高 雄 市 政 府 交 通 局 專 題 演 講 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法 何 志 宏 教 授 中華民國九十四年六月三十日.

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1 高 雄 市 政 府 交 通 局 專 題 演 講 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法 何 志 宏 教 授 中華民國九十四年六月三十日

2 簡 報 大 綱 壹、引言 貳、平面交叉路口之交通控制原理 參、路口號誌之時制設計概念與 作業程序 肆、路口時制設計基本輸入資料與 車道群配置
伍、可行的號誌時相方案設計與配置 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 柒、結語 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

3 壹、引 言 1.近年來各縣市政府交通局紛紛成立，欣見國內都市交通號誌工程業務已逐漸步上正軌
壹、引 言 1.近年來各縣市政府交通局紛紛成立，欣見國內都市交通號誌工程業務已逐漸步上正軌 2.如今都市路口之號誌時制分析與設計已成為基層交通工程師之經常性業務 3.坊間交通工程專業書刊往往缺乏完整的交通號誌時制設計原理與實務說明 4.一般從業交通工程師的實際作業多缺乏嚴謹的理論與數量分析基礎，而常仰賴經驗法則式的習慣性思考或臨場的直覺研判 5.以訛傳訛的名詞時有所聞〈秒差、同量連鎖即其例〉 6.交控課程之經常舉辦將可奠定良好堅實的理論基礎 7.苟能理論與實務融會貫通，必能顯著提昇本地交通號誌工程業務之實際執行績效 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

4 貳、平面交叉路口之交通控制原理 2.1 平面交叉路口之潛在交通衝突數量 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

5 貳、平面交叉路口之交通控制原理 2.1平面交叉路口之潛在交通衝突數量 理論上共存在24個汽車流間之衝突點：
4個直行汽車間的交叉衝突點。 4個左轉汽車間的交叉衝突點。 8個直行與左轉汽車間的交叉衝突點。 4個直行與右轉汽車間的併入衝突點。 4個直行與左轉汽車間的併入衝突點。 另有至少8個行人與汽車間之衝突點。 若再將機車動線納入考慮，則上述衝突點還會加倍。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

6 貳、平面交叉路口之交通控制原理 2.2 平面交叉路口之交通控制原理
交控工程師的工作目標在於「善加控管這些潛在的交通衝突點，以求確保通過此交叉路口的所有車輛駕駛人與行人能夠獲得最大的安全與效率」，其著眼點為： 車輛駕駛人與行人須並重。 交通安全與行車效率須兼顧。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

7 貳、平面交叉路口之交通控制原理 2.3 交叉路口實施交通控制的的三層次架構
國際交控界建議此三〈多〉層次交控架構的主要目的在於兼顧交通安全與行車效率 Level 1: 路口應優先考慮使用道路行車規則 (Basic Rules of the Road) –在極低交通量下 Level 2: 其次可以「停」、「讓」標誌來分派路口通行路權(Using YIELD or STOP Signs) –低交通量下 Level 3: 最後才考慮設置交通號誌 (Traffic Signalization) –在中等交通量下 如三者皆未見效，可再考慮採取路邊禁停、禁止左轉、單行道等強烈控制手段–在高交通量下 最後才應考慮實施高成本的拓寬道路、高架陸橋、地下道、立體交叉等土建工程手段 –在極高交通量下 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

8 貳、平面交叉路口之交通控制原理 2.3 交叉路口實施交通控制的的三層式架構
Level 1:極低交通量下，上述衝突點發生機會甚低，路口僅需使用道路行車規則 (Basic Rules of the Road)管制即可，此即我國的「道路交通安全規則」 汽車在同一車道行駛時，除擬超越前車外，後車與前車之間應保持隨時可以煞停之距離〈第九十四條〉–指前後車隨時應保持「安全停車視距」 車輛行至無號誌或號誌故障而無交通警察指揮之交岔路口，支線道車應暫停讓幹道車先行。未劃分幹、支線或同為幹線道或支線道者，轉彎車應暫停讓直行車先；如同為直行車禍轉彎車者，左方車應暫停讓右方車先行〈第一百零二條〉–車輛交會時之路權優先規定 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

9 貳、平面交叉路口之交通控制原理 2.3 交叉路口實施交通控制的的三層式架構 Level 1:使用「道路交通安全規則」：
轉彎車應讓直行車先行，但直行車尚未進入交叉路口，而轉彎車已達中心處開始轉彎，直行車應讓轉彎車先行〈第一百零二條〉 –車輛交會時之路權優先規定 對向行駛之左右轉車輛已轉彎需進入同一車道時，右轉彎車輛應讓左轉彎車輛先行，如進入二個以上車道者，右轉彎車輛應進入外側車道，左轉彎車輛應進入內側車道。行至無號誌之圓環路口時，應讓已進入圓環車道之車輛先行〈第一百零二條〉–車輛併入時之路權優先規定 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

10 貳、平面交叉路口之交通控制原理 2.3 交叉路口實施交通控制的的三層式架構 Level 1:使用「道路交通安全規則」：
汽車行近行人穿越道前，應減速慢行，遇有行人穿越時，無論有無交通警察指揮或號誌指示，均應暫停讓行人先行通過〈第一百零三條〉–車輛與行人交會時之路權優先規定 在極低交通量下之交通控制原理係要求駕駛人確實遵守「道路交通安全規則」，來隔離交岔路口各流向間之可能衝突機會，以確保行車安全。 同向車流之間：應隨時保持「最小停車間距」 會車車流之間：應滿足「視距三角形」之停車間距 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

11 貳、平面交叉路口之交通控制原理 Level 1:使用「道路交通安全規則」： 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」
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12 貳、平面交叉路口之交通控制原理 Level 1:使用「道路交通安全規則」： 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求：
ds = Si × t + Si2 /〔2g (f ± G)〕 ds ：車輛安全停車視距 Si ：行駛中之車輛初速 t：駕駛人反應時間 f：路面摩擦係數 G：路口坡度 g：重力加速度 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離 + 安全煞車距離 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

13 貳、平面交叉路口之交通控制原理 Level 1:使用「道路交通安全規則」： 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」
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14 貳、平面交叉路口之交通控制原理 Level 1:使用「道路交通安全規則」： 假設db為幹道方向之視距， da為支道方向之視距
由於支道車輛依法必須禮讓幹道車輛，故支道A車應先透過視距三角形(在滿足安全停車視距條件下，即da ≧ ds )看到幹道B車駛近，方能及時停車讓行 其條件為 db ≦ a × da / (da - b) 但若 db ＞ a × da / (da - b)〈即無法滿足視距三角形之要求時〉，表示此路口單採Level 1 控制〈即僅使用道路行車規則〉就無法確保路口行車安全 若 db≦a × da / (da - b)，但仍須db ≧ ds，以供支道A車冒進時之幹道B車自我防衛 此兩條件之一若無法滿足，就應提昇至Level 2 控制 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

15 貳、平面交叉路口之交通控制原理 2.3 交叉路口實施交通控制的的三層式架構
Level 2:在低交通量下，應使用「停」或「讓」兩標誌來分隔衝突車流與分派通行路權(Using YIELD or STOP Signs) 此時之路口交通控制應併用道路行車規則〈「道路交通安全規則」仍然適用〉與此兩標誌 交岔路口因特殊需要另設有標誌、標線者，並應依其指示行車〈第九十四條〉 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

16 貳、平面交叉路口之交通控制原理 Level 2:使用「停」或「讓」兩標誌： 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」
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17 貳、平面交叉路口之交通控制原理 支道方向應先考慮設置「讓」標誌，故當支道A車行近路口時，依法需將速率降至8~10 Mile/Hour，且保持隨時可煞停之狀態，以禮讓幹道車輛先行。 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ ds且db ≦ a × da / (da - b)，但其安全停車視距已大為縮短 )，而幹道B車仍需滿足db ≧ ds 之條件，以防支道A車之冒進 又若此時支道A車仍無法滿足視距三角形之要求(即da ＜ ds或db ＞ a × da / (da - b)，該支道方向即需改設「停」標誌；此時 db＝0，但幹道B車仍需滿足 db ≧ ds 之條件方可不擔心支道A車之冒進 此兩標誌應可完全滿足幹支道交會時之交通安全要求，但當路口交通量再提高時，Level 2控制將造成行車效率大幅降低，此時就應提昇至Level 3 控制 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

18 貳、平面交叉路口之交通控制原理 2.3 交叉路口實施交通控制的的三層式架構
Level 3: 設置交通號誌 (Traffic Signalization) 駕駛人駕駛汽車，應遵守道路交通標誌、標線、號誌之指示，並服從執行交通勤務之警察或依法令執行指揮交通及交通稽查任務人員之指揮〈第九十條〉 路口三色交通號誌之設置應確實滿足「道路交通標誌標線號誌設置規則」中之相關設置條件，方不致流於浮濫，以力求節省公帑 該設交通號誌而不設，將導致路口行車效率之大幅降低，交通工程人員將難辭其咎 但當設置交通號誌之條件消失時，亦應予以移除，改為標誌控制即可 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

19 參、路口號誌之時制設計概念 與作業程序 3.1 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計
所謂「獨立路口」，乃表示該路口之車流抵達並不受其上、下游路口號誌時制的影響；故得以獨立運作號誌群組之方式，來控制該該路口車輛之行止。 所謂『單一路口』，乃指一處獨立路口或幹道〈網路〉群組中之一處路口；而後者號誌乃為連鎖系統之一，該路口之車流到達型態將受到其上、下游相鄰路口號誌時制之影響〈如：共同週期與時差〉。 獨立〈或單一〉路口之時制設計應綜合考量其道路幾何特性、行車速率、轉向交通量及行人穿越數量等道路交通因素來計算；而路口最佳號誌時制之求得，多以最小化控制延滯為其目標，但現今亦需兼顧飽和度〈V/C＜1〉或停等車隊長度等多重目標。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

20 參、路口號誌之時制設計概念 與作業程序 3.2 路口定時式號誌時制設計之作業步驟 1. 路口道路交通資料之調查與蒐集
2. 車道群的產生與流量調整 3. 可行的號誌時相方案設計與配置 4. 各時相綠燈界間時段(Intergreen Time)計算 5. 行人通行時段計算 6. 各時相之損失時間計算 7. 各時相之臨界流量比計算 8. 時相計畫之檢核 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

21 參、路口號誌之時制設計概念 與作業程序 3.2 路口定時式號誌時制設計之作業步驟 9. 最佳號誌週期之計算 10.各時相之有效綠燈分配
9. 最佳號誌週期之計算 10.各時相之有效綠燈分配 11.各時相之顯示綠燈分配 12.各時相之顯示綠燈長度檢核 13.各車道群容量計算 14.各車道群飽和度計算 15.各車道群服務水準判定 16.路口整體飽和度計算與服務水準判定 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

22 參、路口號誌之時制設計概念 與作業程序 單一路口之HCM容量分析架構與作業步驟 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心
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23 參、路口號誌之時制設計概念與作業程序 單一路口之 號誌時制設計流程 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

24 單一路口之 號誌時制設計流程 參、路口號誌之時制設計概念與作業程序 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

25 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
從事號誌時制分析與設計之完整資料需求 1. 道路幾何資料 a. 路口所在區位：CBD或其他 b. 路口寬度（行人穿越道長度）：Wroad c. 各臨近路段之車道數：Nln d. 各車道之寬度：Wln e. 各臨近路段之坡度：Gd f. 路口有無左右轉專用車道 g. 左右轉專用車道之長度 h. 路口範圍內可否路邊停車 i. 路口範圍內有無公車設站 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

26 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
從事號誌時制分析與設計之完整資料需求 2. 交通特性資料 a. 各臨近路段之轉向交通流量（應區分不同車種）：Qk b. 各轉向流量之尖峰小時係數：PHF c. 各轉向流量之車種組成百分比：至少應區分機車、小汽車、大貨車、大客車、聯結車等車種 d. 行人衝突流量 e. 路口公車進出車站數量：Nb f. 路口停車活動數量：Nm g. 各臨近路段之車輛到達型態（Arrival Type）：AT (請參閱表3-1) h. 車輛臨近速率（Approaching Speed） i. 行人步行速率 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

27 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
2.交通特性資料 g. 各臨近路段之車輛到達型態 (Arrival Type): AT 到達型態1：超過80%車道群流量的密集車隊在紅燈起始時到達；此到達型態表示路網路段在整體路網號誌最佳化之下，經歷極差的(very poor)續進品質。 到達型態2：指中等密度的車隊在紅燈中段到達，或包含40%至80%車道群流量的擴散車隊平均分散在整個紅燈時段到達。此到達型態表示雙向幹道上之不理想的續進(unfavorable progression)。 到達型態3：低於40%車道群流量的主車隊隨機到達。此到達型態表示高度擴散的車隊在獨立且不相關連號誌路口的運行，同時也用於表示續進效益最小的連鎖運作。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

28 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
2.交通特性資料 g. 各臨近路段之車輛到達型態 (Arrival Type): AT 到達型態4：指中等密度的車隊在綠燈中段到達，或包含40%至80%車道群流量的擴散車隊平均分散在整個綠燈時段到達。此到達型態表示雙向幹道上之較佳的續進(favorable progression)品質。 到達型態5：超過80%車道群流量的中高密度車隊在綠燈起始時到達。此到達型態表示甚佳的續進(highly favorable progression)品質，其可能出現於行進路徑旁僅有中低密度的支道匯入，因此在號誌時制計畫設計中可得到高度優先的通行。 到達型態6：此到達型態用以說明路徑上擁有近乎理想之續進特性的極佳續進(exceptional progression)品質。其表示極密集的車隊連續通過數個間隔很短的路口，且支道匯入的流量極少或幾乎沒有。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

29 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
2.交通特性資料 g. 各臨近路段之車輛到達型態 (Arrival Type): AT 為了克服車輛到達型態難以量化的問題，HCM乃提出車隊比Rp ，其定義為車輛在綠燈時間到達的比率除以該車道群 g/C的比值： 其中：Rp = 車隊比 P = 所有車道群中車輛在綠燈時間到達的比率 C = 週期長度，秒 g = 有效綠燈時間，秒 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

30 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
從事號誌時制分析與設計之完整資料需求 2.交通特性資料 g. 各臨近路段之車輛到達型態（Arrival Type）：AT 到達型態 Arrival Type 車隊比率範圍 Range of Platoon Ratio, Rp 1 0.00 to 0.50 2 0.51 to 0.85 3 0.86 to 1.15 4 1.16 to 1.50 5 1.51 to 2.00 6 ＞2.00 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

31 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
從事號誌時制分析與設計之完整資料需求 3. 交通控制資料 a. 各臨近路段之轉向管制（Turning Control） b. 各臨近路段之車種使用管制（Vehicle Use Control） c. 各車道之使用管制（Lane Use Control） d. 現況之號誌時制資料，包括：控制策略（定時或觸動）、時相數、時相順序、週期長度、各時相綠燈時段、黃燈時段、全紅時段、有否行人觸動號誌、行人綠燈時段、行人綠閃時段 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

32 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
4.2 轉向流動與車道群之產生 行駛於號誌化路口之個別車輛或車隊，可由其車道使用情形、車種混合情形、行駛方向、行駛路權來確認其流向者，即稱之為”流動 (Movements)” 若一流動可跨越兩個時相行進時，即稱之為”重疊流動 (Overlap Movement)” 在任一時相中，某一流動之交通量所耗費之紓解時間〈即其通過停止線所需的時間〉為最長者，即定義為”臨界流動 (Critical Movement)” ”車道群（Lane Groups）”之定義係指一個或多個交通流動同時共用〈分享〉一個或多個車道的情況 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

33 各類車道流動與車道群類型關係圖 1 2 路段上各車道之流動 車道群歸屬 說明 (車道配置與車道群) 單一車道 單一車道群 雙車道群
路段車道數 路段上各車道之流動 車道群歸屬 說明 (車道配置與車道群) 1 單一車道 ●單一車道之單一車道群：所有轉向車輛與直進車輛皆共用此一車道 單一車道群 2 左轉使用專用車道 直進/右轉使用共用車道 ●雙車道之雙車道群： 左轉車使用左轉專用車道直進/右轉車使用共用車道 雙車道群 直進/左轉共用車道 直進/右轉共用車道 左轉車輛使用左轉專用車道，其餘車輛則使用直進/右轉共用車道 ●雙車道之單一車道群： 直進/右轉與直進/左轉車輛共用同一車道 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

34 3 各類車道流動與車道群類型關係圖 車道數 路段上各車道之流動 車道群歸屬 說明 三車道群 雙車道群 (車道配置與車道群)
3 左轉專用車道 直進專用車道 直進/右轉共用車道 ●三車道之三車道群： 左轉車輛使用左轉專用車道；直進車輛使用直進專用車道，右轉車輛使用直進/右轉共用車道 ●三車道之雙車道群： 左轉車輛使用左轉專用車道，其餘車輛則平均使用直進專用車道與直進/右轉共用車道 三車道群 雙車道群 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

35 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
4.2 轉向流動與車道群之產生 如今「車道群」已成為號誌化路口車流分析與號誌時制設計之最小作業單位，而號誌化路口各臨近路段上之車道群產生，係根據下述原則： 先決定其左轉流動是否可成為一個單獨車道群〈有左轉專用車道即為一單獨車道群〉 其次決定其右轉流動是否可成為一個單獨車道群〈有右轉專用車道即為一單獨車道群〉 若皆‘否’，則可依’均衡法則(Equilibrium Condition)’〈即各流向可否共用這些車道〉來決定各臨近路段上之車道群配置 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

36 肆、路口時制設計基本輸入資料與車道群配置
4.3 車道群之流量調整 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量 Vj = Qj / PHF Qj：j車道群之尖峰小時流量 PHF：j車道群之尖峰小時係數 最後再依各車道群之車道數量〈利用‘車道使用係數 (Lane Utilization Factor)’〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

37 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.1 號誌時相數之界定方式
交通工程手冊一書中，對於號誌時相之定義為「將週期分為幾個部分，以指示交通之行或止，稱之為時相」。 已往對於時相數的計算，常以所間隔之全紅時段為其依據；亦即：號誌時相數 = 週期內之全紅時段數 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算，統一改依週期內“各時制循環 (Ring)”之清道時段數 (No. of Clearance Interval) 為其依據。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

38 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.1 號誌時相數之界定方式 圖5-1 保護式左轉早開時相圖 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心
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39 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.1 號誌時相數之界定方式 圖5-2 轉向流動與號誌時相對照表示圖
註：實線表示保護流動，虛線表示無保護流動 圖5-2 轉向流動與號誌時相對照表示圖 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

40 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型
根據「交通標誌標線號誌設置規則」230條之規定，具有下列情形之一者，得使用二時相： 1.設置於三岔路口者 2.設置於左轉車輛不多之四岔路口者 3.設置於無行人專用時相整四岔路口者 4.設於設有行人專用號誌之非交岔路口者 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

41 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 又具有下列情形之一者，可使用三時相或四時相： 1.設置於五岔路口者
2.設置於左轉車輛特多之四岔路口者，但該路口宜有左轉專用設施配合 3.設於行人特多須使用行人專用時相之交岔路口者 4.設置於道路錯綜、交通繁複之交岔路口者，視需要可使用五時相以上號誌，並得視交通情況將不必要之時相予以跳越 另外，行車管制號誌設置於左轉車輛較多，且兩向交通流量懸殊之交岔路口者，可使用綠燈早開或綠燈遲閉等方式處理。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

42 伍、可行的號誌時相方案設計 與配置 5.2 可行的號誌時相類型 1. 普通二時相
乃是所有時制計畫之基本時相方案，此種佈設方法為路口最常用的時相設計，通常用在左轉流量較低或屬單行道之路口。此為最簡單之時制設計方式，其主要原則在於將通行路口之時間權利交互分配給兩相交方向之車流。在交通需求量偏低或轉向比例不高時，轉向車輛可自由利用衝突流向之間距進行轉彎行為，惟若其衝突點易隨流量之增加而增多，因而造成行車安全上的威脅。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

43 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 1. 普通二時相 A. 三叉路口 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心
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44 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 1. 普通二時相 B. 四叉路口 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心
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45 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 2. 綠燈早開二時相（Leading Phase）
優點：早開可增加容量、減少衝突、駕駛者可較快反應等 缺點：可能會使直進車因誤判而進入此時相、可能會減少對向直行車輛的通過時間等 A. 左轉早開（Leading Left Turn Green） 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

46 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 2. 綠燈早開二時相（Leading Phase） B. 直進早開
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47 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 2. 綠燈早開二時相（Leading Phase） C. 單向早開
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48 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 3. 綠燈遲閉二時相（Lagging Phase）
優點：兩直進方向 (Movement) 同時開始，比較符合常理，對行人與左轉車有較好的隔離，亦可同時配合行人清道號誌的使用 缺點：在遲閉的開始時段 (Interval) 可能會有衝突產生，如無左轉專用道則會造成直行車的阻礙；故只適合定時或T字型路口之觸動控制，並不適合十字型路口之觸動控制使用 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

49 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 3.綠燈遲閉二時相（Lagging Phase）
A. 左轉遲閉（Lagging Left Turn Green） 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

50 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 3.綠燈遲閉二時相（Lagging Phase） B. 直進遲閉
成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

51 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 3.綠燈遲閉二時相（Lagging Phase） C. 單向遲閉
成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

52 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 4.早開遲閉二時相 (Leading & Lagging Phase)
指在同一時相內同時具有早開和遲閉的時相 A. 左轉早開直行遲閉（Lead-Lag Left Turn Green） 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

53 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 4.早開遲閉二時相 (Leading & Lagging Phase)
B. 直行早開左轉遲閉 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

54 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 5. 左轉保護三時相
通常在特定之幾何型式(如Y字型路口)下或是有較高左轉需求時使用，有時會配合左轉早開(Leading) 方式。本時相設計方式之重點在於針對某一左轉流量較大方向賦予一專用時段，以減少車輛的延滯與衝突。在兩相交方向之車流特性迥異時，不失為一良好的設計方式，如幹道與支道相交時，即可採用此種時相設計。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

55 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 5. 左轉保護三時相
左轉先行方式（Leading Left Turn Green） 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

56 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 5. 左轉保護三時相
B. 直進先行方式（Lagging Left Turn Green） 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

57 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型
6. 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement) 本時相設計方式之觀念與左轉保護三時相較為類似，其不同點在於針對相交方向中，流量較大且轉向比例偏高之流向係採取輪放方式之時段分配，不過此種時相設計方式一般較少被使用。 A. 三叉路口 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

58 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型
6. 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement) B.四叉路口 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

59 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 7. 左轉保護四時相
本時相設計方式之重點在於將兩相交方向之左轉車流均給與一專用時段來加以保護，以隔離所有交通衝突點。在交通需求量甚高或左轉比例偏高時，常採用此種時相設計方式，以免因左轉車流不易找尋間距而增加車輛延滯，一般兩幹道相交時，此為最常採用之時相設計方式。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

60 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 7. 左轉保護四時相
A. 左轉先行方式（Leading Left Turn Green） 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

61 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 7. 左轉保護四時相
B. 直進先行方式（Lagging Left Turn Green） 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

62 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 8. 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)
成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

63 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 9. 輪放左轉保護四時相 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心
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64 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.2 可行的號誌時相類型 10. 行人專用時相 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心
2005/6/30

65 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.3 設置左轉時相之考慮因素 一般欲設置左轉專用時相時，應考慮下述各項因素： 左轉車流量 對向直行車流量
左轉車輛肇事記錄 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統 行人穿越路口之需求量 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

66 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.3 設置左轉時相之考慮因素
實際分析時，可依據左轉專用時相設置準則，搭配臨界流量比及轉向流量之差異，進行各類時相的組合設計；繼而選擇合理的時相設計方案來從事評比，茲將左轉時相之分析與設置方法說明如下： 1. 單一左轉方向採取保護式時相 如路口各臨近路段之流量符合以下原則者，可採用左轉保護式時相，否則應採用無保護左轉時相。 A. 尖峰時段(Peak-hour)之左轉車流量大於200vph時。 B. 尖峰時段兩車道上之左轉流量與對向車流(直進車流量/ 每車道)衝突量的乘積大於50,000，或於四車道上大於 100000時。 C. 左轉車輛肇事記錄在12個月內出現超過5件的左轉相關 肇事時。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

67 伍、可行的號誌時相方案設計與配置 5.3 設置左轉時相之考慮因素 2. 對向雙左轉採獨立保護式時相
如雙左轉流量或左轉衝突量之乘積均符合設置左 轉保護式時相，且兩對向左轉流量十分相近時， 可採獨立之左轉保護式時相設計。 3. 左轉與直進或右轉共用保護式時相 如左轉流量或左轉衝突量之乘積已達設置左轉保 護式時相，但雙兩左轉流量之差異甚大時，此處 建議採早開遲閉方式設計，或採輪放式時相亦 可，並可依彼此間之流量比來分配有效綠燈長 度。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

68 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 1. 各時相之綠燈界間 (Intergreen Time) 或清道時段（Ai）設計
各時相之最短清道時段（可避免產生猶豫 區間(Dilemma Zone)）：Ai Ai = t + 1/2 v/a + (W + D)/v t : 駕駛人感識反應時間（通常設為1秒） v : 路口車輛臨近速率 a : 車輛煞車減速率（通常設為5公尺/秒*秒） W : 車輛穿越路口之寬度 D : 車輛長度（通常設為5.5公尺） 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

69 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 1. 各時相之綠燈界間(Intergreen Time) 或清道時段（Ai）設計
(2) 黃燈時段Y：一般係訂為3秒 依照「道路交通標誌標線號誌設置規則」之規定，黃色燈號時間得依下表6-1之規定。 表6-1　黃燈時間與行車速限 行車速限(公里/小時) 50以下 51-60 61以上 黃燈時間(秒) 3 4 5 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

70 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 1. 各時相之綠燈界間或清道時段（Ai）設計 (3) 全紅時段ARi = Ai – Y = Ai - 3.0
依照「道路交通標誌標線號誌設置規則」之規定：行車管制號誌在黃色燈號結束後，應有一秒以上之全紅時間。直行交通之全紅時間宜依下表6-2之公式計算之。 表6-2　全紅時間設計公式 交通 狀況 全紅時間 備 註 僅有車輛狀況 全紅時間單位：秒 Wroad：交岔路口近端停止線至遠端路段起點之距離長度 Proad：交岔路口近端停止線至遠端行人穿越道之距離長度 Dveh：平均車長，得採用六公尺。 Speed：平均車速，得採用行車速限 有行人與車輛狀況 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

71 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 1. 各時相之綠燈界間或清道時段（Ai）設計
另外，根據「國際運輸工程師協會」的最新建議，可依下述兩組公式來計算路口黃燈與全紅時段所需之時間。 (1)各時相之黃燈時段（或稱為綠燈轉換時段(Change Interval)）: y y = t + S85 / (2a + 2gG) t : 駕駛人的感識反應時間（可設為1秒） S85 : 臨近路口之車輛行駛速率(指第85百分位 速率) a : 車輛煞車減速率（通常設為5公尺/秒*秒） g : 路口臨近路段之坡度(%) G : 重力加速度（9.8公尺/秒*秒） 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

72 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 1. 各時相之綠燈界間或清道時段（Ai）設計
(2)各時相之全紅時段（或稱清道時段(Clearance Interval/All-red Interval)）: r 可視路口實際行人通行需求選用以下三組公式： I. 路口無行人穿越需求時 r = (w + l) / S15 II. 路口有少量行人穿越需求時 r = Max.〔(w + l) / S15 ，(p + l) / S15〕 III. 路口有大量行人穿越需求時 r = (p + l) / S15 w : 路口近端停止線至遠端橫向最遠車道邊緣之距離 S15 : 臨近路口之車輛行駛速率(係指15百分位速率) p : 路口近端停止線至遠端橫向行人穿越道邊緣之距離 l : 平均車長〈得採用六公尺〉 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

73 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 2.行人通行時段/最短綠燈時間(Gi,min)設計
一般各時相之最短綠燈時間決定，主要需考慮行人能夠安全地通過路口為其訴求，而計算行人時制時常採用之公式如下： 行人可通行之綠燈時間（GP）：4-7秒， 可視行人流量之多寡予以調整 行人綠閃時間（FGP）：即行人穿越道長度/ 行人步行速率 行人步行速率：一般可訂為1.2公尺/秒 是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

74 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 2.行人通行時段/最短綠燈時間(Gi,min)設計 (1) GP + FGP = GY
上述「最短綠燈時間」係考慮行人通過路口的最低要求；若該路口於一般情況下之行人流量較少時，為增加車輛運作效率起見，亦得採用低於最短綠燈時間的設計；此時若仍有保護行人通行安全之必要，即須設置觸動式的行人號誌裝置。一般說來，行人通行號誌與行車號誌之間大致上可以存在有以下三種關係： (1) GP + FGP = GY 即當行人綠燈 + 行人綠閃 = 行車綠燈時，此時行人號誌的可通行綠燈時間(GP)為4-7秒，而綠閃時間(FGP)則為W/1.2(公尺)。 圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

75 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 2.行人通行時段/最短綠燈時間(Gi,min)設計 (2) GP + FGP < G
當行人綠燈 + 行人綠閃 < 行車綠燈時，此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W/1.2秒，而綠閃時間仍為W/1.2(公尺)。如此在路口中的車輛號誌將得與行人號誌採一致性運作。 圖6-1 (b) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之二〉 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

76 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 2.行人通行時段/最短綠燈時間(Gi,min)設計 (3) GP + FGP > G
當行人綠燈 + 行人綠閃 > 行車綠燈時，因行人無法獲得足夠的安全通過時間，亦即行車綠燈時間小於最短行人綠燈時間，此時行人無法安全通行，故有必要裝置行人觸動號誌。 圖6-1 (c) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之三〉 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

77 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 3. 各時相最長綠燈時間(Gi,max)之決定 4.週期內各時相i損失時間之計算：L
各時相中最長綠燈通常係由其競爭時相之停等車輛所能忍受的最長等待時間來決定（如無其他考量時，一般可設定為60秒） 4.週期內各時相i損失時間之計算：L 第i時相之損失時間為：Li = l1 + l2 + ARi = l + ARi l1：啟動（延滯）損失時間 l2：停止（延滯）損失時間 l：單一綠燈時相的總損失時間（一般可訂為3秒） l = l1 + l2 ARi：i時相全紅時間 因此，全週期的損失時間為： L = ΣLi = Σ( l + ARi) = n*l + Σ(ARi) n：一週期內之總時相數 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

78 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 5.各時相 i 之臨界流量比 (Critical Flow Ratio) 計算: yi
第i時相之臨界流量比：yi = Max.(Vij / Sij) Vij : i時相中j車道群之尖峰車道流量 Sij : i時相中j車道群之車道飽和流量 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

79 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 5.各時相 i 之臨界流量比計算: yi
而第j車道群之車道飽和流量Sij： Sij = So,ij*N*fw*fhv*fg*fp*fbb*fa*frt*flt So,ij :第 i時相的第j車道群中，每車道之理想飽和車流 率（1,900pcphgpl） N : j車道群中之車道數 fw : j車道群之車道寬度調整係數 fhv : j車道群之車種調整係數 fg : j車道群之坡度調整係數 fp : j車道群之路邊停車調整係數 fbb : j車道群之公車停站調整係數 fa : j車道群之路口區位調整係數 frt : j車道群之右轉調整係數 flt : j車道群之左轉調整係數 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

80 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 上述飽和流量計算式中之車種調整因素說明 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心
車道群j 之飽和流量Sij計算公式中的車種調整係數乃是國外 公式與國內公式差異最大之處 國外應用公式 其中： fHV = 重型車輛調整因素 PHV = 車道群中重型車輛之比例 EHV = 重型車輛的小客車當量 國內應用公式 其中： fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉 PM/C = 車道群中機車之比例 EM/C = 機車的小客車當量 PB = 車道群中大客車之比例 EB = 大客車的小客車當量 PT = 車道群中大貨車之比例 ET = 大貨車的小客車當量 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

81 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 6. 時相計畫之檢核（可選擇性執行） LOS ”C” 之車道服務流量→→應為期望情況
(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量： LOS ”C” 之車道服務流量→→應為期望情況 LOS “D” 之車道服務流量→→應為最低情況 (2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和 LOS”C”下之臨界流量比總和：將各時相之臨界車 道流量除以LOS”C”之’車道服務流量’後，予以加總 LOS”D”下之臨界流量比總和：將各時相之臨界車 道流量除以LOS”D”之’車道服務流量’後，予以加總 (3) 決定其中較適宜之服務水準 視何種服務水準可滿足下式，即為所求之時相方案： 0.8 ≦ 臨界流量比總和 ≦ 0.9 (4) 若皆無法滿足時，則再重新設計新的時相計畫 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

82 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 7.最佳週期之計算：Co Co = (1.5L + 5) / (1-Y)
一般常用之週期計算公式係應用Webster提出的最佳週期(Co)公式： Co = (1.5L + 5) / (1-Y) L : 週期損失時間 Y = = critical Y：一週期內各時相之總臨界流量比 yi：i時相中之臨界流量比（Critical Flow Ratio） Vij：i時相中j車道群之尖峰車道流量 Sij：i時相中j車道群之車道飽和流量 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

83 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 7.最佳週期之計算：Co 若欲於某一特定之飽和度(v/c)範圍之內求取適當之週期時，則其公式為：
Xi：車道群i的飽和度 令Xc為路口整體飽和度，則 vci：第i車道群之臨界流量 sci：第i車道群之臨界飽和流率 gci：第i車道群之臨界有效綠燈 (v/s)ci：第i車道群之臨界流率比 Cl：週期 ∴由上式可解得其週期Cl 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

84 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 8. 各時相之有效綠燈分配：gi 9. 計算各時相i之顯示綠燈：Gi
總有效綠燈 g = Co - L 各時相i之有效綠燈 gi = g * yi / Y 9. 計算各時相i之顯示綠燈：Gi Gi = gi + Li – Ai 其中： gi = i 時相的有效綠燈時間(秒) Gi = i 時相的顯示綠燈時間(秒) Ai = i 時相的黃燈時段(秒) Li = i 時相的起動加清道損失時間總和(秒) P.S.上式中，當Ai包含全紅時段時， Li亦應將全紅時段計算在內 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

85 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 9. 計算各時相i之顯示綠燈：Gi Gi = gi + Li – Ai
圖2　顯示綠燈時間、有效綠燈時間和損失時間關係圖 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

86 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 10. 各時相之顯示綠燈長度檢核 11. 計算i時相內各車道群j之容量（Caij）
For all Gi > Gi,min ? For all Gi < Gi,max ? 若任一時相i之Gi無法滿足Gi > Gi,min時，則令 Gi = Gi,min；並依原先之‘時比’，據以推算其他時相 i 之Gi，然後重新加總，藉以產生新的週期時間 若任一時相i之Gi無法滿足Gi < Gi,max時，則令 Gi = Gi,max；並依原先之‘時比’，據以推算其他時相 11. 計算i時相內各車道群j之容量（Caij） Caij = Sij *λi = Sij * gi / Cl 12. 計算i時相內各車道群j之飽和度（Xij） Xij = Vij / Caij 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

87 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 13.計算路口的整體飽和度 Xc Xc =
就定時式號誌而言，正常情況下，各時相i 內的臨界車道群之飽和度Xci應等於或十分接近整個路口的Xc，否則各時相i 之顯示綠燈時間Gi（或有效綠燈時間gi）須依下式重新加以調整： 即令該 Xci = Xc，因Xci = (Vij / Sij)ci / (gi / Cl) 而調整後之gi = (Vij / Sij)ci / (Cl / Xi) 另就定時式號誌而言，Xc最好是能夠滿足 < Xc < 0.9，否則其時相計畫可能有必要重新設計 就全觸動式號誌而言，一般Xc之期望值可訂為 < Xc < 0.95 就半觸動式號誌而言，一般Xc之期望值可訂為 < Xc < 0.85 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

88 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 14.判定各車道群j 或各臨近路段a 之服務水準 dj=d1DF + d2
根據HCM 所提出之路口平均停等延滯公式，可計算出車道群j之平均每車停等延滯dj如下： dj=d1DF + d2 d1：車道群j 之均勻停等延滯 d2：車道群j 之遞增停等延滯 DF：受續進或控制型態影響之延滯調整因子(若非連鎖路口採定時控制時，則可設為1) g：車道群j 之有效綠燈時間 C：週期長度 X：車道群j 之飽和度 m：車道群j 之車隊到達型態調整因子(若非連鎖路口且採定時控制時，可設為16) Ca：車道群j 之容量 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

89 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 14. 判定各車道群j 或各臨近路段a 之服務水準
將dj查表，即可判定j 車道群之服務水準；又臨近路段a 之平均每車停等延滯 ，將da查表，即可判定臨近路段a之服務水準。 表 HCM號誌化路口服務水準一覽表 服務水準 總延滯(秒)/每車 A ≦5.0 B 5.1 to 15.0 C 15.1 to 25.0 D 25.1 to 40.0 E 40.1 to 60.0 F >60.0 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

90 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 15. 判定該路口之整體服務水準 將di查表6-3，即可判定該路口之整體服務水準。
該路口之整體性平均每車停等延滯 將di查表6-3，即可判定該路口之整體服務水準。 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

91 陸、獨立路口號誌時制計畫設計 16. 路口飽和度超過1 (即過飽和)時之改善對策 A. 將最佳週期Co適度延長
此種方法將僅能適用於路口飽和度Xc略微超過 1.0的情況 B. 重新設計號誌時相 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相 若路口之左轉流量甚高，但原先並無左轉時相時，可考慮增設之 C. 針對各時相的「臨界車道群」增加車道數 此種策略對於降低路口飽和度Xc 將最為有效，但實際上的困難度亦較高；如尚需拓寬道路時，其作業成本亦為最大 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

92 柒、結 語 如今交通號誌之規劃設計與改善已成為方政府交通局的經常性業務
柒、結 語 如今交通號誌之規劃設計與改善已成為方政府交通局的經常性業務 交通號誌相關業務中，新設號誌之時制設計與既有號誌之維護與改善常佔有極高的比重 無論是廣義的交控系統規劃設計或是狹義的交通號誌時制設計皆應屬於「科學」的範疇，而非「藝術」的領域，所以應脫離「經驗法則式」之直觀研判 ，回歸科學與理性之分析計算 單一路口之號誌時制設計乃為多路口連鎖號誌設計之基礎，而應植基於嚴謹的「公路容量分析理論」 國內迄今仍缺乏一套實際可行的的時制設計標準作業準則，以致各地之號誌控制績效往往參差不齊 本簡報試圖提出一套完整的路口號誌時制設計架構，裨供國內交通工程從業人員加以參考引用 整套的號誌時制設計另外還包含「幹道系統時制設計」與「網路系統時制設計」等兩大項內容，未來仍應持續努力加以完成，以竟全功 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30

93 簡報結束 敬請指教 成功大學交通管理系 / 成大ITS科研中心 2005/6/30