[논문]차종별 교통류 모형을 이용한 편도 2차로 고속도로 공사구간 용량 산정

박용진; 김종식

doi:10.7855/ijhe.2011.13.3.195

차종별 교통류 모형을 이용한 편도 2차로 고속도로 공사구간 용량 산정
Estimation of Capacity at Two-Lane Freeway Work Zone Using Traffic Flow Models of Each Vehicle-Type 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.13 no.3 = no.49, 2011년, pp.195 - 202

초록
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본 연구의 목적은 차종별 교통류 모형을 이용한 편도 2차로 고속도로 공사구간의 용량 값을 산정하는 것이다. 공사구간의 교통류 모형은 공사구간의 유입부 및 유출부를 대상으로 차종별 모형과 승용차 환산계수를 적용한 전체 차량에 대한 모형으로 도출하였다. 차종별 모형에서 산정된 최대교통류율은 승용차환산계수 및 중차량 비율을 적용하여 공사구간의 용량 값으로 전환하였다. 차종별 모형의 유입부 및 유출부 최대교통류율 값은 각각 1,845pcphpl과 1,884pcphpl로 산정되었으며 차량 전체를 대상으로 한 모형의 최대교통류율은 차종별 결과보다 높게 분석되었다. 모형의 비교 검증을 위하여 최대밀도에 따른 거리 차두간격을 적용하였다. 공사구간의 용량은 공사구간의 흐름이 안정된 유출부 용량보다 공사구간 진입을 위한 차선 변경 등으로 교통흐름이 원활하지 못한 유입부 용량에 좌우되므로 유입부 교통류 모형의 최대교통류율 값인 1,800pcphpl을 편도 2차로 고속도로 공사구간 용량 값으로 산정하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to estimate the capacity of two-lane freeway work zone blocking one lane using traffic flow models of each vehicle-type. Firstly, three traffic flow models of three different vehicle-types were developed using the data collected from each at the beginning and the ending point of the work zone. For each model, the maximum flow rate of three vehicle-types were calculated respectively. Maximum flow rate at the work zone was recalculated using passenger car equivalent value and percentage of vehicle-type. Secondly, traffic flow model using passenger car equivalent volume data was developed using the data collected from each at the beginning and the ending point of the work zone. Maximum flow rate for the work zone was calculated along. Two values of maximum flow rates through the work zone were compared and evaluated as the capacity of the work zone. This study found that the maximum flow rate of the work zone at the beginning point was less than that at the ending point because of impedance such as lane changing behaviors before entering the work zone. The capacity of two-lane freeway work zone blocking one lane was estimated 1,800pcphpl.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

공사구간의 교통흐름은 중차량에 영향을 받으므로 본연구의 목적은 차종별 교통류 모형을 이용하여 편도 2 차로인 고속도로 공사구간의 용량을 산정하여 교통량에 승용차 환산계수를 적용한 자료를 이용한 교통류 모형에서 제시된 용량과 비교 분석하는 것이다.
따라서 본 연구에서는 2차로 고속도로의 주행차로의 공사가 이루어지는 경우 공사구간의 용량은 l, 800pcphpl을제시하고자 한다. 이것은 고속도로의 이상적인 조건의포화교통류율의 약 82%에 해당하는 값이다.
현재 건설 중인 고속도로까지 포함하면 고속도로의 70% 이상이 편도 2차로 고속도로인 점을 감안한다면 장래의 고속도로 공사로 인한 신뢰할 만한 교통영향 분석을 위해서는 공사 구간의 용량이 주요한 변수로 적용될 것이다. 따라서, 본 연구에서는 편도 2차로 고속도로에서 주행차로에서 공사를 하는 구간의 용량을 산정하기 위하여 차종별 교통류모형을 이용한 용량을 산정하였다.
또한 공사구간의 용량은 유입부에 의하여 전체 구간의 용량이 좌우되므로 본 연구에서는 유입부 최대교통류율에 십단위를 절삭한 l, 800pcphpl< 단기공사구간의 용량 값으로 제시하고자 한다.
본 연구에서는 차종별 교통류 모형을 도출하고 승용차 환산계수를 적용하여 단기 공사구간의 용량을 제시하고자 한다.

제안 방법

각 도출된 모형에서 차종별 최대교통류율을 산정하였다. 차종별 산정된 최대교통류율은 시간당 교통량으로 승용차 계수를 적용하여 승용차 환산 최대교통류율을산정하였다 .
교통류 모형은 유입부와 유출부의 진출입시간을 이용하여 5분 단위의 집계자료를 이용하여 차종별 모형을 도출하였고, 집계된 자료에 차종별 승용차 환산계수가 적용된 전체 모형을 도출하였다.
교통류 모형을 도출하기 위하여 차종별 및 시간대별 평균 차두시간과 구간 평균통행시간을 유입부과 유출 부로 나누어서 산정하였다.
그러나 모형에서 제시된 kj값과 평균 거리 차두간격(#)을 이용하여 모형의 신뢰성을 판가름 하고자 한다. kj는 hdist의 역수이므로 유입부 및 유출부의 각 모형에서 산정한 hdist은 표 10과 같이 산출할 수 있다.
도출된 모형식에서 유입부 및 유출부의 최대교통류율을 산정하기 위하여 um 및 km을 계산하였다.
용량으로 제시된다. 또한 교통량에 승용차환산계수를 적용한 공사구간의 교통류 모형에서 제시된최대교통류율과 비교 분석하였다.
4. 비교 분석 및 검증차종별 모형에서 산정된 값들과 승용차환산계수를 적용한 모형에서 제시한 값들을 비교 분석하고자 한다. 모형의 적합성은 R2의 값을 비교하면 모든 모형이 적합하다는 것을 알 수 있다.
시간대별 차종별 교통류율과 평균통행속도를 이용하여 유입부와 유출부 밀도를 산정하여 평균 통행 속도와 밀도와의 관계를 도출하였다.
우리나라 건설교통부(1996)에서 제시한 2차로에서 1 차로로 운영되는 공사구간의 용량의 개략적인 기준을 l, 700vph로 제시하였다. 또한 정준하(1994) 연구에서도 건설교통부에서 제시한 용량과 같은 l, 700vph를 제시하였다.
공사구간은 640m 이며 주행 차로를 차단하고 이루어진 단기 공사구간이다. 자료 조사방법은 그림 1과 같이 비디오카메라를 이용하였으며 공사구간 시점부와 종점부를 촬영하였다. 조사된 자료는 공사구간 유입시간, 유출시간 및 한국 HCM에서 제시한 차량 종류별에 따라 자료를 추출하였다.
차두시간 분포는 유입부와 유출부의 차량 흐름을 알 수 있는 변수로서 유입부와 유출부의 차두시간 분포를 분석하였다.
차종별 산정된 최대교통류율은 시간당 교통량으로 승용차 계수를 적용하여 승용차 환산 최대교통류율을산정하였다 .
차종별 집계된 자료를 이용하여 교통류 모형을 도출하였다. 본 연구에서 적용한 교통류 모형은 Greenberg 모형으로 다른 모형에 비하여 높은 R2값을 나타내고 있다.
조사된 자료는 공사구간 유입시간, 유출시간 및 한국 HCM에서 제시한 차량 종류별에 따라 자료를 추출하였다. 추출된 자료에서 각 차량의 공사구간 통행시간을 산정하였으며 유입부 및 유출부에서 각 차량의 차두시간 간격을 산정하였다.

대상 데이터

37km지점으로금히교 교량포장 보수 공사구간이다. 공사구간은 640m 이며 주행 차로를 차단하고 이루어진 단기 공사구간이다. 자료 조사방법은 그림 1과 같이 비디오카메라를 이용하였으며 공사구간 시점부와 종점부를 촬영하였다.
조사하였다. 대상 지점은 상행선 295.37km지점으로금히교 교량포장 보수 공사구간이다. 공사구간은 640m 이며 주행 차로를 차단하고 이루어진 단기 공사구간이다.
본 연구를 위한 자료는 1998년 수집한 자료로 경부고속도로가 확장하기 전 편도 2차로인 고속도로를 대상으로 조사하였다. 대상 지점은 상행선 295.
시간대는 오전 10개 시간대와 오후 5개 시간대로 총 15개 시간대가 본 연구 분석 자료로 사용되었다. 집계된 자료는 표 2와 같이 소형차량의 평균 비율은 49%이고 중형 및 대형의 평균 비율은 23%와 28%로 분석 되 었다.
자료 조사방법은 그림 1과 같이 비디오카메라를 이용하였으며 공사구간 시점부와 종점부를 촬영하였다. 조사된 자료는 공사구간 유입시간, 유출시간 및 한국 HCM에서 제시한 차량 종류별에 따라 자료를 추출하였다. 추출된 자료에서 각 차량의 공사구간 통행시간을 산정하였으며 유입부 및 유출부에서 각 차량의 차두시간 간격을 산정하였다.
조사된 자료는 표 2와 같이 차종분류는 소형, 중형 및 대형으로 구분하여 5분 간격으로 총 1, 515대의 자료를 추출하였다. 시간대는 오전 10개 시간대와 오후 5개 시간대로 총 15개 시간대가 본 연구 분석 자료로 사용되었다.

이론/모형

본 연구에서 적용한 교통류 모형은 Greenberg 모형으로 다른 모형에 비하여 높은 R2값을 나타내고 있다. Greenberg 모형 의 속도와 밀도와 관계는 로그형 모형으로 #의 관계를 갖는다.
집계된 자료를 이용하여 도출된 모형식은 차종별 교통류 모형과 비교 분석하기 위하여 Greenberg 모형을 적용하였다. 도출된 유입부와 유출부 교통류 모형도는 그림 6과 같이 비교적 높은 R2값을 갖는 모형이 도출되었다.

성능/효과

각 모형에서 도출된 적정속도(UM), 적정밀도(KM), 최대밀도KJ, )와 최대교통류율(QMAX)은 표 5와 같이 유입부 *은 소형차가 35.0kmph로 가장 높게 분석되었으며 중형차와 대형차 순으로 분석되었다. 반면, 유출 부에서는 소형차, 중형, 대형의 순으로 분석되었으나 그 차이는 매우 적은 것으로 분석되었다.
공사구간 유입부는 기본구간에서 공사구간 진입을 위한 차선 변경 등으로 인하여 공사구간을 주행하면서 안정된 유출부보다 최대교통류율이 낮게 도출되었다. 또한 공사구간의 용량은 유입부에 의하여 전체 구간의 용량이 좌우되므로 본 연구에서는 유입부 최대교통류율에 십단위를 절삭한 l, 800pcphpl< 단기공사구간의 용량 값으로 제시하고자 한다.
모형의 타당성을 검증하기 위하여 최대밀도에 따른 거리 차두간격을 적용하였으며 승용차 환산계수를 적용한 교통류 모형에서 산출된 최대밀도에 따른 거리 차두간격은 유입부 및 유출부는 각각 7.6m와 6.8m로 비교적 적게 분석됨에 따라 모형에서 산정된 최대교통류율은 과다 추정된 값을 나타내고 있다.
소형차량은 유입 및 유출부에서 모두 중형 및 대형차량보다 빈도수가 높은 것으로 나타났다.
유출부 차두시간 분포는 유입부 차두시간 분포와 같이 중형 및 대형차량의 분포는 유사하나 소형차량의 분포는 유입부의 경우 2~2.5초 사이가 가장 높은 빈도를 나타냈으나 유출부에서는 1.5~2초 사이가 가장 높은 빈도수를 나타내고 있으며 유입부보다 안정적인 분포를 나타내고 있다
Sarasua(2004) 연구에서 조사한 미국 여러 주(州)의 단기공사에 적용한 용량(threshold lane volume)은 표 1과 같이 경험이나 관리자의 결정에 따라 결정되거나 경험식을 위주로 한 미국 HCM에 의거하여 결정한다고 했다. 이 연구의 결론 중 1994년 미국 HCM에 제시된 단기 공사구간의 용량은 실제보다 낮게 추정된 것으로 결론을 내렸다.
차종별 교통류 모형에서 제시된 최대교통류율은 유출 부가 유입부보다 크게 분석되었다. 유입부 차종별 모형에서 산정된 최대밀도에 따른 거리차두간격은 유사하게 나타나고 있으나 유출부 모형에서 분석된 값은 차종에 따라 차이를 나타내고 있다.
차종별 산정한 최대교통류율(qmax)에 식 4와 같이 승용차환산계수(Ej 및 차종비율(pj)을 적용하여 공사 구간의 승용차 환산 최대교통류율을 계산한 결과는 표 6 과 같이 유입부 승용차 환산 최대교통류율은 각각l, 845pcphpl로 유출부 승용차 환산 최대교통류율인 l, 884pcphpl보다 적은 값이 도출되었다.
차종별 전환된 자료 중 소형차에 대한 집계 자료는 표 3과 같이 시간대별 평균차두시간 간격을 적용하여 산정된 교통량은 유입부와 유출부에서 각각 1, 171-1, 589vph 와 1, 177~l, 910vph의 분포를 갖는 것으로 나타났으며 시간대별 평균통행속도는 21~67kmph로 분포를 나타내고 있다.
차종별 통행속도 분포는 그림 4와 같이 모든 차종이 양봉 형의 분포를 나타내고 있으나 소형차량의 분포는 중형 및 대형차량의 분포보다 뚜렷한 양봉형을 나타내고 있어 소형차량이 중대형차량에 비해 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.

후속연구

3, 000km가 넘는 우리나라 고속도로가 양질의 서비스를 제공하기 위해서는 지속적인 유지 관리 및 노후구간의 보수공사가 필요할 것이다. 현재 건설 중인 고속도로까지 포함하면 고속도로의 70% 이상이 편도 2차로 고속도로인 점을 감안한다면 장래의 고속도로 공사로 인한 신뢰할 만한 교통영향 분석을 위해서는 공사 구간의 용량이 주요한 변수로 적용될 것이다.
도출된 교통류 모형 및 용량 값은 공사로 인한 지체 및 정체, 대기길이 등 여러 연구의 기초연구가 될 것이다.
따라서 승용차 환산계수를 적용하여 교통류 모형을 개발하여 용량을 산정하는 것보다 차량별 용량을 산정하여 승용차 환산계수 및 중차량 비율을 적용하여 용량을 산정하는 것이 바람직할 것이다.
보수공사가 필요할 것이다. 현재 건설 중인 고속도로까지 포함하면 고속도로의 70% 이상이 편도 2차로 고속도로인 점을 감안한다면 장래의 고속도로 공사로 인한 신뢰할 만한 교통영향 분석을 위해서는 공사 구간의 용량이 주요한 변수로 적용될 것이다. 따라서, 본 연구에서는 편도 2차로 고속도로에서 주행차로에서 공사를 하는 구간의 용량을 산정하기 위하여 차종별 교통류모형을 이용한 용량을 산정하였다.

참고문헌 (16)

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Qiang, F., Fei, H.L. Hong, C.X.,Ye. L.(2007), "INFLUENCE OF HEAVY VEHICLE TO TRAFFIC FLOW IN FREEWAY WORK ZONE", the 86th Annual Meeting of the Transportation Research Board.

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].

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