선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 4지, 5지, 6지 그리고 7지 회전교차로의 운전자 특성인 임계간격을 조사 분석하고, 이를 통해 모의실험에 사용할 수 있는 변수를 조정․검증하며, 이를 기반으로 국내 운전자 특성을 고려한 다지 회전교차로의 운영효과를 분석하는 것이 주요 목적이다. 연구의 주요 흐름은 [그림 1]과 같다.
- 본 연구에서는 회전교차로 특성에 대해 검토해 보았으며, 이를 기반으로 모의실험에서 보다 현실적 분석결과를 도출하기 위한 과정을 수행하였다.
- 이는 회전교차로 기하구조 설계에 있어서 반영되지 못하였던 국내 운전자 특성을 회전교차로의 접근로 수에 따라 세분화하여 반영하였으며, 본 결과를 바탕으로 다양한 교통량에 따라 적용 가능한 설계기준을 제시하였다.
- 이와 더불어 기하구조, 교통량, 그리고 통행시간 조사를 병행하였다. 임계간격 이외의 조사항목은 정산 및 검증을 위한 기초자료로 사용하기 위해서 조사되었다. 기하구조 조사에서는 접근차로 수, 회전차로 수 및 차로 폭, 교통량 조사는 임계간격 조사시간과 동일한 시간(오전 첨두시 : 오전 7시～오전 9시) 대의 시간당 교통량 및 회전비율, 그리고 통행시간은 각 방향별 기준점(상류 교차로)과 기준점(하류 교차로) 사이를 실험차량을 이용한 통행시간을 측정하였다.
제안 방법
- 이후 Raff의 추정기법을 이용하여 임계간격을 추정하였다. [그림 2]와 같이 회전차로로 차량이 진입 했을 때 회전하고 있는 차량의 차두간격을 기록하였으며, 진입이 수락 및 수락 거부된 것을 나누어 차두간격을 기록하여 각각을 분석하였다. 차두간격은 1/30초 단위(1초 30frames) 까지 분석 하였으며, 현장조사도중 돌발 상황 등에 의해 문제가 되는 부분은 분석에서 제외 하였으며, 교통량이 용량상태에 도달했을 시에도 분석이 의미가 없으므로, 이 또한 제외하였다.
- 후보 대상지는 총 41개소로 이중 4지 회전교차로 1개소 5지 회전교차로는 31개소, 6지 회전교차로는 5개소, 7지 이상 회전교차로는 4개소로 정리되었다. 각 개별 후보 대상에 대한 내접원직경, 접근차로 수, 회전차로 수, 과속방지 시설 등의 기하구조 및 회전교차로 이용 교통량 등의 장단점을 살펴본 결과, 4지, 5지, 6지, 7지 회전교차로의 대상지역을 평택시, 안성시, 횡성군, 서산시 지역으로 선정하여 임계간격 현장조사를 실시하였다. 다음 [표 1]은 현장조사 대상지역의 기하구조 및 특성을 보여주고 있다.
- 임계간격 이외의 조사항목은 정산 및 검증을 위한 기초자료로 사용하기 위해서 조사되었다. 기하구조 조사에서는 접근차로 수, 회전차로 수 및 차로 폭, 교통량 조사는 임계간격 조사시간과 동일한 시간(오전 첨두시 : 오전 7시～오전 9시) 대의 시간당 교통량 및 회전비율, 그리고 통행시간은 각 방향별 기준점(상류 교차로)과 기준점(하류 교차로) 사이를 실험차량을 이용한 통행시간을 측정하였다. 실험차량은 해당 교통류 흐름에 맞춰 운행하며, 저속 및 과속 운행을 하지 못하도록 하였다.
- 분석 시나리오는 회전차로 및 진입차로가 1차로인 경우, 교통량을 1,200대/시 부터 400대/시 단위로 증가시키며 2,400대/시까지, 2차로인 경우는 교통량을 2,400대/시 부터 800대/시 단위로 증가시키며 4,800 대/시까지 분석하였다. 또한 내접원 직경은 1차로의 경우 25m, 30m, 40m, 50m에 대하여, 2차로는 45m, 55m, 60m, 65m에 대하여 분석을 수행하였다. 세부적인 분석 시나리오는 다음 [표 6-표 8]과 같다.
- 또한 이를 기반으로 여러 형태의 회전교차로의 운영 분석을 수행하였으며, 그 결과를 설계에 반영할 수 있도록 기준을 제시하였다.
- 또한 조정과정을 수행하기 위하여, 현장에서 조사된 기하구조를 기반으로 모의실험 네트워크를 구축하였다. 네트워크 구축에 사용된 모형은 미시적 분석이 가능한 VISSIM 5.
- 모의실험을 위해 앞서 설명한 시나리오에 대해 [그림 3]과 같이 4지, 5지, 6지, 7지 회전교차로에 대하여 회전 및 접근차로 1차로 및 2차로 네크워크들을 구축하였다. 운영효과 분석을 위해 구축된 회전교차로는 회전교차로 설계지침에 제시되어 있는 내접원 직경 및 다양한 교통량에 대하여 분석을 수행하였다.
- 본 절에서는 모의실험에서 중요변수인 접근로 속도와 임계간격에 대하여 통행시간 현장조사 값을 사용하여 정산 및 검증 과정을 수행하였다. 정산에 사용된 변수는 임계간격 및 주행속도이며, 이를 현장에서 도출된 값을 기초로 하여 조정과정을 수행하였다.
- 분석 시나리오는 회전차로 및 진입차로가 1차로인 경우, 교통량을 1,200대/시 부터 400대/시 단위로 증가시키며 2,400대/시까지, 2차로인 경우는 교통량을 2,400대/시 부터 800대/시 단위로 증가시키며 4,800 대/시까지 분석하였다. 또한 내접원 직경은 1차로의 경우 25m, 30m, 40m, 50m에 대하여, 2차로는 45m, 55m, 60m, 65m에 대하여 분석을 수행하였다.
- 모의실험을 위해 앞서 설명한 시나리오에 대해 [그림 3]과 같이 4지, 5지, 6지, 7지 회전교차로에 대하여 회전 및 접근차로 1차로 및 2차로 네크워크들을 구축하였다. 운영효과 분석을 위해 구축된 회전교차로는 회전교차로 설계지침에 제시되어 있는 내접원 직경 및 다양한 교통량에 대하여 분석을 수행하였다.
- 이와 더불어 기하구조, 교통량, 그리고 통행시간 조사를 병행하였다. 임계간격 이외의 조사항목은 정산 및 검증을 위한 기초자료로 사용하기 위해서 조사되었다.
- 이후 다양한 형태의 회전교차로에 대하여 교통량, 회전비율, 내접원 직경 등의 조건을 변경하며 모의실험 수행하여 다지형태 및 서비스 수준별 설계가능 교통량 및 내접원 직경을 제시하였다.
- 임계간격 연구에서는 현장조사 자료를 활용하여 Raff의 추정기법을 통해 회전교차로 임계간격을 도출 하였다. 그 결과 5지 회전교차로를 제외하고 약 3.
- 정산 지표인 통행시간을 측정하기 위해 4지, 5지, 6지, 7지 회전교차로에 대하여 각각 상류 및 하류 교차로의 실험차량 통행시간을 측정하였다. 측정된 통행시간은 [표 3]의 4지 회전교차로 접근로 통행시간과 같이, 5지, 6지 7지 회전교차로 모두 정리하였다.
- 본 절에서는 모의실험에서 중요변수인 접근로 속도와 임계간격에 대하여 통행시간 현장조사 값을 사용하여 정산 및 검증 과정을 수행하였다. 정산에 사용된 변수는 임계간격 및 주행속도이며, 이를 현장에서 도출된 값을 기초로 하여 조정과정을 수행하였다. 검증과정의 종속변수는 현장에서 측정된 통행시간이며, 정산과정을 거친 변수는 모의실험을 수행하여 종속변수와 통계적 검증을 수행하였다.
- 회전교차로의 임계간격 조사 방법은 현장에서 비디오 촬영을 통해 수행 되었다. 회전교차로로 차량이 진입했을 때 회전차로를 회전하고 있는 차량 간의 차두간격을 조사하여 진입이 수락된 간격과 거부된 간격을 산출하였다. 이후 Raff의 추정기법을 이용하여 임계간격을 추정하였다.
- 회전교차로의 임계간격 조사 방법은 현장에서 비디오 촬영을 통해 수행 되었다. 회전교차로로 차량이 진입했을 때 회전차로를 회전하고 있는 차량 간의 차두간격을 조사하여 진입이 수락된 간격과 거부된 간격을 산출하였다.
대상 데이터
- 회전교차로의 현장조사 대상지는 전국110개소 중에서 장단점 등을 고려하여 후보 대상지를 선정하였다. 후보 대상지는 총 41개소로 이중 4지 회전교차로 1개소 5지 회전교차로는 31개소, 6지 회전교차로는 5개소, 7지 이상 회전교차로는 4개소로 정리되었다.
- 회전교차로의 현장조사 대상지는 전국110개소 중에서 장단점 등을 고려하여 후보 대상지를 선정하였다. 후보 대상지는 총 41개소로 이중 4지 회전교차로 1개소 5지 회전교차로는 31개소, 6지 회전교차로는 5개소, 7지 이상 회전교차로는 4개소로 정리되었다. 각 개별 후보 대상에 대한 내접원직경, 접근차로 수, 회전차로 수, 과속방지 시설 등의 기하구조 및 회전교차로 이용 교통량 등의 장단점을 살펴본 결과, 4지, 5지, 6지, 7지 회전교차로의 대상지역을 평택시, 안성시, 횡성군, 서산시 지역으로 선정하여 임계간격 현장조사를 실시하였다.
데이터처리
- 정산에 사용된 변수는 임계간격 및 주행속도이며, 이를 현장에서 도출된 값을 기초로 하여 조정과정을 수행하였다. 검증과정의 종속변수는 현장에서 측정된 통행시간이며, 정산과정을 거친 변수는 모의실험을 수행하여 종속변수와 통계적 검증을 수행하였다.
- 또한 각 접근로 별로 통행시간을 조사하였기 때문에 독립표본 T 검증은 제한적이다. 따라서 본 검증에서는 접근로 별 실측치와 모의실험 결과를 비교 검증하기 위하여 대응표본 T검정을 수행하였다. 조정된 변수를 이용하여 산출된 통행시간과 실측 통행시간의 대응표본 T검정 결과는 다음 [표 5]와 같이 나타났으며, 임계 간격은 3.
- 모의실험을 위한 조정 및 검증과정에서는 실차 통행 시간을 기반으로 모의실험 통행시간과 비교 평가하였다. 그 결과 회전교차로의 접근속도 40km/h, 임계간격 3.
- 모형의 검증을 위한 방법으로 본 연구에서는 통계적 검정을 사용하였다. 검증 지표로 사용된 통행시간은 현장의 실측값을 사용하였으나, 이는 모집단인 해당시간에 해당지역을 통과한 전수 차량을 관측한 값이 아니라 실험차량을 통해 얻어진 값이다.
- 국내 문헌 및 연구[4-8]에서는 외국의 교통특성(임계 간격 및 접근속도)을 사용하거나 이를 전혀 고려하지 않고 모의실험을 수행하였다. 본 운영효과 분석에서는 앞 절들의 현장조사 및 정산․검증과정을 수행한 변수를 사용하여 회전교차로의 운영효과를 분석하였다.
이론/모형
- 또한 조정과정을 수행하기 위하여, 현장에서 조사된 기하구조를 기반으로 모의실험 네트워크를 구축하였다. 네트워크 구축에 사용된 모형은 미시적 분석이 가능한 VISSIM 5.3을 이용하였다. VISSIM을 사용한 이유는, 회전교차로 진입차량의 임계간격을 변수로 사용할 수 있으며, 구간별 통행시간 산출이 가능하고, 차량의 지체를 산출할 수 있기 때문이다.
- 회전교차로로 차량이 진입했을 때 회전차로를 회전하고 있는 차량 간의 차두간격을 조사하여 진입이 수락된 간격과 거부된 간격을 산출하였다. 이후 Raff의 추정기법을 이용하여 임계간격을 추정하였다. [그림 2]와 같이 회전차로로 차량이 진입 했을 때 회전하고 있는 차량의 차두간격을 기록하였으며, 진입이 수락 및 수락 거부된 것을 나누어 차두간격을 기록하여 각각을 분석하였다.
성능/효과
- 교통량 변화에 따른 분석으로는 모든 경우에서 교통량 증가로 인해 평균 지체시간이 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 평균 통행속도 또한 감소하는 것으로 나타났다. 4지, 5지, 6지 및 7지 회전교차로에서 교통량이 1,600대/시 까지는 각 회전교차로간의 차이가 거의 없었으나, 교통량이 1,600대/시를 초과하면 차량 지체가 급격히 증가하는 것으로 나타났다.
- 교통량 변화에 따른 분석으로는 모든 경우에서 교통량 증가로 인해 평균 지체시간이 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 평균 통행속도 또한 감소하는 것으로 나타났다. 4지, 5지, 6지 및 7지 회전교차로에서 교통량이 1,600대/시 까지는 각 회전교차로간의 차이가 거의 없었으나, 교통량이 1,600대/시를 초과하면 차량 지체가 급격히 증가하는 것으로 나타났다.
- 교통량, 회전비율, 그리고 내접원 직경별 지체시간을 분석한 결과 [표 9]와 같이 교통량 및 회전비율에 따라 일정 서비스 수준을 발휘할 수 있는 내접원 직경을 제시할 수 있었다. 이를 살펴보면, 용량을 초과하지 않은 상태에서는 교통량이 증가하면 내접원 직경을 증대시켜 서비스 수준을 유지할 수 있는 것으로 나타났다.
- 임계간격 연구에서는 현장조사 자료를 활용하여 Raff의 추정기법을 통해 회전교차로 임계간격을 도출 하였다. 그 결과 5지 회전교차로를 제외하고 약 3.7초를 확인하였다. 그러나 5지 회전교차로 임계간격인 4.
- 김석근(2002)은 TWSC (Two Way Stop Control) 교차로의 임계간격 추정기법에 대하여 유용성 평가를 실시하였다. 그 결과 난수발생기법에 의해 구축된 총 10세트의 가상 데이터는 각각의 임계간격 추정기법에 적용되었고, 임계간격의 분포는 대수-정규분포로 가정하여 임계간격 값(6.845초)을 도출하였다. 또한 여러 가지 임계간격 추정기법에 의해 도출된 임계간격의 평균값은 6.
- 정용일 등(2005)은 SIDRA를 이용하여 도심지역의 회전교차로 도입효과를 분석하였다. 그 결과 진입교통량이 많아짐에 따라 또한 진입교통량의 비율 차이가 클수록 회전교차로의 운영효과가 좋은 것으로 나타났다. 또한 좌회전 교통류가 많은 경우, 회전비율이 균등한 경우, 방향별 진입교통량의 비율 차이가 클수록 회전교차로가 신호교차로에 비해 운영효과가 우수하다고 결론지었다.
- 박은미 등(2011)은 시뮬레이션 분석을 통한 국내 회전교차로 모형정립 방안에 대하여 연구를 수행하였다. 그 결과 현재 제시되어 있는 국내 회전교차로의 용량 분석시 사용되는 변수가 적어 경험적 모형보다는 해석적 모형이 적합하다고 판단하였다.
- 박희철(2011)은 Micro-simulation인 VISSIM을 이용하여 도시지역 2차로 신호교차로와 회전교차로의 운영 효과를 분석하였다. 그 결과 회전교차로 회전차로의 직경이 37m일 때, 25m 보다 회전비율에 따라 250～500대/시까지 지체가 감소하는 것을 확인하였다.
- 박병호 등(2009)은 회전교차로와 신호교차로의 효과를 비교 분석하였다. 그 결과 회전교차로는 좌회전 교통량 비율이 높을수록 지체가 커지고, 우회전 비율이 많을 수록 지체가 줄어드는 것을 확인하였다. 또한 1차로 회전교차로에서는 교통량이 2,000대/시 미만, 2차로 회전교차로에서는 교통량이 3,200대/시 미만일 때 신호교차로보다 지체가 감소하는 것을 확인하였다.
- 모의실험을 위한 조정 및 검증과정에서는 실차 통행 시간을 기반으로 모의실험 통행시간과 비교 평가하였다. 그 결과 회전교차로의 접근속도 40km/h, 임계간격 3.7초가 통계적으로 현장의 통행시간과 차이가 없다는 결론을 내렸다.
- 이를 살펴보면, 용량을 초과하지 않은 상태에서는 교통량이 증가하면 내접원 직경을 증대시켜 서비스 수준을 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 교통량이 용량상태를 초과하면, 내접원 직경을 증대시키더라도 일정 서비스 수준을 유지할 수 없는 것으로 확인되었다. 따라서 향후 회전교차로 설치 및 운영을 위해서 [표 9]에서 제시된 용량상태의 교통량을 충분히 고려하여 설계 및 운영이 이루어 져야할 것으로 판단된다.
- 내접원 직경이 65m인 경우는 회전비율에 상관없이 교통량이 약 3,300대/시까지 4지, 5지, 6지, 7지 회전교차로의 서비스 수준은 “E” 확보할 수 있는 것으로 확인되었다.
- 그 결과 회전교차로는 좌회전 교통량 비율이 높을수록 지체가 커지고, 우회전 비율이 많을 수록 지체가 줄어드는 것을 확인하였다. 또한 1차로 회전교차로에서는 교통량이 2,000대/시 미만, 2차로 회전교차로에서는 교통량이 3,200대/시 미만일 때 신호교차로보다 지체가 감소하는 것을 확인하였다.
- 845초)을 도출하였다. 또한 여러 가지 임계간격 추정기법에 의해 도출된 임계간격의 평균값은 6.357～8.150초로 나타났고, Troutbeck에 의해 제시된 임계간격 값과 가장 유사한 결과를 도출하였다.
- 그 결과 진입교통량이 많아짐에 따라 또한 진입교통량의 비율 차이가 클수록 회전교차로의 운영효과가 좋은 것으로 나타났다. 또한 좌회전 교통류가 많은 경우, 회전비율이 균등한 경우, 방향별 진입교통량의 비율 차이가 클수록 회전교차로가 신호교차로에 비해 운영효과가 우수하다고 결론지었다.
- 교통량, 회전비율, 그리고 내접원 직경별 지체시간을 분석한 결과 [표 9]와 같이 교통량 및 회전비율에 따라 일정 서비스 수준을 발휘할 수 있는 내접원 직경을 제시할 수 있었다. 이를 살펴보면, 용량을 초과하지 않은 상태에서는 교통량이 증가하면 내접원 직경을 증대시켜 서비스 수준을 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 교통량이 용량상태를 초과하면, 내접원 직경을 증대시키더라도 일정 서비스 수준을 유지할 수 없는 것으로 확인되었다.
- 따라서 본 검증에서는 접근로 별 실측치와 모의실험 결과를 비교 검증하기 위하여 대응표본 T검정을 수행하였다. 조정된 변수를 이용하여 산출된 통행시간과 실측 통행시간의 대응표본 T검정 결과는 다음 [표 5]와 같이 나타났으며, 임계 간격은 3.7초, 접근로속도는 40km/h를 사용하는 것이 신뢰수준 95%에서 실측 통행시간과 다르지 않다는 결론을 도출하였다.
- 현장조사를 통해 수집된 자료를 바탕으로 Raff의 추정기법을 통해 임계간격을 추정한 결과 3.6～4.1초로 나타났다. 이는 미국 HCM에서 제시하고 있는 3.
후속연구
- 임계간격은 교통 용량을 판단하기 위한 중요한 요소이며, 이와 더불어 모의실험 등에 사용되는 주요 변수이다. 따라서 이에 관한 명확한 이해와 연구가 수행되어야 회전교차로의 용량산정 및 모의실험의 신뢰도를 높일 수 있을 것이다.
- 그러나 교통량이 용량상태를 초과하면, 내접원 직경을 증대시키더라도 일정 서비스 수준을 유지할 수 없는 것으로 확인되었다. 따라서 향후 회전교차로 설치 및 운영을 위해서 [표 9]에서 제시된 용량상태의 교통량을 충분히 고려하여 설계 및 운영이 이루어 져야할 것으로 판단된다.
- 향후 도출된 결과를 토대로 회전교차로 설계지침에 반영하는 정책적 과정이 요구되며, 회전교차로 설계기준 이외에 용량 증대를 위한 추가적 연구를 통해 운영 효과 분석이 가능하도록 하여야 할 것이다. 이러한 정책반영 과정 및 용량 연구를 통해 회전교차로의 활성화 및 효과 증대에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
- 향후 도출된 결과를 토대로 회전교차로 설계지침에 반영하는 정책적 과정이 요구되며, 회전교차로 설계기준 이외에 용량 증대를 위한 추가적 연구를 통해 운영 효과 분석이 가능하도록 하여야 할 것이다. 이러한 정책반영 과정 및 용량 연구를 통해 회전교차로의 활성화 및 효과 증대에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.