交通量與氣候影響國道抗滑值與交維方案之研究

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研究生：	陳威東 Wei-dong Chen
論文名稱：	交通量與氣候影響國道抗滑值與交維方案之研究 Traffic Flow and Weather Impact on the Skid Number and Traffic Maintenance Plan of the National freeway
指導教授：	林志棟 Jyh-dong Lin 宋柏勛 Po-Hsun Sung
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering
論文出版年：	2014
畢業學年度：	102
語文別：	中文
論文頁數：	136
中文關鍵詞：	國道高速公路、交通量、抗滑值、劣化方程式、遺傳規劃法
外文關鍵詞：	national freeway, traffic flow, skid number, degradation equation, genetic programming
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抗滑值(路安)為交通量龐大的國道高速公路之重要課題，國道為台灣主要之經濟命
脈，四條國道由北至南貫通全台灣使得交通運輸便利性大幅提升，再加上東西向五條
國道之相輔相成，使國道高速公路成為國人日常生活中不可或缺的一環，由此可知國
道高速公路之品質勢必為全國上下所關注之焦點，其中又以道路之順暢性與安全性最
為重要，因此本研究以國道高速公路之路暢與路安為課題進行分析。
為了提升國道高速公路之路暢與路安，本研究將以交通量為重點進行後續之相關
分析，首先針對國道高速公路現有之路面檢測項目以及檢測方法進行全盤了解，之後
為了因應國道高速公路之抗滑值(路安)普查，而為國道量身打造一套完整的檢測計畫，
並於民國102 年6 月將國道全線之抗滑值普查完畢，檢測範圍為各國道順逆向內外車
道每500 公尺1 個檢測點位，透過初步的普查作業與後續的相關分析作業將有利於國
道高速公路之路暢與路安維持與提升。
路安之提升必須計算出道路抗滑值之劣化方程式，首先將抗滑值資料配合交通量
與氣候資料進行關聯性分析，發現國道抗滑值與交通量有較高的關聯性，而與氣候(氣
溫與降雨)的關聯性則較低，採用交通量與氣候做為抗滑值劣化方程式之影響因素，本
研究將國道全線交通量資料由大至小分為五群，所以可呈現出在各種交通量各自的抗
滑值劣化方程式，有助於維持與提升國道高速公路之路安等級。
國道高速公路不分晝夜持續的有各式車輛通過，路面的破壞一旦超過相關規範隨
即需要養護，而所有的交維方法之中又以中長期性交維對於國道用路人之影響較大且
較長期，為了維持國道在養護施工時之用路人滿意度，所以由國道全線交通量導入服
務水準進行計算分析，以服務水準不落入最低等級為前提之下，得到國道高速公路各
路段建議之交維方式，有助於維持與提升國道高速公路之路暢等級。

Skid number, concerning road traffic safety, is an important issue of our national freeway
system that carries a heavy traffic flow. The national freeway system is the economic arteries
in Taiwan, four national freeways of which go through Taiwan from north to south,
complemented by five national freeways from east to west. The national freeway system has
enhanced the convenience of transporting throughout the island greatly and has become
indispensable for the people of this island. Therefore, we can tell that the quality of our
national freeway must be the focus of the whole country’s attention, and among all the
freeness and safety of traffic are most important. I thus have chosen to analyze the freeness
and safety of traffic of our national freeway in this study.
In order to enhance the traffic freeness and safety of our national freeway, this study will
focus on traffic flow and proceed to following related analysis. First of all, I achieved a full
comprehension of the entries and methods of the general survey on the present pavement of
our national freeway. Secondly, to cope with the general survey of skid number of the national
freeway, which concerns the road traffic safety, I have customized a complete survey plan for
the national freeway, and finished the general survey by June, 2013. The survey and the
following related analysis would be beneficial to the maintenance and enhancement of the
traffic freeness and road traffic safety of our national freeway.
To improve road traffic safety requires figuring out the degradation equation of the skid
number. First, I conducted a correlation analysis between the skid number and the traffic flow,
and between the skid number and the climate data. Then I discovered that the correlation
between the skid number and the traffic flow is higher, while the correlation between the skid
number and the climate, namely the temperature and the rainfall, is lower. Adopting traffic
flow and climate as the factors of the degradation equation of the skid number, this study divides the data of traffic flow of the entire national freeway system into five groups, and thus
is able to present each degradation equation of skid number of various traffic flow, and helps
maintain and elevate the level of road traffic safety of the national freeway.
Various kinds of vehicles run over the pavement of the national freeway night and day,
and once the degradation of pavement exceeds the related standard, the road demands
maintenance. Among all methods of maintenance construction, it is the medium- to long-term
construction that has more significant and longer impact on the people. For the sake of the
freeway users’ satisfaction during maintenance construction, I have adopted service level in
the calculation and analysis of the traffic flow of the entire freeway system. On the premise
that the service level doesn’t fall into the lowest rank, this study has concluded the
recommended approach of traffic maintenance for different sections of the national freeway,
which helps maintain and improve the free flow of the national freeway

摘要 ............................................................................................................................................. i
Abstract ....................................................................................................................................... ii
誌謝 ........................................................................................................................................... iv
目錄 ........................................................................................................................................... vi
表目錄 ..................................................................................................................................... viii
圖目錄 ....................................................................................................................................... xi
第一章、緒論 .................................................................................................................. 1
1-1 研究動機 ............................................................................................................. 1
1-2 研究目的 ............................................................................................................. 2
1-3 研究內容及方法 ................................................................................................. 3
1-4 研究流程 ............................................................................................................. 5
第二章、文獻回顧 .......................................................................................................... 6
2-1 國道高速公路交通量之研究 ............................................................................. 6
2-1-1 每年每日交通量(Annual Average Daily Traffic, AADT) ...................... 6
2-1-2 小客車當量(Passenger Car Unit, PCU) .................................................. 6
2-1-3 單軸軸重當量(Equivalent Single Axle Loads, ESALs) ....................... 11
2-2 抗滑值(Skid Number, SN)之研究 .................................................................... 13
2-2-1 抗滑檢測儀器介紹與規範 ................................................................... 15
2-2-2 國內外抗滑值分級標準 ....................................................................... 17
2-2-3 抗滑值與摩擦力之轉換 ....................................................................... 19
2-2-4 不同面層對抗滑值之影響 ................................................................... 19
2-3 氣候因素之研究 ............................................................................................... 20
2-3-1 年降雨量、降雨日數與最大降雨量 ................................................... 21
2-3-2 平均溫度與最高溫度 ........................................................................... 22
2-4 國道高速公路施工之研究 ............................................................................... 24
2-4-1 國道高速公路設施規劃與設計 ........................................................... 25
2-4-2 交通管制設施之類別 ........................................................................... 30
2-4-3 國道高速公路服務水準 ....................................................................... 34
2-5 研究方法介紹 ................................................................................................... 37
2-5-1 遺傳規劃法(Genetic Programming, GP) .............................................. 37
2-5-2 集群分析法(K-Means) .......................................................................... 43
2-5-3 兩階段集群分析法(Two Steps) ............................................................ 44
第三章、交通量、抗滑值與氣候資料庫建立 ............................................................ 46
3-1 國道高速公路交通量資料庫建立 ................................................................... 46
3-1-1 國道高速公路交通量蒐集方式 ........................................................... 48
3-1-2 感應線圈對應國道高速公路路段 ....................................................... 52
3-1-3 每年每日交通量資料庫(AADT) .......................................................... 55
3-1-4 交通量導入小客車當量(PCU) ............................................................. 60
3-1-5 交通量導入單軸軸重當量(ESALs) ..................................................... 64
3-2 國道高速公路抗滑值資料庫建立 ................................................................... 69
3-2-1 國道全路段抗滑值檢測計畫 ............................................................... 70
3-2-2 單年度全路段普查抗滑值資料庫 ....................................................... 72
3-2-3 多年度部分路段抗滑值資料庫 ........................................................... 87
3-3 國道高速公路氣候資料庫建立 ....................................................................... 88
3-3-1 國道高速公路降雨量與氣溫資料庫 ................................................... 91
3-3-2 氣象站對應國道高速公路路段 ........................................................... 93
3-3-3 降雨量與氣溫資料集群分析 ............................................................... 95
第四章、不同交通量之抗滑值劣化方程式 ................................................................ 97
4-1 國道全線抗滑值(SN)綜合分析 ....................................................................... 97
4-1-1 國道高速公路抗滑值(SN)普查資料分析 ............................................ 99
4-1-2 國道高速公路抗滑值(SN)資料集群分析 .......................................... 106
4-1-3 國道高速公路道路養護排序 ............................................................. 106
4-2 抗滑值與交通量及氣候之關聯性分析 ......................................................... 110
4-2-1 抗滑值與交通量(ESALs)之關聯性分析 ........................................... 110
4-2-2 抗滑值與氣候(雨量與氣溫)之關聯性分析 ....................................... 111
4-3 建立不同交通量之抗滑值劣化方程式 ......................................................... 113
第五章、國道高速公路績效方案精進 ...................................................................... 115
5-1 國道高速公路中長期交維建議方案 ............................................................. 115
5-1-1 國道高速公路各路段服務水準計算 ................................................. 115
5-1-2 國道高速公路各路段交維時間擬定 ................................................. 117
5-2 鋪面破壞原因判定之提升建議方案 ............................................................. 120
5-2-1 加強國道高速公路基本資料建立 ..................................................... 121
5-2-2 國道抗滑值查詢系統建立 ................................................................. 122
5-2-3 國道交通量查詢系統建立 ................................................................. 125
第六章、結論與建議 .................................................................................................. 127
6-1 結論 ................................................................................................................. 127
6-2 建議 ................................................................................................................. 128
參考文獻 ................................................................................................................................ 129
附件一、各時段封閉車道之服務水準表 ............................................................................ 131
附件二、國道高速公路開放路肩資訊 ................................................................................ 135
                                

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22. 宋柏勛，「資產管理機制應用於國道柔性鋪面維護之研究－以國道三號為例」，中
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23. 余昌樺，「不同級配之瀝青鋪面二維紋理與摩擦力之關聯性探討」，逢甲大學，碩
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24. 洪慶華，「柔性鋪面修復週期與特定影響因子之研析－以公路總局中壢工務段為
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