[논문]과속방지턱 설치규격 검토를 위한 동역학적 분석

심재수; 최현규; 김성민

doi:10.7855/ijhe.2011.13.3.015

과속방지턱 설치규격 검토를 위한 동역학적 분석
Dynamic Analysis for Evaluation of Speed Control Hump Dimensions 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.13 no.3 = no.49, 2011년, pp.15 - 20

심재수 (경희대학교 공과대학 토목공학과) , 최현규 (한국시설안전공단) , 김성민 (경희대학교 공과대학 토목공학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 과속방지턱의 설치규격 특성을 검토하기 위하여 동역학적 이론을 기반으로 분석을 수행하였다. 먼저 과속방지턱에 대한 현장조사를 통해 기하구조 자료를 수집하여 현행 설치기준과 비교 분석하였으며, 차량과 운전자를 일체화시킨 단자유도 모델링 방법을 이용하여 충격하중에 의한 변위응답 스펙트럼을 구하였다. 해석 결과 과속방지턱의 폭과 높이는 커질수록 운전자에게 미치는 심리적 부담감이 커지나 과도한 불편함을 초래하지 않도록 크기를 결정해야 하는 것으로 분석되었다. 또한 과속방지턱의 폭과 높이의 비율은 운전자가 느끼는 수직가속도의 크기를 지배하므로 폭과 높이의 조화도 고려하여 과속방지턱을 설치하여야 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to evaluate the characteristics of installation dimensions of speed control humps based on the theoretical dynamic analyses. The field surveys of speed control humps were performed first to compare their sizes with those suggested in the installation standard. Then, the displacement response spectra under impact loads were obtained using the single degree of freedom models where the vehicle and human were assumed to combine completely. The analysis results showed that the human perception became larger as the width and height of the humps increased, but the extremely higher uncomfortableness should be avoided. In addition, the ratio between the width and height should be considered when the humps are designed and installed because the ratio governs the vertical acceleration magnitude.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

특히 과속방지턱 설치규격에 관해 이론적인 접근으로 검토하는 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 과속방지턱의 현장 조사를 통해 기하구조 자료를 수집하여 현행 설치기준과 비교분석하였으며, 차량과 운전자를 일체화시킨 단자 유도모델링 방법을 이용하여 중격하중에 의한 변위응답 스펙트럼을 구하여 과속방지턱에 대한 이론적 접근을 시도함으로써 과속방지턱의 설치와 운용에 기여하고자 연구를 수행하였다.
본 연구는 과속방지턱에 대하여 이론적 방법으로 접근하여 과속방지턱의 설치규격 특성을 검토하는 목적으로 수행되었다. 이를 위해 지방부에 설치된 과속방지턱을 실측하여 크기를 비교.
일반적으로 과속방지턱을 넘을 때 운전자가 느끼는 주행성은 최대변위 뿐만 아니라 수직방향의 가속도와 밀접한 관계가 있기 때문에 이에 대한 분석을 수행하였다. 그림 10은 실측한 과속방지턱의 폭과 높이 각각의 최대, 최소 경우에 대한 최대가속도를 분석한 결과이다.

가설 설정

차량은 V의 등속도로 과속방지턱을 넘어가며 높이 H는 정적변위의 최대값이다. 과속방지턱 폭인 B와 속도 V의 관계는 v=B/td로 가정하였다. 여기서 td는 충격하중의 하중 재하시간이 된다.
여기서 td는 충격하중의 하중 재하시간이 된다. 과속방지턱은 다양한 형상이 있지만 그 중에서 많은 부분을 차지하고 있는 반정현형(반사이클 Sine 함수형) 과속방지턱으로 가정하여 해석하였다. 그림에서 m은 차량의 질량, k는 유효강성, c는 감쇠상수이다.
과속방지턱을 차량이 통과할 때의 동역학적 특성을 분석하기 위하여 그림 2와 같이 단자유도 시스템으로 모델링하고 지동차와 사람은 일체화된 것으로 가정하였다. 차량은 V의 등속도로 과속방지턱을 넘어가며 높이 H는 정적변위의 최대값이다.

제안 방법

확인하였다. 그리고 이에 따른 정성평가에서도 불쾌감과 안전운전에 미치는 영향에서는 속도와 비례적으로 증가하고 이에 대한 희망속도에서는 고속일수록 저속을 희망하는 반비례 관계를 확인하였다. 또한 3.
이를 위해 지방부에 설치된 과속방지턱을 실측하여 크기를 비교.분석하였고, 이론적 해석을 통해 최대변위와 수직가속도를 구하여 과속방지턱의 설치규격을 분석하였다. 본 연구의 결과는 다소 단순화된 모델을 이용하더라도 과속방지턱에 대한 제원을 결정하는 이론적 기반을 마련할 수 있다는 것을 보여준다.
실측한 과속방지턱 크기를 이용하여 이론적 해석을 수행할 때, 먼저 실제 측정한 값 중 높이와 폭이 최대, 최소를 가지는 과속방지턱에 대해 해석을 한 두], 그림 1 에 나타낸 것과 같이 법적 설치기준의 일반적인 기준을 바탕으로 도표를 I~IV 영역으로 나누고 각 영역의 대표값을 표 1과 같이 가정하여 이론적 해석을 수행하도록 하였다.
수행되었다. 이를 위해 지방부에 설치된 과속방지턱을 실측하여 크기를 비교.분석하였고, 이론적 해석을 통해 최대변위와 수직가속도를 구하여 과속방지턱의 설치규격을 분석하였다.

대상 데이터

4 정도의 값을 가지는 것을 알 수 있었다(장병주, 1995). 그리고 무게는 각 차종별로 다르기 때문에 본 연구에서는 국내 중소형 차량 중 다수가 판매된 A 차량(1191kg)을 기준으로 해석을 수행하였다.

성능/효과

1. 사람과 자동차를 일체화시킨 단자유도 시스템을 이용한 모델링으로 과속방지턱에 대한 분석을 수행하여도 최대변위, 수직 최대가속도 등의 기본 특성을 분석하는 데는 매우 효과적이 었다.
2. 설치기준보다 과속방지턱의 폭이나 높이가 클 경우 최대응답, 최대변위 그리고 수직가속도가 모두 커지는 것을 확인하였고 과속방지턱의 폭과 높이는 차량의 속도, 무게, 유효강성, 감쇠비 보다 상대적으로 해석결과에 더 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.
3. 실제로 측정한 과속방지턱의 경우 법적 설치기준을 어기고 무분별하게 설치된 것을 확인하였고 그 중 폭과 높이의 최대, 최소의 경우에 대해 해석하고 분석한 결과 기준 과속방지턱보다 폭이나 높이가 큰 것은 최대변위와 수직가속도가 커져 운전자 및 탑승자가 느끼는 승차감이 불안정하고 불쾌감을 증가시킬 수 있다는 것을 확인하였으며 따라서 법적 설치기준을 만족하도록 과속방지턱을 설치할 필요가 있다.
4. 과속방지턱이 갖는 기본적 성격상 수직가속도가 클수록 주행속도 저감효과를 기대할 수 있으나 수직가속도 과다에 의한 과잉충격은 운전자의 부정적 인식과 차량손실이 우려되고 운전자 뿐만 아니라 탑승자가 느끼는 가속도에 대한 심리적 부담감도 커지기 때문에 과다한 수직가속도가 발생하지 않도록 과속방지턱을 설치하여야 한다.
40의 다섯 가지 경우의 충격스펙트럼을 구하면 그림 5와 같다. 감쇠비가 0.01일 때와 0.1일 때의 최대변위를 비교해 보면 각각 1.7426과 1.5425로 감쇠비가 10배 증가해도 최대변위는 단지 약 12%가 감소하는 것을 알 수 있었다. 따라서 감쇠를 무시하고 무감쇠 시스템에 대한결과를 이용하여도 큰 차이가 발생하지 않으며 오히려 설계 측면에서는 최대변위가 크게 발생하므로 더욱 보수적 인 측면을 나타낸다고 할 수 있다.
3cm에서 15cm까지로 하여 15 종류의 과속방지턱을 대상으로 실험을 실시하였다(Watts, 1973). 그 결과 Short Hump는 실험에 사용된 7개 차종에 따라서 결과가 크게 차이가 났기 때문에 고속으로 진행하는 차량에 대해서는 효과가 적어 주행속도를 통제하기 위한 안전장치로써는 안전상의 문제가 있는 것으로 분석되었다. 하지만 길이 3.
즉, 같은 높이에서는 폭이 넓으면 최대변위가 크게 나타나며, 같은 폭에서는 높이가 높으면 최대변위가 더 크게 나타났다. 또한 I, II 영역에 비해 Ⅲ, IV 영역의 최대변위가 큰 것으로 보아 과속방지턱의 폭 변화보다 높이의 변화가 최대변위에 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 그리고 이미 설명한 바와 같이 속도가 증가하면 최대변위가 작아지는 것을 볼 수 있다.
분석하였고, 이론적 해석을 통해 최대변위와 수직가속도를 구하여 과속방지턱의 설치규격을 분석하였다. 본 연구의 결과는 다소 단순화된 모델을 이용하더라도 과속방지턱에 대한 제원을 결정하는 이론적 기반을 마련할 수 있다는 것을 보여준다. 본연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
그림에서 일점쇄선( )으로 표시된 것은 과속방지턱의 일반적인 기준이고, 이점쇄선(----)으로 표시된 것은 국지도로 중 폭 6m 미만의 소로 등에 적용되는 기준이다. 조사 결과를 토대로 봤을 때 설치기준 크기 부근에 데이터가 어느 정도 집중되어 있는 양상을 보이고 있기는 하나 64개가 법적기준에 벗어나 상당한 비율의 과속방지턱은 법적 설치기준과는 차이를 보이는 것을 알 수 있었다.

참고문헌 (17)

국토해양부 (2009). "도로안전시설 설치 및 관리지침 ", 국토해양부.
금기정 (1996). "과속방지턱의 설치효과 분석 및 수직가속도에 의한 개발 연구". 대한교통학회논문집, 제14권 제4호, pp. 77-89.
금기정 (1999). "수직가속도에 의한 과속방지턱 설치기준에 관한 연구", 대한토목학회논문집, 제19권 제III-4호, pp. 541-551.
장병주 (1995). "신편 자동차공학", 동명사.
Ardeh, H. A., Shariatpanahi, M, and Bahrami, M. N. (2008). "Multiobjective shape optimization of speed humps," Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 37, No. 2, pp. 203-214.

상세보기
Baslamisli, S. C. (2009). "Optimization of speed control hump profiles," ASCE Journal of Transportation Engineering, Vol. 135, No. 5, pp. 260-269.

상세보기
Chopra, A. K. (2001). Dynamics of Structures, 2nd Ed., Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey.
Fwa, T. F. and Liaw, C. Y. (1992). "Rational approach for geometric design of speed-control road humps," Transportation Research Record, No. 1356, pp. 66-72.
Khorshid, E. and Alfares, M. (2004). "A numerical study on the optimal geometric design of speed control humps," Engineering Optimization, Vol. 36, No. 1, pp. 77-100.

상세보기
Khorshid, E. and Alfares, M. (2007). "Model refinement and experimental evaluation for optimal design of speed humps," International Journal of Vehicle Systems Modelling and Testing, Vol. 2, No. 1, pp. 80-99.

상세보기
Maemori, K. and Ando, S. (1987). "Alternate optimization of speed control hump for automobiles and automobile suspension," JSME International Journal, Series C, Vol. 40, No. 1, pp. 17-24.
Pedersen, N. L. (1998). "Shape optimization of a vehicle speed control bump," Mechanics of Structures and Machines, Vol. 26, pp. 319-342.

상세보기
Smith, D. T. and Appleyard, D. (1981). "Improving the residential street environment-Final Report," FHWA/RD-81/031.
Watts, G. R. (1973). "Road humps for control of vehicle speeds," TRRL Laboratory Report LR 597.
Watts, G. R. (1990). "Traffic induced vibrations in buildings," TRRL Research Report 246.
Watts, G. R. (1992). "The generation and propagation of vibrations in various soils produced by the dynamic loading of road pavement," Journal of Sound and Vibration, Vol. 156, No. 2, pp. 191-206.

상세보기
Watts, G. R. and Krylov, V. V. (2000). "Ground-borne vibration generated by vehicles crossing road humps and speed control cushions," Applied Acoustics, vol. 59, No. 3, pp. 221-236.

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증