃、位置分析及車輛途程問題分析等功能的計算。

中 華 大 學 碩 士 論 文