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研究生: 蔡育儒
Ju, Tsai-Yu
論文名稱: 號誌化路口交通工程整合設計之標準作業模式開發研究
The Development of Standard Operation Model for the Integrated Traffic Engineering Design of Signalized Intersections
指導教授: 何志宏
Ho, Chih-Hung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 管理學院 - 交通管理科學系
Department of Transportation and Communication Management Science
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 137
中文關鍵詞: 交通工程專家系統整合設計號誌時制績效評估
外文關鍵詞: Signal Timing, Traffic Engineering, and Performance Evaluation, Expert System, Integrated Design
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  •   近年來常可發現經過重新規劃設計或改善後的市區號誌化路口,卻仍然不斷出現交通瓶頸或壅塞,而為社會大眾所詬病;究其原因不難發現,市區交通工程作業中的道路交通設施規劃設計與路口號誌時制設計,由於缺乏一套完善的標準作業程序,使得交通工程從業人員往往各憑其認知及經驗辦事,缺少客觀的評估準則,亦無法從事整體性考量,以致常無法解決現實的道路交通問題。
      本研究以專家系統方法發展出符合國內交通規範之四種(含主要道路、次要道路、集散道路、巷道)功能分類的可行路型與車道配置方案,再經合理的車道群配置,共可組合出24種車流分類的車道群;然後利用專家系統進行車道群的最佳配置,並圖示每一車道上之路面指向線標繪。
      繼而在時相方案上,先以六種基本時相單元(含簡單、左轉保護、左轉早開、左轉遲閉、輪放、輪放早開遲閉等),組合出34種時相型態作為時相選擇的知識庫,配合保護式時相及允許式時相的直進小客車單位〈TCU〉從事車道群配置,並發展出二階段時相選擇的專家系統。其次,在時制設計上,則參酌美國2000版HCM之路口容量分析模組,以MS_EXCEL函數公式配合VBA程式設計,發展出整合車道配置及時相選擇後的可能方案,再自動進行飽和流率及容量分析的計算,並求出最短週期、最長綠燈的合適週期及各種時相方案的綠燈時比之適用模式;最後再透過控制目標的選定,可計算出各種目標或綜合指標績效值,終能獲得各種績效目標下的最佳交通工程整合設計方案。
      本研究所開發的整個軟體程式其全部計算執行過程只需3~5分鐘,且具模式本土化、透明化、可檢核、可自行修改參數等優點,並可分段單獨執行路口車道配置設計或僅執行號誌時制最佳化設計。
      綜括而言,本研究係使用視窗界面程式開發出嶄新且使用者可與程式互動的一套自動化交通工程整合規劃設計程式,同時提供交通工程設計人員一套標準作業程序及一套方便操作的工具程式。

      Although signalized intersections have often been redesigned and improved in urban areas recently, the traffic jam still appears frequently and troubles everybody. The reason which we can easily find is that the planning and design procedure for both road traffic infrastructure and corresponding intersection signal timing design in urban traffic engineering operations are lack of a set of completed standard operation system (SOP), which makes traffic engineers carry out their jobs simply based on their knowledge and experience. They do not have macroscopic views as well as objective assessment rules to improve current road traffic problems.

      This research works out the geometry layout and feasible lane-allocation alternatives for four functional road classifications, i.e. arterial, street, collector road and lane, in accordance with national rules. Through the method of expert system we can make lane-allocation diagrams applicable to 24 kinds of traffic flow conditions through adjusting their configuration layouts. It also works out the best layout for lane graph through the expert system and shows with diagrams how the direction line is printed on the road surface. For the signal phrasing plan, it constitutes 34 kinds of phrasing plans from six basic phrasing types and takes them as the thesaurus for phrase choosing, and it assists in applying the TCU which is classified as the protected LT phrasing and the permitted LT phrasing to the lane-allocation layout and develops an expert system for choosing the phrasing at the stage. For the signal timing design, according to the intersection capacity analysis module of HCM 2000 version and through applying MS_EXCEL function formula to VBA programming, it develops the possible plan of integrated lane-allocation layout and phrasing integration and choosing, finishes the calculation which carries out saturation flow rate analysis and capacity analysis automatically, and works out the minimum cycle time and the appropriate maximal cycle time for the green light, and works out the pattern applicable to the internal traffic flow of the green light time split in various phrasing plan. Furthermore, through controlling the objective choosing, it works out the performance index of various objectives or integrated index to get the best-integrated traffic engineering plan under different objectives.

      The computer operation time of the whole program developed by this research needs only 3~5 minutes. The integrated program system is indigenous and transparent. It can examine and amend related parameters automatically. Also it can be operated partly only for the design of intersection lane-allocation or the optimal signal timing designs.

      Additionally, by using window interface program it develops a new automatic designing program that let users be able to interact with it, and provides traffic engineers with a set of standard operation system for traffic engineering designs and a useful and convenient programming tool.

    目錄 I 圖目錄 IV 表目錄 V 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究範圍與限制 3 1.3 研究內容 4 1.4 研究方法 5 1.5 研究流程 6 第二章 文獻回顧 7 2.1 都市道路之交通工程規劃與設計 7 2.2 獨立路口號誌時制設計 8 2.2.1 時相設計 8 2.2.2 時制設計 9 2.3 交通工程整合設計 10 2.4 績效評估 14 2.5 小結 15 第三章 交通工程整合設計模式之構建 16 3.1整合性規劃設計與績效評估之理念 16 3.1.1 基本概念 16 3.1.2 分析模式規範的選用 19 3.2 專家系統之應用 21 3.2.1 專家系統概述 21 3.2.2 專家系統的特色 21 3.2.3 專家系統在交通工程領域的應用 22 3.3 HCM路口績效分析模式介紹 23 3.3.1 設計模組與現況分析模組 23 3.3.2 資料輸入模組 24 3.4 車道佈設分析 27 3.4.1 左轉專用車道 27 3.4.2 道路規劃單元之寬度 27 3.4.3 整合性規劃設計程序 31 3.5 時相設計 34 3.5.1 相關規範 34 3.5.2 時相方案資料庫 35 3.5.3 號誌時相方案選取步驟 37 3.6 號誌時制設計模組 38 3.6.1 飽和流率計算模組 39 3.6.2 最佳號誌週期之計算 40 3.6.3 綠燈時比分配 40 3.6.4 控制績效評估 41 第四章 交通工程整合設計作業模式之建立與修正 46 4.1 路口寬度配置系統的建立 46 4.1.1 道路橫斷面寬度配置程序的建立 46 4.1.2 路口車道群配置程序之建立 52 4.2 時相設計系統的建立 62 4.3時制設計程序的建立 65 飽和流率的計算 65 4.3.2 左轉調整因子 70 4.3.3 時制設計 74 4.4 績效評估系統的建立 78 4.4.1 效率績效 78 4.4.2 安全績效 81 4.4.3 綜合績效指標 84 4.5 小結 84 第五章 實例分析 94 5.1基本資料說明 94 5.2民族路與明誠路口 98 5.3 民族路和天祥路 109 5.4 民族路與灣興街路口 114 第六章 結論與建議 118 6.1 結論 118 6.2 建議 120 參考文獻 121

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2004-08-12公開
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