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횡단면 분석기법을 적용한 고속도로 기하구조 안전성 평가
The Safety Evaluation of Expressway Geometries by Cross-sectional Analysis Techniques 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.35 no.2, 2015년, pp.417 - 426  

서임기 (한국도로공사 도로교통연구원) ,  최종태 (한국도로공사 도로교통연구원) ,  박제진 (한국도로공사 도로교통연구원) ,  박신형 (계명대학교 교통공학과)

초록
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도로 기하구조를 구성하는 설계요소에는 대표적으로 종단경사, 평면곡선반경, 편경사, 완화곡선 등이 있다. 이러한 도로 기하구조의 설계요소들은 도로의 기능별로 설계기준이 제시되어 있으며, 설계기준의 범위 안에서 다양한 조합을 통해 설계된다. 본 연구에서는 다양한 조합을 통해 건설된 고속도로를 종단경사와 평면곡선반경을 기준으로 동질구간으로 분할한 후 분석에 필요한 자료를 매칭하였으며, 구축된 자료를 활용하여 종단경사와 평면곡선반경에 대한 안전성능함수를 구축하고, 교통사고 노출률을 설명할 수 있는 사고수정계수를 산출하였다. 평면곡선반경 R=1,000m를 기준(1.0)으로 설정한 후 산출한 R=300m의 사고수정계수는 1.33으로 사고노출률이 33% 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 종단경사 0%를 기준(1.0)으로 설정한 후 오르막 경사와 내리막 경사에 대한 사고수정계수를 산출한 결과, 오르막 경사에서는 사고노출률이 감소하고 내리막 경사에서는 사고노출률이 증가함을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 고속도로의 신설 및 개량 노선의 사업시행 전 선형설계 시 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The representative design elements of the road geometric structure are longitudinal slope, horizontal curve radius, super elevation, and transition curve. According to the function of a road, the design standards of these elements is applied by diverse combinations of them. This study divided expres...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 횡단면 분석기법을 적용한 기하구조의 안전성평가는 도로 설계요소(종단선형, 평면곡선반경 등), 교통사고, 교통량 등을 통합한 자료를 기반으로 분석된다. 국내 교통사고 분석을 위한 도로교통공단의 통합DB (TAAS)는 2010년에 구축되어 횡단면 분석기법을 적용한 안전성 평가는 아직 이루어지지 않고 있어 본 연구에서는 국외 문헌을 중점적으로 고찰하고자 한다.
  • 또한, 국내에서도 도로기하구조, 교통량, 교통사고, 교통안전시설물과 관련된 교통안전성 통합DB가 미구축되어 도로기하구조에 대한 효과평가 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고속도로 주요 6개 노선을 대상으로 도로 기하구조의 설계요소인 평면곡선 반경과 종단경사에 따른 사고수정계수를 산출하고자 한다. 평면곡선반경 및 종단경사의 사고수정계수는 평면곡선반경이 직선구간에서의 종단경사 변화, 평지구간에서의 평면곡선반경의 변화에 대해서 분석하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 연평균일교통량(AADT, Annual average daily traffic)과 구간길이를 모수로 한 종단경사와 평면곡선 반경에 대해서 안전성능함수를 개발하고자 한다. 먼저, 종단경사에 따른 사고수정계수는 곡선반경이 없는 직선부를 대상으로 종단경사 그룹별 안전성능함수를 개발한다.
  • 고속도로의 설계요소 중 길어깨 및 도로 폭은 설계기준에 의거하여 설치되고 있어 사고수정계수를 산출하는데 어려움이 따른다. 따라서 운전자의 시거와 차량의 주행속도에 영향을 미치는 종단경사 및 평면선형에 대한 사고수정계수를 개발하여 상대적 교통사고 발생률을 제시하고자 하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
  • 2008년 국정과제로 ‘교통사고 사망자 절반 줄이기’가 채택되었고, 이에 발맞춰 한국도로공사에서도 교통사고 예방을 위해 운전자 의식개선 활동, 도로 및 교통 안전시설물을 설치하는 등의 노력을 기울이고 있다. 또한 예비타당성 조사와 도로교통안전진단 제도를 통해 안전한 도로환경을 조성하고 교통사고를 예방하고자 힘쓰고 있다.
  • 본 연구는 고속도로의 기하구조 설계요소와 교통사고와의 상관성을 규명하는 연구의 일환으로 수행되었다. 고속도로의 설계요소 중 길어깨 및 도로 폭은 설계기준에 의거하여 설치되고 있어 사고수정계수를 산출하는데 어려움이 따른다.
  • 본 연구에서는 앞서 기술한 예비타당성 조사와 도로교통안전진단의 한계점을 극복할 수 있는 객관적이고, 정량화된 고속도로 기하구조 관련 안전성능함수를 이용한 사고수정계수를 개발하였다. 안전성능함수는 고속도로 전 구간의 공통 변수인 구간길이, 교통량, 사고발생년도 더미를 설명변수로 한 모형을 구축하였다.

가설 설정

  • 음이항 회귀식은 최대우도법(Maximum likelihood estimate)을 기반으로 각각의 계수들이 추정되며, 통계적 유의성을 검토하기 위해 t-test 및 pseudo Mcfadden's R2값이 비교・분석된다. 그리고 개발된 안전성능함수의 설명변수 중 종단경사를 제외한 설명변수는 통제된다는 가정 하에 그룹별 교통사고 예측건수를 산출한다. 종단경사의 변화에 따른 사고수정계수(CMF)는 Eq.
  • 곡선반경에 따른 안전성능함수를 구축한 결과를 토대로 사고수정계수를 산출하였다. 단, 순수한 곡선반경의 사고수정계수 산출을 위해 AADT와 연도별 더미변수는 항상 같다는 가정 하에 곡선반경 변수만을 고려한 상대적사고건수를 Eq. (7)로 산출하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
안전성능함수를 추정하여 교통안전시설물의 계수값을 이용하여 기하구조 사고수정계수를 구할 시 장점은? 기하구조 사고수정계수는 안전성능함수를 추정하여 교통안전시설물의 계수값을 이용하여 구할 수 있다. 이 방법은 계수값의 통계적 유의성을 확인할 수 있는 장점이 있다. 일반적으로 일반화선형모형(GLM)보다는 표준오차를 정확하게 추정할 수 있는 일반화추정방정식(GEE)을 이용하여 개발된다.
일반화선형모형이란 무엇인가? 일반화선형모형(Generalized linear model)은 연도별 사고건수 추정 모형을 구축하는 일반적인 방법으로 종속변수에 연결함수(Link function)를 취하여 선형함수로 추정하는 방식을 의미한다.
평면선형은 어떻게 구분할 수 있는가? 평면선형의 과다한 직선 및 작은 곡선반경은 운전자들이 속도를 선택하는데 있어서 가장 큰 영향을 미치는 요인이다. 일반적으로 평면선형은 직선과 원곡선으로 구분할 수 있으며, 원곡선은 굽은 형태에 따라 좌곡선, 우곡선으로 구분할 수 있다. 고속도로는 100~110km/h의 속도로 주행하는 고규격화된 도로로 안전성을 고려한 본선부의 최소곡선반경은 340m 이상으로 설치하도록 제한하고 있다.
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참고문헌 (8)

  1. American Association of State Highways and Transportation Officials (AASHTO) (2010). Highway safety manual. 

  2. Elvik, R. (2013). "International transferability of accident modification functions for horizontal curves." 2nd Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, D.C. 

  3. Hanley, K. A., Gibby, R. and Ferrara, T. (2000). "Analysis of accidentreduction factors on california state highways." Transportation Research Record, No. 1717, pp. 37-45. 

  4. Korea Development Institute (KDI) (2008). Road and rail feasibility study standard part of the business research guidelines modified and supplemented (5th Edition) (in Korean). 

  5. Korea Expressway Corporation (2002). A study on road safety audit for freeway (in Korean). 

  6. Korea Transport Institute (KDI) (2001). Improvement of road safety evaluation scheme (in Korean). 

  7. Korea Transport Institute (KDI) (2004). An introductory study for developing the korean interactive highway safety design model (in Korean). 

  8. Park, B. J. and Lord, D. (2010). "Evaluating the effects of freeway design elements on safety." Transportation Research Board, Vol. 2195, pp. 58-69. 

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