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[국내논문] 시공간적 분석을 통한 차로간 충격량 전파모형 개발
Development of Impulse Propagation Model between Lanes through Temporal-Spatial Analysis 원문보기

大韓交通學會誌 = Journal of Korean Society of Transportation, v.29 no.3, 2011년, pp.123 - 137  

김상구 (전남대학교 물류교통학전공) ,  류주현 (경기개발연구원 교통정책연구부)

초록
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지금까지 교통류의 전파현상은 밀도와 교통량의 변화에 따른 충격파 이론을 사용하여 설명되어져 왔으나 서로 다른 차로간 교통류 전파와 같은 이질적인 교통류를 해석하기위해 적용하기에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구는 고속 도로의 항공사진자료를 분석함으로써 합류부 구간과 엇갈림 구간, 기본구간의 교통류 전파특성을 시공간적으로 분석하고 차로간 교통류 전파해석을 위한 충격량 전파모형을 개발하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 기존에 사용하던 충격파 속도라는 척도를 이용하여 교통류 전파특성을 분석하고자 하였으나 전파특성에 대한 분명한 특징을 찾기가 어려웠고, 이러한 이유로 충격량이라는 새로운 척도를 개발하여 개발된 척도로 교통류 상태를 해석하고 적용하여 각 분석구간의 충격량 특성을 분석할 수 있었다. 분석된 3개 구간은 충격량의 특성이 공통적으로 발생하여 교통류 전파시 의미있는 임계치를 도출하였고, 차로간의 상호관계를 설명할 수 있는 요인을 파악하고 분석구간과 차로에 따라 다중회귀분석을 수행하여 충격량을 결정하는 차로간 충격량 전파모형을 개발하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In general, flow propagation has been explained using the shock wave theory which is expressed as a function of variations in volume and density. However, the theory has certain limitation in portraying heterogeneous flow, e.g., flow propagation between lanes. Motivated by this fact, this study seek...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 교통류 모형 기본관계식 를 이용하여 교통류 전파특성 분석을 위한 새로운 척도를 검토하였다.
  • 또한 현재까지 연구는 지점검지기 자료를 바탕으로한 교통류 분석이 주로 이루어져 왔으며, 기존의 20초 또는 30초 지점검지기 자료로는 교통와해와 같은 짧은 시간대에 발생되는 현상과 미시적인 교통류의 전파특성을 분석하고 설명하는데 한계가 있다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 보다 정확한 전파특성 분석으로 인한 고속도로의 효율적인 운영을 위해 구간별로 수집된 개별차량데이터를 이용하여 교통류의 기본관계를 분석하고 교통류 상태에 따른 전파특성을 분석하고자 하였다.
  • 본 연구는 고속도로 합류부 구간과 엇갈림 구간, 기본 구간의 대표구간을 선정하여 충격파 전파특성을 시공간적으로 분석하고 교통류 상태별, 지점별, 차로별로 미시적 분석을 수행하여 교통류 전파에 영향을 미치는 요인을 파악한 후 교통류 전파해석을 위한 충격량 전파모형을 개발하는 것을 목적으로 하였다.
  • 본 연구는 고속도로의 개별차량 Data를 이용하여 합류부 구간과 엇갈림 구간, 기본구간의 교통류 전파특성을 시공간적으로 분석하고 교통류 상태별, 지점별, 차로별로 미시적 분석을 수행하여 교통류 전파해석을 위한 충격량 전파모형을 개발하는 것을 목적으로 하였다.
  • 본 연구는 교통와해 발생에 따른 시공간적 충격량 발생특성을 합류부, 엇갈림, 기본구간의 대표구간을 선정하여 교통류 상태별로 분석하고, 교통량과 차로변경횟수에 따른 차로간 충격량을 모형화함으로써 교통류의 전파에 대한 폭 넓은 이해를 제공한다는데 의의가 있다.
  • 본 연구에서는 고속도로 차량들간 상호작용을 분석하기 위하여 미국 FHWA에서 수행하였던 항공 촬영사진과 비디오 촬영 자료로부터 차량의 위치를 계수화(digitizing)한 자료를 본 연구의 목적에 맞게 일부 가공하여 사용하였다.
  • 본 연구에서는 과 같이 분석구간을 50m단위로 세분화하여 차로별·지점별 집계단위 데이터를 산출한후 동일 시간대의 전·후 지점별, 좌·우 차로별 두 교통류 간의 충격파를 산출하여 교통류의 전파특성을 분석하고자 한다.
  • 본 연구에서는 차로간 충격량 전파모형을 개발하고자 각 차로의 특성을 나타낼 수 있고 차로간의 상호관계를 설명할 수 있는 요인을 파악하였으며, 파악된 요인으로는 각 차로의 교통량 차로간 교통량의 차이, 그리고 차로간 차로변경횟수가 있다. 종속변수는 두 차로간 충격량이고 설명변수는 구간별 기하구조에 따라 연결로 접속부의 유무라는 제약이 있기 때문에 기본구간은 <그림 20>에서의 차로변경횟수(LCn-1→n)을 제외하였다.
  • 또한 차로간에는 교통류간의 경계면이 존재하지 않으므로 본 연구에서는 충격량(qi)을 이용하여 교통류 상태변화가 인접차로로 미치는 영향을 분석하였다. 이 변수가 차량군이 생성되고 소멸되는 교통류의 전파운동, 즉 한 차로내에서 이질적인 교통류의 경계면 이동을 설명한다고는 할 수 없지만 교통류의 시공간적 전파를 해석할 수 있는 지표가 될 수 있다는 것에 의의를 두고 본 연구에서는 분석을 수행하였다.

가설 설정

  • 2) 음영부분은 각 구간의 최초 교통와해 발생지점.
  • 2) 음영은 종속변수와의 외부상관성.
  • 3) 음영은 종속변수와의 외부상관성.
  • 집계간격단위의 교통량 변화량은 안정류 및 정체류를 설명하기에 적합하지 않다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재까지의 교통류의 전파특성에 대한 연구는 어떤 자료를 바탕으로 수행되었는가? 많은 연구자들이 혼잡교통류의 해석, 교통와해와 교통류 전이특성에 대한 이론을 혼잡의 발생과 진행, 그리고 해소의 과정을 포괄하여 제시하였으나, 교통류의 전파특성에 대한 연구는 부족한 실정이다. 또한 현재까지 연구는 지점검지기 자료를 바탕으로한 교통류 분석이 주로 이루어져 왔으며, 기존의 20초 또는 30초 지점검지기 자료로는 교통와해와 같은 짧은 시간대에 발생되는 현상과 미시적인 교통류의 전파특성을 분석하고 설명하는데 한계가 있다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 보다 정확한 전파특성 분석으로 인한 고속도로의 효율적인 운영을 위해 구간별로 수집된 개별차량데이터를 이용하여 교통류의 기본관계를 분석하고 교통류 상태에 따른 전파특성을 분석하고자 하였다.
짧은 시간의 집계단위별 교통류변수를 통한 충격파속도 전파특성분석의 한계점은 무엇인가? ① 짧은 시간간격으로 인해 교통류의 변화가 크지 않아 밀도의 변화량이 아주 적은 값을 가질 수 있다. ② 집계간격단위의 교통량 변화량은 안정류 및 정체류를 설명하기에 적합하지 않다. ③ 집계간격단위의 교통량 변화량은 무작위성이 강하기 때문에 충격파 전파특성을 설명하기 어렵다.
검지기 자료를 바탕으로한 교통류 분석의 한계는 무엇인가? 많은 연구자들이 혼잡교통류의 해석, 교통와해와 교통류 전이특성에 대한 이론을 혼잡의 발생과 진행, 그리고 해소의 과정을 포괄하여 제시하였으나, 교통류의 전파특성에 대한 연구는 부족한 실정이다. 또한 현재까지 연구는 지점검지기 자료를 바탕으로한 교통류 분석이 주로 이루어져 왔으며, 기존의 20초 또는 30초 지점검지기 자료로는 교통와해와 같은 짧은 시간대에 발생되는 현상과 미시적인 교통류의 전파특성을 분석하고 설명하는데 한계가 있다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 보다 정확한 전파특성 분석으로 인한 고속도로의 효율적인 운영을 위해 구간별로 수집된 개별차량데이터를 이용하여 교통류의 기본관계를 분석하고 교통류 상태에 따른 전파특성을 분석하고자 하였다.
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참고문헌 (17)

  1. 김근덕(2010), "교통류 전이영역 특성 분석 및 교통 와해발생 확률모형 개발", 전남대학교 석사학위논문. 

  2. 김상구?김영춘(2007), "차로별 교통류 상호영향에 따른 고속도로 합류부 교통와해 특성 분석에 관한 연구", 대한교통학회지, 제25권 제2호, 대한교통학회, pp.73-81. 

  3. 김점산?윤항묵?이성모(2005), "비집계 교통자료를 이용한 혼잡교통류 해석 및 새로운 교통류 기본 관계의 정립", 대한국토도시계획학회지, 제40권 제5호, 대한국토도시계획학회, pp.101-112. 

  4. 도철웅(2004), "교통공학원론(상)", 청문각. 

  5. 대한교통학회(2001), "도로용량편람". 

  6. 박상조(2001), "교통류 시?공간 분석을 통한 혼잡 교통류 해석", 서울대학교 박사학위논문. 

  7. 원제무?최재성(1999), "교통공학", 박영사. 

  8. 한영준?손봉수?김원길(2006), "도시고속도로 반복정체 시점의 통계학적 분석방법", 대한교통학회지, 제24권 제3호, 대한교통학회, pp.29-37. 

  9. Banks. J.(1989), "Freeway speed-flowconcentration relationships: More evidence and interpretations", Transportation Research Record 1225. 

  10. Bassan. S., Polus. A., and Faghri. A.(2007), "Modeling of freeway breakdown process with log-periodic oscillations", Canadian Journal of Civil Engineering, Vol. 34 Issue 12: 1577-1586. 

  11. FHWA(1985), "Freeway data collection for studying vehicle interactions(Technical Report)", FHWA/RD-85/108. 

  12. Newell, G. F.(1993), "A simplified theory of kinematic waves in highway traffic", Transportataion Research B, Vol. 27, pp.281-314. 

  13. Kerner, B. S.(2002), "Synchronized flow as a new traffic phase and related problems for traffic flow modelling", Mathematical and Computer Modelling 35, Issues 5-6, pp.481-508. 

  14. Mattar, C. and Polus, A.(2009), "Analysis of the breakdown process on congested freeways", Transportation Research Board 88th Anual Meeting. 

  15. Schonhof, M. and Helbing, D.(2007), "Empirical features of congested traffic states and their implications for traffic modeling", Transportation Science, Vol. 41, No. 2, pp.135-166. 

  16. Transportation Research Board(2000), "Highway capacity manual", Fourth Edition, U.S.A. 

  17. Zhang, H. M.(2001), "A note on highway capacity", Transportation Research, 35B, pp.929-937. 

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