[논문]차로기반 경로유도방식을 이용한 차량의 소개시간 추정

도명식

doi:10.12815/kits.2013.12.6.029

차로기반 경로유도방식을 이용한 차량의 소개시간 추정
Estimation of Vehicles Evacuation Time by using Lane-based Routing Method 원문보기

韓國ITS學會論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.12 no.6, 2013년, pp.29 - 36

초록
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본 연구에서는 구미시 일부지역을 대상으로 소개(疏開, 혹은 대피) 계획(evacuation planning)수립 기초연구를 위해 가능한 한 실제 네트워크 및 교통특성 자료를 기반으로 미시적 교통시뮬레이션을 이용하여 대안별 특성을 분석하였다. 긴급 상황이 발생했을 경우를 가정한 시뮬레이션을 통해 기존 교통신호 체계를 그대로 유지하는 경우에서의 소개시간과 본 연구에서 제안한 차로기반 경로유도(lane-based routing) 방식을 비교한 결과, 긴급 상황이 발생했을 시 기존 신호체계를 그대로 유지하는 경우에 있어 소개명령의 차이는 모든 차량을 소개시키는데 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그에 비해 본 연구에서 제시한 차로기반 경로유도 방식의 경우 기존 방식에 비해 소개시간과 총 통행시간에서 각각 28~54%와 82~90%의 단축효과가 있음을 확인하였으며, 특히 소개시간을 짧게 해야 하는 급박한 상황이 발생했을 때 소개를 위한 시간단축을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study is the fundamental research to establish evacuation planning and to analyze evacuation planning characteristics in Gumi-city based on existing network and traffic characteristics data. Assuming an emergency situation, it compared with evacuation time estimates between using existing traffic signal system and proposed lane-based routing method through micro simulations. As a result, using existing traffic signal system could not affect the evacuation times in each level of emergency conditions. However this study found that proposed lane-based routing method is very effective to reduce an evacuation time compared with using existing traffic signal system. Also the proposed method is verified to reduce an evacuation time especially in extreme emergency circumstances.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 예측이 불가능한 재난에 대비한 소개 계획(evacuation planning) 수립을 위한 기초연구로서 재난의 강도를 가정한 시나리오별 특성과 인명의 대피를 위한 계획을 미시적 교통시뮬레이션을 이용하여 분석하고자 한다.
본 연구에서는 구미시 일부지역을 대상으로 소개 계획수립을 위한 기초연구를 위해 실제 네트워크및 교통특성 자료를 기반으로 미시적 교통시뮬레이션을 이용하여 대안별 특성을 분석하였다.
본 연구에서는 대상지역을 구미시 일부 로 한정하여 가능한 한 실제 네트워크 및 교통특성 자료를 기반으로 6가지 시나리오를 구성하여 대안별 특성을 분석하고자 한다.
본 연구에서는 전통적인 수요추정과정을 소개모델(evacuation modeling)을 작성하기 위해 일부 변경하였으며 시나리오를 구성할 때 최단시간(shortest amount of time) 안전한 지역으로 대피할 수 있도록 통행량을 분포시켰으며, 통행배분(trip assignment)은 모든 차량의 소개시간이 최소가 되는 시스템최적(system optimum)을 목적으로 하였다.
특히, 구미시를 분석대상 지역으로 선정하여 본 연구에서 제안한 차로기반 경로유도 방식의 효과를 분석하는 것도 연구의 목적으로 한다.

제안 방법

또한 공공기관의 대응능력에 따른 영향을 분석하기 위해 1) 기존 교통신호 시스템을 유지하는 경우와 2) 차로기반 경로유도(lane-based routing)를 적용하는 경우로 구분하여 시뮬레이션을 수행하였다[6].
한편 소개시간의 추정을 위한 시나리오는 긴급 상황 별 영향을 분석하기 위해 <그림 3>에서 보는 바와 같이 1) 3시간 이내 소개명령(매우 긴급), 2) 4시간 이내 소개명령(중간정도 긴급), 3) 5시간 이내 소개명령(보통 긴급)으로 구분하였으며, 12시간 교통량을 각각 3~5시간에 모두 발생시키도록 자료를 입력하였다.
교통시뮬레이션을 통해 소개시간 추정을 위한 방법론을 간단히 요약하면 다음과 같다. 1) 소개지역을 선정, 2) GIS 자료를 기반으로 소개 대상지역의 도로 네트워크를 구축, 3) 각 존에서 최단거리 기반 대피 경로 선정, 4) 미시 교통시뮬레이션 VISSIM 활용에 필요한 존별 통행특성 및 구간, 차량 거동, 신호주기, 교차로에서의 방향별 이동 특성자료 등을 입력, 5) 소개를 위한 시나리오 구성, 6) 시뮬레이션 분석, 7) 시나리오별 소개시간 추정 및 5)-7)과정을 반복하여 분석하였다.
본 절에서는 차로기반 경로유도(lane-based routing) 시나리오를 추가로 구성하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 기존 방식과 개선 대안의 효과를 평가하기 위한 척도로 모든 차량들이 소개하는 데 소요된 총대-시간(TVT: total vehicle travel time)을 식 (1)과 같이 산정하였으며, 대표적으로 정체가 심한 교차로인 비산네거리에서의 차로기반 경로유도 방식을 에 나타내었다.
시뮬레이션을 이용한 대상지역 내 모든 차량의 소개시간을 시나리오 별로 산정하고 그 특성을 분석하였다. 먼저, 교차로의 신호체계가 상황 발생이 전과 동일하게 운영된다고 가정하는 경우 3시간 소개명령의 경우 모든 차량이 최단거리(minimum distance)로 소개된 시간은 430분이며, 4시간과 5시간의 경우는 각각 430분과 440분으로 나타났다.
여기서 차로기반 경로유도 방식은 긴급 상황이 방생하였을 경우 신속한 차량의 소개를 위한 출구가 상황이 발생한 지점에서 외곽방향에 위치하고 있는 점에 착안하여 대피 출구 인근 교차로의 신호를 외곽의 안전지역 방향으로 신호를 유도하는 방식으로 조정하고 바리케이드나 블록(road block) 등을 설치하여 차량의 흐름을 단순화시키면서 외곽으로 유도하는 방안을 도입하였다.
즉, 대피방향과 역 방향인 차로에 블록 등을 설치 함과 동시에 기존 4현시를 2현시로 줄이고 신호를 대피방향으로 유도하는 방식을 도입함으로써 최소한의 지체로 소개시간을 줄이는 방안이다.

성능/효과

과 을 종합하여 비교해 보면, 상황이 급박하여 소개시간을 줄여야 하는 경우(3h 소개 명령)에는 대피하려는 차량이 동시에 쏟아짐으로 인해 상대적으로 차량당 소개시간(6.55분)이 상황이 급박하지 않은 4h와 5h 소개 명령인 경우의 차량당 소개시간 2.13분, 2.06분에 비해 많이 걸리지만, 마지막 차량이 빠져나가는 시간은 3.3시간으로 4.2시간과 5.2시간에 비해 짧은 것을 알 수 있다.
연구의 성과로는 긴급 상황이 발생했을 경우 기존 신호체계를 그대로 유지하는 경우 소개명령의 차이는 모든 차량을 소개시키는데는 거의 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서 도입한 차로기반 경로유도 방식의 경우 기존 방식에 비해 매우 큰 효과가 있음을 확인하였으며, 특히 소개시간을 짧게 해야 하는 급박한 상황이 발생 했을 때 소개를 위한 시간단축에 유효한 방법임을 확인하였다.
시뮬레이션을 이용한 대상지역 내 모든 차량의 소개시간을 시나리오 별로 산정하고 그 특성을 분석하였다. 먼저, 교차로의 신호체계가 상황 발생이 전과 동일하게 운영된다고 가정하는 경우 3시간 소개명령의 경우 모든 차량이 최단거리(minimum distance)로 소개된 시간은 430분이며, 4시간과 5시간의 경우는 각각 430분과 440분으로 나타났다. 이는 소개명령의 차이가 모든 차량이 소개되는 시간에는 거의 영향을 미치지 못함을 의미하는데 대피 출구 도로의 전방에 위치한 교차로에서의 정체로 인한 시간지연이 원인이며, 소개명령 만으로는 모든 차량의 대피에는 효과가 거의 없음을 의미한다.
연구의 성과로는 긴급 상황이 발생했을 경우 기존 신호체계를 그대로 유지하는 경우 소개명령의 차이는 모든 차량을 소개시키는데는 거의 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서 도입한 차로기반 경로유도 방식의 경우 기존 방식에 비해 매우 큰 효과가 있음을 확인하였으며, 특히 소개시간을 짧게 해야 하는 급박한 상황이 발생 했을 때 소개를 위한 시간단축에 유효한 방법임을 확인하였다.
<그림 7>은 상황의 긴급성별로 기존 신호체계를 유지하는 경우와 차로기반 경로유도 방식에서의 소개시간을 비교한 것으로, 상황이 긴급할수록 시간당 대피비율의 기울기가 급하면서 경로유도 방식이 상대적으로 단위 시간당 많은 차량을 소개시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
이는 마지막 차량이 소개되는 시간에는 별 차이가 없지만 모든 차량의 소개시간을 합한 경우에는 소개시간 명령이 짧을수록 일시에 도로에 차량이 쏟아짐으로 인해 발생하는 지체현상으로 인해 총통행시간(total travel time)은 증가함을 확인하였다
한편, 각 차량별로 소개에 걸린 총시간을 기준으로 비교하면 시간대별로 81.9%, 90.6%, 88.5%의 개선효과가 있음을 확인할 수 있었다.

후속연구

본 연구에서 제안한 차로기반 경로유도 방식은 블록이나 바리케이드, 신호 연동을 통한 방법 등 매우 다양하며 향후 다양한 소개(대피) 대상 그룹 및 수단을 고려한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
향후 연구과제로는 보행자의 소개 및 대피특성을 고려한 연구와 교통량의 공급특성(V/C 비율) 등을 포함한 시뮬레이션 분석을 통해 보다 일반화된 모형으로의 확장이 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 논문의 교통 시뮬레이션을 위한 환경 설정에서 통행배분은 무엇을 목적으로 하는가?	본 연구에서는 전통적인 수요추정과정을 소개모델(evacuation modeling)을 작성하기 위해 일부 변경 하였으며 시나리오를 구성할 때 최단시간(shortest amount of time) 안전한 지역으로 대피할 수 있도록 통행량을 분포시켰으며, 통행배분(trip assignment)은 모든 차량의 소개시간이 최소가 되는 시스템최적(system optimum)을 목적으로 하였다.
	도시지역이 공공기관의 대피 정보만으로 소개시간을 단축하기 어려운 이유는?	그러나 긴급하게 소개를 시켜야 할 상황이 발생 하였다 하더라도 도시지역은 도로의 용량, 신호 체계 등 제약조건으로 인해 공공기관의 대피 정보만으로는 소개시간을 단축시키기는 쉽지 않으며 신호의 연동방식도 처리해야 할 교통수요에 대응하여 운영하기에는 한계가 있다.
	교통시뮬레이션을 통해 소개시간 추정을 위한 방법론을 요약하면?	교통시뮬레이션을 통해 소개시간 추정을 위한 방법론을 간단히 요약하면 다음과 같다. 1) 소개지역을 선정, 2) GIS 자료를 기반으로 소개 대상지역의 도로 네트워크를 구축, 3) 각 존에서 최단거리 기반 대피 경로 선정, 4) 미시 교통시뮬레이션 VISSIM 활용에 필요한 존별 통행특성 및 구간, 차량 거동, 신호주기, 교차로에서의 방향별 이동 특성자료 등을 입력, 5) 소개를 위한 시나리오 구성, 6) 시뮬레이션 분석, 7) 시나리오별 소개시간 추정 및 5)-7)과정을 반복하여 분석하였다.

참고문헌 (6)

S. Y. Yu, "GIS and agent-based modeling of emergency evacuation," J. of the Korean Society of Hazard Mitigation, vol. 12, no.1, pp.127-132, 2012.

원문보기 상세보기
G. Lee, S. Bang and Y. Chung, "A study on the public evacuation time estimates for radiological emergency plan and preparedness of Wolsong nuclear power plant site," J. of Radiation Protection, vol. 32, no. 2 pp.79-88, 2007.
D. Golmohammadi and D. Shimshak, "Estimation of the evacuation time in an emergency situation in hospitals," Computers & Industrial Engineering, vol. 61, pp.1256-1267, 2011.

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J. H. Lambert, A. I. Parlak, Q. Zhou, J. S. Miller, M. D. Fontaine, T. M. Guterbock, J. L. Clements and S. A. Thekdi, "Understanding and managing disaster evacuation on a transportation network," Accident Analysis and Prevention, vol. 50, pp.645-658, 2013.

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J. Kim, Y. Yu, S. Lee, H. Hu and J. Sung, "Application of multi-agent transport simulation for urban road network operation in incident case," International. J. of Highway Engrg. vol. 14, no. 4, pp.163-173.

원문보기 상세보기
J. C. Thomas and J. P. Johnson, "A network flow model for lane-based evacuation routing," Transportation Research Part A. vol. 37, pp.579-604, 2003.

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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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