107 高普考高考二級 交通技術 運輸系統分析 考古題詳解

核心觀念

本題出自民國 107 年高考二級「運輸系統分析」，評量重點在於考生對「智慧城市（Smart City）」架構下「智慧交通（Smart Transportation / Smart Mobility）」的系統化認知，涵蓋下列理論與政策概念：

1. 智慧交通系統（Intelligent Transportation Systems, ITS）演進：由傳統著重於硬體偵測與被動交控的 ITS 1.0/2.0，過渡至融合物聯網（IoT）、人工智慧（AI）、巨量資料（Big Data）、車聯網（V2X）與雲端邊緣運算的智慧交通新典範。
2. 系統工程層級架構：探討智慧交通的「元素」時，須建立「感知層—網路層—平台運算層—應用服務層—制度治理層」的系統架構，或以「人、車、路、雲、法」五大實體維度剖析。
3. 前瞻智慧移動架構：整合美國智慧城市挑戰賽（USDOT Smart City Challenge）及歐盟智慧城市藍圖的核心概念，涵蓋運輸行動服務（Mobility as a Service, MaaS）、聯網自駕車（Connected and Automated Vehicles, CAV）、動態路側管理（Curb Management）與綠能微移動（Micro-mobility）。

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解題方法

本題為高考二級之宏觀申論題，答題層次必須展現系統分析與政策規劃的深度，切入方法如下：

1. 雙軸展開法：

• 元素面（Elements）：採用「由底層科技至頂層治理」的系統工程視角，將智慧交通拆解為感測、通訊、平台/演算法、基礎設施與人本治理等關鍵元件，避免流於零散名詞堆砌。
• 應用面（Applications）：對標先進運輸管理、用路人服務、公共運輸、物流與新興運具，依功能領域歸納出具前瞻性與代表性的具體應用場景。

2. 因果串聯法：說明底層「元素」如何驅動上層「應用」，例如：透過 V2X 通訊技術（元素）結合高精地圖與邊緣運算（元素），實現自駕巴士協同防撞與優先號誌（應用），展現系統整合能力。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題，無客觀選項。針對題目所設定之兩大核心子題進行題旨剖析：

• 子題一「未來智慧交通的元素」評析：考生切忌僅列舉硬體設備（如攝影機、GPS）。高分關鍵在於將「軟硬體技術」、「數位基礎設施」與「營運治理環境」全面納入。
• 子題二「未來智慧交通的應用」評析：考生切忌停留在傳統電子收費（ETC）或公車動態看板。應強調資料驅動（Data-driven）、資源共享（Sharing）、運具聯網化（Connected）與個人化服務（Personalized）。

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解題技巧

1. 結構模組化：以圖表化條列呈現，採「小標題＋核心定義＋運作機制」三段式鋪陳，讓閱卷委員迅速掌握關鍵字。
2. 避開常見陷阱：

• 陷阱一：偏廢其一。若通篇只寫「應用」（如自駕車、共享單車）而遺漏「元素」（如通訊協定、邊緣運算、開放資料標準），將損失大量基本分。
• 陷阱二：科技萬能論。缺乏「制度法規」、「資安防護」與「用路人行為」考量，難以符合二級（碩士級）公務員所需的政策綜整視野。

3. 閱卷亮點佈局：適度帶入專業英譯（如 MaaS, V2X, Digital Twin, Edge Computing），並呼應題幹各國計畫（如新加坡、美、日之推動主軸）。

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【答案】

壹、前言

智慧交通（Smart Mobility）為智慧城市的神經網絡與骨幹。隨著資通訊技術（ICT）、物聯網（IoT）與人工智慧（AI）的高速發展，未來智慧交通已跳脫傳統被動式之交通控制，邁向「主動預測、跨域整合、以人為本、淨零永續」的新世代移動生態系。

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貳、未來智慧交通的核心元素（Elements）

未來智慧交通由底層實體感測至上層法規治理，包含以下五大核心元素：

一、全方位感測與感知設施（Sensing & Perception）

• 路側與空載感測元件：包含光學雷達（LiDAR）、毫米波雷達（mmWave Radar）、AI 影像辨識攝影機、無人機（UAV）及路面地磁感應器，用以全天候擷取人、車、流向、速度與氣候等微觀動態資訊。
• 車載與行動端感測：智慧型手機、車載感測器（IMU、CAN-bus 資料）構成之群眾外包（Crowdsourcing）探針車（Probe Vehicle）資料庫。

二、高速且低延遲的通訊架構（Connectivity & Communication）

• 車聯網（V2X）通訊協定：涵蓋專用短程通訊（DSRC）與蜂巢式車聯網（C-V2X），實現車對車（$V2V$）、車對路側設施（$V2I$）、車對行人（$V2P$）與車對網路（$V2N$）之即時雙向低延遲通訊。

核心觀念

本題為「運輸系統分析」中關於運輸走廊管理（Corridor Management）與供需平衡理論（Supply-Demand Equilibrium）的經典申論題。核心觀念包含：

1. 運輸走廊（Transportation Corridor）定義：指連接兩大或多個主要旅次端點（起訖點）之線性地理帶，其內部通常包含一條或數條相互平行、具競爭或互補性質的實體運輸路網（如高快速公路、平行地方幹道）及多元公共運輸服務（如鐵路、國道客運）。
2. 交通擁擠（Traffic Congestion）成因：

• 經常性擁擠（Recurrent Congestion）：時空旅次需求過度集中，超越走廊實體瓶頸容量（$D > C$），如國道 5 號假日雪山隧道斷面縮減效應。
• 非經常性擁擠（Non-recurrent Congestion）：因交通事故、車輛故障、天候或特殊事件導致臨時性道路容量陡降。

3. 供需平衡理論：運輸系統績效決定於「交通需求函數」$D(P)$ 與「交通供給（績效/費用）函數」$S(Q)$ 之交點。在無管制下，車流依「華德洛普第一原理（Wardrop's First Principle）」，即使用者均衡（User Equilibrium, UE）分布；交通管理目標則在於透過管理手段調控需求與優化供給，使整體走廊績效逼近系統最適（System Optimum, SO）。

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解題方法

本題為標準的架構型申論題，作答應採取「觀念定義 $\rightarrow$ 課題剖析 $\rightarrow$ 對策研擬」的三段論：

1. 定義走廊與特徵：先界定運輸走廊之學理內涵，並緊扣題幹所舉「國道 5 號」之空間封閉性、瓶頸不可逆性等特殊背景。
2. 歸納擁擠機制：由「時空集中」、「容量瓶頸」、「運具結構」等層面切入，指陳走廊擁擠的本質問題。
3. 策略規劃（供需雙管齊下）：

• 需求管理（TDM）：藉由「時間移轉」、「運具移轉」、「路徑移轉」及「總量抑制」調節尖峰需求。
• 供給管理（TSM / 智慧交控）：藉由「時空容量再分配」、「瓶頸車流動態調節」及「行車安全與事故排除」擴大有效供給。
• 整合走廊管理（ICM）：結尾拉高層次，強調主線高速公路、平行替代道路（台 2、台 9）與公共運輸（臺鐵、國道客運）的協同運作。

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選項分析

本題為高考二級申論題，無選擇題選項。評分關鍵在於能否將抽象的交通管理策略，落實至具備操作性的走廊控制手段，並切中「供需平衡」之核心命題。

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解題技巧與常見陷阱

1. 避免單純論述「工程手段」：題目明確要求「研擬交通管理策略」，切忌大篇幅回答「拓寬路廊」、「再開一條隧道」等硬體工程擴建，否則會因違反誘發需求理論（Induced Demand）與偏離「交通管理」範疇而被大幅扣分。
2. 善用國 5 實例輔助：題幹提及「如國道 5 號」，應適時以國 5 之雪山隧道容量驟降、匝道回堵、宜蘭觀光旅次集中等特性為例，展現學理與實務結合的深度。
3. 分類必須工整：答題時務必明確區分「需求面策略」與「供給面策略」，並標註其影響供需均衡曲線的機制（如需求曲線左移、供給延滯曲線下移）。

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【答案】

一、運輸走廊之定義與特性

1. 定義： 運輸走廊（Transportation Corridor）指連接主要都會區或大型旅次生成節點間之帶狀空間地理廊道。在該走廊範圍內，匯聚了多條空間平行的實體路網設施（如高速公路、省道快速公路或一般幹道）與各類運輸服務（如城際鐵路、捷運系統、國道客運），共同承擔走廊內跨區與區域性的客貨運輸需求。
2. 特性：

• 方向性明確：雙向往返旅次高度集中於特定線性軸帶。
• 運具多元與競爭互補：私人載具與大眾運輸在走廊內呈現運具選擇競爭，亦具備聯運與接駁之互補性。
• 連鎖回堵性：走廊內部單一路段或運具發生擁擠或中斷，其衝擊會迅速外溢擴散至平行路網或周邊地區道路。

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二、運輸走廊可能之交通擁擠問題

以國道 5 號為典型代表，運輸走廊常見之擁擠問題包含：

1. 時空集中性過高（尖峰需求遠大於實體容量）： 假日休閒或平日通勤旅次在特定時段（如假日收假午後）爆量湧入，短時間內交通需求 $D$ 大幅超越道路物理通行能力 $C$，造成經常性嚴重壅塞。
2. 幾何與實體瓶頸引發的流率陡降（Capacity Drop）： 長大隧道（如雪山隧道）或特定橋梁因行車視距受限、車道縮減、連續坡度及心理壓迫感，導致隨意車距拉大與車速下降；上游匯流處車流擾動更使實際通行流率降至崩潰容量（Breakdown Capacity）以下。
3. 運具分攤失衡（私人運具過度依賴）：

核心觀念

1. 需求反應式公共運輸系統（Demand Responsive Transit System, DRTS）之定位： DRTS 介於傳統「固定路線、固定班表」的定線公車（Fixed-route Transit）與「高彈性、專屬服務」的計程車（Taxi）之間，屬於半大眾運輸（Paratransit）型態。其核心特徵在於透過預約機制與動態排程，依據使用者空間與時間之實質需求，彈性調整車輛行駛路線、停靠站點與發車時刻。
2. 適用情境與系統分析目標： 主要適用於低旅次密度、需求時空分散之偏鄉地區、都市離峰時段、醫療通學接駁，以及主幹線之「最初／最後一哩路」（First/Last Mile）。其規劃目標為在「政府補貼有限（財務可行）」與「保障基本民行／提升社會福利（服務水準）」之間取得雙贏，追求整體效益最大化： $\max \text{Net Social Benefit} = (\text{使用者效益} + \text{社會環境效益}) - (\text{系統建置與營運成本})$
3. 作業研究與派遣調度理論： DRTS 營運的核心數學模型為「撥召用車路線問題」（Dial-a-Ride Problem, DARP）或附帶時間窗限制之車輛路徑問題（Vehicle Routing Problem with Time Windows, VRPTW），其求解牽涉乘客等候時間、行車時間、繞道時間與車輛容量限制之多目標優化。
4. 法規依據（以命題當年民國 107 年法規為準）： 依據《公路法》與民國 105 年底修正發布之《汽車運輸業管理規則》第 44 條之 1，主管機關得依實際需求，核准市區汽車客運業或計程車客運業以彈性路線、彈性班次或預約方式提供特殊運輸服務（如偏鄉彈性運輸、通用計程車偏鄉服務）。 現行法已修正進一步鬆綁偏鄉微型公共運輸，納入非營利組織（如部落學校、社團法人）可經營幸福巴士／幸福小黃。

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解題方法

本題為典型的「系統規劃與設計」實務申論題，須以系統工程與運輸規劃的邏輯循序展開，切忌僅空談政策口號。解題架構採「五階段生命週期」切入：

1. 需求調查與市場定位：界定服務對象、旅次目的及營運範圍。
2. 服務模式與路網拓撲設計：評估不同彈性營運模式（定點偏離、全動態巡迴等）。
3. 車隊配置與智慧派遣平台設計：結合資通訊科技（ITS）與 DARP 演算法。
4. 票價、補貼與跨部門資源整合：設計兼顧營運誘因與負擔能力之財務模式。
5. 效益評估與績效指標回饋：建立 KPI 進行系統監控與滾動修正。

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選項分析

本題為高普考申論題（非選擇題），無固定選項。評閱重點在於考生能否全面涵蓋「營運技術、資訊系統、經營機制、效益評估」四個核心設計構面：

• 僅論述「買小巴去跑偏鄉」：無法取得高分，因缺乏「需求反應」之動態性、演算法與智慧化派遣架構。
• 僅強調「APP 預約軟體多先進」：忽略偏鄉高齡者之數位落差（Digital Divide）與營運補貼永續性。
• 完整解答標準：需兼顧偏遠地區弱勢族群特性、彈性路網幾何分類、車輛規模最適化、動態路線演算法限制式，以及整合醫療／長照跨部門資源的永續營運藍圖。

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解題技巧

1. 分類框架化：在回答「服務模式設計」時，精確寫出學理上的四種路線型態（固定路線彈性停靠、路線偏離、點偏離、完全隨意撥召），展現科班專業深度。
2. 技術落實化：點出資通訊技術（ITS）三要素：乘客端（多元預約）、駕駛端（動態導航與即時指派）、管理端（自動撮合演算法與調度系統）。
3. 克服偏鄉障礙：針對偏鄉高齡化，務必提到「在地化預約服務」（如村里長辦公處預約、在地長照據點代叫、專線電話），避免單一倚賴智慧型手機。
4. 效益指標分流：效益評估應分為「營運者效益（成本抑制、空車率降低）」、「使用者效益（可及性提高、等候時間降低）」與「社會效益（就醫不輟、事故降低、基本民行落實）」。

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試題詳解

規劃與設計一套效益最大化之需求反應式公共運輸系統（DRTS），應循序執行下列五大關鍵步驟：

一、 旅運需求界定與服務層級定位

1. 目標族群與時空旅次調查： 針對低密度、公車服務水準欠佳之地區（如偏遠山區、平原散居聚落），進行旅次特性（Origin-Destination, OD）調查，辨識主要旅次型態（就醫、就學、採買、洽公）及其尖離峰時段。
2. 服務標準設定：

核心觀念

本題評量考生能否將「運輸系統分析」之系統化架構，應用於都會區空氣污染與全球溫室氣體減量。核心觀念包含：

1. 污染排放量化模型（ASIF 恆等式）： 交通排放總量 $E$ 可表示為： $E = \sum_{m} \left( P \times \frac{A}{P} \times \frac{S_m}{A} \times I_m \times F_m \right) = \sum_{m} (VMT_m \times EF_m)$ 其中：

• $P$ 為人口數；
• $\frac{A}{P}$ 為人均旅次率；
• $\frac{S_m}{A}$ 為各運具 $m$ 之運具分配率（Modal Share）；
• $I_m$ 為能源密集度（Energy Intensity）；
• $F_m$ 為各能源之排放係數（Carbon/Emission Factor）；
• $VMT_m$ 為車輛行駛里程（Vehicle Miles Traveled）；
• $EF_m$ 為各車型綜合排放因子（Emission Factor, g/km）。

2. 減碳與減污理論架構（ASI 策略模型）：

• Avoid（避免／減少）：抑制不必要之機動旅次，縮短旅程長度。
• Shift（移轉／維持）：將高污染私人運具旅次移轉至低碳公共運輸與主動式運具（步行、自行車）。
• Improve（改善／提升）：透過系統運行管理改善交通流、減少怠速停等，並加速運具動力清潔化。

3. 管理手段分類：涵蓋「運輸需求管理（TDM）」與「運輸系統管理（TSM）」，並落實「推拉策略（Push-Pull Strategy）」。

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解題方法

本題為高階申論題，切入點不可僅零散列舉生活化措施，必須採用系統性架構切入：

1. 以理論模型為骨架：採用國際公認之 ASI 架構（避免、移轉、改善） 作為橫向展開維度，確保涵蓋面周全不漏。
2. 結合 TDM 與 TSM 手段：縱向貫穿「價格機制（經濟誘因）」、「行政管制（路權與法規）」與「營運管理（智慧交通 ITS）」三個層次。
3. 邏輯推導因果關係：明確論述各項措施如何藉由降低 $VMT$、平順行車型態（避免反覆加減速提高 $EF$）或直接降低污染因子來達成減排目標。

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選項分析

本題屬申論論述題，無選擇題選項。考生答題時常見之「混淆構面與答題誤區」辨析如下：

• 工程手段 vs. 管理手段：興建捷運、拓寬道路屬於「交通工程／建設」，題目明確要求「交通運輸管理措施」，若篇幅大量著墨於工程闢建即屬偏題，管理重點在於現有設施之營運、定價、路權分配與需求調控。
• 純車輛科技 vs. 運輸管理：研發固態電池、提升內燃機燃燒效率屬於「機械車輛工程」；而在特定區域劃設「低排放區（Low Emission Zone, LEZ）」、公車路網全面排班電動公車，方屬「交通運輸管理措施」。

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解題技巧

1. 破題建立制高點：開門見山寫出總排放量控制方程式 $E = \sum (VMT \times EF)$，展現系統分析與量化推導實力。
2. 推拉策略（Push-Pull）整合運用：

• Push（推力／推離私人運具）：提高持有與使用成本（停車費率、擁擠定價、縮減道路容量）。
• Pull（拉力／吸引綠色運具）：提供低廉、可靠、路權優先之大眾運輸服務。

3. 扣合本土實務法規：適度提及都會區劃設「空氣品質維護區」（依命題當年民國 107 年修正公布之空氣污染防制法第 40 條），結合車牌辨識管制高污染老舊車輛，能大幅提高論述說服力。

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【答案】

一、 破題與理論基礎

都會區交通污染排放總量取決於「車輛行駛總里程（$VMT$）」與「行車單位排放因子（$EF$）」，其數學式為： $E = \sum_{m} \left( VMT_m \times EF_m(v, \Delta v) \right)$ 其中 $EF_m$ 隨車速 $v$ 及交通流之停等衝擊（加減速變異 $\Delta v$）而異。