通用汽車打造「互相溝通」的車子

「好不容易綠燈了，怎麼又有路人擋在斑馬線上？現在汽機車要停讓行人，不是只會讓路口更塞嗎？」

「怎麼一綠燈，腳才剛踏出去，就差點被撞到，台灣真的是行人地獄啊！」

話說道路設計的最高原則，就跟ＸＸ製藥一樣，是先研究不傷身體，再講求效果。包括行人、駕駛者等用路人的安全要確保，再來才是讓所有用路人都能在安全的條件下，快速地到達目的地。

那麼駕駛轉彎時須等候行人的規定，你怎麼看呢？身為行人的我覺得，這只是遲來的行人正義，本該如此啊！以前每次過馬路都要急急忙忙，還擔心被司機怒瞪，感覺真的很差。不過握上方向盤的我卻又覺得，哇靠，現在每次汽車轉彎遇到行人就要停下來，結果根本如入行車地獄，一整排車子在路上塞爆，綠燈都結束了，車子還卡在路中間！

與其讓每個人都陷入行人與駕駛的無間道，也許我們該思考的是最根本的燈號設計問題，調整號誌設置加上增設行人專用時相（Pedestrian Scramble），被認為是擺脫行人地獄惡名的關鍵一招，但這招真的有用嗎？該怎麼用才真的好棒棒呢？

紅綠燈秒數該如何設計？

最近交通改革的呼聲很高，820「還路於民大遊行」也即將登場。台灣交通雖然不會因為一次的遊行，在一夕之間改變，但能讓更多人在乎交通的癥結，願意理性討論，我認為都是很好的發展。

因為多起令人傷心的事故，「道路設計」如今備受重視，然而設計道路不是看心情或靠直覺，不論是車道寬度、人行道寬度或是標線位置，都是集合交通學、數學和心理學分析的綜合結果。其中，紅綠燈的設計相對來說比較簡單，因為那就是解數學題嘛。

喔？這數學題該怎麼解呢？我們先以最簡單的雙時相號誌來舉例。這裡所謂的時相，就是指號誌的狀態。例如一個最一般的十字路口，會由一個南北向綠燈、東西向紅燈的時相，加東西向綠燈、南北向紅燈的另一個時相，組成雙時相系統。如果又加上禁止直行、僅允許轉彎的情況，那就是又多了一個時相。而由三個以上組成的系統，就是我們常聽到的「多時相交通號誌」。

現在我們眼前有一個雙時相號誌路口，我們的目標，是設計一個在固定時間內，能讓更多車通過，駕駛可以花更少時間抵達目的地的路口。唯一的條件，是它的紅燈與綠燈時間必須一樣長，那麼你會希望紅燈長一點還是短一點呢？蛤，短一點比較好？真的是這樣嗎？

當我們在設計號誌週期 (signal timing) 時，通常會將號誌畫成類似於 PM 常用的甘特圖，更加一目了然。現在我們有第一種設計：紅燈、綠燈各一分鐘，一個號誌週期是兩分鐘。以及第二種設計：紅燈、綠燈各 30 秒，一個週期是一分鐘。實際畫成甘特圖，雖然一次的紅燈等待時間變短了。但長時間來看，你遇到綠燈跟等紅燈的時間，是一樣多的，也就是在相同時間內，前進的距離是一樣的。

當然啦，相信你也看出來了，現實情況不是這樣，就算是藤原豆腐店的送貨員，從零加速到一百，喔不對，一般道路速限是 50 公里。從零加速到 50，也是需要起步時間的，如果遇到紅燈也需要煞車時間。再加上黃燈的轉換時間，這些時間加起來會產生不少的時間損耗。如果遇到一次紅燈，就會損失 5 秒。那麼在週期為兩分鐘的道路上行駛兩分鐘，實際上的有效時間，只有 60-5 秒，也就是 55 秒的時間。在週期為一分鐘的路口呢？雖然行駛兩分鐘的綠燈時間總計也是一分鐘，卻因為會多遇到一次紅綠燈。所以有效時間會損失 2 次 5 秒，也就是有效時間只剩下 50 秒，比週期是兩分鐘的道路還少了五秒。

結論就是，雖然綠燈長一點，紅燈也需要等久一點，但比起不斷地走走停停，能將速度維持在速限的時間更久，就能節省更多時間。

號誌連鎖，幹道更順暢

當然，以上假設是紅燈與綠燈一樣長的情形，大部分的道路規劃都存在幹道、支道的區分。幹道是交通的命脈，也是車流量最大的地方，因此綠燈時間就會設計的比紅燈還要長，在號誌設計上也會有其他的考量。

例如，大家在路上看到一整排綠燈，一路大順暢，心情一定也十分舒暢，這被稱為號誌同步 (Signal Synchronization)。剛才討論的是單一紅綠燈的時間長短，現在我們同時考慮整條路上的紅綠燈，依照經驗也知道，沒有號誌同步的幹道，遇到的紅燈次數自然也會比較多，那麼因為頻繁減速、加速而出現的時間損失又多起來了。

但是，號誌同步真的是最優的作法嗎？其實不見得。當我們將號誌再次畫成圖，把號誌的時間和空間擺在一起，形成時空圖（Time-Space Diagram），並且加入行駛速限的考量。

我們會發現，放入合適的時差，能讓號誌如波浪般傳遞下去，每次你剛好到下一個路口，就會剛好遇到綠燈，達到真正的一路大順暢。這種安排方式被稱為號誌連鎖 (Signal Coordination)。而要讓雙向的道路都能受益於號誌連鎖的好處，就需要透過嚴密的車流量與數學計算。

在這些基礎之上，還需要加入時間、車流、轉彎道等資訊，才能做出最有效的號誌設計，實在不簡單。在這個基礎之上，若要解決行人屢屢遭遇事故的困境，該怎麼設計紅綠燈呢？

行人專用時相是什麼？

前陣子，關於駕駛轉彎時須等候行人的議題又再度浮上水面，有人提出既然每次汽車轉彎遇到行人就要停下來，不如增設「行人專用時相」（Pedestrian Scramble）來解決問題。在這個時相內，只有行人可以移動，反過來說，在汽車移動的時候，行人是不能移動的。

這有什麼好處呢？首先，因為行人穿越馬路時所有汽車都得靜止，因此行人可以穿越對角線，穿越馬路的次數從兩次變為一次。對於駕駛來說也有好處，因為駕駛行駛時已經沒有行人會穿越斑馬線，因此右轉車輛可以不受影響，降低等待時間。而最重要的是，行人移動時沒有任何交通工具正在移動，直接降低了車禍的風險。倫敦交通局在 2010 年的報告中，便說明行人專用時相可以降低 38% 的行人傷亡。

既然這麼立竿見影，那把所有路口都加設「行人專用時相」就解決問題了嗎？其實也不是。增加一個時相，就意味整個週期拉長了。因此不論是行人還是車輛，要等的紅燈時間也會拉長。在少部分城市，就觀察到駕駛更容易因為等得不耐煩而搶跑、闖紅燈，例如加拿大的多倫多，就因此在 2015 年取消了行人專用時相。

一般認為，適合設置行人專用時相的地方，僅在行人人流量高的路口，例如鬧區、車站前、幹道交叉口等等。在行人數量不多的路口，增加時相可能反而會使塞車問題更加嚴重。

還有什麼方法能讓行人更安全的過馬路？

事實上，台灣交通安全協會理事長陳宏益也表示，行人專用時相只是短期應急作法，更好的做法是搭配不同路口採用不同的措施。例如設置「行人早開時相」（Leading Pedestrian Interval），讓行人比車輛早 3~7 秒綠燈，增加行人被駕駛看到的機會、減少人車爭道。

或是呢，設置行人庇護島或將行穿線退縮，除了庇護島能多一分保障外，重要的是行穿線退縮能增加汽車的等候空間，並且因為車輛在轉入時已經轉直，比較不容易因為 A 柱死角而看不見行人。

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塞車的秘密

相信大家都曾碰過高速公路發生「塞車」，如果塞車的理由是前面發生車禍或有車輛拋錨，那還可以理解。但是更常見的情形是明明前面沒有狀況，可是就是塞車、塞著塞著又慢慢地變順暢了，這究竟是為什麼呢？

人類科技發展到今日，飛機、火車、輪船都具能夠讓電腦自動駕駛，唯獨就是只有跑在路上的車輛很難靠著電腦控制，到目前為止也頂多是用「自動定速」的方式來減輕駕駛的負荷。雖然每個人的駕駛習慣不太一樣，但是畢竟駕駛是需要經過訓練的過程，所以其實也相去不遠。所以，當很多車輛在一條路上形成「車流」時，人類的反應習慣，就對於車流有非常關鍵的影響特性。

根據交通工程師的統計，他們發現在一台又接著一台的「穩定車流」中，駕駛會形成一個有趣的默契。以一群小客車所形成的車流，他們會穩定地保持車頭與車頭約2秒的間距、也就是你站在一點觀察一群穩定通過的車流，大約每2秒可以通過一台小汽車。

巧妙的是，這個2秒的間距，從一般道路、車速大約30公里起，至高速公路環境下、大約車速為90公里的環境都能適用，但是同樣的間距時間、卻能構成不同的安全距離。以時速36公里、也就是每秒10公尺、車輛長度5公尺來算，前後車頭間距2秒，代表前車的車尾大約距離後車車頭15公尺（2X10-5=15）；但是如果時速增加到90公里、也就是每秒25公尺計算，前後車頭間距2秒、則前車車尾到後車車頭的距離就會拉長到45公尺（2X25-5=45）。

大部分的駕駛會有這樣的默契，其實是受到人類神經「反應時間」的影響。根據統計顯示，人類的反應時間，從你看到前車煞車燈亮、到踩下煞車有煞車反應時，大約需要0.5~1秒的反應時間，在這一段反應時間中，因為神經在運作，所以車輛還是保持在原本的速度、並不減慢或停止。因此，人類為了要保持安全的反應時間，會自然而然地以2~3倍反應時間來拉長車距。所以，那些每天在路上開車的計程車駕駛，他們因為熟悉車況與路況、所需的反應時間較短，通常就會縮短與前車的距離；而剛拿到駕照的新手，因為對於反應時間所需較長，自然而然就會拉開距離。

受到了反應時間限制，這就讓高速公路的每一台高速行駛的車輛都需要和前車保持安全距離。所以，如果以單一車道中、每2秒通過1台車來算，每一個車道每1分鐘就可以通過30輛小客車，也就是每小時可以通過1,800輛車。當然，如果車流裡面有像是大客車、聯結車等大型車輛，因為他們所需的安全距離更長，當然，也會降低可以通過的車流量。

當使用高速公路的車流達到穩定的情形時，再加入這些穩定車流的人就是破壞穩定的罪魁禍首了。以高速公路車速90公里來說，可能每個駕駛人都穩定地和前車保持45~50公尺的安全距離，這時從交流道上來的車子硬是「插隊」進入安全距離時，後面的車輛因為安全距離只剩下一半、讓後面駕駛人覺得反應時間不足具有風險時，自然而然就會降低車速、甚至踩下煞車。當有一台車踩下煞車、後面穩定跟隨的車輛就會因為前車煞車而放慢速度，於是後面跟著的車越來越慢，就讓整個車速降低、導致塞車。那前面的兇手呢？其實早就逃之夭夭、也不知道後面因為他造成塞車了……

也是因為這個理由，高速公路的管理機關才要使用「匝道儀控」或是「高乘載管制」的手段，利用紅綠燈或者乘車人數管制的方式，避免太多車流一下子上到高速公路上去破壞車流的順暢。同時，也會提醒駕駛人保持適當的安全距離，免得一下子踩煞車導致後面的車輛也跟著採了煞車而塞車。最重要的是，不要在高速公路上蛇行，不僅讓自己變得危險、也縮短不了多少時間，最重要的是，如果害後車煞車時，就會影響整個車流的穩定。下次上了高速公路，別忘了提醒開車的爸媽，保持安全距離，才能讓大家都能又快又安全地抵達目的地喔！

車速 X 車間距的流量祕密

Q：為什麽拉長車距讓雪隧塞車更嚴重呢？

A：因為速度沒有提高，使得車輛通過的效率降低了。

暑假期間，大家都有跟家人一起出門去旅遊嗎？不知道最近各位有沒有跟家人一起搭車經過雪山隧道來往於宜蘭和臺北兩地之間，不過大家可能都有看到這麼一則新聞，內容提到「雪山隧道將會廣播點名龜速車」，而且提到「因為車與車的距離增加、導致雪隧更塞車」，究竟，實際的原因是什麽呢？

「流率」—單位時間可通過的車流量

臺灣的高速公路與重要都會區，都會有「交通控制中心」負責監控主要道路的車流狀況，維持車流的「順暢」。所謂「順暢」這兩個字，其實有兩個層面的涵義，第一，要確保道路上各項設施的完善與安全，第二，維持交通車流以最有效率的方式移動。那麼，怎麼樣的情形才叫做「有效率」呢？

道路的「有效率」，指得是道路上的車流維持最大流率的方式移動，衡量單位通常是「每一小時可以通過多少車輛」，當然，道路上的車流並不會像是軌道列車一樣、前後頭尾緊密連接地通過，駕駛人會依據自己的安全感，維持安全間距，因此，如果大家都能在一定的速度下，維持在最小、但又是可接受的安全距離，就能達成最有效率的車流量。

限制最小距離所導致的後果

我們曾經在這個專欄提過，一般人類習慣的跟車安全間距，會自然地讓前車與後車的車頭間隔時間維持在「兩秒」，因此，安全間距才會隨著車速的差異而變化。如果車流的車隊速度大約是時速七十公里、那麼前後車的車頭間距大約是四十公尺，減去前車的車長五公尺，則後車與前車的距離大約為三十五公尺；但是如果車流的車隊速度降到時速五十公里，則車頭間距會降到三十公尺，，前後車的距離會降到二十五公尺。

不過，大家如果有走過雪山隧道就知道，為了維持長隧道的安全，雪山隧道限制駕駛人要維持五十公尺的安全距離，如果車隊車流速度保持在九十公里、兩秒的車間距就大約可維持在五十公尺。但是，雪山隧道車流量很大的時候，駕駛人通常不敢保持這麼高的車速，因此，在較低的速度下、駕駛者除了跟隨前車外，還要去對照地面或隧道側邊的參考物來維持五十公尺以上的安全距離。

因此，當交通警察說雪山隧道將啟動自動取締系統，取締小於五十公尺的安全間距時，自然駕駛人把跟車的距離拉長，確保與前車的距離保持在「不被取締的安全範圍」。因此，如果車隊速度是五十公里、又維持五十五公尺的安全間距（車頭間距約六十公尺），單一車道每四秒才能通過一輛車，車隊用比較小的速度、又保持大間距通過車道時，自然通過的效率就降低了。

在交通管理的範疇上，交通工程師必須要維持道路系統的「安全、有序、效率」，大家都不希望塞車，也一定要平平安安回家，所以，只好用其他輔助的方式，讓大家在安全又有效率的方式，通過需求量很大的主要道路。下次你有機會通過雪山隧道時，別急著閉眼睡覺，可以觀察看看，每一輛車跟著的間距，能不能和隧道牆壁旁邊、兩個消防栓的距離相近？或者是能夠相近於地上「V」型的安全距離參考標線？