110 專技高考高等考試 交通工程技師 交通控制 考古題詳解

核心觀念

本題考的是交通號誌系統在路網層級，如何依交通需求變化調整控制策略，以及各類系統所需的感測資料、控制位置、通訊方式與調整頻率。

「交通反應式控制」（Traffic Responsive Control）與「交通適應性控制」（Traffic Adaptive Control）都會使用即時交通資料，但兩者的控制邏輯不同：

• 反應式控制：根據偵測到的車流狀況，選擇或微調既有號誌時制方案，屬於對現況的快速反應。
• 適應性控制：預測車輛後續移動，並持續即時重新計算相位的選擇、順序與時間，屬於預測後再主動調整。

解題方法

依「控制架構集中或分散」及「控制參數如何、多久調整一次」區分兩種系統，再從感測器配置、資料處理與通訊需求說明其特性。作答時應凸顯兩者的核心差異：反應式控制主要調整週期、時差與分配時間等時制參數；適應性控制則逐步重新最佳化相位及其時間，不以傳統固定週期、時差為必要。

系統類型與架構特性

核心觀念

交通號誌控制系統的功能，是在道路使用者相互衝突時，分配通行權與通行時間。建置目標不只是讓車輛通過路口更快，而是要在安全前提下，兼顧車流效率、不同道路使用者的需求，以及整體路網運作。

本題屬於交通號誌系統的功能與績效目標題，沒有指定計算公式或特定法條。作答時宜先說明「安全優先、效率兼顧」，再分別列出路口、走廊與路網層級的目標。

解題方法

可依「安全—效率—協調—服務—管理」的架構作答：

1. 先寫明安全是號誌控制的基本前提。
2. 接著說明如何改善車流效率與路網運作。
3. 補充行人、自行車、大眾運輸及緊急車輛等需求。
4. 最後說明系統須能配合交通變化，並可維護、監測及評估。

建置應達成的目標

一、提升交通安全

• 以適當的相位與時制分隔相互衝突的交通流，降低車輛、行人及自行車發生衝突的機會。
• 提供合理的綠燈、黃燈與全紅時間，讓用路人有足夠時間通過或清空路口。
• 降低事故發生的機率與嚴重程度，並兼顧視障者、長者及行動不便者的通行需求。
• 避免號誌設置或操作方式造成錯誤期待、過度等待、違規闖越等安全問題。

二、改善交通效率與服務水準

• 依各方向交通需求合理分配綠燈時間，降低平均延滯、停等次數與排隊長度。
• 提升路口容量利用與車流通過效率，減少壅塞及回堵。
• 在維持安全的前提下，使道路空間與號誌時間獲得有效運用。
• 降低車輛停等與反覆加減速，減少燃料消耗、噪音及空氣污染。

三、促進幹道與路網協調

核心觀念

本題比較的是號誌化交叉口分析工具的分析尺度、計算方式與所需資料。四種方法由簡至繁：快速推估法用簡化關係快速篩選；HCM 運作程序法評估單一交叉口或車道群的容量與服務水準；幹道及路網時制模式法設計協調號誌時制；微觀模擬法則逐車模擬交通流，分析較複雜的交通與控制情境。

分析時須先界定研究範圍與時段，再依方法蒐集交通量、幾何設計、號誌控制及交通流特性資料。四者的輸出精細程度不同，不能將快速推估值視為微觀模擬或現地觀測結果。

解題方法

依序從「評估單一交叉口」、「計算容量與服務水準」、「設計幹道／路網協調時制」到「模擬個別車輛運作」說明各方法。每一項均交代分析內容、主要輸入與典型輸出，便能完整回答題意。

一、快速推估法（Quick Estimation Method）

**分析內容：**以簡化的容量、需求及延滯關係快速估計交叉口或車道群的運作績效，常用於初步篩選、方案比較或辨認可能的瓶頸；不以逐車運動或細部號誌最佳化為主。

主要輸入：

• 各進口道、轉向及車道群的交通量，通常以分析時段的流率表示。
• 車道數、車道配置、轉向比例等基本幾何及交通資料。
• 號誌週期、綠燈時間、相位配置等基本控制資料；部分簡化方法也會採用飽和流率或預設的調整係數。

典型輸出：

• 交叉口或車道群的概略容量、需求容量比或飽和程度。
• 概略延滯、排隊或服務水準指標。
• 需要進一步分析的進口道、車道群或方案。

其優點是資料需求少、計算快速；缺點是對車道配置、相位互動、行人、重車及交通流變化的反映較簡略。

二、公路容量手冊運作程序法（HCM Operation Procedure）

**分析內容：**依《公路容量手冊》（Highway Capacity Manual, HCM）的運作程序，將交叉口分解為車道群，評估容量、控制延滯及服務水準。基本容量關係可表示為：

其中，$c$ 為車道群容量，$s$ 為調整後飽和流率，$g$ 為有效綠燈時間，$C$ 為號誌週期。需求容量比為：

其中 $v$ 為分析流率。HCM 的延滯分析會依控制延滯構成及車道群運作狀況計算績效，再依其服務水準準則分類。

主要輸入：

• 分析時段及各車道群流率、轉向比例。
• 車道數、車道寬度、坡度、停車、重車及其他影響飽和流率的因素。
• 號誌週期、相位設計、綠燈時間、有效綠燈及號誌控制方式。
• 行人、附近交叉口及其他會影響交叉口運作的條件。

典型輸出：

• 車道群及交叉口的容量、需求容量比。
• 控制延滯、服務水準及排隊相關績效。
• 瓶頸車道群與改善方案的績效比較。

HCM 適合以標準化程序進行運作績效分析；其分析結果取決於輸入資料及假設，不能取代現地調查或細部的號誌時制協調設計。

核心觀念

本題考查左轉車流與對向直行車流衝突時，如何安排號誌時相。設計時要掌握兩件事：左轉車流是否與對向直行車流同時放行，以及左轉車流是受保護放行，還是須自行找尋安全間隙通過。

「保護左轉」是以左轉箭頭專用時相放行，對向直行車流為紅燈，左轉車不必與對向直行車流交織。「允許左轉」則在直行綠燈時一併放行左轉車，左轉車須禮讓對向直行車，確認有足夠間隙後才能轉彎。

常見作法可依「保護或允許」及「先行或遲行」組合說明。若採允許左轉，則可同時放行或將左轉安排在保護時相前後；若路口幾何條件特殊，也可採分離時相，將相對向車流分開放行。

解題方法

先以左轉車與對向直行車是否同時放行分類，再說明各種放行順序。以下以東西向為例：東西直行代表東西向直行車流，東西左轉代表東西向左轉車流；綠為放行，紅為禁止通行。圖示為概念示意，未表示黃燈及清道時間。

一、允許左轉時相

東西向直行與左轉同時放行，左轉車須禮讓對向直行車：

相位： ①
東西直行： 綠
東西左轉： 綠（允許，須讓對向直行）
南北直行： 紅
南北左轉： 紅

優點是可與直行車流共用綠燈時間，時相較簡單；缺點是左轉車必須等待間隙，對向直行流量大時，左轉效率較低，衝突風險也較高。

二、保護左轉時相

左轉車以專用箭頭時相先行或遲行放行；左轉放行時，對向直行車停止。

先行左轉： ①東西左轉專用 → ②東西直行
遲行左轉： ①東西直行 → ②東西左轉專用