114 年 國立中央大學土木工程學系碩士班己：運輸工程組在職生《運輸工程》

本題主要考察公路幾何設計的基本概念與分類。

(1) 公路幾何設計包含水平幾何、縱斷面幾何及橫斷面幾何三個主要部分。
* 水平幾何 (Horizontal Geometry)：主要考量公路在平面上的配置，包含直線、曲線（如圓曲線、緩和曲線）、曲線之間的連接（如迴龍曲線）等。其設計要素包括最小曲線半徑、最大設計速率、超高等，旨在確保行車安全與舒適性。
* 縱斷面幾何 (Vertical Geometry)：主要考量公路在垂直方向上的高程變化，包含坡度（縱坡）、豎曲線（如凸形曲線、凹形曲線）等。其設計要素包括最大縱坡、最小豎曲線半徑、坡度變化率等，旨在確保行車順暢、排水良好及景觀協調。
* 橫斷面幾何 (Cross-Sectional Geometry)：主要考量公路路面本身的寬度、坡度、路肩、排水設施、邊坡等。其設計要素包括車道寬度、路肩寬度、路面橫坡、排水溝、護欄、邊坡穩定性等，旨在提供足夠的行車空間、確保排水順暢並維持邊坡穩定。

(2) 平面交叉路口設計及交流道設計的種類：
* 平面交叉路口 (Grade-Separated Interchanges)：指在同一平面上，不同方向的交通流透過標誌、號誌或車道配置來進行分流、匯流或轉換。常見的種類包括：
* 丁字路口 (T-intersection)：三向交叉。
* 十字路口 (Cross-intersection)：四向交叉。

本題主要考察公路容量與服務水準分析中的基本名詞定義、交通流基本參數關係，以及自動駕駛汽車對交通流的影響。

(1) 名詞解釋：
* (a) 尖峰小時係數 (Peak Hour Factor, PHF)：指某一時段（通常為一小時）內，其交通量與該時段內平均每 15 分鐘交通量之比值。PHF 的值介於 0 與 1 之間，值越接近 1 表示該時段的交通流量越均勻，尖峰越不明顯；值越小表示該時段的交通流量波動越大，尖峰越明顯。其公式為：
$\text{PHF} = \frac{\text{尖峰小時交通量}}{\text{尖峰小時內平均每 15 分鐘交通量} \times 4}$
* (b) 年平均每日交通量 (Average Annual Daily Traffic, AADT)：指一年中某一天的平均交通量，通常是將一年 365 天的每日交通量加總後再除以 365 得到。AADT 是衡量一條道路長期交通需求的指標，常被用於道路規劃、設計、營運及交通影響分析。
* (c) 第 30 最高小時交通量 (30th Highest Hourly Volume, 30HV)：指一年中，將每日的尖峰小時交通量由高至低排列後，第 30 個小時的交通量。交通工程師常以 30HV 作為設計交通量，以確保道路在一年中絕大多數時間（約 91.8% 的時間）能維持足夠的服務水準。
* (d) 路段流量方向分布係數 (Directional Distribution Factor)：指某一方向的交通流量與總交通流量（雙向）的比值。在設計道路容量或分析特定方向的服務水準時，需要考慮此係數。例如，對於一條雙向道路，若上午尖峰時段車流主要往某方向（如市區），則該方向的流量會顯著大於反方向。

(2) 連續性車流的三個路段參數：密度、流率與平均速率之間的關係，以及自駕車的影響。
* 參數關係公式：
交通流的基本關係式為：
$q = k \times v$
其中：
* $q$ 為流率 (flow rate)，單位為車/小時 (vehicles/hour)。
* $k$ 為密度 (density)，單位為車/公里 (vehicles/km) 或車/英里 (vehicles/mile)。
* $v$ 為平均速率 (average speed)，單位為公里/小時 (km/hour) 或英里/小時 (miles/hour)。
此公式表示在任一時間點或時間段內，通過某一點或某一段道路的車輛數，等於該路段的車輛密度乘以車輛的平均移動速率。

*   **兩兩參數之間的關係圖形表示**：
    *   **流率 ($q$) 與密度 ($k$) 的關係**：在固定平均速率 $v$ 下，流量 $q$ 與密度 $k$ 成正比。但實際上，當密度增加時，車輛間距縮小，車速會開始下降，因此 $q$ 與 $k$ 的關係通常呈拋物線狀。當密度 $k=0$ 時，流量 $q=0$；當密度達到最大值（即車輛以最小間距停滯時），流量也為 0；在兩者之間存在一個最大流量點。
        *   圖形：橫軸為密度 $k$，縱軸為流率 $q$。圖形呈一個向上彎曲的拋物線，從原點 $(0,0)$ 開始，達到一個最大值後下降至 $k_{max}$ 時的 $q=0$。

本題主要考察運輸需求預測中的兩種方法論：循序性預測程序和個體模式，並探討其應用時機。

• 循序性運輸需求預測程序 (Sequential Transportation Demand Forecasting Procedures)：
  這是一種傳統且廣泛使用的運輸規劃預測方法，其特色是將複雜的運輸需求預測問題分解成一系列獨立的、按時間順序進行的步驟。每個步驟的輸出作為下一個步驟的輸入。典型的循序性預測程序包含以下四個步驟（或稱「四階段法」）：

  1. 旅次生成 (Trip Generation)：預測某個區域（如交通規劃區）在一定時間內（如一天）產生的總旅次數。
  2. 旅次分配 (Trip Distribution)：預測在兩個區域之間（來源區與目的地區）的旅次聯繫量。
  3. 模式選擇 (Mode Choice)：預測旅客在不同交通模式（如汽車、大眾運輸、自行車等）之間進行選擇的比例。
  4. 旅次導引 (Trip Assignment)：將選擇了特定交通模式的旅次，分配到路網中的特定路徑上。

  應用時機：
  循序性預測程序適用於大規模、長期性的區域運輸規劃。由於其步驟較多、計算量大，且需要大量的區域性總體數據（如人口、所得、汽車擁有率等），因此非常適合用於評估大型基礎建設專案（如新建高速公路、捷運系統）對整個區域交通系統的長期影響，以及進行長遠的土地使用與交通整合規劃。它也常用於評估不同交通政策（如票價調整、停車收費）對總體交通需求的長期影響。

• 個體模式 (Disaggregate Models)：
  與循序性預測程序基於「區域」或「群體」的總體數據不同，個體模式是以「個人」或「家庭」為基本分析單元，來預測其運輸行為。

本題主要考察運輸計畫評估中的經濟效益評估方法、風險評估概念，以及風險與保險的關係。

(1) 計畫評估之當量法 (Equivalence Method) 可以細分成三種：
* 成本效益分析 (Cost-Benefit Analysis, CBA)：這是最廣泛使用的當量法之一。它將計畫的「效益」與「成本」量化為貨幣價值，然後比較兩者。若總效益大於總成本，則計畫是可行的。效益和成本通常會折算到現值。
* 成本效用分析 (Cost-Utility Analysis, CUA)：當某些效益難以直接以貨幣衡量時（如生命、健康、環境品質），則使用成本效用分析。它將效益以「效用單位」來衡量，例如以「品質調整生命年 (Quality-Adjusted Life Year, QALY)」來衡量健康效益，或以「環境影響單位」來衡量環境效益。然後計算每單位效用的成本。
* 成本效果分析 (Cost-Effectiveness Analysis, CEA)：當計畫的目標是單一且明確的（例如，減少交通事故數量、降低空氣污染濃度），則使用成本效果分析。它將成本與一個共同的、非貨幣的「效果」單位進行比較，例如每減少一例交通事故的成本、每降低一單位空氣污染的成本。

(2) 投資報酬率法 (Return on Investment, ROI)：
投資報酬率法是一種衡量投資效益的指標，用於評估一項投資（計畫）相對於其成本所能產生的回報。其基本概念是計算投資所帶來的淨收益與總投資額的比率。
ROI 的計算公式通常為：
$\text{ROI} = \frac{\text{淨收益}}{\text{總投資額}} \times 100\%$
其中，淨收益 = 總收益 - 總成本。
在運輸計畫評估中，總收益可能包括節省的旅行時間、減少的營運成本、增加的生產力、更高的土地價值等；總成本則包括建設成本、營運維護成本、環境影響成本等。
投資報酬率法提供了一個直觀的指標，用來比較不同投資方案的獲利能力。一般而言，ROI 越高，表示該投資的效益越好。然而，ROI 忽略了時間價值（除非收益和成本已折算成現值），也未考慮風險因素。

(3) 氫氣移動運輸的風險評估：
在風險評估中，常用的三個關鍵指標是年度風險值、事故頻率和事故嚴重性，它們之間存在密切的關係。
* 事故頻率 (Frequency of Accidents)：指在特定時間段內（通常為一年），某種特定事故發生的機率或平均發生次數。單位通常是「事故數/年」。例如，某條氫氣運輸路線預計每年會發生 0.05 起嚴重的氫氣洩漏事故。
* 事故嚴重性 (Severity of Accidents)：指當事故一旦發生後，其造成的影響程度。在運輸安全評估中，常以「每起事故造成的損失」來衡量。

本題主要考察航空運輸領域中，與航空安全相關的特定區域劃分、跑道分類及機場性能指標。

(1) 名詞解釋：雷射光束相關的飛航安全區域劃分。這些區域的劃分主要是為了防止地面發射的雷射光束照射到飛機駕駛艙，影響飛行員視線，進而危及飛行安全。
* 雷射光束禁制飛航區 (Laser Free Flight Zone, LFFZ)：這是指在飛航管制區內，嚴格禁止任何雷射光束照射進入的區域。通常與機場周邊的特定空域範圍相關，旨在確保飛機在進場、離場或飛越該區域時，不受任何雷射光束的干擾。
* 雷射光束臨界飛航區 (Laser Critical Flight Zone, LCFZ)：這是指在飛航管制區內，飛機在該區域內飛行時，雷射光束的照射會對飛行員造成嚴重的視力損害或極大的干擾，可能導致飛行員失去對飛機的控制。因此，在 LCFZ 內，對雷射光束的功率和方向有更嚴格的限制，或者在特定情況下需要暫時關閉雷射。
* 雷射光束靈敏飛航區 (Laser Sensitive Flight Zone, LSFZ)：這是指在飛航管制區內，飛機在該區域內飛行時，即使是較弱的雷射光束照射，也可能對飛行員的視線和專注力造成一定程度的干擾，影響其執行飛航任務的能力。雖然不如 LCFZ 嚴重，但仍需要採取適當的預防措施，例如限制雷射的發射方向和功率，或要求飛行員採取額外的視覺保護措施。

這些區域的具體範圍和定義會根據不同國家或地區的航空管理機構（如 FAA, EASA, ICAO）的規定而有所差異，但其核心目的都是保護飛機在空中的安全。

(2) 儀器跑道的種類 (Types of Instrument Runways)：
儀器跑道是指能夠支援飛機在儀器氣象條件（IMC，能見度低於視覺氣象條件 VMC）下起降的跑道。其分類主要基於跑道導航設備的等級，決定了飛機在低能見度下的進場和起降能力。根據國際民航組織 (ICAO) 的標準，儀器跑道主要分為以下幾類（或稱儀器飛行程序等級）：
* Category I (CAT I)：允許在不低於 60 米 (200 英尺) 的決策高度 (Decision Altitude, DA) 或高度 (Decision Height, DH) 以及不低於 800 米 (2600 英尺) 的跑道視程 (Runway Visual Range, RVR) 下執行進場。
* Category II (CAT II)：允許在不低於 30 米 (100 英尺) 的 DA/DH 以及不低於 300 米 (1000 英尺) 的 RVR 下執行進場。