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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 비신호교차로의 지체식을 개발하고, 이 지체식의 적용결과를 분석하는데 있다. 이를 위해 이 연구에서는 한국도로용량편람(KHCS)에 의한 시뮬레이션과 EMME/2를 이용한 청주시 사례연구에 중점을 두고 있다.
- 본 연구는 신호교차로와 비신호교차로의 지체식을 모두 반영하는 방법을 검토한다.
- 본 연구에서는 비신호교차로 지체를 통행배정단계에 적용할 수 있는 방법을 검토하고, 비신호교차로의 지체식을 구축하여 통행배정 단계에서 적용한 결과를 검토하였다
- 하지만 현재 우리나라 도로용량편람(2005)에서는 무통제 교차로의 경우, 별도의 지체식을 제시하지 않고, 용량과 서비스수준 분석방법을 제시하고 있다. 본 연구에서는 양방향정지 교차로를 대상으로 비신호교차로의 지체식을 개발하였다. 비신호교차로가 운영되는 형태나 기능면에서 주간 선도로와 국지도로가 교차하는 등의 도로의 위계에 있어서 현저히 차이가 있어 주도로와 부도로의 구분이 명확한 경우 는 TWSC와 유사한 형태로 운영된다(도로용량편람, 2005).
제안 방법
- BPR식은 교통수요예측 프로그램에서 사용되는 기본모형이며, 신호교차로의 지체함수는 기존의 연구에서 제시하고 있는 통행시간 분리모형을 적용하고, 비신호교차로의 지체식은 본 연구에서 개발된 식을 적용한다. 기존의 통행배정 모형 (BPR식), 신호교차로의 지체모형(오상진 등의 모형식) 및 신호·비신호교차로의 지체모형의 3가지 경우를 EMME/2에 적용하고, 그 결과를 분석한다.
- 그러나 정지표지판이 없는 우리나라의 경우 주·부도로의 구분이 가능하면, 이를 양방향정지 교차로로 분류가 가능할 것으로 판단되어, 양방향정지(TWSC) 교차로를 시뮬레이션의 대상교차로로 설정하고 이를 분석하였다.
- 기존의 통행배정 모형 (BPR식), 신호교차로의 지체모형(오상진 등의 모형식) 및 신호·비신호교차로의 지체모형의 3가지 경우를 EMME/2에 적용하고, 그 결과를 분석한다.
- 둘째, KHCS 시뮬레이션을 통하여 비신호교차로지체식을 개발하고, 적용방안을 검토한다.
- 오상진 등(2008)은 기존의 통행배정 모형이 교차로지체를 적절히 고려하지 못하고 있는 상황에 근거하여 교차로 지체시간 산출모형을 개발하고 이를 적용하였다. 링크의 통행시간을 순행시간과 교차로 지체시간으로 구분하여 지체식을 산정하였으며, 신호교차로의 지체식을 활용하여 도시내 통행량을 예측 비교하였다.
- 또한 도시내 교통수요를 예측함에 있어 대부분 교차로 지체를 반영하지 못하는 BPR함수에 파라메터 값만을 변경하여 사용하고 있는 실정이다. 본 연구는 비신호교차로의 지체식을 개발하고, 이를 신호교차로의 지체식과 함께 통행배정 단계에서 적용하고, 그 결과를 검토하는 연구로 기존의 진행된 연구들과 차별된다 할 수 있다.
- 본 연구에서는 특히 오상진 등(2008)의 논문에서 신호교차로 지체식을 적용함에 있어 제외되었던 비신호교차로 42개 소를 대상으로 산출된 지체식을 3지와 4지로 구분하여 적용한다.
- 비신호교차로의 지체함수는 교차로분석 프로그램인 KHCS 시뮬레이션을 수행하여 산정하였다. 좌회전과 우회전 교통량이 동일하다는 가정 하에 직진 교통량만을 변화시키면서 모의실험을 실시하여, 교통량 변화에 따른 지체시간을 산정하였다.
- 시뮬레이션을 수행함에 있어 교통량은 10에서부터 시작하여 20씩 증가시키면서 수행하였으며, 유형당 60개씩 총 480 개의 시뮬레이션 결과를 이용하여 모형을 개발하였다.
- 이 연구에서는 3지와 4지 교차로를 구분하였으며, 이를 또 주도로 1차로와 2차로인 경우와 부도로가 1차로와 2차로인 경우로 구분하여 총 8개의 식을 개발하였다. 개발된 식은 표 1과 표 2와 같이 모두 지수함수이다.
- 비신호교차로의 지체함수는 교차로분석 프로그램인 KHCS 시뮬레이션을 수행하여 산정하였다. 좌회전과 우회전 교통량이 동일하다는 가정 하에 직진 교통량만을 변화시키면서 모의실험을 실시하여, 교통량 변화에 따른 지체시간을 산정하였다.
- 주요 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 비신호교차로의 지체식은 KHCS를 이용한 총 480번의 시뮬레이션을 통해 총 8가지의 지체식을 개발하였다. 비신호교차로의 지체식은 지수함수로 모든 함수식이 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다.
- 추정된 지체값과 TRAF-NETSIM을 수행하여 추정된 값과 비교·검토하였다.
- 본 연구에서는 적용함수 형태의 제약 없이 여러 형태의 함수 적용이 가능한 교통수요예측 프로그램인 EMME/2를 사용하였다. 통행배정 사례연구 대상 가로망은 청주시 가로망이며, 네트워크 및 O/D는 현재 시점에서 적용 가능하도록 보완 및 수정한다.
대상 데이터
- 사례연구 대상 도시는 청주시이며, 『청주시 교통정비 중기 계획』에서 구축한 네트워크와 O/D를 현재의 상황에 맞게 수정 및 보완하여 적용한다. 도로구간의 차로 수 및 거리는 실제 값을 입력하며, BPR모형의 적용에 필요한 자유속도는 제한속도로 설정하고, 차로당 용량은 도로의 위계에 따라 1,400~2,200까지 차등 적용한다.
- 따라서 본 연구의 목적은 비신호교차로의 지체식을 개발하고, 이 지체식의 적용결과를 분석하는데 있다. 이를 위해 이 연구에서는 한국도로용량편람(KHCS)에 의한 시뮬레이션과 EMME/2를 이용한 청주시 사례연구에 중점을 두고 있다.
데이터처리
- 셋째, 개발된 비신호교차로의 지체식을 교통수요예측 프로그램인 EMME/2에 적용하여, 그 결과를 비교·분석한다.
이론/모형
- 넷째, 결론 및 향후연구 과제를 제시한다. 본 연구에서는 적용함수 형태의 제약 없이 여러 형태의 함수 적용이 가능한 교통수요예측 프로그램인 EMME/2를 사용하였다. 통행배정 사례연구 대상 가로망은 청주시 가로망이며, 네트워크 및 O/D는 현재 시점에서 적용 가능하도록 보완 및 수정한다.
- 우선, 신호교차로의 지체식은 오상진 등(2008)의 연구에서 제시하고 있는 통행시간 분리모형을 적용하며, 비신호교 차로의 지체식은 교차로 분석 프로그램인 KHCS 시뮬레이션을 수행하여 산정한다.
성능/효과
- 비신호교차로의 지체식은 지수함수로 모든 함수식이 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다. 둘째, 교통수요예측 프로그램인 EMME/2를 이용하여 청주시의 가로망에 적용한 결과, 신호와 비신호교차로의 지체식을 모두 적용하였을 경우에 관측교통량과의 오차가 가장 적은 것으로 분석되었다. 즉, 비신호교차로의 지체식을 적용한 결과가 가장 바람직한 현실적인 결과로 평가된다.
- 050으로 신호교차로의 지체식과 비신호교차로의 지체식을 모두 적용하였을 경우에 실측치와의 오차가 가장 작은 것으로 분석되었다. 또한 Theil의 부등계수는 신호교차로의 지체식만을 적용한 경우에는 0.074, 신호+ 비신호교차로의 지체식을 모두 적용하였을 경우에는 0.072 로 차이가 미미하게 분석되었으나, 신호교차로의 지체식과 비신호교차로의 지체식을 모두 적용하였을 경우에 오차가 가장 적은 것으로 나타났다.
- 표 4는 모형별 주요 축별 통행배정 결과에 따른 평균 교통량을 보여주고 있다. 모형별로 배정된 교통량의 경우 관측교 통량과 구간별로 차이가 있으나, BPR모형이 실제 조사된 통행량에 비해 주간선도로에 많이 배정되는 것으로 분석되었다. 반면 신호교차로 지체식을 사용하여 배정된 교통량의 경우 실제 교통량에 보다 근접하는 것을 볼 수 있으며, 신호교차로 지체식만을 적용한 경우보다 신호교차로의 지체식과 비신호교차로의 지체식을 같이 적용한 경우 좀 더 관측 교통량에 근접함을 알 수 있다.
- 첫째, 비신호교차로의 지체식은 KHCS를 이용한 총 480번의 시뮬레이션을 통해 총 8가지의 지체식을 개발하였다. 비신호교차로의 지체식은 지수함수로 모든 함수식이 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다. 둘째, 교통수요예측 프로그램인 EMME/2를 이용하여 청주시의 가로망에 적용한 결과, 신호와 비신호교차로의 지체식을 모두 적용하였을 경우에 관측교통량과의 오차가 가장 적은 것으로 분석되었다.
- 신호교차로의 경우 v/c가 1.0을 지나면 지체는 급격히 증가하는 경향을 보여주는 것이 일반적이나, 그림 1과 그림 2 에서 보여주는 것과 같이 비신호교차로의 경우 1.0을 넘을 경우와 그렇지 않을 경우 지체가 증가하는 경향이 다양하게 나타나는 것으로 분석되었다.
- 표 5에 나타난 모형의 검증결과를 살펴보면, 기존의 교차로 지체를 반영하지 못한 BPR 모형보다는 신호교차로 지체 모형식의 오차가 훨씬 더 작은 것으로 분석되었다. 신호교차로의 지체식만을 적용하였을 경우와 신호+비신호교차로의 지체식을 모두 적용하였을 경우를 비교하면, RMSE와 %RMSE는 신호교차로의 지체식만을 적용하였을 경우 245.704, 15.491, 신호+비신호교차로의 지체식을 적용한 경우에는 538.709와 15.050으로 신호교차로의 지체식과 비신호교차로의 지체식을 모두 적용하였을 경우에 실측치와의 오차가 가장 작은 것으로 분석되었다. 또한 Theil의 부등계수는 신호교차로의 지체식만을 적용한 경우에는 0.
- 표 5에 나타난 모형의 검증결과를 살펴보면, 기존의 교차로 지체를 반영하지 못한 BPR 모형보다는 신호교차로 지체 모형식의 오차가 훨씬 더 작은 것으로 분석되었다. 신호교차로의 지체식만을 적용하였을 경우와 신호+비신호교차로의 지체식을 모두 적용하였을 경우를 비교하면, RMSE와 %RMSE는 신호교차로의 지체식만을 적용하였을 경우 245.
후속연구
- 넷째, 결론 및 향후연구 과제를 제시한다. 본 연구에서는 적용함수 형태의 제약 없이 여러 형태의 함수 적용이 가능한 교통수요예측 프로그램인 EMME/2를 사용하였다.
- 본 연구의 한계는 비신호교차로의 지체식에 v/c만을 고려 한 것이며, 향후 상충회수와 지체의 관계를 설명하는 모형 개발, 무통제 교차로의 지체에 대한 연구 및 회전제약 함수의 구축을 통한 보다 실질적인 접근도 필요할 것으로 판단된다. 또한 링크자체의 교통류 함수만을 사용하여 다른 링크의 교통류에 대한 영향을 고려하지 못하였다.
- 또한 링크자체의 교통류 함수만을 사용하여 다른 링크의 교통류에 대한 영향을 고려하지 못하였다. 이를 보완하기 위해서는 향후 다른 링크의 교통류에 대한 영향을 고려할 수 있는 함수의 개발이 진행되어야 한다.
- 첫째, 교차로지체식에 대한 기존이론 및 관련문헌의 검토를 통하여 최근의 연구동향을 파악하고 한계점을 검토한다.
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