交通部運輸研究所Institute of Transportation, MOTC

       當道路的需求流率大於道路提供之容量時，車速會急遽下降並進入壅塞狀態，此現象稱為車流崩潰；在車流崩潰後的車隊紓解率一般會低於車流崩潰前流率，即為容量下降現象。此一現象會導致道路的通行能力、旅行時間增加、事故風險增加等等負面效應。過去研究對容量下降已有不少研究，但尚為歸納出確切的原因，而探討此議題的角度也不同，早期多使用車輛偵測器資料，探討巨觀層面的車流特性與交通管理手段、道路幾何配置等因素；近年隨電腦技術的進步、車流軌跡資料的取得，可以從微觀的角度檢視個別車輛的行為及特性，認為容量下降跟變換車道行為、車流震盪最相關，其中車流震盪是駕駛受到刺激時，速率發生震盪而未維持在一個穩定的速度，造成車輛產生減速-加速過程。此外，過去以微觀角度進行分析之研究多採用美國NGSIM的軌跡資料庫資料進行分析，受限於資料蒐集到的時間範圍較有限，在車流穩定紓解期間容量下降之議題尚未被充分討論。另外，實際上駕駛行駛於道路時並不會一直保持相同駕駛特性，因此駕駛的反應類型對於車流產生的影響也需被考慮。於此，本研究使用臺灣高速公路匯流區段的軌跡資料，時間範圍涵蓋車流從自由車流狀態進入壅塞狀態之資料，除了估算臺灣高速公路容量下降幅度外，也會針對車流穩定紓解期間車流震盪與駕駛行為的激進、保守對紓解率的影響進行探討。
      本研究同時探討巨觀層面容量下降的幅度以及微觀層面影響容量下降的因素。首先，使用VD資料檢視在時間維度上容量下降的分布狀況，確認容量下降是一波動數值，與道路幾何配置相關性小，可能與駕駛行為較相關。下一步以車流軌跡資料計算巨觀的車流特性，從空間維度上發現車道全斷面與個別車道不一定同時發生車流崩潰，可能是造成過去對容量下降議題無統一結論的因素之一；此外，道路上臨界點之位置位於匯流區段加速車道終點至其下游80公尺範圍。確認位置後使用軌跡資料估算容量下降的幅度，國道1號北上頭屋交流道為19.34%、國道3號北上中和交流道為3.01%、國道3號北上新店交流道為10.51%。最後，探討車流穩定紓解期間發生之車流震盪對容量下降的影響。震盪的週期可分為前導期、成長期、穩定期、衰退期，隨震盪週期的發展，紓解率下降幅度會遞減，且在前導期、成長期與穩定期，駕駛遇前車減速時的反應類型以較保守的Concave、Convex為多數，會導致紓解率下降，而衰退期則是以較激進的Constant、Other為多數，會導致紓解率上升。希望藉由本研究之成果，提供未來學術界針對容量下降的議題進行探討與實務應用單位在交通管理策略研擬方面提供參考。