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고속축하중측정시스템 개발과 과적단속시스템 적용방안 연구
Development and Application of the High Speed Weigh-in-motion for Overweight Enforcement 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.11 no.4 = no.42, 2009년, pp.69 - 78  

권순민 (한국도로공사 도로교통연구원) ,  서영찬 (한양대학교 교통공학과)

초록
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경부고속도로 건설을 기점으로 급격한 경제성장을 이룬 우리나라 고속도로는 현재 신규도로의 건설사업 물량이 둔화되면서 기존의 도로망을 효율적으로 활용하고 최적의 공용성 유지가 필요한 시점이 되었다. 최적의 공용성 확보를 위해 교통하중을 가장 적극적으로 통제하는 방법은 과적단속이다. 본 연구에서는 과적단속의 효율화를 위해 고속축하중측정 시스템을 개발하고 이를 통해 국내 고속도로 과적화물차 행태 분석을 실시하며, 본 시스템을 활용한 과적단속시스템 개발 가능성에 대하여 검토하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구에서 개발한 고속축하중측정 시스템은 차로당 2조의 루프센서와 2조의 축중센서, 2조의 원더링센서로 이루어져 있다. 특히 원더링센서는 차량의 좌우 타이어의 위치 판독이 가능하여 과적단속 시스템으로 활용시 차로의 이탈유무를 판독할 수 있으며, 윤거 측정 및 윤형식(단륜/복륜) 구분이 가능하여 차종을 구분함에 있어서 기존 차종분류 시스템보다 세분화된 분류가 가능하여 12종 차종분류시 오분류 비율이 매우 낮은 장점을 가지고 있다. 본 시스템에 대한 검증시험 결과 모든 시험조건의 전체평균오차가 축하중 15% 이내, 총하중 7% 이내로 나타났다. COST-323에서 제시하고 있는 WIM 등급기준에 따르면 사회기반시설 설계와 유지관리 및 평가목적으로 사용가능한 B(10) 등급으로 나타났으며, 과적이 가장 문제되는 5축 카고 화물차에 대한 분석결과는 축중량 오차 8%, 총중량 오차 5%로 단속가능 수준인 A(5)등급으로 나타났다. 고속도로의 차종별 중량분석 결과 12종 분류기준에서 5종, 6종, 7종, 12종 차량이 하중기준을 초과하는 비율이 가장 높게 나타났으며, 주로 가변축을 장착한 차량으로 축조작에 의한 축하중 과적비율이 매우 높게 나타나 이러한 차량에 대한 실효성 있는 과적단속기법이 필요한 것으로 판단된다. 도로교통분야에 있어서 차종별 교통량 자료는 도로의 계획과 건설, 유지관리, 교통류분석 및 도로행정에 필요한 기본 자료이며 각종 연구에 필요한 기초자료로 활용되어지는 필수적인 요소이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Korea has achieved significant economic growth with building the Gyeongbu Expressway. As the number of new road construction projects has decreased, it becomes more important to maintain optimal status of the current road networks. One of the best ways to accomplish it is weight enforcement as activ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • European WIM Specification(2001)에서 제시한 WIM 시스템의 각 하중별 정확도 등급 정의에 대해 간략히 소개하고자 한다. 아직 국내의 등급 기준이 확립되지 않았으므로 여기서 소개하는 정확도 등급에 따라 본 연구에서 개발한 시스템의 정확도에 대한 객관적이고 정량화된 평가를 내리고자 한다.
  • 해외의 경우에는 프랑스, 네덜란드를 비롯한 유럽연합 국가들과 미국, 일본 등 세계 각국에서 고속축중계를 이용하여 다양한 방식으로 과적단속(또는 과적혐의차량 유도)을 시행하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 고속축중계(HSWIM ; High speed Weigh-in-motion)를 활용하여 무인-무정차 고속축하중측정 시스템을 개발하고 이를 통해 국내 고속도로 과적화물차 행태 분석을 실시하며, 본 시스템을 활용한 과적단속 시스템 개발 가능성에 대하여 검토하는 것을 목적으로 하였다.
  • 본 시스템의 기능을 개선하고, 앞선 검증시험 결과에 따라 과적단속, 또는 과적혐의차량 유도용으로의 활용가능성을 확인한 바, 실제 고속도로에서 운행 중인 일반 화물차량을 대상으로 운행 중 과적행태에 대한 분석을 실시하였다.
  • 본 연구에서는 고속축중계를 이용하여 무인-무정차 축하 중측정 시스템을 개발하여 이를 과적단속 또는, 과적혐의차량 유도용으로 활용하기 위한 목적으로 과적단속 시스템 초기 모델을 구축하였다. 현재 국내의 과적기준은 축중량 10톤, 총중량 40톤이며, 단속기준은 허용 오차범위 10%를 감안하여 축중량 11톤, 총중량 44톤으로 제한하고 있다.
  • 본 연구에서는 과적단속 시스템 초기모델에 대한 측정 하중 검증시험을 실시하였다. 시험은 3축 덤프트럭, 4축 덤프 트럭, 5축 카고트럭을 이용하여 실시하였으며, 먼저 정적 축하중 측정계를 이용하여 정지상태의 축하중을 측정한 후 공차, 만차, 과적하중에 대하여 약 30km/h 이하에서부터 100km/h정도까지 다양한 속도대역에서 동적 주행시험을 실시하였다.
  • 본 연구에서는 기존의 고속축중계 시스템을 과적단속 시스템으로 활용하기 위하여 다음과 같은 요소들에 대한 개선점을 검토하였다.
  • 축하중측정 시스템이 과적단속기능을 완벽히 수행하기 위해서는 하중에 대한 정확도 이외에도 기본적으로 차종에 대한 구분이 명확하여야 하며, 더불어 차로를 이탈하는 차량에 대한 판독이 가능하여야 한다. 본 연구에서는 이러한 기능을 갖추기 위하여 원더링 개념을 도입하여 하드웨어를 개선하였다. 즉, 차량이 차로를 주행하는 동안 횡방향으로 어느 지점을 통과하는지를 판독하는 기능이다.
  • 본 연구에서는 측정하중의 오차를 최소화하기 위하여 기존의 축중계 시스템에 대한 하중 검증시험을 실시하였다. 검증 시험을 통해 얻은 결과를 바탕으로 교정계수를 추정하여 축충계 시스템을 교정할 수 있다.
  • 본 연구에서는 향후 과적단속 또는 과적혐의차량 유도용으로 활용하기 위한 목적으로 과적단속 시스템을 개발하였다. 앞서 설명한 축하중측정 시스템에 차량번호인식시스템을 구축하여 고속주행에서 측정가능한 무인-무정차 축하중측정 시스템을 구축하였다.
  • European WIM Specification(2001)에서 제시한 WIM 시스템의 각 하중별 정확도 등급 정의에 대해 간략히 소개하고자 한다. 아직 국내의 등급 기준이 확립되지 않았으므로 여기서 소개하는 정확도 등급에 따라 본 연구에서 개발한 시스템의 정확도에 대한 객관적이고 정량화된 평가를 내리고자 한다.

가설 설정

  • 이러한 구간에서 요구되는 최소 신뢰 수준을 π0로 정의하는데 이는 측정 환경 및 시험 조건에 따라 변한다. 정확도 검사 시 다음과 같은 4가지의 판정기준이 고려되어지고 각각의 오차는 임의적이고 독립적이며 정규 분포를 한다고 가정한다. ① 총중량, ② 단축의 하중, ③ 그룹축의 하중, ④ 그룹내 축중량, 여기서 ④의 기준은 경우에 따라서는 제외될 수도 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
교통하중을 가장 적극적으로 통제하는 방법은? 교통하중을 가장 적극적으로 통제하는 방법은 과적단속이다. 국도의 경우 주요 간선도로 및 교량부에서 과적검문소를 운영 중이며, 이중 27개소는 고속축중계 시스템을 활용 하여 과적혐의차량 유도시스템을 운영 중이다.
교통하중은 고속도로에 어떤 요소로 작용하는가? 이제는 점차 신규도로의 건설사업 물량이 둔화되면서 기존의 도로망을 효율적으로 활용하고 최적의 공용성을 유지할 수 있도록 요구되고 있다. 고속도로에서 포장, 교량 등 도로구조물의 공용성 저하에 가장 크게 영향을 끼치는 기본 요소 중의 하나는 교통하중이다. 이를 효율적으로 통제하고 관리하는 것이 고속도로를 효율적으로 활용하는 기본이 된다.
고속축중계를 활용하여 고속도로 과적화물차를 단속하고 있는 국가는? 그러나, 최근에 들어 가변축을 장착한 3축 이상의 화물차량이 증가하면서 국도는 물론 고속도로에서도 영업소 진입이후 축조작에 의한 과적행위 발생빈도가 높아지고 있는 실정이다. 해외의 경우에는 프랑스, 네덜란드를 비롯한 유럽연합 국가들과 미국, 일본 등 세계 각국에서 고속축중계를 이용하여 다양한 방식으로 과적단속(또는 과적혐의차량 유도)을 시행하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 고속축중계(HSWIM ; High speed Weigh-in-motion)를 활용하여 무인-무정차 고속축하중측정 시스템을 개발하고 이를 통해 국내 고속도로 과적화물차 행태 분석을 실시하며, 본 시스템을 활용한 과적단속 시스템 개발 가능성에 대하여 검토하는 것을 목적으로 하였다.
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참고문헌 (6)

  1. Bernard Jacob, 'Weigh-in-motion of Road Vehicles', Proceedings of the Final 

  2. International Conference on Heavy Vehicles Paris 2008 , 'Heavy Vehicle Transport Technology (HVTT10) and Weigh-In-Motion(ICWIM5)', May 19-22, 2008 

  3. LCPC, Bernard Jacob, 'COST 323 : Weigh-in-motion of Road Vehicles (WIMLOAD)', Final Report of the COST323 action. 

  4. TRANSPORT RESEARCH, "Weigh in Motion of Road Vehicles", 2nd European 

  5. TRANSPORT RESEARCH, 'Weigh in Motion of Road Vehicles', Final Report 

  6. WAVE, 'Weigh-in-motion of Axles and Vehicles for Europe ', Laboratoire Central 

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