엇갈림 현상은 고속도로에서 동일 방향을 진행하는 두 교통류가 연결로에 의해 다른 도로와 연결됨으로써 교통류간에 합류 또는 분류가 일어남에 따라 발생하는 교차현상을 말한다. 엇갈림 현상은 짧은 구간에서 집중적으로 발생하는 운영 특성 때문에 다른 도로구간에서 발생하는 교통혼란보다 더 과도한 혼란이 생기기 쉬우며 이는 도로 전체 서비스수준 저하를 초래하는 원인이 되기도 한다. 본 연구는 개별차량에 대한 미시적 분석이 가능한 고속도로의 항공사진 자료를 분석함으로써 교통와해 발생시 고속도로 엇갈림구간의 교통류 특성을 차로별로 미시적인 방법을 통하여 관찰하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 엇갈림구간의 진출입교통량으로 인한 본선 교통류의 정체과정을 분석하기 위해 고속도로의 엇갈림구간에서 수집한 항공사진 원시 자료를 차로별 30초 단위의 교통량, 속도, 밀도자료로 생성하고, 이 자료를 토대로 차로별 안정류에서 정체류로 변화하는 시간대와 구간을 파악하여 교통와해 특성을 분석하며, 또한, 개별차량데이터를 이용하여 시간과 거리에 따른 시공간도를 작성하여 엇갈림구간의 특성에 대해 해석하여 교통와해 발생 여건을 분석하고 차로 별 교통류 전파과정을 면밀히 관찰한다. 본 연구는 혼잡교통류 상태의 고속도로 엇갈림 구간에 대한 미시적 분석을 수행하여 교통와해 현상을 실제 자료를 토대로 확인하고, 유비쿼터스 환경하에서 개발 가능한 개별차량들의 교통특성과 알고리즘개발에 대한 기초이론을 제공한다는 데에 의의가 있다.
엇갈림 현상은 고속도로에서 동일 방향을 진행하는 두 교통류가 연결로에 의해 다른 도로와 연결됨으로써 교통류간에 합류 또는 분류가 일어남에 따라 발생하는 교차현상을 말한다. 엇갈림 현상은 짧은 구간에서 집중적으로 발생하는 운영 특성 때문에 다른 도로구간에서 발생하는 교통혼란보다 더 과도한 혼란이 생기기 쉬우며 이는 도로 전체 서비스수준 저하를 초래하는 원인이 되기도 한다. 본 연구는 개별차량에 대한 미시적 분석이 가능한 고속도로의 항공사진 자료를 분석함으로써 교통와해 발생시 고속도로 엇갈림구간의 교통류 특성을 차로별로 미시적인 방법을 통하여 관찰하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 엇갈림구간의 진출입교통량으로 인한 본선 교통류의 정체과정을 분석하기 위해 고속도로의 엇갈림구간에서 수집한 항공사진 원시 자료를 차로별 30초 단위의 교통량, 속도, 밀도자료로 생성하고, 이 자료를 토대로 차로별 안정류에서 정체류로 변화하는 시간대와 구간을 파악하여 교통와해 특성을 분석하며, 또한, 개별차량데이터를 이용하여 시간과 거리에 따른 시공간도를 작성하여 엇갈림구간의 특성에 대해 해석하여 교통와해 발생 여건을 분석하고 차로 별 교통류 전파과정을 면밀히 관찰한다. 본 연구는 혼잡교통류 상태의 고속도로 엇갈림 구간에 대한 미시적 분석을 수행하여 교통와해 현상을 실제 자료를 토대로 확인하고, 유비쿼터스 환경하에서 개발 가능한 개별차량들의 교통특성과 알고리즘개발에 대한 기초이론을 제공한다는 데에 의의가 있다.
Weaving is defined as the crossing of two or more traffic streams traveling in the same general direction along a significant length of highway without the aid of traffic control devices. Compared with other freeway sections, perturbation is easy to happen at weaving section. Because there are a lot...
Weaving is defined as the crossing of two or more traffic streams traveling in the same general direction along a significant length of highway without the aid of traffic control devices. Compared with other freeway sections, perturbation is easy to happen at weaving section. Because there are a lot of lane-changing maneuvers at the weaving section, traffic is subject to turbulence in excess of that normally presents on freeway basic section. This turbulence causes operational problems and its impact must be considered. The purpose of this paper is to perform a basic study on flow characteristics by lane, which can be achieved through analyzing breakdown phenomenon in the microscopic approach. The study made use of data derived from the aerial photography for the microscopic analysis. This research produced the 30-second interval data such as flows, speeds, and densities for the macroscopic analysis and derived the vehicular data to draw time-space diagram for the microscopic analysis. The paper analyzed the traffic characteristics using flows, speeds and densities variation and investigated the conditions of breakdown occurrence with the time-space diagrams. The breakdown phenomenon was identified at weaving section and the propagation from free flow to synchronized flow was observed in this study. In the future, the findings help develop the traffic operational algorithm to manage the traffic congestion under ubiquitous circumstance since the conditions of breakdown Phenomenon can be understood more.
Weaving is defined as the crossing of two or more traffic streams traveling in the same general direction along a significant length of highway without the aid of traffic control devices. Compared with other freeway sections, perturbation is easy to happen at weaving section. Because there are a lot of lane-changing maneuvers at the weaving section, traffic is subject to turbulence in excess of that normally presents on freeway basic section. This turbulence causes operational problems and its impact must be considered. The purpose of this paper is to perform a basic study on flow characteristics by lane, which can be achieved through analyzing breakdown phenomenon in the microscopic approach. The study made use of data derived from the aerial photography for the microscopic analysis. This research produced the 30-second interval data such as flows, speeds, and densities for the macroscopic analysis and derived the vehicular data to draw time-space diagram for the microscopic analysis. The paper analyzed the traffic characteristics using flows, speeds and densities variation and investigated the conditions of breakdown occurrence with the time-space diagrams. The breakdown phenomenon was identified at weaving section and the propagation from free flow to synchronized flow was observed in this study. In the future, the findings help develop the traffic operational algorithm to manage the traffic congestion under ubiquitous circumstance since the conditions of breakdown Phenomenon can be understood more.
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문제 정의
또한, 엇갈림구간에서 연결로 차량의 진입과 본선 차량의 진출에 따른 본선과 연결로차량들의 차로변경, 가감속 행태들이 시공간 도를 통하여 관측되었다. 그리고 교통와해 발생시 시공간 도와 교통와해 미발생시 시공간도를 비교하여 교통 와해 발생 여건에 대해 확인하여 설명하였다. 본 연구에서 사용한 Baltimore Washington의 엇갈림 구간의 시공간도 분석을 통해 다음의 여건을 만족해야 교통와해가 발생할 수 있음을 확인하였다.
따라서, 본 연구에서는 해당 고속도로 구간을 세 구간(엇갈림전, 엇갈림, 엇갈림후)으로 분할하여 원시자료를 일정 간격과 수집간격(30초) 단위의 교통변수를 산출할 수 있는 프로그램을 작성하였으며 이를 이용하여 각 관측지점별 분석단위 동안 교통량, 속도, 밀도 데이터를 생성하였다. 또한, 좀 더 미세한 분석을 수행하고자 차로별 시간대별 시공간도를 작성하기 위한 시간과 거리 데이터를 생성하였다.
본 연구는 개별차량에 대한 미시적 분석이 가능한 고속도로의 실제 항공사진자료를 분석함으로써 교통 와해 발생시 고속도로 엇갈림구간의 교통류 특성을 차로별로 미시적인 분석을 통하여 교통 와해 현상을 관찰함으로써 교통와해 발생 여건에 대한 연구를 수행함을 목적으로 하였다.
본 연구는 개별차량에 대한 미시적 분석이 가능한 고속도로의 항공사진 자료를 분석함으로써 교통와해 발생시 고속도로 엇갈림구간의 교통류 특성을 차로별로 미시적인 방법을 통하여 관찰하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 엇갈림구간의 진출입 교통량으로 인한 본선 교통류의 정체과정을 분석하기 위해 고속도로의 엇갈림구간에서 수집한 항공사진 원시 자료를 차로별 30초 단위의 교통량, 속도, 밀도자료로 생성하고, 이 자료를 토대로 차로별안 정류에서 정체류로 변화하는 시간대와 구간을 파악하여 교통와해 특성을 분석하며, 또한, 개별차량 데이터를 이용하여 시간과 거리에 따른 시공간 도를 작성하여 엇갈림구간의 특성에 대해 해석하여 교통 와해 발생 여건을 분석하고 차로별 교통류 전파과정을 면밀히 관찰한다.
본 연구는 본선으로 진입 또는 연결로로 진출하는 교통류로 인해 발생하는 혼잡에 대한 영향을 각 지점별 본선 각 차로의 교통변수와 연결로 교통류의 교통변수를 이용하여 시공간적으로 분석하고자 한다.
본 연구는 엇갈림구간을 대상으로 혼잡교통류 상태의 연결로 교통류와 본선 교통류간의 관계에 대한 미시적 분석을 수행하여 교통와해 발생 여건에 대한 분석을 하였으며 교통와해에 대한 특성 분석을 토대로 향후 유비쿼터스 환경하에서 실현 가능한 연속류 운영관리 알고리즘 개발의 기초이론을 제공하는데 의의가 있다.
본 연구는 혼잡교통류 상태의 고속도로 엇갈림구간에 대한 미시적 분석을 수행하여 교통와해 현상을 실제 자료를 토대로 확인하고, 혼잡교통류에 대한 기초이론을 제공한다는 데에 의의가 있다.
가설 설정
. 셋째, 연결로에서 본선으로 진입하는 교통량의 수준이 높아야 한다.
제안 방법
Baltimore Washington 구간의 엇갈림 교통류에 따른 본선차로의 교통특성을 알아보기 위해 각 차로별 시공간도를 비교분석해 보았다.<그림 6>은 교통류 특성 분석에서 3, 000초~3, 200초사이에 교통 와해가 발생한 것으로 분석되었기 때문에 이 시간대의 시공도를 작성하였으며 엇갈림구간 시작지점 (641ft)과 끝지점 (1304ft)을 실선으로 표시하였다.
교통류 특성분석을 통해 거시적으로 교통 와해가 발생했음을 확인하였고 교통와해 발생시 세 구간 (엇갈림전, 엇갈림, 엇갈림후)의 교통류 특성에 대해 살펴보았다. 또한, 엇갈림구간에서 연결로 차량의 진입과 본선 차량의 진출에 따른 본선과 연결로차량들의 차로변경, 가감속 행태들이 시공간 도를 통하여 관측되었다.
따라서, 본 연구에서는 해당 고속도로 구간을 세 구간(엇갈림전, 엇갈림, 엇갈림후)으로 분할하여 원시자료를 일정 간격과 수집간격(30초) 단위의 교통변수를 산출할 수 있는 프로그램을 작성하였으며 이를 이용하여 각 관측지점별 분석단위 동안 교통량, 속도, 밀도 데이터를 생성하였다. 또한, 좀 더 미세한 분석을 수행하고자 차로별 시간대별 시공간도를 작성하기 위한 시간과 거리 데이터를 생성하였다.
먼저, 의 Baltimore Washington 기하구조와 같이 전체 엇갈림구간을 세 구간 즉 엇갈림전 (0ft~641ft), 엇갈림(641ft~l, 304ft), 엇갈림후(l, 304ft~1, 606ft) 구간으로 구분하여 각 구간을 대표하는 지점(엇갈림 전 300ft, 엇갈림 900ft, 엇갈림후 1, 500ft)을 선정하여 각 지점의 차로별 속도, 밀도, 교통량 변화추이를 분석하며 차로별 개별차량 차두시간의 변화추이를 분석한다.
한다. 본 연구에서는 엇갈림구간의 진출입 교통량으로 인한 본선 교통류의 정체과정을 분석하기 위해 고속도로의 엇갈림구간에서 수집한 항공사진 원시 자료를 차로별 30초 단위의 교통량, 속도, 밀도자료로 생성하고, 이 자료를 토대로 차로별안 정류에서 정체류로 변화하는 시간대와 구간을 파악하여 교통와해 특성을 분석하며, 또한, 개별차량 데이터를 이용하여 시간과 거리에 따른 시공간 도를 작성하여 엇갈림구간의 특성에 대해 해석하여 교통 와해 발생 여건을 분석하고 차로별 교통류 전파과정을 면밀히 관찰한다.
본 연구에서는 정체교통류에서 교통류 변수(교통량, 속도, 밀도) 특성을 파악할 수 있고, 엇갈림구간을 포함한 일정 구간길이 이상의 지점들을 선정하여 분석하였다. 자료 기준으로는 연결로와 본선 개별차로의 교통변수값을 포함하고 있어야 하며, 미세한 분석을 위하여 매우 짧은 시간간격 동안의 교통변수 값을 제공하여야 한다.
분석한다. 엇갈림구간의 미시적인 분석을 위하여 50ft간격의 속도, 밀도, 교통량의 시간에 따른 변화추이를 분석하며 시간에 따른 개별차량 속도변화추이와 거리에 따른 개별차량 속도변화추이를 분석하여 교통와해 발생 여건 및 현상을 해석하고자 한다.
이를 위해 거시적 분석으로 교통량, 속도, 밀도변화추이를 통해 교통류 특성을 분석하였고, 미시적 분석으로 시공간도를 이용하여 시간과 공간적인 관점에서 교통류 자료들을 분석하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 4개 지점 중 Baltimore Washington 구간의 자료만이 정 체류 발생으로 분석대상 지점으로 선정하여 분석하였다.
본 연구에서는 고속도로 차량들간 상호작용을 분석하기 위하여 미국 FHWA(1985)에서 수행하였던 항공 촬영사진으로부터 차량의 위치를 계수화 (digitizing)한 자료를 본 연구의 목적에 맞게 일부 가공하여 사용하였다 [7], 고속도로 교통자료가 수집된 18개 지점 중에서 본 연구의 대상구간인 엇갈림 구간의 4개 지점을 대상으로 자료수집 및 변환을 수행하였다. 본 연구에서는 4개 지점 중 Baltimore Washington 구간의 자료만이 정 체류 발생으로 분석대상 지점으로 선정하여 분석하였다.
성능/효과
. 둘째, 연결로와 접해있는 본선 1차로의 교통량 중 연결로로 진출하는 교통량의 비중이 통과 교통량보다 높아야 한다.
1차로의 차로변경 차량들을 보면, 개별차량 데이터가 엇갈림전구간에서 엇갈림구간으로 이어지다가 끊어진 데이터는 본선 1차로에서 연결로로 진출하는 차량들로 이 차량들의 차로변경 지점을 보면대 부분 600ft~800ft사이로 엇갈림구간 시점부에서 차로변경이 이루어지는 것으로 나타났으며, 개병차량 데이터가 엇갈림구간에서 발생하여 엇갈림 후구간으로 이어지는 데이터는 연결로에서 본선 1차로로 진입하는 차량들로 진입지점을 보면 700ft ~ 1200ft까지 엇갈림 전체구간에서 차로변경이 이루어지는 것으로 나타났다.
Baltimore Washington 1차로의 엇갈림구간(900ft) 의 교통류특성을 살펴보면, 엇갈림구간에 속한 900ft 지점의 교통량변화추이에서는 전반적으로 큰 폭으로 진동하는 패턴을 보이고, 속도변화추이에서는 3, 000초~3, 100초 사이에 속도가 소폭 감소하고 (42mile/he32mile/h) 떨어진 후에는 속도가 회복되지 않았고, 밀도변화추이에서는 전반적으로 큰 폭으로 진동하는 패턴을 보이며 3, 000초~3, 100초 사이에 밀도가 증가(32대/mile—>48대/km)한 것으로 나타났다. 엇갈림전구간인 300ft지점보다 엇갈림 구간인 900ft지점에서 교통량, 속도, 밀도 데이터들의 변화가 적은 것은 900ft 지점의 교통류가 교통와해 (Breakdown)지점의 하류부에 위치해 있어서 정체 교통류에서 풀려나면서 가속하는 상태의 교통류이기 때문에 영향이 적은 것으로 판단된다.
반면, 속도변화추이와 밀도변화추이의 30초 평균과 2분평균데이터에서는 3, 000초~3, 200초 사이에 속도는 급격히 떨어지고(49mile/h->22mile/h) 떨어진 후에는 속도가 회복되지 않았고 밀도는 급격히 증가하여(22대/miler80대/km) 증가된 후에는 평균적으로 일정 수준(70대/mile)의 밀도를 유지하고 있는 것으로 보아 3, 000초~3, 200초 시간대에 교통 와해(Breakdown)의 영향이 나타난 것으로 판단된다.
그리고 교통와해 발생시 시공간 도와 교통와해 미발생시 시공간도를 비교하여 교통 와해 발생 여건에 대해 확인하여 설명하였다. 본 연구에서 사용한 Baltimore Washington의 엇갈림 구간의 시공간도 분석을 통해 다음의 여건을 만족해야 교통와해가 발생할 수 있음을 확인하였다.
본 연구의 분석구간()의 교통와해는 본선의 교통량이 20대/30초로 높은 수준을 나타내었으며 본선 교통량 중 본선에서 연결로로 진출하는 교통량이 17대/30초의 높은 수준의 경우로 엇갈림 현상이 발생했을 때 연결로에서 본선으로 진입하는 교통량 수준(10대/30초)이 상대적으로 높은 수준을 나타내어 교통와해가 발생하였으며 그후 정체가 지속되었다.
<그림 6>은 교통류 특성 분석에서 3, 000초~3, 200초사이에 교통 와해가 발생한 것으로 분석되었기 때문에 이 시간대의 시공도를 작성하였으며 엇갈림구간 시작지점 (641ft)과 끝지점 (1304ft)을 실선으로 표시하였다. 본선 1차로와 2차로의 시공간도 기울기를 보면 1 차로는 3, 080초 이후에 기울기의 변화가 있는 것으로 보아 속도의 변화가 있는 것으로 보이는 반면, 2 차로는 기울기의 변화가 거의 없다가 3, 150초 이후에 기울기가 변화하여 속도의 변화가 나타났다. 각 차로 시공간도의 개별차량 데이터를 보면 연결이 끊어진 데이터는 차로를 변경한 차량들인데, 이러한 차량들은 1차로에서 가장 많이 나타났으며 특히, 엇갈림전, 엇갈림, 엇갈림후 구간 중 엇갈림 구간에서 가장 많은 차로 변경이 발생한 것으로 보인다.
첫째, 본선 차로 중 연결로와 접해있는 1차로의 교통량 수준이 높아야 하며, 둘째, 연결로와 접해있는 본선 1차로의 교통량 중 연결로로 진출하는 교통량의 비중이 통과 교통량보다 높아야 하며, 셋째, 연결로에서 본선으로 진입하는 교통량의 수준이 높아야 하며, 넷째, 본선에서 연결로로 진입하는 차량들과 연결로에서 본선으로 진입하는 차량들 사이에 엇갈림 현상이 발생하여야 한다.
후속연구
내포하고 있다. 따라서 향후에는 본 연구에서 확인된 내용이 다양한 엇갈림구간에서도 동일하게 관측되는지에 대한 추가 분석이 필요할 것으로 생각된다.
본 연구는 고속도로 엇갈림구간 한구간의 데이터만을 분석하였으므로 일반화하기 어려운 한계성을 내포하고 있다. 따라서 향후에는 본 연구에서 확인된 내용이 다양한 엇갈림구간에서도 동일하게 관측되는지에 대한 추가 분석이 필요할 것으로 생각된다.
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