114 地方特考離島三等 交通行政類科 運輸規劃學 考古題詳解

114 年・地方特考・離島三等・交通行政類科
試題代碼 運輸規劃學

第 一 題25 分

系統最佳化(System Optimal, SO)和使用者均衡(User Equilibrium, UE)為交通指派問題最常採用的兩種車流分配機制。請分別敘述兩者的意涵和所對應的車流分布結果,並試論現實中是否存在使用者均衡?又或使用者均衡可能存在於何種特定條件之下?

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核心觀念

本題考查 Wardrop 的兩項交通分配原則:使用者均衡(User Equilibrium, UE)與系統最佳化(System Optimal, SO)。兩者的差異在於,UE以個別用路人的利益為準,SO則以整體交通系統的總成本為準。

設起訖對 rsrs 的路徑 kk 流量為 fkrsf_k^{rs},路徑成本為 CkrsC_k^{rs};路網連線 aa 的流量與旅行時間分別為 xax_a、ta(xa)t_a(x_a)。交通成本可用旅行時間表示,也可擴充為包含金錢、舒適度等因素的廣義成本。

解題方法與車流分布

使用者均衡(UE)

UE依據 Wardrop 第一原則:每一個起訖對中,所有實際使用的路徑成本相同,且不高於任何未使用路徑的成本。也就是在既有車流分布下,任何個別用路人都無法只靠改走另一條路降低自己的成本。

fkrs>0 ⟹ Ckrs=min⁡j∈KrsCjrsf_k^{rs}>0 \ \Longrightarrow\ C_k^{rs}=\min_{j\in K_{rs}}C_j^{rs}

因此,UE的車流會分配到成本最低的路徑;若多條路徑都被使用,這些路徑在均衡時具有相同成本。UE不表示各路徑流量相同,也不表示全體用路人的總旅行時間最小。

系統最佳化(SO)

SO依據 Wardrop 第二原則,選擇路徑流量,使全體用路人的總旅行成本最小:

min⁡{fkrs}∑rs∑k∈KrsfkrsCkrs\min_{\{f_k^{rs}\}} \sum_{rs}\sum_{k\in K_{rs}} f_k^{rs}C_k^{rs}

其中,路徑成本會隨各路段流量改變。SO的分布結果是使系統總成本最低的流量組合;個別用路人所走的路徑未必是對自己而言成本最低的路徑,因此 SO 不必滿足 UE 的路徑成本條件。

在可分離路段成本的靜態指派模型中,SO可轉換為讓使用者依據路段邊際社會成本選路。路段 aa 的邊際社會成本為:

d[xata(xa)]dxa=ta(xa)+xata′(xa)\frac{d[x_at_a(x_a)]}{dx_a} =t_a(x_a)+x_a t_a'(x_a)
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第 二 題25 分

執行四步驟中的旅次分布時,經常採用重力模式(gravity model)。請敘述如何執行重力模式,其有何優缺點或侷限?是否有其他方法能替代重力模式?

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核心觀念

四步驟運輸需求模式中的「旅次分布」,是在已知各分區旅次產生量與吸引量後,推估旅次如何由起點分區 ii 分配至目的地分區 jj,形成起訖旅次矩陣 TijT_{ij}。重力模式的核心概念是:分區間旅次量與起點的旅次產生量、目的地的旅次吸引量成正比,與分區間的旅行阻抗成反比。

常見的雙約束重力模式為:

Tij=AiOiBjDjf(cij)T_{ij}=A_i O_i B_j D_j f(c_{ij})

其中:

  • TijT_{ij}:由分區 ii 前往分區 jj 的旅次量。
  • OiO_i:分區 ii 的旅次產生量。
  • DjD_j:分區 jj 的旅次吸引量。
  • cijc_{ij}:分區間的旅行阻抗,可用旅行時間、旅行成本或廣義運輸成本表示。
  • f(cij)f(c_{ij}):阻抗函數,阻抗愈大,函數值通常愈小。
  • AiA_i、BjB_j:平衡因子,用來使模式推估量符合各分區的產生量與吸引量限制。

雙約束模式須符合:

∑jTij=Oi,∑iTij=Dj\sum_j T_{ij}=O_i,\qquad \sum_i T_{ij}=D_j

解題方法:重力模式的執行步驟

  1. 建立分區旅次總量 由旅次產生階段取得各起點分區的 OiO_i,並由旅次吸引階段取得各目的地分區的 DjD_j。若兩者總量不一致,須先依預測旅次總量調整,使 ∑iOi=∑jDj\sum_i O_i=\sum_j D_j。

  2. 計算分區間阻抗 建立各分區間的旅行時間、成本或廣義運輸成本矩陣 cijc_{ij}。阻抗應反映旅客實際面對的運輸條件;若分析分不同旅次目的或運具,通常須分別建立阻抗資料。

  3. 選定並校估阻抗函數 常用函數包括指數函數及冪次函數,例如:

f(cij)=e−βcij或f(cij)=cij−βf(c_{ij})=e^{-\beta c_{ij}} \qquad\text{或}\qquad f(c_{ij})=c_{ij}^{-\beta}

參數 β\beta 反映旅客對旅行阻抗的敏感程度。通常利用基年實際起訖旅次資料校估函數與參數,並檢查模式所推估的平均旅次長度、旅次長度分布及各分區流量是否接近觀察值。

  1. 計算平衡因子並推估旅次矩陣 雙約束模式的平衡因子可用反覆平衡方式求得:
Ai=1∑jBjDjf(cij),Bj=1∑iAiOif(cij)A_i=\frac{1}{\sum_j B_jD_jf(c_{ij})}, \qquad B_j=\frac{1}{\sum_i A_iO_if(c_{ij})}

先設定一組因子,交替更新 AiA_i 與 BjB_j,直到各列總和符合 OiO_i、各欄總和符合 DjD_j,再代回重力模式取得 TijT_{ij}。此程序常以 Furness 迭代平衡法執行。

  1. 檢核推估結果 檢查旅次矩陣的列總和、欄總和、平均旅次長度、旅次長度分布與主要交通走廊流量。若結果與觀察資料差距明顯,應檢討阻抗函數、參數、分區方式及輸入的產生量與吸引量。
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第 三 題25 分

高齡化社會是當前臺灣運輸發展所亟須慎思之課題,試論高齡化社會對於整體運輸環境的影響,在運輸規劃中又該如何納入相關考量、有何挑戰?

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核心觀念

本題考查人口結構變化如何改變旅運需求,以及運輸規劃如何回應高齡者的移動、安全與可及性需求。作答時應從「旅運需求變化—運輸環境影響—規劃回應—執行挑戰」逐層說明。

依常用人口分類,65 歲以上人口占總人口比率達 7%、14%、20%,分別稱為高齡化社會、高齡社會及超高齡社會。臺灣於民國 82 年進入高齡化社會、民國 107 年進入高齡社會,民國 114 年進入超高齡社會。高齡者並非單一旅運群體;其健康、所得、居住地、駕駛能力、是否有人陪同等差異,都會影響移動需求。

高齡運輸規劃的核心,是以安全、可負擔、可及且有尊嚴的運輸服務,維持高齡者自主外出、參與社會及取得醫療、購物等活動的能力。衡量重點不只是「有沒有運具」,也包括能否從住家安全抵達站點、順利搭乘、取得資訊並到達目的地。換言之,須同時考量移動力(mobility)與可及性(accessibility)。

解題方法

本題是政策與規劃申論題,宜採四段式架構:先說明人口與旅運需求的變化,再分析對運輸環境的影響,接著提出規劃作法,最後整理實施挑戰。重點是兼顧公共運輸、道路與步行環境、私人運具及偏鄉服務,避免只以「增加敬老優惠」作答。

高齡化社會對整體運輸環境的影響

旅運目的與時間分布改變。 高齡者旅次可能增加就醫、復健、購物、探親及社會參與等需求,旅次時間也較不集中於傳統通勤尖峰。人口高齡化不代表運輸需求只會全面下降:少子化可能使總人口與總旅次減少,但高齡者旅次仍可能增加,因此總量、目的及時間分布都須分開分析。

旅次起訖與服務空間更分散。 高齡者的目的地可能分散於住家、診所、醫院、市場、社區據點等,旅次不一定符合以市中心通勤為主的固定路線與尖峰服務。偏鄉人口密度低、目的地距離較遠,固定路線公車較難兼顧班次、覆蓋率與營運效率。

對步行、轉乘及資訊服務的依賴提高。 視力、聽力、肌力、平衡感及反應速度可能隨年齡改變,使長距離步行、跨越路口、上下車、搬運物品及轉乘更不便利。站牌資訊字體過小、播報不足、路線複雜或數位資訊操作困難,也會形成出行障礙。

用路安全風險與道路需求改變。 高齡者可能以步行、輪椅、電動代步器、機車或汽車外出;不同運具均涉及道路安全與設施需求。高齡行人過街所需時間可能較長,機車或汽車駕駛者的視覺、反應及操作能力也可能改變,因而增加事故風險與安全管理需求。

運輸公平與社會照顧需求增加。 若缺乏可負擔且可使用的服務,沒有駕照、無法自行駕車或缺乏家人接送的高齡者,可能難以取得醫療與日常服務,進一步影響生活自主及社會參與。交通服務因此與長期照顧、醫療及社區支持形成跨部門需求。

運輸規劃中的納入方式

一、在人口與旅運需求預測中辨識高齡者需求。 運輸需求調查與模式應按年齡、健康與行動能力、所得、居住地及持有駕照等特徵分層,蒐集旅次目的、出行時段、旅次鏈、同行或陪伴情形、使用運具、未滿足需求及不出門原因。預測時可採人口情境與土地使用情境分析,檢視不同高齡人口分布下的旅次量及服務缺口,並以高齡者實際旅次資料校準一般需求模式。

二、以完整旅程改善無障礙環境。 規劃範圍應涵蓋住家至站點、候車、上下車、轉乘及目的地最後一段路。可改善人行道平整與連續性、路口號誌秒數、行人庇護設施、照明、座椅、遮蔭、導引標示及候車空間;車站與車輛則應提供無階差或低地板上下車、扶手、優先席、清楚的視聽資訊及便利的轉乘動線。設計時應納入高齡者與行動不便者實地檢視。

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第 四 題25 分

試舉例說明何謂共享運輸?並試從不同利害關係人的角度說明共享運輸對於交通環境所可能造成的影響,而從政府的立場能透過怎麼樣的作法管理共享運輸,以促使其能發揮正面之效益?

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核心觀念

共享運輸是透過資訊平台媒合運具供給與使用需求,讓運具或乘車服務由多人、不同使用者分時或共同使用的運輸服務型態。其核心在於提高運具使用效率、彈性回應需求,並與公共運輸及步行、自行車等運具銜接。

常見例子包括:

  • 共享自行車:如 YouBike,適合短程接駁及大眾運輸「最後一哩」。
  • 共享機車、共享汽車:使用者透過手機租借,依服務規則取車、還車。
  • 共乘服務:平台媒合方向相近的乘客共同搭乘一輛車。
  • 網路預約載客服務:透過平台媒合乘客與駕駛人,提供彈性接送服務。此類服務雖常被納入共享運輸討論,仍須依實際營運方式及法規身分管理。

共享運輸不等於「只要使用手機叫車就是共享」。判斷時須看服務提供的是運具租借、多人共乘,還是由營業車輛提供載客服務;不同型態適用的管理規範也不同。

解題方法

本題有三個作答任務:先界定共享運輸並舉例,再依利害關係人分析交通環境影響,最後提出政府管理方式。適合採「定義與例子—利害關係人影響—政府管理—政策目標」的架構。

分析影響時,應同時交代正面效益與負面外部性,並指出效果取決於共享運輸是否替代私人運具、補足公共運輸,或反而增加車輛行駛及旅次。

利害關係人與交通環境影響

利害關係人正面影響負面影響與風險
使用者增加運具選擇與可近性;免去持有、保養私人運具的部分成本;共享自行車及機車可補足公共運輸接駁。尖峰時段供需不均、車輛不足;租借與還車規則不清可能造成使用不便;涉及事故責任、保險、個人資料及平台計費等權益問題。
共享運輸業者與駕駛人平台降低媒合成本,讓車輛或閒置運具獲得較高使用率,並創造新的服務與就業機會。車輛調度、停放、維修及事故處理成本增加;駕駛人與平台間的勞動保障、保險及責任分配須妥善處理。
其他道路使用者與居民若共享運輸取代部分私人汽機車旅次,可減少私人車輛持有與停車需求;共享單車等運具若妥善配置,有助推動低碳移動。車輛違規停放會占用人行道、騎樓或公共空間,影響行人、身心障礙者及居民;車輛行駛與上下客活動也可能加劇路邊停靠、交通衝突及噪音。
公共運輸業者與其他運輸業者共享運具可補足大眾運輸未及地區或非尖峰服務,擴大公共運輸服務範圍。若低價、方便的共享載客服務主要吸引原本會搭乘公車、捷運的旅客,可能削弱大眾運輸運量與營運收入,形成替代而非接駁。
政府與整體社會有機會提高運輸資源使用效率,增加偏遠地區或特殊時段的移動選擇,並藉由資料改善運輸規劃。空車巡行、車輛過量投放或新增誘發旅次,會增加車公里、道路壅塞、能源消耗及排放;管理不當也會帶來路權、公平性、公共安全與個資風險。

整體交通效果可從「是否減少私人汽機車持有與使用、是否增加載客率、是否補足公共運輸、是否減少總車公里」判斷。共享服務本身不必然減少壅塞或污染;若空車移動及新增旅次抵銷了車輛共用的效益,整體交通環境仍會惡化。

政府管理作法

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