현행 도로설계의 기준이 되는 "도로의 구조 시설 기준에 관한 규칙 해설 및 지침"에서는 설계속도에 따라 도로 선형별 최소 설계기준을 정하고 있으며, 이 기준을 만족시키면 교통안전성 이 확보되는 것으로 규정하고 있다. 이러한 설계기준에 적용되고 있는 개별 설계요소들은 원칙적으로 차량 및 운전자 특성을 감안하여 설치기준이 정립되었으나, 설계요소간의 연관성 또는 일관성에 대한 깊이 있는 연구를 통해 제반 기준이 정립된 것은 아니다. 결과적으로, 현재의 도로설계기준이 개별 설계 요소들의 조합에 의해 결정되는 도로의 안전성, 일관성 문제를 모두 고려하지는 못하였다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 설계기준에 내재된 문제점을 인지하고 해결을 위해 우선적으로 3차원 가속도를 고려한 선형 설계방안에 대한 연구를 수행하였으며, 이를 통해 더욱 안전하고 조화로운 도로건설을 유도하고자 한다.
현행 도로설계의 기준이 되는 "도로의 구조 시설 기준에 관한 규칙 해설 및 지침"에서는 설계속도에 따라 도로 선형별 최소 설계기준을 정하고 있으며, 이 기준을 만족시키면 교통안전성 이 확보되는 것으로 규정하고 있다. 이러한 설계기준에 적용되고 있는 개별 설계요소들은 원칙적으로 차량 및 운전자 특성을 감안하여 설치기준이 정립되었으나, 설계요소간의 연관성 또는 일관성에 대한 깊이 있는 연구를 통해 제반 기준이 정립된 것은 아니다. 결과적으로, 현재의 도로설계기준이 개별 설계 요소들의 조합에 의해 결정되는 도로의 안전성, 일관성 문제를 모두 고려하지는 못하였다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 설계기준에 내재된 문제점을 인지하고 해결을 위해 우선적으로 3차원 가속도를 고려한 선형 설계방안에 대한 연구를 수행하였으며, 이를 통해 더욱 안전하고 조화로운 도로건설을 유도하고자 한다.
According to "A guide Book to Highway Design", most road elements are chosen based on a certain design speed in order to ensure obtaining safe and smooth traffic operating. However, road safety in practical way is corelative to not only all element of roads but also road shape, for example, between ...
According to "A guide Book to Highway Design", most road elements are chosen based on a certain design speed in order to ensure obtaining safe and smooth traffic operating. However, road safety in practical way is corelative to not only all element of roads but also road shape, for example, between straight line and curves line and between curved lines. Also, it is relates to alignments such as horizontal alignment, vertical alignment, and cross section. That is, the practical road design should be examined in both sides of 3 dimension and consecutiveness as the practical road is a 3-dimensional successive object. The paper presents a concept for acceleration to evaluate consistency of road considering actual road shape on 3-dimension. Acceleration of vehicle is influential to road consistency based on running state of vehicle and state of drivers. Especially, the magnitude of acceleration is a quite influential element to drivers. Based on above, the acceleration on each point 3-D road can be calculated and then displacement can be done. Computation of acceleration means total calculation on each axis.
According to "A guide Book to Highway Design", most road elements are chosen based on a certain design speed in order to ensure obtaining safe and smooth traffic operating. However, road safety in practical way is corelative to not only all element of roads but also road shape, for example, between straight line and curves line and between curved lines. Also, it is relates to alignments such as horizontal alignment, vertical alignment, and cross section. That is, the practical road design should be examined in both sides of 3 dimension and consecutiveness as the practical road is a 3-dimensional successive object. The paper presents a concept for acceleration to evaluate consistency of road considering actual road shape on 3-dimension. Acceleration of vehicle is influential to road consistency based on running state of vehicle and state of drivers. Especially, the magnitude of acceleration is a quite influential element to drivers. Based on above, the acceleration on each point 3-D road can be calculated and then displacement can be done. Computation of acceleration means total calculation on each axis.
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문제 정의
도로는 평면선형과 종단선형이 조합하여 3차원적특성을 가지고 있으나, 현재 도로 설계기준은 이를만족시키지 못하고 있다는 점에 착안하여 운전자의실제 주행이 이루어지는 3차원 공간에서의 도로선형의 안전성을 평가하기 위해 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 기존의 설계기준에 내재된 이러한 문제점을 인지하고 이의 해결을 위해 우선적으로 3차원 가속도를 고려한 도로 곡선부 설계방안에 대한 연구를 수행하였다.
따라서, 본 연구에서는 기존의 설계기준에 내재된문제점을 인지하고 해결을 위해 우선적으로 3차원가속도를 고려한 선형 설계방안에 대한 연구를 수행하였으며 , 이를 통해 더욱 안전하고 조화로운 도로건설을 유도하고자 한다.
수행하였다. 본 연구에서는 기존의 설계기준에 내재된 이러한 문제점을 인지하고 이의 해결을 위해 우선적으로 3차원 가속도를 고려한 도로 곡선부 설계방안에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과, 다음과 같은 결과가 도출되었다.
본 연구의 목적은 첫째, 주행속도, 곡선반경, 편 경사, 종단경사를 고려한 도로곡선부 유형별 3차원 가속도와 가속도 변화율을 산정하고, 둘째, 이를 고려한 도로곡선부 유형별 설계안전성 평가기준을 제시하여, 셋째, 도로곡선부 유형별 곡선반경비율과 완화곡선 비율, 평면곡선부 내 직선 설치기준 등의 현행설계기준을 검토해보고, 궁극적으로 새로운 3차원 가속도를 고려한 도로곡선부 유형별 설계기준을 제시하고자 함에 있다.
가능하다. 본 절에서는 방향별 가속도의 안전성 평가범위와 이를 합성한 3차원 가속도의 안전성 평가범위 , 그리고 3차원 가속도 변화율에 따른 안전성 평가범위를 제시하였다. 이 중 방향별 가속도와 3차원 가속도의 안전성 평가범위는 표 5, 표 6과 같은 특성을 보인다.
표 3에서 제시한 속도추정모형을 설계현장에서 바로 활용하여 설계 일관성을 검토하기에는 현실적으로 어려움으로 이를 더욱 손쉽게 3차원 도로선형 안전성을 파악할 수 있는 실질적인 방안을 본 절에서 제시한다. 그림 3은 종단구배(-4%~+4%)를 가지는 복합곡선부의 곡선반경 비율에 관한 '관계형 설계도표 이다.
가설 설정
④ 운전자부하는 적절한 수준이 하로 유지되는가? (최소로 하고 있는가?)
감속도를 산출하며 , 그 값은 식 (4)를 통해 구할 수 있다. 단, 각 지점 사이의 구간에서는 등가속도 운동을 한다고 가정한다.
제안 방법
⑥ 현재의 설계기준을 3차원 속도 및 가속도에 적용시켜 적정성을 판단한 후, 새로운 도로곡선부유형별 설계기준(복합/반향곡선부의 평면곡선 반경 비율, 반향곡선부의 완화곡선 비율, 평면곡선 부 내 직선 설치기준)을 제시한다.
3차원 가속도는 3등급 1, 1, 1), 가.감속 특성별로 나누어 안전성 평가범위를 제시하였다.
도로곡선부 유형별(복합곡선, 반향곡선, 배향곡선) 설계기준을 제시하기 위해서, 위에서 알아본 3차원가속도 계산식을 통해 지점별 가속도를 구하고, 이에 따른 3차원 가속도 변화율 (4 아) 를 산출한다.
도로형상에 따라 차량에 영향을 미치는 3차원 가속도를 이용하여 도로 설계기준을 제시하기 위해 3차원 가속도 계산식을 도출하였으며, 도출된 방향별 가속도의 안전성 평가 범위가 구축되어야 도로설계기준 제시가 가능하다. 본 절에서는 방향별 가속도의 안전성 평가범위와 이를 합성한 3차원 가속도의 안전성 평가범위 , 그리고 3차원 가속도 변화율에 따른 안전성 평가범위를 제시하였다.
본 연구의 기존 연구문헌 고찰은 크게 '도로 선형의 설계기준 및 관련연구 , '가속도의 설계기준 및 관련 연구 , 설계일관성 평가방법 의 세 가지로 분류하여 조사한다.
본 절에서는 이전에 제시한 3차원가속도 계산과정과 안전성 평가기준을 적용하여 3차원 가속도를 효과척도로 하는 도로곡선부 곡선반경 조화표를 그림 5와 같이 제시하였다.
대상 데이터
본 연구의 공간적 범위는 도로곡선부를 대상으로 하였다. 여기서, 도로곡선부란 평지의 평면곡선부, 일정한 종단경사를 갖는 평면곡선부, 종단경사가 변화하는 평면곡선부를 의미하며, 평면곡선부에는 복합곡선 (Compound Curve), 반향곡선 (Reverse Curve), 배향곡선 (Hair Pin Curve) 이 포함된다.
이론/모형
③ 3차원 가속도 산출에 필요한 주행속도는 속도추정 모형식을 적용하여 구한다. 도로곡선부 유형별 속도 추정 모형식은 자료수집이 미비한 관계로 기존연구문헌 고찰을 통해 얻는다.
후속연구
② 가속도 안전성 평가 범위제시에 있어 오르막과내리막에 대한 운전자 주행 행태를 고려한 추가검증이 필요하다.
본 연구에서 제시한 도로 곡선부 설계기준을 실무에 적용한다면 설계자와 도로 이용자 사이의 상호 부조화에 따른 문제점을 줄일 수 있으며, 곡선부 내 사고 위험성도 감소시킬 수 있을 것이라 판단된다.
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