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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 연결로 중에서도 유입 사고율에 비해 약 2.84배 높은 유출연결로에 대한 연구가 필요하므로, 우리나라 고속도로 IC의 대부분을 차지하는 트럼펫형 IC1 2 3) 유출연결로의 주요 설계요소들을 이용한 교통사고 예측모형을 개발하고자 한다.
- 따라서, 본 연구에서는 예측력이 우수한 사고예측모형을 도출하고자 식 (2)와 같이 사고인자를 선형화하는 작업을 거쳐 자료를 활용하고자 한다.
- 남흐H.서해안중부내륙고속도로의 트럼펫형IC 99개소에서 발생한 교통사고자료를 분석하여 고속도로 트럼펫 IC의 선형조건과 교통량 조건에 따른 진출연결로 형태별 교통사고예측모형을 개발하는데 초점을 두고 있다.
제안 방법
- 개발모형의 회귀진단 및 시.공간적 전이성을 통계적으로 검증한다.
- 교통량에 비하여 사고건수(건/5년)는 매우 작기때문에 본 연구에서는 사고율로 건/MV(Million Vehicle)를 이용하도록 하며, 산정식은 아래와 같이 산정한다.
- 정리하고 속보내용을 기준으로 연결로 사고자료를 추출하였다. 또한, IC연결로에는 차량검지기 미설치로 실제 교통량정보의 수집이 어려워 TCS시스템의 교통량 0D 자료를 연구의 시간적 범위(1999~2003년)동안 고속도로망에 전량통행배정기법을 이용하여 연도별 연결로별 일평균교통량(대/일)을 산정하였다. 이와 같은 교통량이 참값은 아니지만, 연구의 시간적 범위가 중부내륙고속도로 개통 이전의 단일경로 고속도로망 환경이며, TCS 교통량자료가 전수에 가깝고, 산출한 교통량이 일평균교통량(AADT, 대/일)인 점을 고려하면적용에는 무리가 없을 것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 기존 관련 연구내용을 고찰하여 주요 사고 영향인 자를 설정하고, 연결로 유형별 사고 발생과 상관이 적은 변수와 다중공선성을 일으키는 변수를 제외한 유의미한 변수를 사고인자로 선정하여, 개별 변수와 사고율이 비선형 관계임을 분석하고, 비선형 변수를 선형화로 변형 (Variables Transformation) 하여 All possible방식으로 다중회귀모형식을 개발하였다. 개발모형은 유의수준 5%에서 회귀식이 유의한 것으로 진단되었으며 , 공간적 전이성을 검증하기 위하여 서해안선에 적용하여 검증한 결과도 유의수준 5%이내에서 관측치와 예측치 가동 일한 것으로 나타나 기존 모형(유의도0.
- 연결로 유형별 영향인자 중 사고율에 대한 설명력이 떨어지는 변수가 존재할 수 있으며, 또한 다른 영향 인자 간의 과중한 상관관계로 다중공선성의 문제를 발생시킬 수 있으므로 교통사고 영향인자에 대한 상관분석을 실시하였다.
- 90으로 설명력이 높은 것으로 나타났다. 일반적으로 다중회 귀 모형 에서 는설명변수 개수에 따른 자유도를 고려한 adjusted R2를 주로 사용하나, 본 연구는 개발모형의 설명변수 및 자료의 수가 극히 제한적 이기 때문에 로도 모형의 설명력을 판단하였다.
- 이정자료를 이용하여 1차 수집.정리하고 속보내용을 기준으로 연결로 사고자료를 추출하였다. 또한, IC연결로에는 차량검지기 미설치로 실제 교통량정보의 수집이 어려워 TCS시스템의 교통량 0D 자료를 연구의 시간적 범위(1999~2003년)동안 고속도로망에 전량통행배정기법을 이용하여 연도별 연결로별 일평균교통량(대/일)을 산정하였다.
- 직결 연결로는 AADT와 상관성이 높고 사고율과 상관성이 적고 적용현실성을 감안하여 본선경사를 제외한 药 ’ AADT를 교통사고영향인자로 선정하였다.
- 트럼펫형 IC의 연결로는 직결, 준직결, 루프 연결로로 구성되며, 연결로 곡선부의 선형조건을 반영하기 위하여 곡선반경을, 곡선간의 연속성을 고려하기 위하여 곡률차0)4를, 속도자료 수집의 현실적인 한계로 진출연결로의 진입속도를 반영하기 위해 본선의 경사(g, %)를, 연결로 이용행태(주방향)을 반영하기 위한 교통량(AADT, Annual Average Daily Traffic) 을 표 4와 같이 주요설계요소로 선정하였다.
대상 데이터
- 도로선형자료는 IC평면 및 본선종평면도를 이용하였으며 , IC 연결로별 사고건수는 교통사고속보자료와 IC별 이정자료를 이용하여 1차 수집.정리하고 속보내용을 기준으로 연결로 사고자료를 추출하였다.
- 본 연구는 1999년~2003년(5년)간 영동.중앙.
- 본 연구에서 개발된 모형의 공간적 전이성, 현실 적용성을 검증하기 위해 서해안고속도로의 트럼펫형 IC형식 12개소 중 유출램프 사고건수 21건/5년을 대상으로 모형에 적용하였으며, 모형적용의 시간적범위는 1999년~2003년으로 5년간이다.
- 본 연구에서 사용된 IC기하조건 및 교통량, 사고건 수 자료는 한국도로공사의 지리정보시스템(HGIS, Highway Geographic InformationSystem)의 IC 및 본선의 평면도 및 종평면도, TCS교통량, 교통사고 속보자료, IC별 이정자료를 이용하였으며, 수집자료의 출처는 표 5와 같다.
- 준직결 연결로와 루프형 연결로는 변수간 상관도가 낮거나 다중공선성을 일으킬 소지가 큰 본선 경사와 곡률차를 제외한 4, AADT를 교통사고 영향인 자로 선정하였다.
이론/모형
- 미치는 독립변수(X)를 선택한다. 변수선택방법에는 All Possible Regrssion, Forward Selection, Backward Elimination, Stepwise 4가지 기법있으며 일반적으로 Stepwise 기법이 가장 널리 사용되고 있으나, 본 연구에서는 활용가능한 변수가 매우 제약되므로 All-Possible방식을 적용하였다.
성능/효과
- 개발된 회귀식은 ① 평균=0, ② 동분산성, ③ 상호 독립적 , ④ 정규분포라는 4가지 잔차 가정을 만족해야 하는데, 편회귀 잔차 및 표준화 잔차를 그려본 결과 위의 잔차 가정을 대체로 만족하므로 샘플 자료를 토대로 개발된 모형의 타당성이 입증되었다.
- 하여 All possible방식으로 다중회귀모형식을 개발하였다. 개발모형은 유의수준 5%에서 회귀식이 유의한 것으로 진단되었으며 , 공간적 전이성을 검증하기 위하여 서해안선에 적용하여 검증한 결과도 유의수준 5%이내에서 관측치와 예측치 가동 일한 것으로 나타나 기존 모형(유의도0.08-0.35, 상관계수 0, 87)보다 우수한 예측능력 (유의도 0.70-0815, 상관계수 092)을 갖는다 할 수 있다.
- 대응표본 검증 결과, 표 14와 같이 귀무가설(Ho : 사고율의 차이 =0)을 채택하여 사고예측모형을 이용하여 추정된 사고율과 실제로 관측된 사고율에 차이가 없는 것으로 분석되었다.
- 표 2와 같다. 도로설계조건은 곡선반경 (R), 도로폭, 길어깨폭, 종단경사 순으로 적용 빈도가 높았으며 , 교통조건은 교통량의 적용빈도가 가장높았다. 특히, 교통량(17.
- 따라서 본 연구에서는 사고율자료의 정규성을 파악하기 위해 K-S(Kolmogorov-Smirnov)검증을 수행하였으며, 그 결과 직결형, 준직결형, 루프형 각각사고율자료의 근사유의 확률이 0.065, 0.320, 0.645로 유의수준 0.05로 볼 때 유의한 차이가 없으므로정규분포성을 갖는다 할 수 있다.
- 램프유형별로 개발된 사고예측모형은 표 11과 같으며, 모형의 R2가 0.70~0.90으로 설명력이 높은 것으로 나타났다. 일반적으로 다중회 귀 모형 에서 는설명변수 개수에 따른 자유도를 고려한 adjusted R2를 주로 사용하나, 본 연구는 개발모형의 설명변수 및 자료의 수가 극히 제한적 이기 때문에 로도 모형의 설명력을 판단하였다.
- 실사고 율자 료와 개발모형자료를 산포도로 도식화해 본 결과는 그림 9와 같으며, 상관도는 0.924로 높게 나타나 개발모형은 이전 단순선형 사고예측모형(유의도 0.08~0.35, 상관계수 0, 87)에 비해서도더욱 우수한 예측력을 갖는 것으로 나타났다.
- 종속변수와 독립변수가 서로 선형관계를 맺고 있는지, 회귀모형 각각의 독립변수들이 제대로 선택된 것인지를 판단하기 위해 t검증을 시행한 결과, 일부 설명변수의 회귀계수가 유의하지 않은 것으로 나타났다.
- 도로설계조건은 곡선반경 (R), 도로폭, 길어깨폭, 종단경사 순으로 적용 빈도가 높았으며 , 교통조건은 교통량의 적용빈도가 가장높았다. 특히, 교통량(17.6%)과 곡선반경(23.5%)을 동시에 설명변수로 적용한 연구의 비중이 높았으며 , 두 설명변수의 사용빈도는 전체 설명변수 사용빈도의 41.1%에 달했다.
후속연구
- 이러한 한계에도 불구하고 개발된 사고예측모형은 교통사고를 최소화하는 비용-효율적인 유출연결로 형식 및 설계요소결정에 활용될 수 있으며, 사고 취약유출연결로에 대한 교통사고원인을 분석하고 개선 대안 수립시 의사결정과정에 정량적 지표로서 활용이 가능할 것으로 사료된다.
- 일반적으로 교통사고자료의 분포는 발생빈도가 적고 이산형 정수이기 때문에 포아송 분포(Poisson Distribution)를 따르는 것으로 알려져 있으나, 본 연구에서는 사고건 수를 교통량으로 나눈 사고율을 활용했기 때문에 이에 대한 통계적 검증과정이 요구된다. 이는 모집 단의 분포가 정 규분포를 따른다는 가정이 성립되면 그 표본의 분포가 정규분포에 조금 위배되더라도 회귀분석에 크게 문제를 일으키지 않기 때문이다.
- 향후에는 개발모형을 토대로 사고율을 최소화하는 유출 램프 설계기준에 관한 연구가 필요하며 , 앞으로보다 양질의 교통사고 DB와 장기간의 이력 자료를 확보하여 유입램프, 다양한 변수를 고려한 예측력이 보다 우수한 모형 개발이 필요하며, 나아가 이러한 모형의 조합을 통하여 IC유형별 사고예측모형까지 개발이 필요할 것으로 판단된다.
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