107 地方特考三等 交通技術 交通控制 考古題詳解

核心觀念

本題評量重點為智慧型運輸系統（ITS）於交通執法之應用——區間測速（Section Speed Enforcement / Point-to-Point Enforcement, P2P），涵蓋「自動車輛辨識（AVI）技術」、「交通流率與空間平均速率理論」及「ITS 交通監測與資料加值」。

1. 基本原理與公式： 區間測速係利用路段兩端之辨識點，記錄車輛通過起點時間 $t_1$ 及迄點時間 $t_2$，在已知路段精確距離 $D$ 下，計算該車通過該特定路段之空間平均速率（Space Mean Speed, SMS）： $V = \frac{D}{t_2 - t_1} = \frac{D}{\Delta t}$ 當計算所得之 $V$ 超過該路段法定速限加上寬容值時，即構成超速違規。
2. 交通流特性觀念： 傳統測速為「定點測速照相」，量測的是「時間平均速率（Time Mean Speed, TMS）」或瞬間點速率（Spot Speed），容易引發駕駛人在測速桿前驟然減速、通過後加速之**「袋鼠效應（Kangaroo Effect）」**；區間測速旨在控制整段路廊之行車速率，壓制超速風險並平穩車流。
3. 相關法源： 以命題當年（民國 107 年）法規為準，科技執法取締之法源依據為《道路交通管理處罰條例》第 7 條之 2（採用固定式科學儀器取得違規證據資料進行逕行舉發）。 (現行法已修正補充：經濟部標準檢驗局後續於民國 110 年起正式實施「區間平均速率裝置檢定檢查技術規範」，將區間測速設備納入法定度量衡器實施強制定檢。)

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解題方法

本題為三合一之申論問答題，破題時應分項對應題目之三個設問，架構如下：

1. 辨識技術切入點：從「法規可用性」與「技術成熟度」劃分，優先說明實務上作為執法法據之光學辨識技術，並補充其他智慧運輸之辨識載具（如 RFID），點出其執法適用性與限制。
2. 適用路段切入點：從「交通工程與幾何特性」分析，探討何種路段不易受中途停等（號誌）與分支（匝道、岔路）干擾，且具有高度超速肇事風險，能最大化區間測速消除袋鼠效應之優勢。
3. 額外資料蒐集切入點：自交通特性三大要素（流量、速率、密度）出發，延伸至 ITS 的起迄分析（OD）、車種分類及車聯網／智慧交通管理應用。

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選項分析

本題非選擇題，為國家考試申論題型。評分關鍵在於論述是否精準契合交通控制實務，應避免以下盲點：

• 盲點一：將一般交通偵測器混同為執法辨識技術。例如：環道偵測器（Loop Detector）或毫米波雷達雖能感測車輛通過與測速，但無法「單獨唯一辨識車牌或車籍」，不可直接作為法規取締之後端舉發工具。
• 盲點二：忽略路段的「進出封閉性」。若選定市區號誌化路口密集、支線繁多之路段，車輛中途停等或進出將造成旅行時間推算失準，不符區間測速實施要件。
• 盲點三：額外資料僅答出「車速」。應扣合巨量資料（Big Data）與 ITS 概念，擴及旅行時間、OD 分布、車種矩陣與治安防救災等多元交通特性。

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解題技巧

1. 專業術語加分項：作答時帶出「空間平均速率（Space Mean Speed）」、「袋鼠效應（Kangaroo Effect）」、「自動車牌辨識（ALPR/ANPR）」等專業術語，展現交通工程專業深度。
2. 三段式破題原則：

• 第一問：列舉 2~3 項技術，區分主力執法技術與輔助技術。
• 第二問：以「封閉性（幾何特性）」與「高肇事／超速嚴重性（行車安全）」雙軌歸納適用路段。
• 第三問：依「巨觀交通流特性（巨觀特性）」至「微觀車輛資訊（個體特性）」條列，層次分明。

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【答案】

一、國內可用於辨識通過車輛之技術

目前國內智慧型運輸系統與執法領域，可用於辨識車輛之技術主要包括以下幾類：

1. 光學車牌辨識技術（Automatic License/Number Plate Recognition, ALPR / ANPR）：

• 原理：利用紅外線補光燈與高解析度數位攝影機擷取車輛影像，透過影像前處理、車牌定位、字元分割及光學字元辨識（OCR）或深度學習演算法辨識車牌號碼。

核心觀念

本題旨在考驗號誌化路口之「時相轉換區間」（Change and Clearance Interval，又稱介接轉換時間）之設計原理，涉及交通工程理論中的兩難區間（Dilemma Zone）消除理論、運動學推導，以及我國**《道路交通標誌標線號誌設置規則》**之實務規範（以命題當年民國 107 年法規為準，現行法規範精神相同）。

時相轉換區間之核心目的在於：當上一時相綠燈結束時，賦予駕駛人足夠的反應與安全煞停時間；若車輛已無法舒適煞停，則賦予其安全穿越並完全淨空路口衝突區之時間，以避免與下一時相起步車流發生衝突。

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解題方法

一、介接轉換時間採用之燈號顏色與功能

在此介接轉換期間，通常會依序採用**「黃色燈號（黃燈）」與「紅色燈號（全紅）」**：

1. 黃色燈號（黃燈，Yellow Change Interval）：

• 安全功能：警告駕駛人行車綠燈即將結束。對於距離停止線較遠、可安全煞停之車輛，警示其減速停於停止線前；對於距離停止線過近、無法在舒適減速率下煞停之車輛，則允許其合法進入路口繼續前行。

2. 紅色燈號（全紅，All-Red Clearance Interval）：

• 安全功能：在黃燈結束後、下一時相綠燈亮起前，所有進路之號誌同時顯示紅燈（全紅清道時間）。其主要作用在於「淨空路口」，確保最後一輛合法通過停止線的黃燈尾車，能在下一時相車流啟動並抵達衝突點前，完全脫離路口衝突區域。

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二、各燈號時間之計算與推導原理

為消除行車「既停不下，又過不了」的兩難區間（Dilemma Zone），轉換時間的計算乃基於車輛運動學公式推導（美國 ITE 標準公式與 GHMM 兩難區間消除模型）：

1. 黃燈時間（$Y$）之計算

黃燈時間的設定旨在滿足車輛「於停止線前安全煞停」所需的時間（反應時間加上煞車減速時間）：

• 推導過程： 若車速為 $v$，駕駛人感知反應時間為 $t$，在反應時間內行駛距離為 $x_r = v \cdot t$。 開始煞車後，車輛以等減速率 $a$ 減速至停止，所需煞車時間為 $t_b = \frac{v}{a}$，行駛之煞車距離為 $x_b = \frac{v^2}{2a}$。 考慮道路縱向坡度 $G$（上坡為正，下坡為負，以小數表示）與重力加速度 $g$，實際有效減速率為 $a + g \cdot G$。 為使車輛能在不進入路口的前提下煞停，黃燈時間必須至少大於等於煞停所需之等效等速時間： $Y = t + \frac{v}{2(a \pm g \cdot G)}$

• 參數說明：

• $Y$：黃燈時間（$\text{s}$）。

• $t$：駕駛人感知反應時間（Perception-Reaction Time），交通工程實務通常取 $1.0 \sim 1.5 \text{ s}$（一般設計常採 $1.0 \text{ s}$）。

• $v$：進路行車速率（設計速率或第 85 百分位速率，$\text{m/s}$）。

• $a$：車輛舒適減速率（Deceleration Rate），實務上通常取 $3.0 \sim 3.4 \text{ m/s}^2$（AASHTO/ITE 建議值為 $3.05 \text{ m/s}^2$ 或 $10 \text{ ft/s}^2$）。

• $g$：重力加速度（$9.81 \text{ m/s}^2$）。

• $G$：道路縱坡度（小數表示，平原路段無坡度時 $G=0$）。

核心觀念

本題考驗**交通響應式號誌控制（Traffic Responsive Plan Selection, TRPS）與動態時段分割（Dynamic TOD）**的核心理論與實務應用。

1. 基本定義與瓶頸： 傳統固定時制（Time of Day, TOD）係依據歷史調查之「典型日」交通量變化，以人工或最佳化軟體將全日 24 小時劃分為若干固定區間（如晨峰、日離峰、昏峰、夜離峰），並套用預設之時制計畫（週期長度 $C$、綠燈時比 $G/C$、時差 $Offset$）。然而，實際車流具「日際變異性」與「隨機波動性」，尖峰流量常有提前湧現（Early onset）或延後消退（Lagging dissipation）之現象，易導致號誌時制與真實需求脫節，引發非必要的停等延滯與回堵。

2. 改善目標： 利用路側車輛偵測器（VD）回傳之即時交通特徵變數，透過適當的濾波與演算法，在統計或工程判斷具顯著差異時，主動動態觸發時制切換，兼具「固定時制的協調續進優勢」與「感應/響應控制的彈性」。

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解題方法

本題應採取「系統工程架構」切入，分為兩大主軸答題：

1. 輸入端（Input Features）：界定能客觀反映路口或幹道交通狀態轉折的交通控制變數。
2. 決策端（Decision Algorithms）：提出確認交通狀態發生結構性轉變（而非暫態微小干擾）的判定方法，並輔以實務防振機制。

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一、可依據之交通控制變數

評估交通量是否發生顯著改變，不可僅依賴單一指標，實務上常採用以下基礎與複合變數：

1. 交通量（Traffic Volume / Flow Rate, $q$）：

• 單位時間內（如 5 分鐘或 15 分鐘）通過偵測器的車輛總數，通常換算為當量小時交通量（$\text{pcu/h}$）。
• 直接反映路口交通負荷規模，但當交通過度壅塞達到停滯（Stop-and-Go）狀態時，通過流量反而會下降，易造成誤判。

2. 時間佔有率（Time Occupancy, $Occ$）：

• 車輛停留在偵測器感應區上方的時間佔總偵測時間的百分比（$\%$）。
• 能精確反映車流密度與擁擠程度；當車流飽和或停滯時，$Occ$ 會持續飆升，能有效彌補單純觀察交通量的盲點。

3. 平均行駛速率（Space Mean Speed, $\bar{v}_s$）：

• 車輛通過偵測斷面或路段的平均速率。
• 車流狀態改變時（例如由非擁擠流轉為擁擠流），速率通常會出現結構性驟降，可作為狀態變遷的靈敏前導指標。

4. 複合控制指標（Composite Control Indicators）：

• 加權交通特徵值（$V+k\cdot O$）：如美國 UTCS（Urban Traffic Control System）採用之代表指標，將流量（Volume）與佔有率（Occupancy）以權重係數 $k$ 線性組合，在低密度時以流量主導、高密度時以佔有率主導。
• 臨界時相飽和度（Degree of Saturation, $X_i = (v/c)_i$）：路口關鍵動線之交通量與容量比值，反映剩餘服務能力。
• 停等隊列長度與延滯時間（Queue Length & Delay）：透過先進偵測器（如影像或毫米波雷達）估算之上游回堵停滯長度。

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二、確認交通量顯著改變之判定方法

為避免系統因隨機車隊脈衝或偶發干擾頻繁切換（導致振盪現象），判定方法必須結合「平滑濾波」與「統計決策」：

1. 門檻值比較法（Threshold Value Method）結合遲滯帶（Hysteresis Band）：

• 原理：設定指標切換之上下界門檻。為防止指標在臨界值邊緣徘徊引發切換震盪（Hunting Effect），採用「遲滯區間（Deadband / Hysteresis）」設計。
• 判則：設升級切換門檻為 $TH_{\text{high}}$，降級切換門檻為 $TH_{\text{low}}$（其中 $TH_{\text{high}} > TH_{\text{low}}$）。當觀測指標連同平滑值持續超過 $TH_{\text{high}}$ 達指定時間，判定交通量顯著增加；反之，低於 $TH_{\text{low}}$ 始判定降級。

核心觀念

本題旨在測驗高速公路「先進交通管理系統」（ATMS）中之主線交通控制（Mainline Traffic Control）實務技術，核心包含路側動態管制設備之功能特性、人機界面訊息發布原則，以及交通流理論之應用。

1. 法規與技術規範依據（以命題當年民國 107 年法規為準）：

• 《道路交通標誌標線號誌設置規則》第 210-1 條（資訊可變標誌 CMS）、第 206 條（車道管制號誌 LCS）及第 210 條之 1（可變速限標誌 VSLS 等動態指示設備）。
• 《高速公路交通管制系統工程設計規範》之資訊發布與即時交通應變準則。

2. 交通控制理論核心：

• 車流震波抑制（Shockwave Dampening）：利用動態降速減少追撞與瓶頸崩潰（Capacity Drop）。
• 安全停車視距（Stopping Sight Distance, SSD）公式： $SSD = 0.278 \cdot V \cdot t + \frac{V^2}{254(f \pm G)}$ 其中 $V$ 為行車速度（$\text{km/h}$）、$t$ 為反應時間（$\text{s}$）、$f$ 為路面摩擦係數、$G$ 為道路坡度。在濃霧環境下視距急遽受限，必須透過降低運行速度 $V$ 以確保 $SSD \le$ 實際視距。
• 主線路側動態設備三大主軸：
• CMS（Changeable Message Sign，資訊可變標誌）：文字與圖像警示，提供情境感知與改道導引。
• VSLS（Variable Speed Limit Sign，可變速限標誌）：動態速度管理，調和車流速度與密度。
• LCS（Lane Control Sign，車道管制標誌）：各車道即時路權分配與事故車道清空。

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解題方法

本題之結構為「3 種情境」（壅塞、事故、視距不良）對應「適用設備」、「顯示內容」與「管制目的」。答題採「結構化矩陣法」，依序展開各情境，並將設備分類為 CMS、VSLS、LCS 與特殊輔助設備，確保論述完整無遺漏。

[情境分析]
 ├── 1. 主線發生壅塞 ──── CMS + VSLS (+ LCS 輔助開放路肩)
 ├── 2. 主線發生事故 ──── LCS + CMS + VSLS
 └── 3. 濃霧視距不良 ──── VSLS + CMS (+ 濃霧引導/警示設備)

切入點與各構面應答邏輯：

1. 設備選擇：依事件對車道空間、車流速度及駕駛視覺的衝擊程度，配置對應設備。
2. 顯示內容：力求具體、符合實務用詞（包含事件類別、影響區段、行車建議）。
3. 管制目的：從「提升行車安全（防追撞）」、「維持車流穩定（防震波）」及「提升通行效率（空間改道／時間轉移）」三層面闡述。

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選項分析（申論評閱構面剖析）

本題為申論題型，無選項。評分重點聚焦於考生能否針對三種情境獨立且精確地陳述「設備名稱」、「顯示內容」與「管制目的」。常見答題缺失剖析如下：

• 缺漏 LCS 或 VSLS（嚴重扣分）：許多考生僅作答 CMS，忽略了事故時「LCS 車道封閉」與濃霧時「VSLS 強制降速」才是核心控制工具。
• 顯示內容流於空泛口號（中度扣分）：如僅寫「小心慢行」、「注意安全」，未寫出路段里程、管制指令（如「右線封閉」、「速限 60」），不符交控專業標準。
• 管制目的未連結交通工程學理（失分陷阱）：僅寫「避免塞車」，未點出「縮小速差以防二次事故」、「平衡車流密度以平緩震波傳播」、「維持安全煞停視距」等工程學理。

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解題技巧

1. 三位一體作答架構：在考卷上針對每一情境均固定使用「【適用設備】 $\rightarrow$ 【顯示內容】 $\rightarrow$ 【管制目的】」三層次條列，閱卷委員可在 3 秒內掌握核心得分關鍵。
2. 公式佐證濃霧情境：寫出濃霧視距不良時，主動引用停車視距公式 $SSD = 0.278 V t + \frac{V^2}{254(f \pm G)}$ 說明降低速限以匹配視距的必要性，此為拉開與其他考生分數差距的關鍵亮點。