중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로에서의 버스 포화교통류율 산정에 관한 연구 Estimation of Bus Saturation Flow Rates at Signalized Intersections Including Exclusive Median Bus Lanes원문보기
중앙버스전용차로는 도시부 교통망의 혼잡완화를 위해 확대설치되고 있음에도 현재 용량분석방법론에는 버스전용차로가 포합된 신호교차로 분석방법이 제공되지 않고 있다. 본 연구에서는 버스전용차로 차로군의 용량분석방법 개발의 핵심이 되는 버스의 기본포화교통류율 산정에 대해 연구하였다. 승용차와 버스는 운행특성이 현저히 다르기 때문에 버스의 기본포화교통류율 산정이 필요했으며 버스의 포화교통류율에 영향을 미치는 요인으로 상류부 버스정류장을 선정하였다. 중앙버스전용차로의 포화교통류율과 이격거리별 상류부 버스정류장의 영향을 파악하기 위해 현재 중앙버스전용차로가 설치되어 운영 중인 서울시내의 8개 교차로를 대상으로 포화차두시간, 접근로 구배 및 상 하류부 버스정류장 이격거리를 조사하였다. 분석결과 중앙버스전용차로의 기본포화차두시간은 3.27초/대이며, 기본포화교통류율은 1,100pc/h/ln임을 알 수 있었다. 상류부 버스정류장 보정계수는 이격거리별로 20m 이하일 경우 0.50, 70m 일 때 0.75 등으로 산정되었다. 즉, 상류부 버스정류장이 정지선으로부터 20m 이내에 있을 경우에는 중앙버스전용차로의 포화교통류율은 절반으로 감소하는 것을 알 수 있었다.
중앙버스전용차로는 도시부 교통망의 혼잡완화를 위해 확대설치되고 있음에도 현재 용량분석방법론에는 버스전용차로가 포합된 신호교차로 분석방법이 제공되지 않고 있다. 본 연구에서는 버스전용차로 차로군의 용량분석방법 개발의 핵심이 되는 버스의 기본포화교통류율 산정에 대해 연구하였다. 승용차와 버스는 운행특성이 현저히 다르기 때문에 버스의 기본포화교통류율 산정이 필요했으며 버스의 포화교통류율에 영향을 미치는 요인으로 상류부 버스정류장을 선정하였다. 중앙버스전용차로의 포화교통류율과 이격거리별 상류부 버스정류장의 영향을 파악하기 위해 현재 중앙버스전용차로가 설치되어 운영 중인 서울시내의 8개 교차로를 대상으로 포화차두시간, 접근로 구배 및 상 하류부 버스정류장 이격거리를 조사하였다. 분석결과 중앙버스전용차로의 기본포화차두시간은 3.27초/대이며, 기본포화교통류율은 1,100pc/h/ln임을 알 수 있었다. 상류부 버스정류장 보정계수는 이격거리별로 20m 이하일 경우 0.50, 70m 일 때 0.75 등으로 산정되었다. 즉, 상류부 버스정류장이 정지선으로부터 20m 이내에 있을 경우에는 중앙버스전용차로의 포화교통류율은 절반으로 감소하는 것을 알 수 있었다.
Exclusive median bus lanes were installed to mitigate congestions on urban traffic networks. However, capacity analysis of signalized intersections having exclusive median bus lanes have not been provided in current capacity analysis process(analyses). This study aims to develop a method of capacity...
Exclusive median bus lanes were installed to mitigate congestions on urban traffic networks. However, capacity analysis of signalized intersections having exclusive median bus lanes have not been provided in current capacity analysis process(analyses). This study aims to develop a method of capacity analysis for lane groups consisting of only buses at the signalized intersections having exclusive median bus lanes. Finding basic saturation flow rates for buses is critical since the operational characteristics between automobiles and buses are fairly different. A total of 8 intersections in Seoul were chosen as study sites. Saturation headways, distances between bus-stop and stopline, and grades of each approach were measured at the sites. It was found that the basic saturation headway and the basic saturation flow rate of buses were 3.27 s/veh and 1,100pc/h/ln, respectively. Adjustment factor for upstream bus-stop locations was estimated with 0.50 and 0.75 when the distances between bus-stop and stopline are 20m and 70m, respectively. This study explains that bus saturation flow rates are decreased in half if the bus stop locates within 20 meters from stop lines.
Exclusive median bus lanes were installed to mitigate congestions on urban traffic networks. However, capacity analysis of signalized intersections having exclusive median bus lanes have not been provided in current capacity analysis process(analyses). This study aims to develop a method of capacity analysis for lane groups consisting of only buses at the signalized intersections having exclusive median bus lanes. Finding basic saturation flow rates for buses is critical since the operational characteristics between automobiles and buses are fairly different. A total of 8 intersections in Seoul were chosen as study sites. Saturation headways, distances between bus-stop and stopline, and grades of each approach were measured at the sites. It was found that the basic saturation headway and the basic saturation flow rate of buses were 3.27 s/veh and 1,100pc/h/ln, respectively. Adjustment factor for upstream bus-stop locations was estimated with 0.50 and 0.75 when the distances between bus-stop and stopline are 20m and 70m, respectively. This study explains that bus saturation flow rates are decreased in half if the bus stop locates within 20 meters from stop lines.
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문제 정의
그러나 각 차종이 혼재되어 있는 교통류에서의 중차량의 영향과 중차량만으로 구성된 교통류에서의 중차량의 영향이 같다라고 보장할 수 없는 상황을 고려할 때, 보다 정확한 버스전용차로의 기본포화교통류율을 구하기 위해서는 버스전용차로에서 버스의 포화교통류율 직접 측정하여 구하는 방법이 바람직 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 중차량 승용차환산계수 및 중차량보정계수의 산정과정을 거치지 않고 바로 중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로의 중앙버스전용차로에서 버스의 포화차두시간 조사를 통해 버스만으로 구성된 차량군의 기본포화교통류율을 산정할 것이다.
본 연구에서는 ‘중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로’에서 중앙버스전용차로의 운영에 영향을 미치는 요인들을 파악하여 버스전용차로 차로군 용량분석 방법 개발을 목적으로 한다.
그러므로, 상류부 버스정류장에 의한 기본포화교통류율 감소량을 이격거리에 따른 상류부 정류장 영향 보정계수로 전환하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 상류부 버스정류장의 영향권을 설정하였으며, 도출된 상류부 영향 구간의 추세식을 이용하여 상류부 정류장 영향보정계수(fub)를 산정하고자 한다. 상류부 영향 구간으로 조사된 상류부 버스정류장의 이격거리는 20m, 69m, 125m로 이를 20m, 70m, 130m으로 구분하여 보정계수 값을 제시하도록 하였다.
본 연구에서는 중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로 중 대기행렬이 충분한 교차로를 대상으로 차두시간을 조사하였으며, 이를 정지선으로부터 정류장까지의 이격거리에 따라 분류하여 버스정류장의 영향권을 설정하고자 하였다. 또한, 교차로의 경사도(%)가 포화교통류율에 미치는 영향을 고려하기 위해 교차로의 경사도를 조사하였다.
본 연구에서는 지속적으로 증가하고 있는 중앙버스전용차로를 포함한 신호교차로의 정확한 용량산정 및 서비스수준 분석을 위한 방법론을 개발하였다. 일반차량과 버스의 특성차이로 인해 중앙버스전용차로에서 별도의 버스 기본포화교통류율 산정의 필요성을 도출하였으며 버스의 포화교통류율에 영향을 미치는 요인으로 상류부 버스정류장을 선정하였다.
중앙버스전용차로의 기본포화교통류율을 산정하기 위해서는 외부 및 내부요인의 영향을 받지 않는 이상적인 상황에서의 버스전용차로의 포화차두시간을 측정하여야 한다. 하지만 현실에서 차두시간을 측정할 때 이상적인 상황에서 측정하는데 한계가 있으므로, 본 연구에서는 중앙버스전용차로와 동일한 조건에서 일반차로의 차두시간을 측정하여 이를 바탕으로 중앙버스전용차로와 일반차로의 포화차두시간의 상대적 비율을 적용하여 중앙버스전용차로의 기본포화교통류율을 산정하고자 한다.
가설 설정
버스의 정차공간(15m)과 조사지점 중 최대 대기행렬인 15대를 기준으로 상류부 버스정류장 이격거리가 225m(=15×15)이상일 경우 녹색현시 동안 버스정류장의 영향으로 인해 발생하는 추가 지체시간은 없을 것으로 가정하였다.
본 연구에서 개발한 용량분석 방법론은 신호교차로에 중앙버스전용차로가 설치되어 있을 경우의 용량분석을 위한 것으로, 개발된 방법대로 용량분석 시 일반 신호교차로보다 용량은 감소할 것이다. 그러므로 중앙버스전용차로를 설치함으로써 신호교차로 용량의 변화 등은 파악이 가능하나, 중앙버스전용차로의 설치효과라 할 수 있는 버스 승객의 증가와 버스 승객의 지체시간 감소 등의 편익은 분석이 불가능하다.
제안 방법
8개 신호교차로의 양방향 16개 구간을 조사하였으며, 대기행렬 내의 4번째까지의 차량은 차두시간에 출발손실시간을 포함하게 되므로, 주기 당 대기행렬이 5대 이상인 경우만을 분석하여 상류부 정류장의 영향권 설정 및 기본포화교통류율 산정 등에 이용하였다(Peason Higher Education, Inc., 2010). Table 2에서 보듯이 포화차두시간은 약 3.
기본포화교통류율 산정에 이용된 포화차두시간 측정은 이미 버스정류장을 통과하여 대기행렬에 포함된 버스만을 대상으로 하기 때문에 버스정류장에서의 정차 영향이 반영되지 않는다. 그러므로, 교차로 정지선으로부터 버스정류장 이격거리와 포화교통류율의 상관정도를 분석하여 버스정류장의 영향권을 설정할 것이다. 최종적으로는 교차로 정지선으로부터의 이격거리에 따른 버스정류장의 영향을 반영하는 버스정류장 영향 보정계수를 산정할 것이다.
본 연구에서는 중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로 중 대기행렬이 충분한 교차로를 대상으로 차두시간을 조사하였으며, 이를 정지선으로부터 정류장까지의 이격거리에 따라 분류하여 버스정류장의 영향권을 설정하고자 하였다. 또한, 교차로의 경사도(%)가 포화교통류율에 미치는 영향을 고려하기 위해 교차로의 경사도를 조사하였다. 포화차두시간을 측정한 신호교차로와 각 교차로에서의 상류부·하류부 버스정류장 이격거리 및 경사도는 Table 1과 같다.
또한, 중앙버스전용차로의 포화교통류율과 이격거리별 상류부 버스정류장의 영향을 파악하기 위해 현재 중앙버스전용차로가 설치되어 운영 중인 서울시내의 8개 교차로를 대상으로 포화차두시간, 접근로 구배 및 상·하류부 버스정류장 이격거리를 조사하였다.
앞서 검토한대로 버스정류장 위치에 따른 영향권은 상류부 버스정류장의 영향권만을 설정하기로 하였다. 버스정류장 위치에 따른 영향권 설정은 Figure 4와 같이 상류부 영향 구간과 기본구간의 모든 포화차두시간값을 활용하여 각 구간의 이격거리에 따른 차두시간을 설명하는 추세식을 찾은 후 두 회귀선의 교차점을 상류부 버스정류장의 영향을 받는 한계점으로 설정하였다.
본 연구에서는 ‘중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로’에서 중앙버스전용차로의 운영에 영향을 미치는 요인들을 파악하여 버스전용차로 차로군 용량분석 방법 개발을 목적으로 한다. 본 연구는 국내외 도로용량편람의 연관분야를 고찰하고 연구방향을 설정한 후 현황조사 자료 분석 결과를 바탕으로 버스전용차로 차로군 분석 방법론을 제시하고 향후 연구방향을 제시함으로 구성되어 있다.
본 연구에서는 간선급행버스체계(BRT) 설계지침(MLTM, 2010)에서 명시한 버스의 정차공간(15m)을 각 구간의 최대 대기행렬 길이에 곱한 값보다 상류부 정류장의 이격거리가 짧은 구간을 “상류부 영향 구간”으로 분류하였고, 그보다 상류부 정류장의 이격거리가 길며, 경사도가 2.0%를 초과하지 않는 구간을 “기본구간”으로 분류하였다.
기존의 차로군 분류 방법 상 차로군은 이동류를 기준으로 분류하는 것이 원칙이나, 버스전용차로에서의 이동류가 직진으로 이루어졌다고 하더라도 일반차로의 직진교통류와는 상당히 다른 특성을 가지므로 버스전용차로를 하나의 독립된 차로군으로 분류하여 분석하는 것이 정확한 분석결과를 가져올 것이다. 본 연구에서는 버스전용차로를 일반차로의 직진 교통류와 분리된 별도의 차로군으로 처리한다.
상류부 영향 구간 및 기본구간 추세식의 교차점은 상류부 버스정류장의 이격거리가 127m로 나타났으며, 본 연구에서는 각각의 이격거리별 데이터가 충분히 없기 때문에 가급적 보수적으로 용량을 분석한다는 차원에서 상류부 버스정류장의 영향권을 가능한 길게 설정하는 것이 바람직하리라는 판단하에 상류부 버스정류장 위치에 따른 영향권을 130m로 설정하였다.
본 연구에서는 상류부 버스정류장의 영향권을 설정하였으며, 도출된 상류부 영향 구간의 추세식을 이용하여 상류부 정류장 영향보정계수(fub)를 산정하고자 한다. 상류부 영향 구간으로 조사된 상류부 버스정류장의 이격거리는 20m, 69m, 125m로 이를 20m, 70m, 130m으로 구분하여 보정계수 값을 제시하도록 하였다. 상류부 정류장 영향보정계수의 산출과정은 다음과 같이 이격거리별로 포화 차두시간을 산정한 후 이를 기본포화차두시간과의 비율을 이용하여 구할 수 있을 것이다.
위와 같이 1,122v/h/ln으로 산출되었으나, 도로용량편람에서 용량분석에 사용하기 위한 값으로 이를 십의 자리를 절삭하여 중앙버스전용차로의 기본포화교통류율은 1,100 v/h/ln으로 산정하였다. 그러므로, 측정치인 3.
본 연구에서는 지속적으로 증가하고 있는 중앙버스전용차로를 포함한 신호교차로의 정확한 용량산정 및 서비스수준 분석을 위한 방법론을 개발하였다. 일반차량과 버스의 특성차이로 인해 중앙버스전용차로에서 별도의 버스 기본포화교통류율 산정의 필요성을 도출하였으며 버스의 포화교통류율에 영향을 미치는 요인으로 상류부 버스정류장을 선정하였다. 또한, 중앙버스전용차로의 포화교통류율과 이격거리별 상류부 버스정류장의 영향을 파악하기 위해 현재 중앙버스전용차로가 설치되어 운영 중인 서울시내의 8개 교차로를 대상으로 포화차두시간, 접근로 구배 및 상·하류부 버스정류장 이격거리를 조사하였다.
중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로에 대한 용량분석방법도출을 위해 우리나라 도로용량편람 신호교차로 용량 분석방법과 미국 Highway Capacity Manual(HCM)의 용량 분석방법을 검토하여 중앙버스전용차로의 용량분석방법에서 고려해야 할 요인을 도출 하고자 한다.
대상 데이터
기본구간으로 설정된 7개 신호교차로의 11개 접근로에서 대기행렬이 5대 이상인 443주기를 분석대상으로 하였다. 이를 분석한 결과 대기행렬 순서에 의한 차두시간은 Figure 1과 같으며, 녹색현시가 시작됨에 따라 차두시간이 감소하여 5번째 이후 수렴하는 형태를 나타냈으며 기본구간의 포화차두시간은 3.
성능/효과
신호교차로 용량분석의 기초단위는 차로군이므로 적정한 차로군의 분류는 신호교차로 용량분석 시 매우 중요하다. 기존의 차로군 분류 방법 상 차로군은 이동류를 기준으로 분류하는 것이 원칙이나, 버스전용차로에서의 이동류가 직진으로 이루어졌다고 하더라도 일반차로의 직진교통류와는 상당히 다른 특성을 가지므로 버스전용차로를 하나의 독립된 차로군으로 분류하여 분석하는 것이 정확한 분석결과를 가져올 것이다. 본 연구에서는 버스전용차로를 일반차로의 직진 교통류와 분리된 별도의 차로군으로 처리한다.
방대한 현장조사 자료를 분석한 결과 중앙버스전용차로의 기본포화차두시간은 3.27초/대로 나타났으며, 기본포화교통류율은 1,100pc/h/ln임을 알 수 있었다. 상류부 버스정류장 보정계수는 이격거리별로 20m 이하일 경우 0.
27초/대로 나타났으며, 기본포화교통류율은 1,100pc/h/ln임을 알 수 있었다. 상류부 버스정류장 보정계수는 이격거리별로 20m 이하일 경우 0.50, 70m일 때 0.75 등으로 산정되어 상류부 버스정류장이 정지선으로부터 20m 이내에 있을 경우, 중앙버스전용차로의 포화교통류율은 거의 절반으로 감소하는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 중앙버스전용차로의 용량분석방법을 정립함으로써 중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로 용량분석 시 보다 객관적이고 현실적인 용량분석 및 서비스수준 판정이 가능할 것으로 판단된다.
상류부 영향 구간은 총 86주기가 조사되었으며, 대기행렬 순서에 의한 차두시간은 Figure 2와 같이 대기차량이 진행함에 따라 일정한 값으로 수렴하지 않으며, 특별한 추이를 보이지 않는 것으로 나타났다.
기본구간으로 설정된 7개 신호교차로의 11개 접근로에서 대기행렬이 5대 이상인 443주기를 분석대상으로 하였다. 이를 분석한 결과 대기행렬 순서에 의한 차두시간은 Figure 1과 같으며, 녹색현시가 시작됨에 따라 차두시간이 감소하여 5번째 이후 수렴하는 형태를 나타냈으며 기본구간의 포화차두시간은 3.90초/대로 추정되었다.
중앙버스전용차로 기본구간의 포화차두시간은 3.90초/대로 산출되었고 일반차로의 포화차두시간은 2개 신호교차로의 4개 접근로를 대상으로 중차량을 포함하지 않은 255주기를 분석하여 2.00초/대로 산출되었다. 중앙버스전용차로 기본구간과 일반차로의 상대적인 포화차두시간 비율은 0.
후속연구
이러한 방법은 승용차와 중차량이 혼재되어있는 교통류에서 중차량의 성능이 승용차에 비해 떨어지는 영향을 감안한 것으로, 일반차로에서 중차량이 교통류 전체에 미치는 영향과 버스전용차로에서 중차량이 교통류 전체에 미치는 영향이 같다라는 가정하에서는 적절한 방법일 것이다. 그러나 각 차종이 혼재되어 있는 교통류에서의 중차량의 영향과 중차량만으로 구성된 교통류에서의 중차량의 영향이 같다라고 보장할 수 없는 상황을 고려할 때, 보다 정확한 버스전용차로의 기본포화교통류율을 구하기 위해서는 버스전용차로에서 버스의 포화교통류율 직접 측정하여 구하는 방법이 바람직 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 중차량 승용차환산계수 및 중차량보정계수의 산정과정을 거치지 않고 바로 중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로의 중앙버스전용차로에서 버스의 포화차두시간 조사를 통해 버스만으로 구성된 차량군의 기본포화교통류율을 산정할 것이다.
이렇듯 일반차로 기본포화교통류율 및 중차량 승용차 환산계수(1.8) 등을 이용한 기존의 용량분석방법을 적용하여 버스전용차로의 포화교통류율을 산정하는 방법이 있을 수 있을 것이다. 이 경우 버스전용차로의 기본 포화교통류율은 1,232v/h/ln(=2,200pc/h/ln × 0.
75 등으로 산정되어 상류부 버스정류장이 정지선으로부터 20m 이내에 있을 경우, 중앙버스전용차로의 포화교통류율은 거의 절반으로 감소하는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 중앙버스전용차로의 용량분석방법을 정립함으로써 중앙버스전용차로가 설치된 신호교차로 용량분석 시 보다 객관적이고 현실적인 용량분석 및 서비스수준 판정이 가능할 것으로 판단된다.
버스전용차로의 흐름에 가장 크게 영향을 미치는 요인은 교차로 부근의 버스정류장이라 할 수 있다. 일반신호교차로의 우회전 차로 분석 시와 마찬가지로 버스정류장의 위치는 정지선과 가까울수록 그 영향이 클 것이고 어느 정도 거리 이상에서는 영향이 없을 것으로 판단되므로, 버스정류장의 위치별로 그 영향을 분석하여야 할 것이다.
그러므로 중앙버스전용차로를 설치함으로써 신호교차로 용량의 변화 등은 파악이 가능하나, 중앙버스전용차로의 설치효과라 할 수 있는 버스 승객의 증가와 버스 승객의 지체시간 감소 등의 편익은 분석이 불가능하다. 중앙버스전용차로의 활성화를 위해서는 향후 이러한 편익을 포함한 중앙버스전용차로의 효과분석 방법론 개발도 필요할 것으로 판단된다.
그러므로, 교차로 정지선으로부터 버스정류장 이격거리와 포화교통류율의 상관정도를 분석하여 버스정류장의 영향권을 설정할 것이다. 최종적으로는 교차로 정지선으로부터의 이격거리에 따른 버스정류장의 영향을 반영하는 버스정류장 영향 보정계수를 산정할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라 버스전용차로는 어디에서 운영되고 있는가?
우리나라 버스전용차로는 대도시 도로망의 정체해소와 대중교통육성정책의 일환으로 1995년 대전광역시에 최초 시행 후 서울특별시, 고양시, 광주광역시 등에서 운영되고 있다. 중앙버스전용차로의 효과는 Yun B.
우리나라 버스전용차로는 언제 최초 시행 되었는가?
우리나라 버스전용차로는 대도시 도로망의 정체해소와 대중교통육성정책의 일환으로 1995년 대전광역시에 최초 시행 후 서울특별시, 고양시, 광주광역시 등에서 운영되고 있다. 중앙버스전용차로의 효과는 Yun B.
중앙버스전용차로의 포화교통류율과 이격거리별 상류부 버스정류장의 영향을 파악하기 위해 현재 중앙버스전용차로가 설치되어 운영 중인 서울시내의 8개 교차로를 대상으로 포화차두시간, 접근로 구배 및 상 하류부 버스정류장 이격거리를 조사 한 결과는?
중앙버스전용차로의 포화교통류율과 이격거리별 상류부 버스정류장의 영향을 파악하기 위해 현재 중앙버스전용차로가 설치되어 운영 중인 서울시내의 8개 교차로를 대상으로 포화차두시간, 접근로 구배 및 상 하류부 버스정류장 이격거리를 조사하였다. 분석결과 중앙버스전용차로의 기본포화차두시간은 3.27초/대이며, 기본포화교통류율은 1,100pc/h/ln임을 알 수 있었다. 상류부 버스정류장 보정계수는 이격거리별로 20m 이하일 경우 0.50, 70m 일 때 0.75 등으로 산정되었다. 즉, 상류부 버스정류장이 정지선으로부터 20m 이내에 있을 경우에는 중앙버스전용차로의 포화교통류율은 절반으로 감소하는 것을 알 수 있었다.
참고문헌 (5)
Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (2001)(도로용량편람(2차개정)), Highway Capacity Manual (2nd Edition), Gyeonggi-do, Korea, pp.209-275.
Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (2010), Design Guideline of Bus Rapid Transit (BRT)(간선급행버스체계(BRT) 설계지침), Gyeonggi-do, Korea, pp.86-100.
Peason Higher Education, Inc. (2010), Traffic Engineering (4th Edition), New Jersey, U.S.A., p.466.
Yun B. (2008), Change in Road Traffic Demand after the Operation of Exclusive Median Bus Lane in Seoul, J. Korea Soc. Road Eng., Vol.10 No.3, Korean Society of Road Engineers, pp.139-147.
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