109 高普考普通考試 交通技術 交通控制概要 考古題詳解

109 年・高普考・普通考試・交通技術
試題代碼 交通控制概要

第 一 題25 分

路徑導引是重要交通管理措施,請說明智慧運輸系統中的安全路徑導引控制服務應具備哪些功能?

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核心觀念

本題考查智慧型運輸系統(ITS)中的「安全路徑導引服務」,重點是利用交通與道路安全資訊,協助用路人事先避開危險路段,或在接近危險區域前收到警示,以降低事故風險。

依《交通技術標準規範公路類公路工程部・公路智慧型運輸系統設計規範》C3.3.1,安全路徑導引服務應提供路徑安全導引,以及易肇事地點、急彎道路和路況警告等資訊。本題以命題當年(民國109年)適用規範為準;本題不涉及特定法條。

解題方法

作答可依「資訊基礎、導引方式、危險情境」三個面向整理:

  1. 資訊基礎:說明系統依據哪些資料辨識危險。
  2. 導引方式:區分主動提供安全路線,以及提示危險位置、供駕駛人自行因應。
  3. 危險情境:列舉事故熱點、道路幾何、施工、事故與惡劣天候等風險。

安全路徑導引服務的功能

一、提供安全路徑導引

系統整合路網與道路安全資訊,向用路人提供較安全的行駛路徑,或建議避開已知危險路段及路口。遇到特殊天候時,也可提供較不受天候影響的路線。

二、提供危險地點及路況警告

服務應能提供下列資訊,使駕駛人及早注意並採取應變:

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第 二 題25 分

依交通號誌的系統功能分類特性,由獨立不連鎖的控制(Uncoordinated control)到以時間為依據的連鎖控制(Time base coordinated control),到連鎖控制(Interconnected control),到交通調整控制(Traffic adjusted control),到交通反應式控制(Traffic responsive control),到交通適應性控制(Traffic adaptive control),請說明其每個階段所增加的特性有哪些?亦即彼此之間有何特性上的差別?

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核心觀念

本題考交通號誌控制系統的控制範圍、控制資料來源,以及是否能依實際交通狀況調整。從獨立控制逐步發展到適應性控制,控制器取得的資訊愈多、協調範圍愈大,依交通需求改變時制的能力也愈強。

「連鎖」指相鄰路口的號誌按共同時基或協調計畫配合運作,使車流能依序通過;「調整」與「反應」則著重控制計畫是否依偵測到的交通狀況改變;「適應性」進一步以即時交通資料持續更新控制策略。

解題方法

可依控制系統逐階段檢視三件事:

  1. 路口之間是否協調:從單點獨立控制,到多路口建立共同時基、通訊連結。
  2. 時制是否固定:從預先設定的固定時制,到依交通需求調整。
  3. 調整方式是否即時且持續:從按計畫切換,到依偵測器回應,再到系統持續評估並更新控制策略。

各階段增加的特性

控制方式控制特性相較前一階段增加的特性
獨立不連鎖控制(Uncoordinated control)各路口控制器獨立運作,通常採固定時制或單點感應控制;相鄰路口不配合共同週期、時差或綠燈帶。基本型態,無路口間協調。單點感應可以回應該路口需求,但不因此成為路網連鎖控制。
以時間為依據的連鎖控制(Time base coordinated control)多個路口依共同時間基準運作,使用預先設定的週期、時差、分時段計畫及綠燈帶,使幹道車流可連續通行。增加時間基準與路口間協調。各路口仍主要執行預設計畫,通常不依即時偵測到的交通量改變策略;時間基準可由時鐘同步或主時鐘提供。
連鎖控制(Interconnected control)控制器之間以通訊連接,或連接至區域控制中心,可傳送時間基準、控制計畫、狀態及故障資訊。增加通訊連結與遠端監控/管理能力,計畫切換與系統管理較易同步。連鎖本身不代表控制策略必然依即時交通量自動調整;若只是傳送時鐘或計畫,仍屬預設時制控制。
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第 三 題25 分

在應用偵測器所取得的交通資料於交通控制決策時,經常會因為交通資料的變動太厲害,而無法適當應用。因此,會採用平滑技術進行平滑。請舉三種平滑技術,並說明其平滑計算方式?

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核心觀念

偵測器取得的流量、速率、占有率等交通資料會受車流隨機變化及偵測誤差影響。若直接將單一時點的觀測值用於號誌控制,控制決策容易隨資料劇烈起伏而頻繁變動。平滑的目的,是削弱短期雜訊與突波,同時保留交通狀況的主要變化趨勢。

以下以 xtx_t 表示第 tt 個時間區間的偵測值,以 x^t\hat{x}_t 表示平滑後的估計值。

解題方法:三種平滑技術

一、簡單移動平均法

取最近 NN 個時間區間的觀測值,計算其算術平均:

x^t=1N∑i=0N−1xt−i\hat{x}_t=\frac{1}{N}\sum_{i=0}^{N-1}x_{t-i}

例如 N=3N=3 時:

x^t=xt+xt−1+xt−23\hat{x}_t=\frac{x_t+x_{t-1}+x_{t-2}}{3}

此法可降低單一觀測值突變的影響;NN 越大,平滑程度越高,但對交通狀況變化的反應也越慢。

二、加權移動平均法

對不同時間區間的觀測值給予不同權重,通常讓較新的資料權重較大:

x^t=∑i=0N−1wixt−i,∑i=0N−1wi=1\hat{x}_t=\sum_{i=0}^{N-1}w_i x_{t-i}, \qquad \sum_{i=0}^{N-1}w_i=1

例如三期資料的權重依序為 0.5、0.3、0.20.5、0.3、0.2,則:

x^t=0.5xt+0.3xt−1+0.2xt−2\hat{x}_t=0.5x_t+0.3x_{t-1}+0.2x_{t-2}
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第 四 題25 分

高速公路的交通控制系統中,有一種稱為主線漸變速率控制系統,請問設置此一控制系統的目的為何?

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核心觀念

主線漸變速率控制系統是高速公路主線的交通控制措施,透過調整車輛進入主線的流率,平衡交通需求與主線可容許的交通量。它主要在交通需求高、匯入車流可能造成主線壅塞時,限制車輛進入主線的速率,避免交通流突然失衡。

解題方法

本題問的是系統的設置目的,作答時掌握「控制匯入流量、維持主線交通流穩定」即可。主線漸變速率控制系統會依主線交通狀況調整匝道車輛進入主線的放行速率,使匯入流量配合主線剩餘容量,藉此降低匯入干擾與壅塞

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