서비스수준은 통행속도, 통행시간, 통행자유도, 안락감 그리고 교통안전 등 도로의 운행상태를 설명하는 개념으로 도로시설별로 효과척도에 따른 서비스수준이 등급화되어 있고, 이를 이용하여 도로시설의 수행능력을 평가하고 있다. 그러나 도로시설의 안전성에 대한 문제가 대두되어지면서 신호교차로의 ${\upsilon}/c$ 비와 교통사고율은 기존 연구에서 U 자형의 2차함수 형태로 나타남을 제시하고 있다. 이는 교통소통에 의한 서비스수준이 우수하다고 하여 교통사고의 위험 측면에서도 안전하다고 말할 수 없음을 시사해 주고 있는 것이다. 즉, 현재 신호교차로 평가는 도로용량과 관련한 효과척도인 서비스수준 개념에 교통안전은 내포되어 있지 않음을 보여주고 있다. 따라서 본 연구에서는 신호교차로를 대상으로 교통소통(지체)과 교통안전(사고)을 동시에 고려한 서비스수준을 개발하여 신호교차로에 대한 새로운 평가과정 및 평가방법을 제시하고자 한다. 첫째, 광주광역시 신호교차로 50개 지점을 대상으로 2002${\sim}$2004년에 발생한 교통사고와 교통사고관련 자료를 수집하여 평균제어지체시간-EPDO 와 평균제어지체시간-사고율의 관계를 분석한 결과, 지체시간이 클수록 EPDO 와 사고율은 음지수함수 형태로 감소하는 것으로 나타나 현 신호교차로 수행평가 기준인 서비스수준에 교통안전 측면을 포함시켜 새로운 서비스수준을 개발해야 할 필요성이 있음을 증명하였다. 둘째, 교통류에 따른 사고유형별 사고건수가 음이항분포로 추론됨에 따라 교통사고예측모형으로 차대차의 경우 16개, 차대사람의 경우 4개의 음이항회귀모형을 개발하였다. 셋째, 지점별 연간지체비용과 연간사고비용을 이용하여 운영비용에 대한 확률밀도함수를 추정한 후, 서비스수준 등급에 대한 백분율을 적용시켜 서비스수준 기준을 제시하였다. 마지막으로, 본 연구에서 도출된 교통사고예측모형과 새로운 서비스수준을 활용하여 임의의 신호교차로에 대한 평가과정을 분석표로 제시하였다.
서비스수준은 통행속도, 통행시간, 통행자유도, 안락감 그리고 교통안전 등 도로의 운행상태를 설명하는 개념으로 도로시설별로 효과척도에 따른 서비스수준이 등급화되어 있고, 이를 이용하여 도로시설의 수행능력을 평가하고 있다. 그러나 도로시설의 안전성에 대한 문제가 대두되어지면서 신호교차로의 ${\upsilon}/c$ 비와 교통사고율은 기존 연구에서 U 자형의 2차함수 형태로 나타남을 제시하고 있다. 이는 교통소통에 의한 서비스수준이 우수하다고 하여 교통사고의 위험 측면에서도 안전하다고 말할 수 없음을 시사해 주고 있는 것이다. 즉, 현재 신호교차로 평가는 도로용량과 관련한 효과척도인 서비스수준 개념에 교통안전은 내포되어 있지 않음을 보여주고 있다. 따라서 본 연구에서는 신호교차로를 대상으로 교통소통(지체)과 교통안전(사고)을 동시에 고려한 서비스수준을 개발하여 신호교차로에 대한 새로운 평가과정 및 평가방법을 제시하고자 한다. 첫째, 광주광역시 신호교차로 50개 지점을 대상으로 2002${\sim}$2004년에 발생한 교통사고와 교통사고관련 자료를 수집하여 평균제어지체시간-EPDO 와 평균제어지체시간-사고율의 관계를 분석한 결과, 지체시간이 클수록 EPDO 와 사고율은 음지수함수 형태로 감소하는 것으로 나타나 현 신호교차로 수행평가 기준인 서비스수준에 교통안전 측면을 포함시켜 새로운 서비스수준을 개발해야 할 필요성이 있음을 증명하였다. 둘째, 교통류에 따른 사고유형별 사고건수가 음이항분포로 추론됨에 따라 교통사고예측모형으로 차대차의 경우 16개, 차대사람의 경우 4개의 음이항회귀모형을 개발하였다. 셋째, 지점별 연간지체비용과 연간사고비용을 이용하여 운영비용에 대한 확률밀도함수를 추정한 후, 서비스수준 등급에 대한 백분율을 적용시켜 서비스수준 기준을 제시하였다. 마지막으로, 본 연구에서 도출된 교통사고예측모형과 새로운 서비스수준을 활용하여 임의의 신호교차로에 대한 평가과정을 분석표로 제시하였다.
Level of Service (LOS) is one of ways to evaluate operational conditions. It is very important factor in evaluation especially for the facility of highways. However, some studies proved that ${\upsilon}/c$ ratio and accident rate is appeared like a second function which has a U-form. It m...
Level of Service (LOS) is one of ways to evaluate operational conditions. It is very important factor in evaluation especially for the facility of highways. However, some studies proved that ${\upsilon}/c$ ratio and accident rate is appeared like a second function which has a U-form. It means there is a gap between LOS and safety of highway facilities. Therefore, this study presents a method for evaluation of a signalized intersection which is considered both smooth traffic operation (delay) and traffic safety (accident). Firstly, as a result of our research, accident rates and EPDO are decreased when it has a big delay. In that reason, it is necessary to make a new Level of Service included traffic safety. Secondly, this study has developed a negative binominal regression model which is based on the relation between accident patterns and stream. Thirdly, standards of LOS are presented which is originated from calculation between annual delay costs and annual accident cost at each intersection. Lastly, worksheet form is presented as an expression to an estimation step of a signalized intersection with traffic accident prediction model and new LOS.
Level of Service (LOS) is one of ways to evaluate operational conditions. It is very important factor in evaluation especially for the facility of highways. However, some studies proved that ${\upsilon}/c$ ratio and accident rate is appeared like a second function which has a U-form. It means there is a gap between LOS and safety of highway facilities. Therefore, this study presents a method for evaluation of a signalized intersection which is considered both smooth traffic operation (delay) and traffic safety (accident). Firstly, as a result of our research, accident rates and EPDO are decreased when it has a big delay. In that reason, it is necessary to make a new Level of Service included traffic safety. Secondly, this study has developed a negative binominal regression model which is based on the relation between accident patterns and stream. Thirdly, standards of LOS are presented which is originated from calculation between annual delay costs and annual accident cost at each intersection. Lastly, worksheet form is presented as an expression to an estimation step of a signalized intersection with traffic accident prediction model and new LOS.
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문제 정의
그러나 장재남(2000)과 Hall(1992)의 연구에서 보듯 지체와 사고는 U자형의 관계가 도출되어 현행의 서비스수준에서는 안전이 고려되어 있지 않음을 알 수 있다. 따라서 신호교차로에서 지체와 사고와의 관계를 규명함으로써 본 연구의 필요성 여부를 확인해 보았다.
따라서, 본 연구에서는 신호교차로의 도로·교통·신호조건에 따른 교통사고 예측모형을 구축하고, 지체와 사고를 동시에 고려한 서비스수준을 개발한 후, 새로운 신호교차로 평가과정 및 방법을 제시하고자 한다.
본 연구는 신호교차로에서 교통소통(지체)과 교통안전(사고)을 동시에 고려한 새로운 서비스수준이 개발되어야 할 필요성에서 출발하여 다음의 결과를 도출하였다.
제안 방법
② 신호교차로의 도로·교통·신호조건에서 교통류에 따른 교통사고유형별 교통사고 예측모형을 개발하였다.
③ 새로운 신호교차로 효과척도로 교통소통(지체)과 교통안전(사고)을 동시에 고려한 서비스수준을 개발하였다.
④ 임의의 신호교차로 조건에서 사고예측모형과 새로운 서비스수준을 이용한 신호교차로의 평가 방법을 제시하였다.
이를 통해 추정된 교통사고 비용은 <표 9>와 같다. 그리고 입력자료를 바탕으로 HCM의 절차에 따라 시간대별 평균제어시간을 계산한 후 지체비용을 계산한다. 산정된 지체비용은 <표 10>과 같다.
그러나 본 연구의 대상인 신호교차로는 단속류 도로로 교통류가 연속적으로 진행되지 못하고, 신호등이나 교통통제시설에 의하여 교통류가 단절되는 도로이다. 따라서 공회전시 연료소모량은 에너지관련기관에서 공회전규제 방안의 참고자료로 삼고자 정부공인 CVS75모드, D13모드 테스트를 기준으로 자동차 공회전시 연료소모량을 산출하였다.
따라서 본 연구는 교통량과 도로·교통요인을 고려하여 Hauer와 남궁헌이 제시한 교통류에 따른 사고유형을 바탕으로 차대차사고와 차대사람사고로 분류하였다.
따라서, 본 연구에서는 의 차대차와 차대사람에 대한 교통사고 심각도 비율을 적용하였다.
따라서, 본 연구의 교통사고비용은 에서 2002～2004년까지 심각도별 단위비용을 평균하여 적용하였다.
본 연구에서 도출된 결과를 이용해 교통소통(지체)과 교통안전(사고)을 동시에 고려한 신호교차로 서비스수준 평가과정을 에 제시하였다.
본 연구에서 산출된 지점별 연간 사고비용과 연간 지체비용간에는 어느 정도 차이가 발생하는지 비교하여 보았으며 이는 와 같다.
자료를 수집하는 과정은 <그림 9>와 같다. 수집된 자료에서 교통사고 발생가능 사고유형을 선정하고 각각의 유형에 따라 사고 건수를 예측한다. 이를 통해 추정된 교통사고 비용은 <표 9>와 같다.
연구대상 신호교차로 50개 지점에 대한 연간 지체비용과 연간 사고비용을 이용하여 모든 가능한 조합(50×50=2500가지)으로 운영비용[지체비용+사고비용, (원/년)]을 만든 후, 운영비용에 대한 확률밀도함수를 추론하였다.
임의의 신호교차로에 대해 본 연구에서 도출된 결과를 활용하여 교통소통과 교통안전을 동시에 고려한 신호교차로 서비스수준 평가과정을 제시한다. 자료를 수집하는 과정은 <그림 9>와 같다.
대상 데이터
교통개발연구원 등의 연구는 거시적인 관점에서 전체 도로구간에 대한 차량운행속도를 이용하여 차량별 연료소모량을 도출하는 방법이다. 그러나 본 연구의 대상인 신호교차로는 단속류 도로로 교통류가 연속적으로 진행되지 못하고, 신호등이나 교통통제시설에 의하여 교통류가 단절되는 도로이다. 따라서 공회전시 연료소모량은 에너지관련기관에서 공회전규제 방안의 참고자료로 삼고자 정부공인 CVS75모드, D13모드 테스트를 기준으로 자동차 공회전시 연료소모량을 산출하였다.
본 연구의 공간적 범위는 광주광역시내로 교통혼잡과 교통사고발생이 잦은 신호교차로를 대상으로 신뢰 가능한 50개 지점을 선정하였고, 시간적 범위는 2002～2004년이다. 본 연구의 수행과정은 <그림 1>에 나타내었다.
신호교차로에서 지체시간을 계산하기 위해 본 연구 대상 신호교차로 50개 지점에서 10개 지점을 추출하였다. 지체시간의 계산방법은 KHCM(2001)의 절차를 따른 것이기 때문에 부연설명은 생략한다.
데이터처리
구축된 모형의 검정을 위하여 Deviance와 Pearson's chi-square통계량을 사용하였으며, Deviance 검정통계량은 1에 가까운 수치를 나타내었으며, Pearson's chi-square 검정통계량은 0.8～1.2의 범위에 포함되어 모형이 적합함을 알 수 있었다.
-test 를 실시한 결과 음이항분포로 추론되었다. 이에 따라 본 연구에서는 통계관련 프로그램인 SAS/STAT의 PROCGENMOD(일반화된 선형모형과정)을 이용하여 회귀계수를 추정하고 검증하여 음이항회귀모형을 구축하였다. 음이항회귀모형에 대한 구조는 식(3)와 같다.
이론/모형
본 연구에서 신호교차로 지체비용은 의 혼잡비용 구성요소 중 변동비인 연료소모비만을 고려하였고, 평균제어지체시간 HCM (2000)에 의거하여 산출하였다.
신호교차로에서 좌회전금지의 경우 KHCM(2001)은 지체시간을 계산할 수 없는 한계가 있는 바, 본 연구에서는 HCM(2000)을 적용하였다. 그러나 HCM(2000)에 의해 계산된 지체시간은 KHCM(2001)에 의한 지체시간보다 3차원 함수형태로 2～8배 가량 크게 계산되어 지체비용이 현실(한국)보다 과다 추정되었다.
성능/효과
교통사고 예측모형의 반응변수를 사고건수(건/3년)로 설정하고 연구대상 50개 지점에서 발생한 사고유형별 사고건수에 대한 X2-test 를 실시한 결과 음이항분포로 추론되었다. 이에 따라 본 연구에서는 통계관련 프로그램인 SAS/STAT의 PROCGENMOD(일반화된 선형모형과정)을 이용하여 회귀계수를 추정하고 검증하여 음이항회귀모형을 구축하였다.
<표 1>은 본 연구 대상 신호교차로 50개 지점에서 발생한 교통사고를 교통류에 따른 사고유형별 및 사고유형에 따른 사고심각도를 나타낸 것으로, 사고유형에 따라 사고심각도가 달리 나타남을 보여주고 있다.
후속연구
따라서 향후 KHCM 개선 연구가 진행되어 좌회전 금지의 경우에도 지체시간에 대한 분석이 가능해진다면 한국 실정에 적합한 서비스수준이 산정될 수 있도록 하는 연구가 추가적으로 진행되어져야 할 것이다.
따라서 향후 KHCM 개선 연구가 진행되어 좌회전 금지의 경우에도 지체시간에 대한 분석이 가능해진다면 한국 실정에 적합한 서비스수준이 산정될 수 있도록 하는 연구가 추가적으로 진행되어져야 할 것이다. 또한 본 연구에서는 지체와 사고를 동시에 고려한 서비스수준을 제시하기 위해 지체와 사고를 비용으로 환산하여 서비스수준을 제시하였으며 이는 분명 현 서비스수준과 차이가 있음을 확인하였지만 이로 인한 지체나 v/c비의 변화 등에 대한 검토가 필요하며, 본 연구에서 제시한 MOE가 전체 차량에 대한 MOE를 나타낸 것이므로, 향후 연구에서는 안전 및 소통의 제반 검토를 위해 전체 차량에 대한 MOE에서 차량별에 대한 MOE로의 변화에 대한 추가적인 연구가 시행되어져야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
교차로 설계와 운영에 따라 무엇이 좌우되는가?
교차로는 도로의 중요한 부분으로서 교차로 설계와 운영에 따라서 도로의 서비스수준, 효율성, 안전성이 좌우된다. 또한 도심부 도로에서는 교차로의 형태, 위치, 간격, 구조 등이 도로 전체의 용량 및 안전성을 결정하게 되므로 이에 따라서 도로설계시 교통조건, 도로조건, 교통운영조건 등에 주안점을 두어 교차로를 설계, 운영해야 한다(홍정렬, 2002).
서비스수준이란 무엇인가?
서비스수준이란 통행속도, 통행시간, 통행자유도, 안락감 그리고 교통안전 등 도로의 운행상태를 설명하는 개념이다(건설교통부, 2001). 신호교차로 수행효율을 평가하기 위해서 서비스수준 개념을 도입하고 있는데 서비스수준은 흐름의 질을 평가하는 복합변수로서 단일수치화하기가 용이하지 않다.
교통사고비용에 대한 추계방법에는 어떤 것들이 있는가?
교통사고비용은 추계방법에 따라 다양한 산정방식이 있다. 추계방법에는 인적자본법, 교통사고 측면의 접근법, 사고위험 변화의 가치계산방법 등이 있다. 국내의 경우 교통개발연구원에서는 인적자본법의 하나인 총생산손실법과 개인선호법으로 매년 사고비용을 추계하고 있다.
참고문헌 (17)
Ezra Hauer.Jerry C.N.Jane Lovell(1988), "Estimation of Safety at Signalized Intersections", Transportation Research Record 1185
H. Douglas Robertson.Everett C. Carter, Members(1988), ASCE, "Intersection Ranking Methodology for Pedestrian Safety", Journal of Transportation, Vol.114, No.6
J.W.Hall.Margarita Polanco de Hurtado(1992), "Effect of intersection congestion on accident rates", Transportation Research Board, Vol.1376
Tae-Jun Ha(1994), "Development of Safety-Based Level-of-Service Criteria for Isolated-Signalized Intersections", University of Wisconsin-Madision
Transportation Research Board(2000), "Highway Capacity Manual", HCM2000
William R.Reilly.JHK & Associates ; Ronald C.Pfefer(1980), "Urban Signalized Intersection Capacity-NCHRP Project 3-28(2)"
건설교통부(2001), "도로용량편람"
교통개발연구원.한국건설기술연구원(2000), "도로용량편람 개선 연구(제2단계)", 대한교통학회 최종보고서, 대한교통학회
김성득.박창수.박원규(2001), "한국 도로용량편람과 미국 HCM 2000의 신호교차로 서비스수준 결정에 관한 고찰", 대한교통학회지, 제19권 제5호, 대한교통학회, pp.143-154
남궁헌(2001), "신호교차로 교통사고 예측모형의 개발 및 적용", 전남대학교 석사학위논문
박제진.하태준(2008), "지방부 2차로도로의 새로운 서비스수준 산정에 관한 연구", 대한교통학회지, 제26권 제2호, 대한교통학회, pp.47-56
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