본 연구에서는 도로의 증가와 더불어 급속히 증가하고 있는 터널에서 차량이 터널에 진입할 때의 속도편차를 분석하여 터널입구부의 안전성을 증진할 수 있는 방안에 대하여 연구하였다. 터널의 존재는 운전자에게 그 자체만으로서 단순한 오르막 경사보다 더 큰 속도 감소를 유발하며, 터널 입구부에서 발생하는 차량 충돌사고는 다른 도로구간에서 발생하는 사고와 비교해 볼 때 피해가 더 크다. 따라서 사고로 인한 피해를 경감시키기 위해 터널 입구부에 PE방호벽이나 가드레일 등의 안전시설을 설치하고 있지만, 운전자에게 이것은 또 다른 장애물로 인식될 수 있다. 터널 입구부에 설치되어 있는 안전시설물의 형태는 크게 PE방호벽, 가드레일, PE 드럼 등이 있으나, 본 연구에서는 고속도로터널 입구에 일반적으로 가장 많이 설치되어 있는PE방호벽과 운전자에게 장애물로 인식될 수 있는 이러한 안전시설물이 설치되어 있지 않은 경우로 크게 구분하였다. 또한 터널 내부로 진입 할 때 갓길을 포함 우측방여유폭의 차이가 큰 경우와 작은 경우로 구분하였다. 4가지 형태의 터널 입구부에서의 차량속도와 일반도로구간에서의 YDS(차량검지체계)로 수집된 속도의 차이를 분석에 사용하였다. 통계적 검증을 통하여 안전시설물 설치 형태와 우측방여유폭의 차이에 따른 각 Case별 유의성을 검토하여 터널 입구부 안전성 증진을 위한 대안을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 도로의 증가와 더불어 급속히 증가하고 있는 터널에서 차량이 터널에 진입할 때의 속도편차를 분석하여 터널입구부의 안전성을 증진할 수 있는 방안에 대하여 연구하였다. 터널의 존재는 운전자에게 그 자체만으로서 단순한 오르막 경사보다 더 큰 속도 감소를 유발하며, 터널 입구부에서 발생하는 차량 충돌사고는 다른 도로구간에서 발생하는 사고와 비교해 볼 때 피해가 더 크다. 따라서 사고로 인한 피해를 경감시키기 위해 터널 입구부에 PE방호벽이나 가드레일 등의 안전시설을 설치하고 있지만, 운전자에게 이것은 또 다른 장애물로 인식될 수 있다. 터널 입구부에 설치되어 있는 안전시설물의 형태는 크게 PE방호벽, 가드레일, PE 드럼 등이 있으나, 본 연구에서는 고속도로터널 입구에 일반적으로 가장 많이 설치되어 있는PE방호벽과 운전자에게 장애물로 인식될 수 있는 이러한 안전시설물이 설치되어 있지 않은 경우로 크게 구분하였다. 또한 터널 내부로 진입 할 때 갓길을 포함 우측방여유폭의 차이가 큰 경우와 작은 경우로 구분하였다. 4가지 형태의 터널 입구부에서의 차량속도와 일반도로구간에서의 YDS(차량검지체계)로 수집된 속도의 차이를 분석에 사용하였다. 통계적 검증을 통하여 안전시설물 설치 형태와 우측방여유폭의 차이에 따른 각 Case별 유의성을 검토하여 터널 입구부 안전성 증진을 위한 대안을 제시하고자 한다.
Since rapidly increase of tunnel with increasing of expressway, the study on safety improvement of safety device at entrance of expressway tunnels is necessary. The existence of tunnel occurs more speed reduction than an upward slope by itself, the collision accident of tunnel entrance causes heavie...
Since rapidly increase of tunnel with increasing of expressway, the study on safety improvement of safety device at entrance of expressway tunnels is necessary. The existence of tunnel occurs more speed reduction than an upward slope by itself, the collision accident of tunnel entrance causes heavier damage than that of general accident on the road. So, many kinds of safety devices such as poly-ethylene barrier, guard-rail are placed on the road side. But these devices affect the drivers as an obstacle. Although there are various safety devices that are placed at tunnel entrance, this study is related to following 2-cases. One is that the poly-ethylene barrier is placed and the other is that a safety devices is not placed. The reason that these two cases are selected, is that poly-ethylene barrier is usually placed at many tunnel entrances and safety devices can affect the drivers as an obstacle. This study is related to the difference of right-hand side clearance between inside tunnel and outside tunnel, too. The average difference observed car speed and VDS(vehicle detect system) speed nearby the tunnel is analysed. Through the statistical analysis of the average difference, this study suggests an alternatives on safety improvement of safety devices at entrance of expressway tunnels. It is concluded that the small difference of right-hand side clearance is desirable to drivers when a poly-ethylene barrier is placed. And when the difference of right-hand side clearance is large, no safety devices is desirable, and when the difference of right-hand side clearance is small, poly-ethylene barrier should be placed to improve safety.
Since rapidly increase of tunnel with increasing of expressway, the study on safety improvement of safety device at entrance of expressway tunnels is necessary. The existence of tunnel occurs more speed reduction than an upward slope by itself, the collision accident of tunnel entrance causes heavier damage than that of general accident on the road. So, many kinds of safety devices such as poly-ethylene barrier, guard-rail are placed on the road side. But these devices affect the drivers as an obstacle. Although there are various safety devices that are placed at tunnel entrance, this study is related to following 2-cases. One is that the poly-ethylene barrier is placed and the other is that a safety devices is not placed. The reason that these two cases are selected, is that poly-ethylene barrier is usually placed at many tunnel entrances and safety devices can affect the drivers as an obstacle. This study is related to the difference of right-hand side clearance between inside tunnel and outside tunnel, too. The average difference observed car speed and VDS(vehicle detect system) speed nearby the tunnel is analysed. Through the statistical analysis of the average difference, this study suggests an alternatives on safety improvement of safety devices at entrance of expressway tunnels. It is concluded that the small difference of right-hand side clearance is desirable to drivers when a poly-ethylene barrier is placed. And when the difference of right-hand side clearance is large, no safety devices is desirable, and when the difference of right-hand side clearance is small, poly-ethylene barrier should be placed to improve safety.
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문제 정의
본 연구의 목적은 각기 다른 터널입구부의 안전시 설형태와 우측방여유폭에 따라 운전자가 가.감속하는 행태와 차로 상에서 차량의 치우쳐 주행하는 운 전행태를 분석하여 운전자들이 주행 중 느낄 수 있는 스트레스를 좀 더 경감시켜 안전성을 증진할 수 있도록 터널 입구부에서의 안전시설물 설치방안을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 터널 입구부에 PE방호벽이 설치되어 있는 경우와 안전시설물이 설치되어 있지 않은 경우, 그리고 우측방여유폭의 변화가 크거나 작은 경우에 대하여 관측차량과 VDS의 평균속도편차를 비교하여 안전성 측면에서 우수한 방안을 제시하고자 한다. 그러나 관측차량과 VDS의 평균속도편차의 차이가 크지 않고, 각 Case의 평균속도편차 차이에 대한 유의성 검증을 통하여 서로 유의하다는 것을 나타내고자 한다.
2차로를 주행하는 차량이 우측편에 설치되어 있는 안전시설물(PE방호벽, 가드레일, 미설치)과 우측방 여유폭이 변화하는 정도에 따라 차로의 중심에서 벗어나 좌측으로 치우쳐 주행하게 되는데 이러한 차량의 행태는 1차로를 주행하는 차량과 차량간의 폭이 좁아져 1차로를 주행하는 차량에 영향을 미치고, 심한 경우 측면 충돌사고로 이어질 가능성이 있다. 따라서 이러한 행태를 보이는 차량의 비율을 통해 안전 시설물과 우측방여유폭의 변화가 운전자들이 운전을 하는데 있어 운전자에게 긴장감과 압박감을 유발하는 요인으로서 작용하는지 여부를 분석해 보았다.
본 연구에서는 시간이 지나면서 계속 증가하고 있는 터널의 현황에 맞추어 터널입구부에 설치되어 있는 안전시설물의 형태와 우측방여유폭의 변화에 따라 운전자가 갖게 되는 부담감이나 위압감을 분석하여 터널입구부 안전시설물의 안전성을 증진할 수 있는 대안을 제시하기 위하여 터널입구부에서 차량의 속도변화를 분석하고, 차량의 주행에 영향을 미치는여러 요소에 의해 나타나는 Lane Placement 비율을 비교, 분석하였다. 다음은 본 연구를 통하여 터널 입구부 안전성 증진을 위하여 제시하는 대안이다
본 연구에서는 터널 입구부에 PE방호벽이 설치되어 있는 경우와 안전시설물이 설치되어 있지 않은 경우, 그리고 우측방여유폭의 변화가 크거나 작은 경우에 대하여 관측차량과 VDS의 평균속도편차를 비교하여 안전성 측면에서 우수한 방안을 제시하고자 한다. 그러나 관측차량과 VDS의 평균속도편차의 차이가 크지 않고, 각 Case의 평균속도편차 차이에 대한 유의성 검증을 통하여 서로 유의하다는 것을 나타내고자 한다.
본 연구의 목적은 각기 다른 터널입구부의 안전시 설형태와 우측방여유폭에 따라 운전자가 가.감속하는 행태와 차로 상에서 차량의 치우쳐 주행하는 운 전행태를 분석하여 운전자들이 주행 중 느낄 수 있는 스트레스를 좀 더 경감시켜 안전성을 증진할 수 있도록 터널 입구부에서의 안전시설물 설치방안을 제시하고자 한다.
Marie taylor(2000)는 200~300개의 도로를 조사하여 수많은 차량의 속도를 측정했다. 이 연구의 목적은 차량속도를 관찰하여, Database상에서 특정 구간의 도로에서 교통사고빈도와 교통사고와의 관계를 찾는 것이었다. 속도와 교통사고와의 관계를 분석한 결과 속도가 증가함에 따라 교통사고빈도가 급격 하게 증가한 것을 밝혀내고 있다.
이번 연구에서는 2차로를 주행하는 차량의 우측에 설치되어 있는 안전시설물과 우측방여유폭의 변화에 따른 운전자의 행태변화를 중심으로 분석해 보았다. 2차로를 주행하는 차량의 운전자는 차량의 우측에 설치되어 있는 안전시설물과 우측방여유폭에 의해 영향을 많이 받겠지만, 1차로를 주행하는 운전자는 좌측 방여유폭에 의해 영향을 많이 받게 된다.
가설 설정
본 연구에서는 고속주행이라는 위험요소가 상존하고 있는 고속도로 터널 입구부를 1) 터널 입구부에 설치되어 있는 안전시설의 형태가 PE방호벽인 경우와 안전시설물이 설치되어 있지 않은 미설치의 경우, 2) 우측방여유폭의 변화가 큰 경우와 적은 경우로 구 분하였다. 이러한 도로환경여건의 변화가 차량이 주 행할 때 차로 상에서 한 쪽 방향으로 치우쳐 주행하 게 하는 특성을 함께 고려하였다.
제안 방법
터널 입구부에서 나타나는 통행특성의 일관성있는 분석을 위하여 2가지 형태(PE방호벽 , 미설치)의 안전시설물과 우측방여유폭의 변화에 의해 영향을 받는 2차로를 통과하는 승용차(승합차 포함)만을 대상으로 하였으며, 분석구간에서 차로변경을 하는 차량은 분석대상에서 제외하였다. 각 지점에서의 통과 시간을 측정하여 단위구간길이 (20m) 를 두 측정지점 간 통행시간으로 나누어 속도자료를 수집하였으며,인접 VDS (Vehicle Detect System ; 이하 VDS)에서 측정된 동일날짜의 동일시간대 VDS 속도자료와 편차를 해당 터널 속도자료의 수로 나누어 속도의 평균편차를 산출하였다.
고속도로 터널 입구부에는 PE 방호벽, PC 방호벽, 가드레일, 콘크리트 방호벽, 옹벽 등의 다양한 안전 시설물이 설치되어 있고, 터널 내부에는 유고상황 발생시 비상차량의 통행을 위하여 길어깨가 확보되어 있다. 본 연구에서는 현재 고속도로 터널 입구부에 가장 많이 설치되어 있는 PE방호벽과 이러한 안전 시설물이 설치되어 있지 않은 미설치로 크게 구분하고, 각 분류별로 길어깨를 포함한 우즉방여유폭의 변화가 큰 경우(L5m 이상)과 변화가 적은 경우(0.8m 이하)로 구분하여 분석하였다.
선행차량에 의해 영향을 받지 않는 개별차량의 속도를 이용하기 위하여 교통량이 많지 않은 주말에 교통량이 집중되지 않는 방향의 터널을 선택하여 조사를 실시하였다.
본 연구에서는 고속주행이라는 위험요소가 상존하고 있는 고속도로 터널 입구부를 1) 터널 입구부에 설치되어 있는 안전시설의 형태가 PE방호벽인 경우와 안전시설물이 설치되어 있지 않은 미설치의 경우, 2) 우측방여유폭의 변화가 큰 경우와 적은 경우로 구 분하였다. 이러한 도로환경여건의 변화가 차량이 주 행할 때 차로 상에서 한 쪽 방향으로 치우쳐 주행하 게 하는 특성을 함께 고려하였다.
대상 데이터
대상 터널 입구부 상단에 비디오 영상녹화기를 설치하였으며 정확한 거리 자료의 수집을 위하여 길어깨 우측단에 5개의 러버콘(Rubber Cone)을 20m등간격으로 설치하여 1시간동안 현장자료를 수집하였다. 시간자료로는 영상재생기(Premier 2.
분석대상은 모두 편도 2차로 터널로서 기하구조 (종단경사, 곡선반경)에 의한 영향을 최소화하기 위하여 종단경사 2% 미만, 곡선반경 2,000m 이상인 터널을 대상으로 실시하였다.
터널 입구부 형상 및 기타 여러가지 환경요인에 의한 요소를 배제하기는 어려우므로 20m 간격의 4 개 구간 중에서 평 균속도편차가 가장 큰 구간을 분석 대상으로 하였다.
0)에서 제시하는 1/30초 단위의 프레임 단위 값을 사용하였다. 터널 입구부에서 나타나는 통행특성의 일관성있는 분석을 위하여 2가지 형태(PE방호벽 , 미설치)의 안전시설물과 우측방여유폭의 변화에 의해 영향을 받는 2차로를 통과하는 승용차(승합차 포함)만을 대상으로 하였으며, 분석구간에서 차로변경을 하는 차량은 분석대상에서 제외하였다. 각 지점에서의 통과 시간을 측정하여 단위구간길이 (20m) 를 두 측정지점 간 통행시간으로 나누어 속도자료를 수집하였으며,인접 VDS (Vehicle Detect System ; 이하 VDS)에서 측정된 동일날짜의 동일시간대 VDS 속도자료와 편차를 해당 터널 속도자료의 수로 나누어 속도의 평균편차를 산출하였다.
데이터처리
각 Case별 평균속도편차에 대한 비교를 위하여 안전시설물 설치유무와 우측방여유폭 차이에 따라 2개의 Case를 짝을 지어 독립검정 t-test를 수행하였으며, 분석결과는 표 10과 같다. 분석결과, 95% 신뢰수준에서 Case 1-2, Case 1-3, Case 2-4는 서로유의한 것으로 나타났으나 Case 3-4는 두 Case간의 차이가 없는 것으로 나타났다.
이를 위하여 본 연구에서는 통계패키지인 SPSS12.0을 이용하여 안전시설물 설치 형태에 따른 Case 1, 2와 3, 4 그리고 우측방여유폭 차이에 따른 Case 1, 3과 2, 4에 대한 비교를 독립 t-test를 통하여 수행하였다. 각 Case별 평균속도편차에 대한 통계량을 표 9에 제시하였다.
성능/효과
- 우측방여유폭의 차이가 큰 경우 안전시설물이 설치되어 있지 않는 것이 바람직하며, 우측방여 유폭의 차이가 작은 경우에는 PE방호벽을 설치하는 것이 안전측면에서 유리하다. 이 결과를 감안해 볼 때, PE방호벽이 설치된다는 것은 운전자 입장에서 PE방호벽 자체가 장애물로 인식되기 때문에 교통사고의 심각성을 경감시키는 효과는 있지만, 교통사고의 건수를 경감시키는 측면에서 보면 역효과가 나타난다.
관측된 전체 차량의 평균속도를 보면 Case3(96.88 km/h)<Case 2(96.93 km/h)<Case 4(103.68 km/h)<Case 1(120.42 km/h)의 순서로 크게 나타났으며, 반면에 VDS 평균속도와 평균속도 편차는 Case 2(12.62)<Case 3(13.48) <Case 4(14.84)<Case 1(17.42)의 순서로 동일하게 나타났다. 즉 단순히 평균속도가 크기 때문에 평 균속도편차가 크게 나타난 것이 아니라, 안전시설 물의 설치유무와 우측방여유폭의 변화와 같은 영향 요소에 의해 평균속도편차가 새로운 양상으로 나타난 것이다.
그 결과, 곡선부에서의 속도변화폭이 클수록 교통 사고위험성이 크고, 실제 교통사고 발생건수도 높은 것으로 나타났다. 그림 3은 9개의 조사지점 중 곡선 반경이 150m, 250m, 300m인 평면곡선에서 교통사 고건수-자유속도궤적변화 관계와 함께 전체 교통사 고건수와 자유속도에 의한 교통사고 감소를 보여주고 있다.
유경수 외 2인(1995)은 터널이 속도저하에 미치는 요소 및 그에 대한 영향 정도를 분석하였는데 터 널의 존재로 인한 속도감소는 단순한 오르막 경사 구간보다 더 큰 것으로 나타났다. 그리고 현장조사 자료를 이용한 터널부 지체추정 모형의 개발을 통해 터널 유입부의 통행속도 감소는 터널 전방 종단경사 및 곡선반경 그리고 터널길이의 3개 요소에 의해 가장 크게 영향을 받는 것으로 분석하였다.
각 Case별 평균속도편차에 대한 비교를 위하여 안전시설물 설치유무와 우측방여유폭 차이에 따라 2개의 Case를 짝을 지어 독립검정 t-test를 수행하였으며, 분석결과는 표 10과 같다. 분석결과, 95% 신뢰수준에서 Case 1-2, Case 1-3, Case 2-4는 서로유의한 것으로 나타났으나 Case 3-4는 두 Case간의 차이가 없는 것으로 나타났다.
Lane Placement비율은 Case4<Case2<Case3<Casel의 순서로 평균속도편차와는 다른 양상을 보 였으며, 이는 곡선반경의 크기와 동일한 순으로 나타났다. 즉 Lane Placement는 터널 입구부에 설치되어 있는 안전시설물이나 우측방여유폭의 변화에 의한 영향보다는 곡선반경에 따라 차량에 작용하는 원심력에 의해 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.
그림 3은 9개의 조사지점 중 곡선 반경이 150m, 250m, 300m인 평면곡선에서 교통사 고건수-자유속도궤적변화 관계와 함께 전체 교통사 고건수와 자유속도에 의한 교통사고 감소를 보여주고 있다. 진입부 속도에 비해 속도감소가 가장 큰 지점에서 교통사고가 많았고, 교통사고건수가 높은 지점에서는 속도의 분산정도도 크게 나타났다.
후속연구
일반적으로 좌측방여유폭은 우측방여유폭에 비해 협소하고, 중차 량 혼입률이 적어 고속 주행하는 차량이 많다. 따라서 터널 입구부에서 터널 진입전의 좌측방여유폭과 터널 진입후 터널 내부의 좌측방여유폭의 변화에 의해 운전자들이 느끼는 긴장감이나 압박감 또한 클 것으로 사료되며, 이에 대한 분석도 터널 입구부에서의 안전성 증진을 위한 향후 연구가 필요할 것이다.
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