합리적인 도로 설계를 통해 운전자들의 기대를 만족시켜, 운전자들이 도로의 조건을 충분히 인지하여 주행하도록 하는 것은 매우 중요하다. 이러한 도로의 경우 우리는 흔히 선형의 일관성이 확보되어 운전자들이 안전하고 편안한 차량 주행을 할 수 있는 것이라고 말한다. 위에서 언급한 설계 일관성의 확보 유무를 평가하기 위해 국내 외에서 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 국내 외 설계 일관성 평가 방법을 유형별로 구분하여 정리해 보고, 국내현실에 가장 적합하다고 판단되는 방법론을 응용하여, 일반국도의 과거 조사 자료를 바탕으로 현실적인 설계 일관성기법을 개발하고자 한다. 본 연구에서 개발한 모형은 곡선구간 상류부 100m지점의 속도($V_t$)를 변수로 포함하는 예측식으로 양방향 2차로는 $R{\leq}200m$인 경우와 R>200m인 경우로 나누어 예측식을 개발하였다. $R{\leq}200m$인 경우에는 곡선반경(R)과 $V_t$의 영향이 있고, R>200m인 구간에서는 기하구조의 영향보다는 곡선 상류부 100m지점의 속도($V_t$)가 영향이 있는 것으로 판단된다. 양방향 4차로의 경우도 R값을 400m라는 값에서 두 구간으로 구분하여 예측하였지만 양방향 2차로와는 달리 두 구간에서 모두 기하구조의 영향보다는 $V_t$의 영향이 더 큰 것으로 판단되었다. 향후 보다신뢰도가 높은 예측모형식 개발을 위해서는 더욱 정확하고 다양한 기하구조의 자료의 수집이 필요하다. 그리고 곡선 상류부 직선구간의 여러 지점의 속도를 수집하면 보다 신뢰도가 높은 예측 모형식 개발이 가능할 것이다.
합리적인 도로 설계를 통해 운전자들의 기대를 만족시켜, 운전자들이 도로의 조건을 충분히 인지하여 주행하도록 하는 것은 매우 중요하다. 이러한 도로의 경우 우리는 흔히 선형의 일관성이 확보되어 운전자들이 안전하고 편안한 차량 주행을 할 수 있는 것이라고 말한다. 위에서 언급한 설계 일관성의 확보 유무를 평가하기 위해 국내 외에서 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 국내 외 설계 일관성 평가 방법을 유형별로 구분하여 정리해 보고, 국내현실에 가장 적합하다고 판단되는 방법론을 응용하여, 일반국도의 과거 조사 자료를 바탕으로 현실적인 설계 일관성기법을 개발하고자 한다. 본 연구에서 개발한 모형은 곡선구간 상류부 100m지점의 속도($V_t$)를 변수로 포함하는 예측식으로 양방향 2차로는 $R{\leq}200m$인 경우와 R>200m인 경우로 나누어 예측식을 개발하였다. $R{\leq}200m$인 경우에는 곡선반경(R)과 $V_t$의 영향이 있고, R>200m인 구간에서는 기하구조의 영향보다는 곡선 상류부 100m지점의 속도($V_t$)가 영향이 있는 것으로 판단된다. 양방향 4차로의 경우도 R값을 400m라는 값에서 두 구간으로 구분하여 예측하였지만 양방향 2차로와는 달리 두 구간에서 모두 기하구조의 영향보다는 $V_t$의 영향이 더 큰 것으로 판단되었다. 향후 보다신뢰도가 높은 예측모형식 개발을 위해서는 더욱 정확하고 다양한 기하구조의 자료의 수집이 필요하다. 그리고 곡선 상류부 직선구간의 여러 지점의 속도를 수집하면 보다 신뢰도가 높은 예측 모형식 개발이 가능할 것이다.
It's essential to meet the expectations of drivers through reasonable road design, which makes the drivers to recognize the conditions of road sufficiently. In this case, we could say that because the roads are consistently designed, drivers can make a safe and comfortable drive. There are so many s...
It's essential to meet the expectations of drivers through reasonable road design, which makes the drivers to recognize the conditions of road sufficiently. In this case, we could say that because the roads are consistently designed, drivers can make a safe and comfortable drive. There are so many studies about the alignment design consistency methods which are previously mentioned. In this study, Firstly we categorize the studies which are concerned with the estimation of the alignment design consistency methods and then apply the method which fits for the actual condition into the practice. And we'll make a realistic method by using the data which aye collected from the National Road. The developed model in this study is the predicting model including speed($V_t$) as the variable on the upper stream 100m of the curve. This model was developed which divided to two cases in the all directions of two lanes; One case is the $R{\leq}200m$ and another case is the R>200m. In the section of the $R{\leq}200m$, this case was influenced on the road alignment(R) and($V_t$) and another section was found that is affected to the speed($V_t$) on the upper stream loom rather than the effect of road alignment(R). In the case of all directions of four lanes, however, this study is predicted divided to two sections on the 400m of R, these section have more influenced to($V_t$) than the road alignment factors. This result of the four lanes was represented to different result with the two lanes. This study will further need development of the predicting model with the higher confidence through collecting data with more the exact data, the various road alignment data and speed of the several sections on the upper stream on the curve.
It's essential to meet the expectations of drivers through reasonable road design, which makes the drivers to recognize the conditions of road sufficiently. In this case, we could say that because the roads are consistently designed, drivers can make a safe and comfortable drive. There are so many studies about the alignment design consistency methods which are previously mentioned. In this study, Firstly we categorize the studies which are concerned with the estimation of the alignment design consistency methods and then apply the method which fits for the actual condition into the practice. And we'll make a realistic method by using the data which aye collected from the National Road. The developed model in this study is the predicting model including speed($V_t$) as the variable on the upper stream 100m of the curve. This model was developed which divided to two cases in the all directions of two lanes; One case is the $R{\leq}200m$ and another case is the R>200m. In the section of the $R{\leq}200m$, this case was influenced on the road alignment(R) and($V_t$) and another section was found that is affected to the speed($V_t$) on the upper stream loom rather than the effect of road alignment(R). In the case of all directions of four lanes, however, this study is predicted divided to two sections on the 400m of R, these section have more influenced to($V_t$) than the road alignment factors. This result of the four lanes was represented to different result with the two lanes. This study will further need development of the predicting model with the higher confidence through collecting data with more the exact data, the various road alignment data and speed of the several sections on the upper stream on the curve.
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문제 정의
형을 분석 유형별로 구분하여 평가한다. 각 모형별 평가 방법과 기준에 관하여 분류 및 정리하여 우리나라 현실에 적용이 가능한 설계 일관성 평가 모형을 모색한다.
모형이다. 그러나 기존의 주행속도 분석 기법은 서로 차이가 있으므로, 본 연구에서는 이들 기존연구의 속도분석 모형구조를 심층적으로 검토한다.
볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 분석 전체구간을 주행속도와 기하구조별로 구분(곡선반경을 기준으로 분류)하여 보다 합리적인 주행속도에대 해 예 측모형 을 정 립 하고자 한다.
이루어졌다. 따라서 본 연구에서는 속도 자료 수집과 기존 연구와의 비교 및 검증이 용이한 설계 일관성 평가 방법을 응용하여 검토하기로 한다. 즉, 속도는 설계 일관성을 평가하는 가장 기초적인 측정 지표로써 본 연구에서는 현재까지 개발된 주행속도 예측모형의 특성을 살펴본 후, 우리나라에 적용 가능한 새로운 모형을 개발하고자 한다.
본 연구는 도로 설계 일관성 평가의 방법을 정리하고 가장 일반적으로 사용되고 있는 주행속도 예측 방법을 이용한 설계 일관성 평가를 하는 방법에 대한 분석을 수행하였다.
본 연구에서는 새로운 설겨 일관성 평가 모형을 구축하기에 앞서 기존 연구 중 모형 구조가 우수한 모형과 모형산정결과 우수한 모형의 장점을 응용하여 적용 가능성이 높은 모형을 개발한다. 모형식에 포함될 변수들은 수집된 자료를 이용하여 다중 공선성 여부로 분석하고 95% 신뢰수준에서 유의하다고 판단되는 변수들을 선정했다.
본 연구는 기존의 국내.외 설계 일관성 평가 방법을 유형별로 구분하여 정리해 보고, 국내현실에 가장 적합하다고 판단되는 방법론을 응용하여, 일반국도의 과거 조사 자료를 바탕으로 현실적인 설계 일관성 기법을 개발하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 속도 자료 수집과 기존 연구와의 비교 및 검증이 용이한 설계 일관성 평가 방법을 응용하여 검토하기로 한다. 즉, 속도는 설계 일관성을 평가하는 가장 기초적인 측정 지표로써 본 연구에서는 현재까지 개발된 주행속도 예측모형의 특성을 살펴본 후, 우리나라에 적용 가능한 새로운 모형을 개발하고자 한다.
제안 방법
4차로 역시 주행속도 예측 모형의 변수로는 곡선 구간 상류부 100m지점의 주행속도를 반영하여 주행속도 예측 모형을 개발하였다.
구분의 기준은 곡선반경이 400m로 구분할 때 가장 뚜렷한 차이가 나타났으므로 본 연구에서는 곡선반경 기준을 400m로 정하여 분석한다 .
기존 연구 모형들 중 구조적으로 우수한 모형 중에 우리나라 도로 상황에 적합할 것이라 판단되는 모형을 선정한다. 구조적으로 우수한 모형이라 함은 설계 일관성을 평가하는데 있어서 모형 변수의 적합성이 높은 것을 의미한다.
따라서 본 연구에서는 2차로, 4차로 구간을 Fitzpatrick 등의 연구를 응용하여 곡선반경별 세분화하여 분석했다.
곡선반경별로 구분하여 주행속도를 예측한 결과, 두 가지 모형 중 한 가지 모형이 50% 미만으로 예측의 정확성이 떨어져 기하구조별로 구분하여 예측하는 것은 의미가 없다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 4차로의 경우는 전체구간에 대한 주행속도 예측 모형을 선택한다.
최소제곱 오차(RMSE)는 값이 클수록 분석 모형의 예측값이 실제 도로의 관측값과 적합하지 않다는 것을 의미한다. 따라서, 본 연구에서는 RMSE값이 가장 작은 모형 5가지를 선정하여 분석하였다. 표 7은 주행속도 예측 모형 예측의 오차가 가장 작은 모형을 선정한 결과이다.
모형 산정 결과의 분석 과정에서 양방향 4차로 의경 우 양방향 2차로에 비해 기 존연구결과가 부족하고 적용성의 문제로 본 연구에서는 분석 가능한 3개의 모형을 선정하였다.
곡선반경이 R< 200m인 구간의 변수 분석 결과는 곡선반경과, 상류부 100m지점 속도 두 가지의 변수가 모두 곡선부주행속도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 반면, 200m<RM1000m인 구간은 곡선반경의 상관관계가 떨어져 곡선부 상류부 100m지점속도만을 변수로 포함한 예측모형을 구축하였다.
본 연구에서 개발된 모형을 분석 구간 이외의 다른 분석 구간에 적용함으로써 적 합성 검증을 수행한다.
본 연구에서 개발한 모형은 곡선 상류부 100m 지점의 속도(*) 를 변수로 포함하는 예측식으로서, 양방향 2차로는 RV200m인 경우와 R>200m인 경우로 나누어 예측식을 개발하였다. R≤200m인 경우에는 기하구조와 Vt의 영향이 있고' R>200m인 구간에서는 기하구조의 영향보다는 곡선 상류부 100m 지점의 속도(Vt)가 영향이 있는 것으로 판단된다.
분석 방법으로는 모형의 구조가 우수한 모형과 구조에 관계없이 산정결과가 우수한 모형을 선정하여 새로운 모형과 비교 분석하였다. 새로운 모형의 경우 모형의 구조상 유의하다고 판단된 장점을 바탕으로 평면곡선의 구분을 통한 주헝속도 예측 모형을 개발하였다.
상관분석을 통하여 주행속도 예측모형을 개발하였다. 주행속도 예측 변수는 곡선구간 상류부 100m 지점의 주행속도의 영향이 가장 큰 것으로 판단되어, 다음과 같은 회귀 모형식으로 도출하였다.
모형과 비교 분석하였다. 새로운 모형의 경우 모형의 구조상 유의하다고 판단된 장점을 바탕으로 평면곡선의 구분을 통한 주헝속도 예측 모형을 개발하였다.
설계 일관성 평가를 위한 주행속도 예측 모형식을 개발하기에 수집한 본 연구 자료가 모든 지역을 대변할 수 있는 대표성을 지니는지에 대한 여부를 판단하기 위해 자료의 정규성 확인작업을 수행하였다. 그림2, 3에서 볼 수 있듯이 2차로와 4차로의 속도 자료는 정규분포를 이루고 있으므로 분석 과정에서 분석자료의 대표성을 나타내고 있다고 판단할 수 있다.
개발하였다. 운전자들은 도로 주행시 필요한 정보의 대부분을 눈을 통해서 얻는다는 사실에 중점을 두어 곡선부 평면선형에서의 작업부하(WL)를 예측하는 회귀 모형식을 개발하였다.
위의 2가지 단계를 거쳐 각 모형의 장단점 및 개선방안을 모색한 후, 새로운 설계 일관성 모형을 구축한다.
모형식에 포함될 변수들은 수집된 자료를 이용하여 다중 공선성 여부로 분석하고 95% 신뢰수준에서 유의하다고 판단되는 변수들을 선정했다. 유의 수준에서 선정된 변수와 주행속도의 관계를 통해 회귀 모형식을 선정했으며, 모형식은 다음과 같다.
구조적으로 우수한 모형이라 함은 설계 일관성을 평가하는데 있어서 모형 변수의 적합성이 높은 것을 의미한다. 이러한 구조상 우수한 모형을 분석 구간에 적용하여 가장 정확한 예측을 나타내는 모형을 선정 한다.
(1988b, 1995)은 설계속도(Vd와 85퍼센트 주행속도(V85)의 차이를 평균 사고율과 비교하여 관계를 규명하였다. 이를 바탕으로 도로의 일관성 평가 기준을 Good, Fair, Poor로 구분하여 표 1과 같이 제시하였다.
그 예로 독일에서는 설계속도는 최소곡선반경과 최대 경사지점에서 예상되는 차량 속도를 기준으로 설정한다. 일단 주행속도 산출이 이루어지면 설계속도와 차이가 큰 도로를 찾아내어 설계 일관성을 검토한다. 이러한 점에 기인하여 미국의 경우 Leisch & Leisch가 제시한 lOmph의 법칙을 설계 일관성 평가에 응용하고 있다.
이용하여 방법론을 개발하였다. 작업부하의 수준을 1〜6으로 구분하고 평균 작업부하C&)는 전문가집단이 제시한 일반적인 도로 기하구조 특성의 값을 이용하였다.
통계적 분류 결과 곡선반경 200m기준으로 분류하였고 곡선반경의 분류에 따라 구간을 산정하여 속도 예측모형을 정립하였다. 즉, RW200m인 구간과 200m<R인 구간으로 분류하여 주행속도 예측 모형을 정 립하였다.
대상 데이터
분석을 위한 자료 수집은 지방부 2차로의 108개 지점과 4차로의 92개 지점에서 이루어졌으며 2차로의 경우 제한속도가 60km/h로 동일하며 4차로의 경우 80km/h, 90lWh인 구간에서 측정되었다. 수집된 자료는 경기도, 강원도, 충청도, 전라도 지점에서 1999년〜2004년 첨두, 비첨두 시간동안의 자유 교통류 상태를 조사한 것이다.
수행했다. 비교대상 모형은 본문에서 검토했던 모형구조가 우수한 모형과 산출결과가 우수한 모형을 포함했고, 속도 검증에는 추가적으로 확보한 속도 자료를 이용했다.
수집된 자료는 경기도, 강원도, 충청도, 전라도 지점에서 1999년〜2004년 첨두, 비첨두 시간동안의 자유 교통류 상태를 조사한 것이다. 변수는 제한속도, 분석구간의 곡선반경, 곡선길이, 직선길이, 곡선구간 상류부 100m지점의 85퍼센트 주행속도, 평면곡선의 교각, 종단경사차 등으로 정리된다.
데이터처리
1, ) 2)에서 살펴본 단일구간과 연속구간의 경우 속도차를 이용하여 설계 일관성을 평가한다. 이러한 속도 차를 산정하기 위해서는 주행속도 예측모형을 구축하게 되는데 국내.
곡선반경을 기준으로 2차로를 세분화하였고 구분하는 값은 p-value를 통하여 통계적 유의정도를 확인한 후 분류하였다. 통계적 분류 결과 곡선반경 200m기준으로 분류하였고 곡선반경의 분류에 따라 구간을 산정하여 속도 예측모형을 정립하였다.
기존 연구 중 모형 산정 결과의 우수성을 검토하기 위하여 최소제곱오차(RMSE)방법을 이용한다. 최소제곱 오차(RMSE)는 값이 클수록 분석 모형의 예측값이 실제 도로의 관측값과 적합하지 않다는 것을 의미한다.
본 연구에서 제시하는 모형에 대해 속도모형 검정 과정을 수행했다. 비교대상 모형은 본문에서 검토했던 모형구조가 우수한 모형과 산출결과가 우수한 모형을 포함했고, 속도 검증에는 추가적으로 확보한 속도 자료를 이용했다.
후 분류하였다. 통계적 분류 결과 곡선반경 200m기준으로 분류하였고 곡선반경의 분류에 따라 구간을 산정하여 속도 예측모형을 정립하였다. 즉, RW200m인 구간과 200m<R인 구간으로 분류하여 주행속도 예측 모형을 정 립하였다.
성능/효과
2차로 전체구간을 분석 한 결과와 비교하면 전체구간에서는 곡선반경과 주행속도와의 관계가 6.9%로 상관관계가 낮으나 곡선반경 200m를 기준으로 구분하여 분석한 결과, 곡선반경 200m 미만의 구간에서는 곡선반경이 작아질수록 주행속도가 떨어지는 관계임을 알 수 있으며 상관관계는 30.9%로 다소 높아졌다. 반면 곡선반경이 200m 이상인 구간에서는 곡선반경과 뚜렷한 관계(0.
4차로를 곡선반경 400m로 구분하여 분석 한 결과, 2차로와는 달리 세부구간으로 구분한 상태에서의 곡선반경과 주행속도의 관계는 구분하지 않을 때에 비해 오히려 낮은 상관관계를 보이는 것으로 분석되었다. 즉, 전체구간으로 속도예측모형을 개발한 것이 세부구간으로 분류하여 모형을 개발한 모형보다 우수하다고 판단된다.
나타냈다. RMSE 검정 결과도 2차로 구간에서 새로 개발된 모형이 5.86으로 McFadden 이 23.21와 McLean 8.31보다 적은 오차값을 나타냈다. 4차로의 경우 또한 새로 개발된 모형이 5.
05보다 작으므로 유의하다고 판단할 수 있다. 곡선반경별로 구분하여 주행속도를 예측한 결과, 두 가지 모형 중 한 가지 모형이 50% 미만으로 예측의 정확성이 떨어져 기하구조별로 구분하여 예측하는 것은 의미가 없다고 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 4차로의 경우는 전체구간에 대한 주행속도 예측 모형을 선택한다.
예측모형의 변수로 포함시켰다. 곡선반경이 R< 200m인 구간의 변수 분석 결과는 곡선반경과, 상류부 100m지점 속도 두 가지의 변수가 모두 곡선부주행속도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 반면, 200m<RM1000m인 구간은 곡선반경의 상관관계가 떨어져 곡선부 상류부 100m지점속도만을 변수로 포함한 예측모형을 구축하였다.
개발의 우수성을 지니고 있다. 도로구간을 세부적으로 분류하여 모형식을 추정함으로써 속도예측 의정 확도를 높혔다.
본 연구에서 2차로 도로의 기하구조 관련 변수들의 분석 결과, 주행속도는 곡선부 상류부 100m 지점속도에 영향을 받는 것으로 나타났으므로 주행속도 예측모형의 변수로 포함시켰다. 곡선반경이 R< 200m인 구간의 변수 분석 결과는 곡선반경과, 상류부 100m지점 속도 두 가지의 변수가 모두 곡선부주행속도에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
본 연구에서 구축한 주행속도 예측 모형은 실제 우리나라 도로 영향을 고려한 모형으로 기하구조만으로 분석을 하는 해외 연구에 비해 보다 정확한 예측이 가능하였다. 그 이유는 본 연구에서는 기하구조별로 도로구간을 분류하여 속도를 예측하였기 때문에 신뢰도가 높아진 것으로 판단된다.
상관관계를 분석하였다. 분석 결과 기존연구의 속도예측모형에서 사용되어 왔던 주요 변수인 곡선반경, 곡선길이 , 종단경사등과 같은 기하구조 관련 변수는 주행속도와의 상관관계가 적은 것으로 판단된다. 그림 4는 곡선반경(R)을 기준으로 2차로 주행속도와의 관계를 나타낸 것이다.
앞선 분석 결과에서 전체구간에 대한 분석 결과는 곡선반경에 대한 영향이 불분명한 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구에서는 2차로, 4차로 구간을 Fitzpatrick 등의 연구를 응용하여 곡선반경별 세분화하여 분석했다.
즉, 전체구간으로 속도예측모형을 개발한 것이 세부구간으로 분류하여 모형을 개발한 모형보다 우수하다고 판단된다.
후속연구
향후 더 욱 정 확하고 다양한 기하구조의 자료, 그리고 곡선 상류부 직선구간의 여러 지점의 속도를 수집하여 신뢰도가 높고, 다양한 검증을 통해 개발된 속도예측 모형식이 필요하다.
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