최근에는 도로의 교통수요 증가와 자동차 문화의 확산으로 도로의 안전성과 편리성, 신속성이 요구되고 있다. 본 논문에서는 RTK GPS를 이용하여 기시공된 도로의 중심선 관측값을 획득한 후 최소제곱법으로 도로 선형의 설계제원인 IP IA R을 산출해 내었다. 이런 설계 제원을 이용해 도로선형의 위험요소를 ${\ukcirner}$도로 구조 시설 기준에 관한 규칙${\lrcorner}$ 에 준해서 분석하였다. RTK GPS를 이용함으로써 도로 선형 위험요소를 신속히 분석할 수 있었다. 기존도에서 선형개량의 필요여부를 판단할때나, 교통사고율이 높은 구간에서 선형에 관련된 사고원인을 분석하고자 할 때, 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
최근에는 도로의 교통수요 증가와 자동차 문화의 확산으로 도로의 안전성과 편리성, 신속성이 요구되고 있다. 본 논문에서는 RTK GPS를 이용하여 기시공된 도로의 중심선 관측값을 획득한 후 최소제곱법으로 도로 선형의 설계제원인 IP IA R을 산출해 내었다. 이런 설계 제원을 이용해 도로선형의 위험요소를 ${\ukcirner}$도로 구조 시설 기준에 관한 규칙${\lrcorner}$ 에 준해서 분석하였다. RTK GPS를 이용함으로써 도로 선형 위험요소를 신속히 분석할 수 있었다. 기존도에서 선형개량의 필요여부를 판단할때나, 교통사고율이 높은 구간에서 선형에 관련된 사고원인을 분석하고자 할 때, 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
At a recent, with an increase of traffic demand and a spread of automobile culture, the safety, convenience and speed of highway is required. On this study, using the real time kinematic GPS, observation value at a center line of ready-built road is obtained and then design specification of highway,...
At a recent, with an increase of traffic demand and a spread of automobile culture, the safety, convenience and speed of highway is required. On this study, using the real time kinematic GPS, observation value at a center line of ready-built road is obtained and then design specification of highway, IP, IA and R are obtained by least square method. Using those IP, IA and R, we analysed the risk factor of highway alignment by the standard for structure and facility of the road. With using RTK GPS, we could analyse dangerous element of highway alignment rapidly and cope with dangerous area of the existing road. It is also proved to apply availably whether we determine alignment improvement is needed or not or analyze source of accident related with alignment in the region having a high traffic accident rate.
At a recent, with an increase of traffic demand and a spread of automobile culture, the safety, convenience and speed of highway is required. On this study, using the real time kinematic GPS, observation value at a center line of ready-built road is obtained and then design specification of highway, IP, IA and R are obtained by least square method. Using those IP, IA and R, we analysed the risk factor of highway alignment by the standard for structure and facility of the road. With using RTK GPS, we could analyse dangerous element of highway alignment rapidly and cope with dangerous area of the existing road. It is also proved to apply availably whether we determine alignment improvement is needed or not or analyze source of accident related with alignment in the region having a high traffic accident rate.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 도로의 중심선궤적을 기시공된 노선을 중심으로 RTK GPS를 이용하여 관측하고 안전하게 주행하기 위한 도로의 선형설계요소를 분석하고, 기존 도로의 문제점을 도출하여 안전한 도로설계 및 유지관리에 기여하고자 한다.
도로선형의 양부를 판단하기 위하여서는 설계도에 의하여 판단할 수도 있고, 실제 현장에서 도로 중심선의 궤적을 3차원 좌표값으로 취득하여 이것을 도화하여 선형설계요소를 추출함으로써 판단할 수도 있다. 후자의 경우에는 특히 설계도가 없는 도로에서 할 수 있는 유일한 방법이며, 3차원 좌표값을 취득하는데는 여러가지 방법이 있으나, 본 연구에서는 측점의 위치를 신속히 이동하면서 손쉽게 좌표값을 취득할 수 있는 RTK(Real Time Kinematic) GPS를 이용하며, 이 값들을 이용하여 선형설계요소를 추출하고, 이 요소들이 설계속도에 따른 기준값 범위 내에 해당하는지를 판정하여 위험요소를 분석하는 연구를 수행하였다.
제안 방법
RTK GPS 방법으로 도로 중심선을 측정하여, 그 자료를 이용하여 평면선형상에서 IP, BC, EC 값과 곡선반경(R)을 추출하였으며, 추출된 제원을 토대로 본 연구 대상지역인 남해안 00도로 확·포장 공사 일부 구간에서 설계속도가 50km/h 구간에서 평면선형 에서의 위험 요소를 분석 하였으며, 분석된 결과는 표 13과 같다.
RTK GPS 방법을 이용하여 도로선형 위험요소를 분석하기 위해 도로선형설계에 있어서 안전주행에 필요한 선형설계의 제요소를 분석한 결과 아래와 같은 결론을 얻을 수 있었다
RTK GPS를 이용하여 도로선형 위험요소를 분석하기 위해, 연구대상도로인 남해안 00도로 확·포장 공사 일부 구간에서 RTK GPS 측량방식으로 도로중심선을 측량하였다.
곡선반경인 R값을 구하기 위하여 GPS에 의해 관측된 도로 중심선의 좌표값이 최소제곱선 상에서 벗어나는 좌표점을 선택하여 두 최소제곱 선상에 접하는 법선을 나타내어서, 두 법선이 교차하는 점을 구한 후에 그 교차점과 최소 제곱 선상의 접하는 좌표점과의 거리를 곡선반경 日로 판별할 수 있었다. 따라서, 이 원상에서 접하는 접선에서의 교점인 BC와 EC값을 나타낼 수가 있었다.
관측시스템은 그림 1과 같이 도로 주변에 기지국을 설치하였고, 도로의 중심선 선형을 GPS로 관측하는 방법으로 차량에 GPS수신기를 탑재하여 관측하는 방법이 효과적이나 도로건설 후 또는 공용중인 도로의 중심선을 따라서 GPS를 탑재한 차량을 운행하는 것은 운전기능에 따라서 관측값이 크게 달라질 수도 있으므로 본 연구에서는 그림 2와 같은 대차를 이용하였다.
2 而 구간을 선정하여 관측하였다. 측점위치는 가표지로 된 도로중심선상에서 측정되었고, 이동 속도는 1 血!당 약 1시간 정도 소요되나, 본 연구에서는 전 노선 구간이 확 트인 구간이 아니므로 사진 1과 같이 각 구간을 3부분으로 나누어서 즉정을 하였다. 관측장비로는 Trimble 사에서 제조된 1 주파 장비로 사용하였으며, 모델명은 46(力LS이고, 관측장비 제원은 표 10과 같다.
따라서 본 연구에서는 그림 1과 같이 대차에 GPS수신기를 고정시키고, 이 대차 측면을 도로중심선으로 Lane Marking에 접하도록 하면서 대차를 인력으로 끌면서 측량하였다.
추출하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 종단선형의 궤적은 GPS에서 취득된 종단좌표를 CAD상에서 DWG화일로 변환시켜 그림 9와 같이 종단선형 궤적을 나타내었고, 여기서 VIP값을 추출하기 위하여 표 11에서 GPS에 의해 관측된 표고값을 가지고 그림 7과 같이 최소제곱 선을 이용하였다.
설계속도가 50km/h인 본 연구대상지역에서 RTK GPS 방법으로 노선중심선을 측정하여, 그 자료를 이용하여 종단선형에서는 VIP, 종단 곡선장 그리고 종단경사값을 추출하여 위험요소를 분석한 결과 표 14와 같다.
설계속도가 50km/h인 본 연구대상지역에서 RTK GPS 방법으로 도로 중심선을 측정하여, 그 자료를 이용하여 평면선형과 종단선형을 추출한 후 선형을 조합하여 분석한 결과 표 15와 같다. 표 15에서 종단곡선과 평면곡선의 조화가 안전주행에 필수적인 사항인 것에 비추어 볼 때 종단곡선의 고점부나 저점부에 평면 배향 곡선의 변곡점을 두는 것은 위험요소를 내포하고 있으며, 본 연구 노선에서는 3개 구간에 입체 선형이 불량인 것으로 분석되었다.
대상 데이터
9 - 2001. 10. 13 사이에 관측하였으며, 관측대상지역은 경남 고성에서 거제방향인 남해안 00도로 확·포장공사 일부 구간 중, 설계도가 입수되어 있고, 평면 선형 및 종단선형이 확실한 구간에서 약 1.2 而 구간을 선정하여 관측하였다. 측점위치는 가표지로 된 도로중심선상에서 측정되었고, 이동 속도는 1 血!당 약 1시간 정도 소요되나, 본 연구에서는 전 노선 구간이 확 트인 구간이 아니므로 사진 1과 같이 각 구간을 3부분으로 나누어서 즉정을 하였다.
측점위치는 가표지로 된 도로중심선상에서 측정되었고, 이동 속도는 1 血!당 약 1시간 정도 소요되나, 본 연구에서는 전 노선 구간이 확 트인 구간이 아니므로 사진 1과 같이 각 구간을 3부분으로 나누어서 즉정을 하였다. 관측장비로는 Trimble 사에서 제조된 1 주파 장비로 사용하였으며, 모델명은 46(力LS이고, 관측장비 제원은 표 10과 같다.
본 연구의 현장관측은 2001. 9.
데이터처리
평면선형의 궤적은 RTK GPS에서 취득된 도로 중앙선 평면좌표를 Auto CAD상에서 DWG 화일로 변환시켜 그림 6과 같이 평면선형 궤적을 나타내었고, 그림 7과 같이 최소제곱선을 이용하여 평면선형 설계요소인 IP점과 日을 추출하였고, 그 흐름도는 그림 8과 같으며, 이를 이용하여 Fortran 프로그램으로 계산하였다.
성능/효과
둘째, RTK GPS 방법으로 도로 중심선을 관측한 결과 설계 제원상에서 제시된 선형제원과 가까운 값을 취득할 수 있었다.
따라서, 종단경사는 VIP값을 연결하여 그 기울기로 산출할 수 있었고, 종단곡선길이도 최소제곱 선에 의해 추출할 수 있었다.
또한, 최소종단곡선 변화비율인 볼록형 종단곡선에서는 IQm/% 이상이지만, 본 선형에서 최소종단 변화비율은 1개의 구간에서 위반되었다.
셋째, RTK GPS 방법으로 도로안전시설물의 위치선정 및 준공검사에서 효율적으로 사용될 수 있는 방법으로 판단되고, 설계기준을 만족하지 못하는 구간 또는 설계도가 소실된 교통사고 다발 지역에서 이와 같은 방법으로 선형을 제시하여 주행속도를 제한할 수 있는 근거를 마련할 수 있다.
표 15에서 종단곡선과 평면곡선의 조화가 안전주행에 필수적인 사항인 것에 비추어 볼 때 종단곡선의 고점부나 저점부에 평면 배향 곡선의 변곡점을 두는 것은 위험요소를 내포하고 있으며, 본 연구 노선에서는 3개 구간에 입체 선형이 불량인 것으로 분석되었다.
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