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作者:徐業良(2012-02-12);推薦:徐業良(2012-02-12)
附註:本文發表於汽車購買指南雜誌,2012年三月號,史丹福專欄。

高速公路上的車輛偵測器

每天早上從台北開車到桃園上學、傍晚下班再開車回家,一坐上車總習慣性地用手機連上國道高速公路局交通資訊系統(http://1968.freeway.gov.tw/),看一下即時路況圖,上下班會經過的高速公路路段,目前的狀況是紅色、橙色、黃色、還是綠色?

雖然即使發現有路段是紅色等級時速39公里以下的大塞車,也沒有甚麼替代道路可以選擇,還是得硬著頭皮上路,但是至少可以有個心理上的預期,知道要在路上塞多久。如果可以彈性選擇上路時段的話,自然要確認路況OK才走囉!像是過年期間照例要在高速公路上台北台中奔波好幾回,但是一次也沒被塞到,靠的也是1968即時路況資訊。

我自己的經驗是,這個國道高速公路局交通資訊系統的即時路況還真的頗即時、可靠的,仔細一點兒看,系統中提供了高速公路每一個路段即時的行車速率,甚至有一個「行程規劃」的功能,能依據即時行車速率估算旅程所需時間。

您知道這些高速公路即時路況資訊,都是怎麼蒐集來的嗎?

最早從民國84年起,交通部就開始嘗試建立高速公路即時路況資訊,當年有一個交通部委託中科院執行的計畫,叫做「高速公路路況與台汽車輛定位即時資訊系統」。

高速公路路況和台汽有甚麼關係?

話說當年GPS全球定位系統技術正開始逐漸成熟,交通部這個計畫在84輛當時屬於台汽公司的國光號上裝置GPS,將其所在位置傳回高速公路的行控中心,行控中心便以國光號行駛的速度,做為該路段行車速率。高速公路局以這些國光號的行車速率資訊為基礎,再加上高速公路上其他感測器資料,以及警察廣播電台路況事件資訊,民國86年發展了一套「便民即時交通資訊系統」,從網頁、電話、傳真將高速公路即時路況提供給一般民眾查詢使用。

84輛國光號行駛的速度做為該路段行車速率?15年前發展的技術現在聽起來好像很「原始」的感覺,如果某個路段當時正好沒有國光號行駛,系統就只好顯示「資訊不足」囉!不過不管如何,這也算是個好的開始,由這個有點兒原始的系統,逐漸就發展成為現在大家使用的國道高速公路局交通資訊系統。

那麼現在的交通資訊系統又是如何蒐集路況資訊呢?

在高速公路或者快速道路開車時,您有沒有注意到,每隔一兩公里,路面上就會出現兩個大圓圈,每個車道都有,圓圈之間還用一些線段連接起來?高速公路各出入口匝道,路面上也都會看到這麼一個醒目的幾何圖案。

這兩個大圓圈有個專業的名字,叫做「環路線圈式車輛偵測器」,現在的高速公路交通資訊系統便是利用這些環路線圈蒐集即時路況資訊。

環路線圈圓形和線段的圖案實際上是感應用的電力導線,埋在高速公路路面上,線圈通電時會產生感應磁場,當車輛通過線圈上時會降低線圈的電感量,產生一個脈衝訊號至控制器,便可判別有車輛通過;車輛偵測器要用兩個圓圈的原因,是利用車輛通過兩個環路線圈的時間差,可以求得通過線圈車輛的行車速率。

國內高速公路最早期引進的環路線圈是方形的,布置在一號國道的基隆到楊梅路段,後來為了提高偵測靈敏度,把環路線圈的形狀改成菱形。早期布置的這些方形或菱形的環路線圈,雖然施工比較容易,但是經過高速公路車輛反覆輾壓,常會發生斷裂損壞情形,後來開發了特製的切割機具,新鋪設的環路線圈式車輛偵測器形狀便都改成圓形。理論上圓形環路線圈磁場感應最平均,偵測靈敏度最佳,且因為圓形沒有任何轉折角度,導線受到車輛輾壓時所受張力也最為平均,不容易被拉斷。

寫到這裡,不禁為汽購負責史丹福專欄的編輯們擔憂起來,不知道會不會有人被派上高速公路,為路面上這些方形、菱形、圓圈拍照?

基本上環路線圈式車輛偵測器,也就是您在高速公路路面上看到的那兩個大圓圈,可以偵測到的即時路況資訊包括流量、車速、和占有率。車速您明白不必多解釋,流量指單位時間內有多少車輛通過,而占有率則是指有多少比例的時間,路面上有車子通過,例如假使某個路段塞車塞到定點不動,環路線圈式車輛偵測器感測到流量、車速可能幾乎是零,而占有率則接近百分之百。

高速公路局布建這些環路線圈式車輛偵測器的原則是,一般路段大約每2公里布建一個,經常壅塞的主線或可能回堵的匝道口則布建更密集。有了這些環路線圈式車輛偵測器,可以說從南到北整個高速公路路網的及時行車資訊都可以完整、清楚地掌握。比起十多年前用84輛台汽國光號裝置GPS來蒐集高速公路即時行車速率資料,真是不可同日而語。

接下來的問題是,如何充分利用這些豐富而寶貴的即時路況資訊呢?

高速公路管理局當然會利用這些即時路況資訊,加以判讀之後進行動態的交通管制措施,例如匝道儀控、動態速限管制或車道管制、動態路肩開放等等。不過更重要的也許是如何讓高速公路用路人能夠利用這些即時路況資訊。

最簡單的方式就是把所有路段偵測到的即時行車速率直接發布出去,像是前面提到國道高速公路局交通資訊系統即時路況圖中紅色、橙色、黃色、綠色的路況資訊。發布資訊的管道除了網路之外,高速公路局的1968路況語音查詢據報導國內每年約有二十七萬名民眾使用(很驚人對不對?),另外高速公路沿途的各種電子看板,警察廣播電台的路況播報,都是傳達即時路況資訊重要的管道。

不同的管道傳遞資訊的內容也不一樣,像是高速公路沿途的各種電子看板和警廣的路況播報,主要都是以異常狀況的廣播為主,例如哪個路段擁塞、哪個路段施工之類的,而網路或語音查詢的即時路況資訊,就可以比較個人化。事實上車主關心高速公路即時路況資訊,最終的目的還是要知道,在現在的路況下我開車到達目的地需要多久時間。

上網查了一下,利用這些高速公路即時路況資訊來推估所需要旅行時間的相關研究報告、碩博士論文等等還真是不少,大多都利用前面提到流量、車速、占有率等等即時數據,嘗試建立一套數學模型,最後都會反應在所需旅行時間的預測上面。高速公路沿途的電子看板上也已經有這些旅行時間預估資訊顯示,像是到機場系統要幾分鐘、到新竹系統要幾分鐘之類的;網路上的國道高速公路局交通資訊系統也有一項「行程規劃」功能,能夠依據即時路況預測、選出最短旅行時間的行車路線。

相信您也和我一樣,開車到不太熟悉的地點之前,會先上Google Map查地圖、做路線規劃,Google Map提供路線規劃外也會預估旅行時間,不過這個旅行時間只是根據行駛市區和高速公路的里程數概估,參考價值似乎不大。現在行駛高速公路已經能夠根據實際路況預估旅行時間,路途上有突發狀況也能動態調整預估時間,感覺已經挺先進的,所謂「智慧型運輸系統(Intelligent Transportation Systems, ITS)」似乎已逐漸成形了。

而一切都是從高速公路路面上那兩個大圓圈開始的。

您會問,除了高速公路、快速道路之外,這些技術是否也被用在其他省道、甚至地區道路上呢?

當然有的,除了埋設在地面的環路線圈式車輛偵測器,也有利用微波、影像等非接觸式技術進行省道和市區道路即時交通資訊之蒐集,交通部有一個「即時路況資訊」的網站,除了高速公路外,也提供台北市、高雄市和省道的即時交通資訊。除了都會區之外,風景區也是交通監控的重點,過年期間讀到這麼一個新聞,「屏東縣政府投入二千萬元建構交控中心,以交通流量最大的省道台一線、台十七線及台廿六線等通往墾丁遊憩路線為規劃重點,透過沿線裝設的車輛偵測器、車牌自動辨識系統及路況監視器等設備,有效監控車流,並連結境內國道高速公路的遠端影像,只要進入屏東縣即時交通資訊網http//59.120.122.53/查詢,將可獲最即時的路況資訊。」

不過實際進入這些網站看一下,似乎只有台北市即時交通資訊比較完整,也許整體軟硬體建設還需要一段時間。

哪一天全台灣道路的即時交通資訊系統都建置完整,下一步應該就是和您車上的GPS導航系統整合,屆時導航系統的功能就不再只是找路而已,而是能根據現在即時的路況資訊,避開塞車道路,為您找到一條最省時間的路線。

再過15年後,也許真的可以達成呢!