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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 Solomon을 비롯한 여러 연구자들이 제안한 속도편차 (즉, ‘평균속도와 주행속도의 차’)의 개념을 도입하여, 차내 교통안전정보 제공에 따른 교통안전도 평가를 수행함과 동시에 주행안전에 영향을 미치는 운전자-차량-도로구조-주행환경 요인의 특성을 파악한다.
- 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 차원에서, 속도선택에 기초한 주행위험도평가모델을 개발하고, 이를 고속도로 구간에 적용하여 주행안전에 영향을 미치는 다양한 요인의 효과를 분석하였다. 주행위험도평가모델은 Solomon이 제안한 속도편차 (주행속도와 평균속도와의 차) 개념을 이용하였고, 순서형프로빗모형으로 제안모델의 틀을 정립하였다.
- 제안된 주행위험도평가방법론은 고속도로 곡선부 사고잦은 구간의 교통안전도를 높이기 위해 서일본고속도로공사(W-NEXCO)가 계획한 차내 교통안전정보 제공의 효과평가에 적용한다. 이를 통해, 차내 교통안전정보제공의 교통안전도 효과뿐만 아니라 주행안전에 영향을 미치는 운전자, 도로환경, 도로기하구조 요인의 특성을 파악하는데 활용하여, 제안모델의 효용성을 검토한다.
가설 설정
- 따라서, 본 연구에서는 표준편차(σ)의 크기가 증가함에 따라, 다시 말해, 운전자가 선택한 주행속도가 평균속도로부터 멀어짐에 따라 주행안전도는 감소된다는 가정에 기초하여 주행위험도 개념을과 같이 정의한다.
- 본 연구에서는 계산의 용이성을 확보하기 위해서 μ1 = 0, μ3 = ∞로 가정한다.
제안 방법
- 차내 교통안전정보는 “속도를 줄이시오!”로, 3회 주행 중 1차 주행을 제외한 2차 및 3차 주행에서만 제공하고, 2차 주행에서는 음성정보를, 3차 주행에서는 음성&이미지정보가 차내 네비게이션 시스템을 통해 표출되도록 구성되었다. 교통안전정보는 운전자가 커브구간에 진입하기 전 직선구간에서 제공되도록 하여, 1회 표출시 5초 동안 제공되도록 하였고, 주행 구간 내 총 4개의 커브가 있기 때문에, 총 4회 제공되도록 하였다. (<그림 2> 참조)
- 구분된 18개의 도로구간에 해당되는 구간별 특성과 모델분석에 필요한 샘플수를 에 제시하였다.
- 실차 주행은 오전/오후 1명씩의 운전자를 배정하여, 1명의 운전자에게 실험대상 도로구간을 3회 주행하도록 계획하였다. 따라서, 1명의 운전자가 실험구간을 오전에 3회를 주행하고, 다른 운전자 1명이 오후에 3회 주행하도록 하였다.
- 따라서, 본 연구에서는 동질구간 분할법을 적용하여, 주행실험이 실시된 도로구간의 종/횡단 도로선형 특성을 기준으로 도로구간을 분할하고, 0.1초 단위로 측정된 주행속도를 이용하여 도로구간별 평균속도와 표준편차를 계산한다.
- 본 연구에서 제안한 주행위험도평가방법론의 현장 적용성을 높이기 위한 방법으로, 다음과 같이 4개 분야의 향후 연구과제를 제안한다. 첫째, 도로를 주행하는 운전자는 차로변경을 자주 하는데, 본 연구에서는 이러한 운전자의 차로변경 특성을 자료수집 과정에 고려하지 못한 한계가 있다.
- 본 주행실험에서는 운전자의 주행특성 (종/횡방향 가·감속도, 핸들링과 브레이크 사용율 등)을 0.1초 단위로 자동으로 계측/기록하기 위해서 다음과 같은 장비가 탑재되었다.
- 실차 주행은 오전/오후 1명씩의 운전자를 배정하여, 1명의 운전자에게 실험대상 도로구간을 3회 주행하도록 계획하였다. 따라서, 1명의 운전자가 실험구간을 오전에 3회를 주행하고, 다른 운전자 1명이 오후에 3회 주행하도록 하였다.
- 주행실험 시나리오에 따라, 운전자 10명은 주행실험 구간을 3회 반복하여, 총 30회의 주행횟수를 기록하였다. 운전자의 주행특성을 보여주는 주행속도는 0.
대상 데이터
- 운전자와 관련된 정보로는 성별, 연령, 실제 운전경력, 사고이력이, 도로환경과 관련된 정보로는 주행시간대, 도로표면상태, 교통량이 수집되었다. 도로기하구조 요인으로 종단구배와 분할된 각 구간별 도로연장이 수집되었다. 마지막으로, 차내 교통안전정보의 제공 유무도 수집되었다.
- 본 연구에서 제안한 주행위험도평가모델은 고속도로(연속류 구간)를 주행하는 운전자의 주행안전도에 영향을 미치는 요인을 분석하는데 연구의 범위를 한정한다. 본 연구에서 제안한 주행위험도의 개념은 평균속도와 주행속도의 차 (속도편차)의 크기에 따라 저(Low)/중(Medium)/고(High)로 구분이 가능하다.
- 분석자료는 서일본고속도로공사 (W-NEXCO)가 구상중인 DSRC를 이용한 차내 교통안전정보 제공의 효과평가를 위한 고속도로 주행실험을 통해 수집하였다. 주행실험 장소는 히로시마 현을 가로지르는 산요고속도로 (Sanyo Expressway)로 교통사고가 잦은 시화 인터체인지 (Shiwa IC)에서 히로시마 동인터체인지 (Hiroshima-Higashi IC) 구간이며, 도로연장은 편도 3.
- 운전자와 관련된 정보로는 성별, 연령, 실제 운전경력, 사고이력이, 도로환경과 관련된 정보로는 주행시간대, 도로표면상태, 교통량이 수집되었다. 도로기하구조 요인으로 종단구배와 분할된 각 구간별 도로연장이 수집되었다.
- 주행실험 시나리오에 따라, 운전자 10명은 주행실험 구간을 3회 반복하여, 총 30회의 주행횟수를 기록하였다. 운전자의 주행특성을 보여주는 주행속도는 0.1초 단위로 기록되어, 총 37,740개의 샘플이 수집되었다.
- 분석자료는 서일본고속도로공사 (W-NEXCO)가 구상중인 DSRC를 이용한 차내 교통안전정보 제공의 효과평가를 위한 고속도로 주행실험을 통해 수집하였다. 주행실험 장소는 히로시마 현을 가로지르는 산요고속도로 (Sanyo Expressway)로 교통사고가 잦은 시화 인터체인지 (Shiwa IC)에서 히로시마 동인터체인지 (Hiroshima-Higashi IC) 구간이며, 도로연장은 편도 3.3km이다. 산요고속도로의 제한속도는 100km/h이나, 실험이 수행된 도로구간 3.
- 현장 주행실험에는 20대 초반으로 구성된 대학생 10명(남성:8명, 여성:2명)이 참여하였고, 실험은 2009년 3월 28일 (토)부터 4월 1일 (수)까지 총 5일 동안 수행되었다. 주행실험은 오전/오후 출퇴근 첨두시간을 피한 오전 10:00-12:30과 오후 13:00-15:30에 진행되었다.
데이터처리
- 최우추정법을 통해 주행위험도평가모델의 파라메타와 t-통계량을 추정하였고, 계산을 위해서 TSP 프로그램 (Hall, 1997)을 사용하였다. 모델 추정결과, 제안모델의 적중률(조정결정계수)은 0.
이론/모형
- = k)는 운전자의 속도선택이 그룹 k에 속할 확률을 의미하며, F는 표준누적정규분포함수를 의미한다. 식(3)에 정의된 확률은 최우추정법 (maximum likelihood method)을 이용하여 추정하고, 계산을 위한 로그우도함수는 다음과 같다.
- 제안된 주행위험도평가방법론은 고속도로 곡선부 사고잦은 구간의 교통안전도를 높이기 위해 서일본고속도로공사(W-NEXCO)가 계획한 차내 교통안전정보 제공의 효과평가에 적용한다. 이를 통해, 차내 교통안전정보제공의 교통안전도 효과뿐만 아니라 주행안전에 영향을 미치는 운전자, 도로환경, 도로기하구조 요인의 특성을 파악하는데 활용하여, 제안모델의 효용성을 검토한다.
- 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 차원에서, 속도선택에 기초한 주행위험도평가모델을 개발하고, 이를 고속도로 구간에 적용하여 주행안전에 영향을 미치는 다양한 요인의 효과를 분석하였다. 주행위험도평가모델은 Solomon이 제안한 속도편차 (주행속도와 평균속도와의 차) 개념을 이용하였고, 순서형프로빗모형으로 제안모델의 틀을 정립하였다.
성능/효과
- 구체적으로, 본 연구의 분석결과인 추정모델 해석에서 음성정보를 제공하는 효과 (－0.3994)보다 음성&이미지정보를 제공하는 효과 (－0.6458)가 더 큰 것으로 해석할 수 있다.
- 도로기하구조 요인 측면에서, 직선구간과 좌회전 구간의 내리막 또는 오르막 구간을 주행하는 경우 (X10, X11), 도로연장이 긴 곡선부 구간을 주행하는 경우 (X16, X17, X18, X19), 곡선부 구간에서 곡률과 도로 연장이 동시에 증가할수록 (X21, X23, X24) 주행위험도는 증가하는 것으로 나타났다.
- 도로환경 요인 측면에서, 오후에 주행하는 경우 (X3), 도로표면이 습윤 상태인 경우 (X6) 그리고 고속도로의 서비스수준이 A로 좋아질 경우 (X7) 운전자가 선택하는 주행속도와 평균속도와의 분산이 증가할 확률이 높아져 주행위험도는 증가하는 것을 알 수 있다.
- 첫째, 남성이 여성보다, 경력 운전자가 초보 운전자보다, 교통사고의 경험이 적은 운전자가 고속도로를 안전하게 주행할 확률이 높다. 둘째, 고속도로를 오후에 주행하는 경우, 도로표면이 젖어있는 경우, 교통량이 한산하여 서비스수준이 너무 좋은 경우 주행위험도는 증가한다. 셋째, 경사진 회전구간을 주행하는 경우와 도로 연장이 긴 곡선부 구간을 주행하는 경우 주행위험도는 증가한다.
- 따라서, 에 제시된 분석결과는 운전자가 남성보다 여성이 주행할 경우 (X1), 운전경력이 적은 운전자가 주행하는 경우 (X2) 그리고 교통사고의 경험이 많은 운전자가 주행하는 경우 (X4) 주행위험도는 증가하는 것으로 해석할 수 있다.
- 본 연구에서 제안한 주행위험도평가모델은 고속도로(연속류 구간)를 주행하는 운전자의 주행안전도에 영향을 미치는 요인을 분석하는데 연구의 범위를 한정한다. 본 연구에서 제안한 주행위험도의 개념은 평균속도와 주행속도의 차 (속도편차)의 크기에 따라 저(Low)/중(Medium)/고(High)로 구분이 가능하다. 즉, 분석된 주행위험도는 질적변수 (예, 1, 2 ,3)로 표현되기 때문에, 순서형프로빗모형 (Ordered Response Probit Model: ORPM)의 적용이 적합하며, 이러한 평가는 도로구간별로 계산된다.
- 둘째, 고속도로를 오후에 주행하는 경우, 도로표면이 젖어있는 경우, 교통량이 한산하여 서비스수준이 너무 좋은 경우 주행위험도는 증가한다. 셋째, 경사진 회전구간을 주행하는 경우와 도로 연장이 긴 곡선부 구간을 주행하는 경우 주행위험도는 증가한다. 한편, 주행위험도 증가는 차내 교통안전정보를 제공함으로써 어느 정도 감소될 수 있는 것으로 나타나 차내 교통안전정보 제공의 중요성이 확인되었다.
- <표 3>에 제시된 모델구축에 이용된 변수의 정의와 특성치를 살펴보면, 평균 연령이 22.2년인 남성과 여성이 4대 1의 비율로 실험에 참여하였고, 이들은 평균적으로 31.8개월에 0.5번 즉, 평균적으로 5년에 한번 정도의 교통사고 경험율을 지니는 것을 알 수 있다.
- 제안된 주행위험도평가모델을 서일본고속도로공사가 계획한 DSRC 센서를 활용한 차내 교통안전정보 제공 효과 평가에 적용/분석한 결과, 다음과 같은 연구결과가 도출되었다. 첫째, 남성이 여성보다, 경력 운전자가 초보 운전자보다, 교통사고의 경험이 적은 운전자가 고속도로를 안전하게 주행할 확률이 높다. 둘째, 고속도로를 오후에 주행하는 경우, 도로표면이 젖어있는 경우, 교통량이 한산하여 서비스수준이 너무 좋은 경우 주행위험도는 증가한다.
- 한편, 차내 교통안전정보를 제공함으로써 주행위험도는 감소되는 것으로 분석되었고, 교통안전 측면에서 이러한 긍정적인 효과는 정보의 제공방법 (예, 음성 또는 음성&이미지) 보다는 차내 교통안전정보의 제공여부 자체가 중요하다는 것을 의미한다.
후속연구
- 첫째, 도로를 주행하는 운전자는 차로변경을 자주 하는데, 본 연구에서는 이러한 운전자의 차로변경 특성을 자료수집 과정에 고려하지 못한 한계가 있다. 그러므로, 차로 변경시 발생하는 속도 및 차량군의 영향 등 운전자의 주행특성을 보다 적극적으로 반영하여 본 연구에서 제안한 주행위험도평가방법론을 개선할 필요가 있다. 둘째, 도로구간을 분할하는 방법에 있어서, 본 연구에서는 전통적으로 적용되는 동질구간 분할법을 적용하였으나, 교통관제시설이나 통제시설에 따라 운전자의 주행행태도 변할 수 있기 때문에, 교통통제 및 관제시설을 고려한 도로구간 분할법도 연구되어야 할 필요가 있다.
- 그러므로, 차로 변경시 발생하는 속도 및 차량군의 영향 등 운전자의 주행특성을 보다 적극적으로 반영하여 본 연구에서 제안한 주행위험도평가방법론을 개선할 필요가 있다. 둘째, 도로구간을 분할하는 방법에 있어서, 본 연구에서는 전통적으로 적용되는 동질구간 분할법을 적용하였으나, 교통관제시설이나 통제시설에 따라 운전자의 주행행태도 변할 수 있기 때문에, 교통통제 및 관제시설을 고려한 도로구간 분할법도 연구되어야 할 필요가 있다. 셋째, 주행실험 참여비율(다양한 연령대), 주행실험 기간, 운전경력과 같은 요인들로 인해 연구 결과가 다르게 나타날 수 있으므로, 다양한 운전경력을 가진 실험자의 성비와 연령비율이 참여할 수 있도록 실험설계의 개선이 필요하다.
- 하지만, 본 모델추정에서는 2차 주행 보다 3차 주행시 운전자의 주행학습 능력이 변화되는 영향을 고려하지 않았기 때문에, 음성&이미지정보 제공의 효과가 음성정보 제공에 비해 크다고 단순하게 결론짓기 어렵다. 따라서, 운전자의 학습 특성이 분석 가능하도록 주행경험의 시간적 변화를 고려한 제안모형의 확장이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 정보를 제공받은 운전자 입장에서 제공된 정보의 가치는 주행시간 흐름에 따라 감소되거나 제공정보 이외의 주변 정보에 의해 감소되는 현상 등을 고려하여 분석할 수 있도록 제안모형의 확장이 필요할 것으로 판단된다.
- 따라서, 운전자의 학습 특성이 분석 가능하도록 주행경험의 시간적 변화를 고려한 제안모형의 확장이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 정보를 제공받은 운전자 입장에서 제공된 정보의 가치는 주행시간 흐름에 따라 감소되거나 제공정보 이외의 주변 정보에 의해 감소되는 현상 등을 고려하여 분석할 수 있도록 제안모형의 확장이 필요할 것으로 판단된다.
- 셋째, 주행실험 참여비율(다양한 연령대), 주행실험 기간, 운전경력과 같은 요인들로 인해 연구 결과가 다르게 나타날 수 있으므로, 다양한 운전경력을 가진 실험자의 성비와 연령비율이 참여할 수 있도록 실험설계의 개선이 필요하다. 마지막으로, 주행실험을 시작하기 전과 실험이 시작된 후 실험주행코스에 대한 운전자의 인지향상으로 운전기술 능력이 변할 수 있으므로, 반복주행에 의한 운전자의 학습능력을 분석할 수 있는 분석방법론의 개발과 적용이 필요하다. 구체적으로, 본 연구의 분석결과인 추정모델 해석에서 음성정보를 제공하는 효과 (－0.
- 둘째, 도로구간을 분할하는 방법에 있어서, 본 연구에서는 전통적으로 적용되는 동질구간 분할법을 적용하였으나, 교통관제시설이나 통제시설에 따라 운전자의 주행행태도 변할 수 있기 때문에, 교통통제 및 관제시설을 고려한 도로구간 분할법도 연구되어야 할 필요가 있다. 셋째, 주행실험 참여비율(다양한 연령대), 주행실험 기간, 운전경력과 같은 요인들로 인해 연구 결과가 다르게 나타날 수 있으므로, 다양한 운전경력을 가진 실험자의 성비와 연령비율이 참여할 수 있도록 실험설계의 개선이 필요하다. 마지막으로, 주행실험을 시작하기 전과 실험이 시작된 후 실험주행코스에 대한 운전자의 인지향상으로 운전기술 능력이 변할 수 있으므로, 반복주행에 의한 운전자의 학습능력을 분석할 수 있는 분석방법론의 개발과 적용이 필요하다.
- 본 연구에서 제안한 주행위험도평가방법론의 현장 적용성을 높이기 위한 방법으로, 다음과 같이 4개 분야의 향후 연구과제를 제안한다. 첫째, 도로를 주행하는 운전자는 차로변경을 자주 하는데, 본 연구에서는 이러한 운전자의 차로변경 특성을 자료수집 과정에 고려하지 못한 한계가 있다. 그러므로, 차로 변경시 발생하는 속도 및 차량군의 영향 등 운전자의 주행특성을 보다 적극적으로 반영하여 본 연구에서 제안한 주행위험도평가방법론을 개선할 필요가 있다.
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