市區交通號誌之設置原理...

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市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法 中華民國九十四年六月三十日 高雄市政府交通局 何志宏教授

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Page 1: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

市區交通號誌之設置原理與時制設計方法

中 華 民 國 九 十 四 年 六 月 三 十 日

高 雄 市 政 府 交 通 局

專 題 演 講

何 志 宏 教 授

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

21 平面交叉路口之潛在交通衝突數量

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貳平面交叉路口之交通控制原理

21平面交叉路口之潛在交通衝突數量

ndash 理論上共存在24個汽車流間之衝突點

bull 4個直行汽車間的交叉衝突點

bull 4個左轉汽車間的交叉衝突點

bull 8個直行與左轉汽車間的交叉衝突點

bull 4個直行與右轉汽車間的併入衝突點

bull 4個直行與左轉汽車間的併入衝突點

ndash 另有至少8個行人與汽車間之衝突點

ndash 若再將機車動線納入考慮則上述衝突點還會加倍

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貳平面交叉路口之交通控制原理

22 平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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

bull 車輛駕駛人與行人須並重

bull 交通安全與行車效率須兼顧

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層次架構ndash 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

ndash Level 1 路口應優先考慮使用道路行車規則 (Basic Rules of the Road) ndash在極低交通量下

ndash Level 2 其次可以「停」「讓」標誌來分派路口通行路權(Using YIELD or STOP Signs) ndash低交通量下

ndash Level 3 最後才考慮設置交通號誌 (Traffic Signalization) ndash在中等交通量下

ndash 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ndash在高交通量下

ndash 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 ndash在極高交通量下

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash 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」

ndash 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〉ndash指前後車隨時應保持「安全停車視距」

ndash 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〉ndash車輛交會時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 1使用「道路交通安全規則」ndash 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〉 ndash車輛交會時之路權優先規定

ndash 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〉ndash車輛併入時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 47

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

21 平面交叉路口之潛在交通衝突數量

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貳平面交叉路口之交通控制原理

21平面交叉路口之潛在交通衝突數量

ndash 理論上共存在24個汽車流間之衝突點

bull 4個直行汽車間的交叉衝突點

bull 4個左轉汽車間的交叉衝突點

bull 8個直行與左轉汽車間的交叉衝突點

bull 4個直行與右轉汽車間的併入衝突點

bull 4個直行與左轉汽車間的併入衝突點

ndash 另有至少8個行人與汽車間之衝突點

ndash 若再將機車動線納入考慮則上述衝突點還會加倍

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貳平面交叉路口之交通控制原理

22 平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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

bull 車輛駕駛人與行人須並重

bull 交通安全與行車效率須兼顧

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層次架構ndash 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

ndash Level 1 路口應優先考慮使用道路行車規則 (Basic Rules of the Road) ndash在極低交通量下

ndash Level 2 其次可以「停」「讓」標誌來分派路口通行路權(Using YIELD or STOP Signs) ndash低交通量下

ndash Level 3 最後才考慮設置交通號誌 (Traffic Signalization) ndash在中等交通量下

ndash 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ndash在高交通量下

ndash 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 ndash在極高交通量下

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash 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」

ndash 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〉ndash指前後車隨時應保持「安全停車視距」

ndash 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〉ndash車輛交會時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 1使用「道路交通安全規則」ndash 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〉 ndash車輛交會時之路權優先規定

ndash 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〉ndash車輛併入時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 3: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 4

貳平面交叉路口之交通控制原理

21 平面交叉路口之潛在交通衝突數量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 5

貳平面交叉路口之交通控制原理

21平面交叉路口之潛在交通衝突數量

ndash 理論上共存在24個汽車流間之衝突點

bull 4個直行汽車間的交叉衝突點

bull 4個左轉汽車間的交叉衝突點

bull 8個直行與左轉汽車間的交叉衝突點

bull 4個直行與右轉汽車間的併入衝突點

bull 4個直行與左轉汽車間的併入衝突點

ndash 另有至少8個行人與汽車間之衝突點

ndash 若再將機車動線納入考慮則上述衝突點還會加倍

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 6

貳平面交叉路口之交通控制原理

22 平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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

bull 車輛駕駛人與行人須並重

bull 交通安全與行車效率須兼顧

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 7

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層次架構ndash 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

ndash Level 1 路口應優先考慮使用道路行車規則 (Basic Rules of the Road) ndash在極低交通量下

ndash Level 2 其次可以「停」「讓」標誌來分派路口通行路權(Using YIELD or STOP Signs) ndash低交通量下

ndash Level 3 最後才考慮設置交通號誌 (Traffic Signalization) ndash在中等交通量下

ndash 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ndash在高交通量下

ndash 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 ndash在極高交通量下

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash 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」

ndash 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〉ndash指前後車隨時應保持「安全停車視距」

ndash 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〉ndash車輛交會時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 1使用「道路交通安全規則」ndash 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〉 ndash車輛交會時之路權優先規定

ndash 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〉ndash車輛併入時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 4

貳平面交叉路口之交通控制原理

21 平面交叉路口之潛在交通衝突數量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 5

貳平面交叉路口之交通控制原理

21平面交叉路口之潛在交通衝突數量

ndash 理論上共存在24個汽車流間之衝突點

bull 4個直行汽車間的交叉衝突點

bull 4個左轉汽車間的交叉衝突點

bull 8個直行與左轉汽車間的交叉衝突點

bull 4個直行與右轉汽車間的併入衝突點

bull 4個直行與左轉汽車間的併入衝突點

ndash 另有至少8個行人與汽車間之衝突點

ndash 若再將機車動線納入考慮則上述衝突點還會加倍

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 6

貳平面交叉路口之交通控制原理

22 平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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

bull 車輛駕駛人與行人須並重

bull 交通安全與行車效率須兼顧

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 7

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層次架構ndash 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

ndash Level 1 路口應優先考慮使用道路行車規則 (Basic Rules of the Road) ndash在極低交通量下

ndash Level 2 其次可以「停」「讓」標誌來分派路口通行路權(Using YIELD or STOP Signs) ndash低交通量下

ndash Level 3 最後才考慮設置交通號誌 (Traffic Signalization) ndash在中等交通量下

ndash 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ndash在高交通量下

ndash 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 ndash在極高交通量下

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 8

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash 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」

ndash 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〉ndash指前後車隨時應保持「安全停車視距」

ndash 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〉ndash車輛交會時之路權優先規定

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 9

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 1使用「道路交通安全規則」ndash 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〉 ndash車輛交會時之路權優先規定

ndash 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〉ndash車輛併入時之路權優先規定

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 10

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 5: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 5

貳平面交叉路口之交通控制原理

21平面交叉路口之潛在交通衝突數量

ndash 理論上共存在24個汽車流間之衝突點

bull 4個直行汽車間的交叉衝突點

bull 4個左轉汽車間的交叉衝突點

bull 8個直行與左轉汽車間的交叉衝突點

bull 4個直行與右轉汽車間的併入衝突點

bull 4個直行與左轉汽車間的併入衝突點

ndash 另有至少8個行人與汽車間之衝突點

ndash 若再將機車動線納入考慮則上述衝突點還會加倍

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 6

貳平面交叉路口之交通控制原理

22 平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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

bull 車輛駕駛人與行人須並重

bull 交通安全與行車效率須兼顧

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層次架構ndash 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

ndash Level 1 路口應優先考慮使用道路行車規則 (Basic Rules of the Road) ndash在極低交通量下

ndash Level 2 其次可以「停」「讓」標誌來分派路口通行路權(Using YIELD or STOP Signs) ndash低交通量下

ndash Level 3 最後才考慮設置交通號誌 (Traffic Signalization) ndash在中等交通量下

ndash 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ndash在高交通量下

ndash 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 ndash在極高交通量下

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 8

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash 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」

ndash 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〉ndash指前後車隨時應保持「安全停車視距」

ndash 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〉ndash車輛交會時之路權優先規定

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 9

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 1使用「道路交通安全規則」ndash 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〉 ndash車輛交會時之路權優先規定

ndash 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〉ndash車輛併入時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 11

貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 12

貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 14

貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 15

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 6: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理

22 平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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

bull 車輛駕駛人與行人須並重

bull 交通安全與行車效率須兼顧

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層次架構ndash 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

ndash Level 1 路口應優先考慮使用道路行車規則 (Basic Rules of the Road) ndash在極低交通量下

ndash Level 2 其次可以「停」「讓」標誌來分派路口通行路權(Using YIELD or STOP Signs) ndash低交通量下

ndash Level 3 最後才考慮設置交通號誌 (Traffic Signalization) ndash在中等交通量下

ndash 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ndash在高交通量下

ndash 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 ndash在極高交通量下

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash 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」

ndash 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〉ndash指前後車隨時應保持「安全停車視距」

ndash 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〉ndash車輛交會時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 1使用「道路交通安全規則」ndash 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〉 ndash車輛交會時之路權優先規定

ndash 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〉ndash車輛併入時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 7: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層次架構ndash 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

ndash Level 1 路口應優先考慮使用道路行車規則 (Basic Rules of the Road) ndash在極低交通量下

ndash Level 2 其次可以「停」「讓」標誌來分派路口通行路權(Using YIELD or STOP Signs) ndash低交通量下

ndash Level 3 最後才考慮設置交通號誌 (Traffic Signalization) ndash在中等交通量下

ndash 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ndash在高交通量下

ndash 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 ndash在極高交通量下

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash 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」

ndash 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〉ndash指前後車隨時應保持「安全停車視距」

ndash 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〉ndash車輛交會時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 1使用「道路交通安全規則」ndash 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〉 ndash車輛交會時之路權優先規定

ndash 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〉ndash車輛併入時之路權優先規定

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 10

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 34

雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 8: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash 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」

ndash 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〉ndash指前後車隨時應保持「安全停車視距」

ndash 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〉ndash車輛交會時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 1使用「道路交通安全規則」ndash 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〉 ndash車輛交會時之路權優先規定

ndash 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〉ndash車輛併入時之路權優先規定

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 10

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 11

貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 12

貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 14

貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 9: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 1使用「道路交通安全規則」ndash 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〉 ndash車輛交會時之路權優先規定

ndash 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〉ndash車輛併入時之路權優先規定

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 10

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 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〉ndash車輛與行人交會時之路權優先規定

ndash 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

ndash 同向車流之間應隨時保持「最小停車間距」

ndash 會車車流之間應滿足「視距三角形」之停車間距

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 11: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 12

貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 13

貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 14

貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 15

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 16

貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 17

貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 18

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 20

參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 12: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 「視距三角形」之形成係源於「安全停車視距公式」之要求

ds = Si times t + Si2 [2g (f plusmn 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

ndash 安全停車視距 = 反應時間所行駛之距離

+ 安全煞車距離

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 17

貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 34

雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 13: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 14: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 14

貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash Level 1使用「道路交通安全規則」

ndash 假設db為幹道方向之視距 da為支道方向之視距

ndash 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

ndash 其條件為 db ≦ a times da (da - b)ndash 但若 db > a times 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

ndash 若 db≦a times 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

ndash 此兩條件之一若無法滿足就應提昇至Level 2 控制

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 15

貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 15: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構

ndash 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)

ndash 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

ndash 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〉

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 37

伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 16: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理ndash Level 2使用「停」或「讓」兩標誌

ndash 路口各會車方向與衝突點所形成之「視距三角形」

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 20

參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 17: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理

ndash 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 MileHour且保持隨時可煞停之狀態以禮讓幹道車輛先行

ndash 此時支道A車仍須滿足視距三角形之要求(即da ≧ds且db ≦ a times 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

ndash 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 times 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

ndash 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

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 18: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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貳平面交叉路口之交通控制原理

23 交叉路口實施交通控制的的三層式架構ndash Level 3 設置交通號誌 (Traffic Signalization)ndash 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〉

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 19: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

31 「獨立路口」與「單一路口」之號誌時制設計ndash 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

ndash 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〉

ndash 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〈VC<1〉或停等車隊長度等多重目標

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 20

參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 24

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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 37

伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 21: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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參路口號誌之時制設計概念與作業程序

32 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

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

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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

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 39

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 22: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 24

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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 gC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

gCP

CgPR p

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 32

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 34

雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 37

伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 23: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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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

週期總損失時間計算

選擇可行之號誌時相方案

行人通行時段最短綠燈時間(G imin )設計

考慮左轉時相的設置

獨立路口號誌時制設計作業開始

1

道路交通資料蒐集調查

最長綠燈時間(G imax )的決定

綠燈界間時段清道時段設計

車道群配置

2

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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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 24

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

各車道群飽和度(Xij)

路口整體服務水準判定

路口整體飽和度計算

各車道群容量 (Caij)

各車道群 各臨近路設之服務水準判定

結束

符合最短綠燈標準

符合最長綠燈標準

檢核各時相綠燈長度檢檢

車道群流量調整

時相計畫之檢核 (選擇性 )

各時相有效綠燈分配gi

各時相顯示綠燈計算Gi

各時相 i之臨界流量比計算 Yi

最佳週期計算 Co

1

2

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 gC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

gCP

CgPR p

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 32

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 37

伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 48

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 25: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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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)Wroadc 各臨近路段之車道數Nlnd 各車道之寬度Wlne 各臨近路段之坡度Gdf 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

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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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)Qkb 各轉向流量之尖峰小時係數PHFc 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Nbf 路口停車活動數量Nmg 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

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 34

雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 37

伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 39

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 45

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 27: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 gC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

gCP

CgPR p

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 32

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 37

伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 39

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 47

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

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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

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 40

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 47

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 29: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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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 gC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

gCP

CgPR p

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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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 30: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

>2006151 to 2005116 to 1504086 to 1153051 to 0852000 to 0501

車隊比率範圍Range of Platoon Ratio Rp

到達型態Arrival Type

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 32

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 34

雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 39

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 40

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 45

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 47

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 48

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 34

雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 39

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 32: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生ndash 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rdquo流動(Movements)rdquo

ndash 若一流動可跨越兩個時相行進時即稱之為rdquo重疊流動 (Overlap Movement)rdquo

ndash 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rdquo臨界流動 (Critical Movement)rdquo

ndash rdquo車道群(Lane Groups)rdquo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

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單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 33: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 33

單一車道群

雙車道群

雙車道之雙車道群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

直進左轉共用車道直進右轉共用車道

2

雙車道群

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

左轉使用專用車道直進右轉使用共用車道

2

單一車道群

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

1

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

路段車道數各

類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 34

雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 37

伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 40

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 34: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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雙車道群

三車道群

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

左轉專用車道直進專用車道

直進右轉共用車道

3

說明(車道配置與車道群)

車道群歸屬路段上各車道之流動

車道數

各類車道流動與車道群類型關係圖

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 40

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 48

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 35

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

42 轉向流動與車道群之產生

ndash 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

bull 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〉

bull 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〉

bull 若皆lsquo否rsquo則可依rsquo均衡法則(Equilibrium Condition)rsquo〈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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 36

肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 39

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 36: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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肆路口時制設計基本輸入資料與車道群配置

43 車道群之流量調整

ndash 先將各臨近路段上之轉向流量分配至各車道群中

ndash 其次計算各車道群j 之尖峰15分鐘車道流量

Vj = Qj PHFQjj車道群之尖峰小時流量

PHFj車道群之尖峰小時係數

ndash 最後再依各車道群之車道數量〈利用lsquo車道使用係數 (Lane Utilization Factor)rsquo〉來調整各車道群之尖峰車道流量Vj

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 37: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

51 號誌時相數之界定方式bull 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」

bull 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

bull 美國1994版以後之HCM則將時相數之計算統一改依週期內ldquo各時制循環 (Ring)rdquo之清道時段數 (No of Clearance Interval) 為其依據

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 38: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 38

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

圖5-1 保護式左轉早開時相圖

A1 B1 C1 2

1 52 3 4 6

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 39

伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 40

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 39: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置51 號誌時相數之界定方式

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

僅有直進流動並不包含任何轉向

流動(亦不包含右轉車輛)

僅有左右轉流動並不包含任何

直進流動 (如 T 字型路口)

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於保護式時相

直進右轉左轉等流動共用相同

之臨近路段應用於無保護式時相

(即對向有來車或與直進行人存在

衝突)

左轉流動使用保護式左轉時相於左

轉專用車道上而直進右轉流動則

使用無保護式時相行駛於共用車道

左轉流動使用無保護式左轉時相於

左轉專用車道上而直進右轉流動

則使用無保護式時相行駛於共用車

道上

左轉流動使用無保護式左轉時相於

共用車道上而直進右轉流動亦使

用無保護式時相行駛於共用車道上

左轉流動使用保護式左轉時相於共

用車道上而直進右轉流動則使用

無保護式時相行駛於共用車道上

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 41

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 42

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 47

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 40: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 41: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 42: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 46

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 50

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 43

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

A 三叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 44

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

1 普通二時相

B 四叉路口

1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)bull 優點早開可增加容量減少衝突駕駛者可較快反應等

bull 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)

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 46

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)B 直進早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 48

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 49

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 53

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 47: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

2 綠燈早開二時相(Leading Phase)C 單向早開

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 48: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3 綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)bull 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

bull 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 51

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 50: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)B 直進遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 51: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

3綠燈遲閉二時相(Lagging Phase)C 單向遲閉

A1 B1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 52: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 52

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp 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)

A1 B1 C1 2

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 55

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 57

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 53: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

4早開遲閉二時相 (Leading amp Lagging Phase)B 直行早開左轉遲閉

A1 B1 C1 2

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 54

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 56

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 54: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 55: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

5 左轉保護三時相

A 左轉先行方式(Leading Left Turn Green)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 57: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

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柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 58: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 58

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

6 輪放三時相 (Three-phase Separate Movement)B四叉路口

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 59: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 59

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 60

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 62

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 61: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 61

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 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)

1 2 3 4

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

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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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 62: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

8 輪放四時相 (Four-phase Separate Movement)

1 2 3 4

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1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 63: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 63

1 2 3 4

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

9 輪放左轉保護四時相

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 64: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 64

伍可行的號誌時相方案設計與配置

52 可行的號誌時相類型

10 行人專用時相

1 2 3

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 66

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 65: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 65

伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 一般欲設置左轉專用時相時應考慮下述各項因素

bull 左轉車流量

bull 對向直行車流量

bull 左轉車輛肇事記錄

bull 左轉專用車道是否存在及其長度是否足夠

bull 該路口是否隸屬於某個連鎖號誌系統

bull 行人穿越路口之需求量

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 66: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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伍可行的號誌時相方案設計與配置

53 設置左轉時相之考慮因素

ndash 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50000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

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伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 67: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 67

伍可行的號誌時相方案設計與配置53 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 68: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

(1) 各時相之最短清道時段(可避免產生猶豫

區間(Dilemma Zone))AiAi = t + 12 va + (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55公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 69: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

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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

543黃燈時間(秒)

61以上51-6050以下行車速限(公里小時)

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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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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簡報結束

敬請指教

Page 70: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Y = Ai - 30 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

2SpeedDW vehroad

Speed 2 D P vehroad 有行人

與車輛狀況

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

僅有車輛狀況

備 註全紅時間交通狀況

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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

ndash 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(98公尺秒秒)

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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 IntervalAll-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〉

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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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

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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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

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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

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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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

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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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 71: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

ndash 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(98公尺秒秒)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 72: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 IntervalAll-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〉

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

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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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 73: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)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

bull 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

bull 行人綠閃時間(FGP)即行人穿越道長度行人步行速率

bull 行人步行速率一般可訂為12公尺秒

是故最短綠燈時間Gmin = GP + FGP

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 74: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

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W12(公尺)

圖6-1(a) 行車號誌與行人號誌關係圖〈之一〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

4-7秒 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 75: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(2) GP + FGP lt G當行人綠燈 + 行人綠閃 lt 行車綠燈時此時行人號誌的可通行綠燈將可延長至G - W12秒而綠閃時間仍為W12(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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

GP FGP RP

G+Y-W12 路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

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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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

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cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

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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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

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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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 76: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(Gimin)設計

(3) GP + FGP gt G當行人綠燈 + 行人綠閃 gt 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〉

行車號誌

行人號誌

G Y R

RP

路寬(W)12(公尺)

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

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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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 77: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 77

陸獨立路口號誌時制計畫設計

3 各時相最長綠燈時間(Gimax)之決定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 + l2ARii時相全紅時間

因此全週期的損失時間為

L = ΣLi = Σ( l + ARi) = nl + Σ(ARi)n一週期內之總時相數

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

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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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 78: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

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f

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f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

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陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

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V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

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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

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

XCgCgCd

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1

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 79: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 = SoijNfwfhvfgfpfbbfafrtflt

Soij 第 i時相的第j車道群中每車道之理想飽和車流

率(1900pcphgpl)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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

)1()1()1(11

TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 80: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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bull 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

bull 國內應用公式

其中 fHV = 車種調整因素〈或稱單位轉換因子〉PMC = 車道群中機車之比例EMC = 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

)1(11

HVHVHV EP

f

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TTBBCMCMHV EPEPEP

f

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

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i

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ii

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v

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LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

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])1()1[(173 222

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 81: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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)

(1) 找出某個服務水準下的車道服務流量

LOS rdquoCrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為期望情況

LOS ldquoDrdquo 之車道服務流量rarrrarr應為最低情況

(2) 計算兩種服務水準下之臨界流量比總和

LOSrdquoCrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoCrdquo之rsquo車道服務流量rsquo後予以加總

LOSrdquoDrdquo下之臨界流量比總和將各時相之臨界車

道流量除以LOSrdquoDrdquo之rsquo車道服務流量rsquo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

08 ≦臨界流量比總和≦ 09 (4) 若皆無法滿足時則再重新設計新的時相計畫

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

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ii

)(

Cgs

v

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ci

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cici

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)(

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cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 82: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 82

陸獨立路口號誌時制計畫設計

7最佳週期之計算Co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 = (15L + 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

yii時相中之臨界流量比(Critical Flow Ratio)Viji時相中j車道群之尖峰車道流量

Siji時相中j車道群之車道飽和流量

n

iiy

n

i ij

ijS

V

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

ci

cici

ci)(

)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 83: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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(vc)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

(vs)ci第i車道群之臨界流率比

Cl週期

there4由上式可解得其週期Cl

Cg

sv

cvX

i

i

i

ii

)(

Cgs

v

Cgs

vXc

ci

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)(

LCCsvXc ci)(

cisvXc

LXcC)(

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 84: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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GiGi = gi + Li ndash 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)

PS上式中當Ai包含全紅時段時 Li亦應將全紅時段計算在內

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 85: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 ndash Ai

圖2 顯示綠燈時間有效綠燈時間和損失時間關係圖

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

For all Gi gt Gimin For all Gi lt Gimax 若任一時相i之Gi無法滿足Gi gt Gimin時則令

Gi = Gimin並依原先之lsquo時比rsquo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 lt Gimax時則令

Gi = Gimax並依原先之lsquo時比rsquo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

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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

acmXXXXd

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

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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 =

bull 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)

bull 另就定時式號誌而言Xc最好是能夠滿足08 lt Xc lt 09否則其時相計畫可能有必要重新設計

bull 就全觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為09 lt Xc lt 095

bull 就半觸動式號誌而言一般Xc之期望值可訂為08 lt Xc lt 085

n

i Ci LClCl

SV

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

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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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

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

XCgCgCd

)(1](1[380 2

1

])1()1[(173 222

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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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

簡報結束

敬請指教

Page 89: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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6-3 1994 HCM號誌化路口服務水準一覽表

gt600F401 to 600E251 to 400D151 to 250C51 to 150B

≦50A

總延滯(秒)每車服務水準

j

jjj VVdda

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

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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

a

aaa VVddi

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

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Page 91: 市區交通號誌之設置原理 與時制設計方法eportfolio.lib.ksu.edu.tw/~T093000331/repository... · 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」:

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 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 10的情況

B 重新設計號誌時相bull 將原有之左轉保護時相改為允許(共用)時相

bull 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

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敬請指教

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2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 92

柒結 語ndash 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

ndash 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

ndash 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

ndash 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」

ndash 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

ndash 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

ndash 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

2005630 成功大學交通管理系 成大ITS科研中心 93

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