국내 육상교통망의 중추적인 역할을 하는 고속도로는 $7{\times}9$ 형태로 양적, 질적 성장을 거듭하고 있다. 점차 복잡해지는 고속도로 기하구조에 대응하고자 차로유도선을 설치하여 운전자들의 보다 원활한 차로 변경을 유도하고 있으나 해당 시설의 설치기준이 부재하고, 그 효과 검증 또한 제한적으로 시행되고 있는 실정이다. 본 연구는 도로주행 시뮬레이터를 활용하여 주행안전성 측면에서 차로유도선의 효과를 재조명하고, 적정 연장 설치기준을 수립하는데 주된 초점을 맞추고 있다. 이를 위해, 피험자의 선호도를 조사하고, 가상의 주행환경에서 운전자의 차로 변경 행태를 분석하였다. 또한, 피험자가 차로변경 시 느끼는 편안함 정도를 계량화하기 위해 뇌파분석을 실시하였고, 도출된 결과에 대한 통계적 검증을 수행하였다. 본 연구는 차로유도선 설치기준 수립 시 기반자료로 활용될 것으로 기대한다.
국내 육상교통망의 중추적인 역할을 하는 고속도로는 $7{\times}9$ 형태로 양적, 질적 성장을 거듭하고 있다. 점차 복잡해지는 고속도로 기하구조에 대응하고자 차로유도선을 설치하여 운전자들의 보다 원활한 차로 변경을 유도하고 있으나 해당 시설의 설치기준이 부재하고, 그 효과 검증 또한 제한적으로 시행되고 있는 실정이다. 본 연구는 도로주행 시뮬레이터를 활용하여 주행안전성 측면에서 차로유도선의 효과를 재조명하고, 적정 연장 설치기준을 수립하는데 주된 초점을 맞추고 있다. 이를 위해, 피험자의 선호도를 조사하고, 가상의 주행환경에서 운전자의 차로 변경 행태를 분석하였다. 또한, 피험자가 차로변경 시 느끼는 편안함 정도를 계량화하기 위해 뇌파분석을 실시하였고, 도출된 결과에 대한 통계적 검증을 수행하였다. 본 연구는 차로유도선 설치기준 수립 시 기반자료로 활용될 것으로 기대한다.
Expressway network which plays an important role on land transportation system, have been developing quantitatively and qualitatively with $7{\times}9$ structure. To cope with complex geometric condition, guidance lane marking has been installed to induce safer lane-changing maneuver. How...
Expressway network which plays an important role on land transportation system, have been developing quantitatively and qualitatively with $7{\times}9$ structure. To cope with complex geometric condition, guidance lane marking has been installed to induce safer lane-changing maneuver. However, there is no standard on guidance lane marking and its effectiveness is also verified with limited scope. The major purpose of this research is to clarify its effectiveness in terms of driving safety aspect using virtual driving simulator and to suggest standard on the proper length. To carry this out, preference data from subjects was collected and lane-changing pattern within virtual driving environment was investigated. In addition, in order to quantify the level of comfort, Electroencephalogram data was collected and validated using statistical test. Finally, it is expected that this research can be used to establish standard on guidance lane marking.
Expressway network which plays an important role on land transportation system, have been developing quantitatively and qualitatively with $7{\times}9$ structure. To cope with complex geometric condition, guidance lane marking has been installed to induce safer lane-changing maneuver. However, there is no standard on guidance lane marking and its effectiveness is also verified with limited scope. The major purpose of this research is to clarify its effectiveness in terms of driving safety aspect using virtual driving simulator and to suggest standard on the proper length. To carry this out, preference data from subjects was collected and lane-changing pattern within virtual driving environment was investigated. In addition, in order to quantify the level of comfort, Electroencephalogram data was collected and validated using statistical test. Finally, it is expected that this research can be used to establish standard on guidance lane marking.
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문제 정의
차로유도선은 현재 비정규 교통안전시설물로 구분되어 설치기준이 부재하고, 그 효과 또한 제한적으로 규명된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 차로유도선의 주행안전성 측면의 효과를 규명하고 특히, 노면 설치 시 적정 연장길이 설치기준을 수립하는데 주된 목적을 둔다.
본 연구에서 구축한 가상 도로주행 환경은 운전자와 교통안전시설물 간의 상호작용을 평가하는데 주된 목적을 두며 차로유도선의 효과분석 및 적정연장을 산정하는데 연구의 초점을 맞추고 있다. 본 연구에서는 본선 주행 중 분기점(JC)에 진입 후 노선을 변경해야 하는 임무를 피험자에게 부여하였고, 피험자는 분기점 진입을 위한 차로변경을 시도하게 된다.
본 연구에서는 차로유도선 지침수립을 위한 기반연구의 일환으로 차로유도선의 설치위치를 운전자 주행 안전성 측면으로 해석하는 것에 주된 목적을 두고 있다. 차로유도선의 설치 유무에 따라 비교군과 대조군을 설정하여 가상의 주행환경 실험을 시행하였다.
가설 설정
, 2012). 본 연구에서는 차로유도선의 설치여부와 상관없이 차로변경 위치가 동일하다는 귀무가설(H0 : µ미설치시 = µ전방 0.0km 설치시)을 Equation (1)과 같이 검토하였다. 이때, DIFF는 차로변경 지점의 차이, S.
제안 방법
본 연구는 도로안전시설의 설치효과를 주행안전성 측면으로 해석하는데 주된 학술적 기여가 있을 것으로 판단하며, 특히 도로주행 시뮬레이터를 통해 주행안전성을 계량화할 수 있는 지표를 제시하고 통계적 검증을 시행했다는 점에서 기존 연구와의 차별성이 존재한다. 또한 차로유도선에 대한 적정 연장 기준을 제시함으로써 향후 관련지침 수립 시 근거자료로 활용될 수 있다.
주행안전성 측면의 효과평가는 ⅰ)설문조사를 통한 선호도 조사, ⅱ)도로주행 시뮬레이터를 활용한 차로 변경 시점 분석, ⅲ)주행 중 편안함을 대변하는 뇌파분석으로 나누어 시행하였다. 설문조사 결과, 분기점 고어(gore)부로 부터 1.
본 연구에서는 차로유도선 지침수립을 위한 기반연구의 일환으로 차로유도선의 설치위치를 운전자 주행 안전성 측면으로 해석하는 것에 주된 목적을 두고 있다. 차로유도선의 설치 유무에 따라 비교군과 대조군을 설정하여 가상의 주행환경 실험을 시행하였다. 특히, 차로유도선이 설치되는 시점을 시나리오로 구성하여 가상주행 시뮬레이터를 이용한 반복 실험을 수행함으로서 실험결과의 신뢰성을 제고하였다.
차로유도선의 설치로 인한 피험자의 차로변경 주행행태를 살펴보기 위해 차로유도선 설치 지점별 차로변경 위치를 분석하였다. [Table 6]에 제시된 바와 같이 1차로→2차로 차로변경, 2차로→3차로 차로변경 지점은 차로유도선 연장길이에 따라 비례하여 증가하는 것으로 분석되었다.
0)을 통해 동기화된 시간 축에 따라 저장⋅통합⋅매칭된다. 최종적으로, 본 연구에서는 피험자가 차로유도선과 방향안내표지를 마주하는 시점으로부터 20m 간격으로 주행행태 자료(가감속, 차로변경 등)와 뇌파자료(α, β, γ파)를 DB화하였다.
차로유도선의 설치 유무에 따라 비교군과 대조군을 설정하여 가상의 주행환경 실험을 시행하였다. 특히, 차로유도선이 설치되는 시점을 시나리오로 구성하여 가상주행 시뮬레이터를 이용한 반복 실험을 수행함으로서 실험결과의 신뢰성을 제고하였다. 본 연구의 2장에서는 차로유도선에 대한 선행 연구내용이 제시되며, 3장에서는 가상 주행실험의 방법론이 제시된다.
젊은층의 경우 유고상황 발생 이후 약 1km 구간에서 베타파가 높게 관측된 반면, 노인층은 4배 이상 불안정상태가 지속된 것으로 분석되었다. 해당 연구에서는 피험자 뇌파뿐만 아니라 직류전기 피부반응을 동시에 검토하여 운전자 연령층별로 유고상황에 대한 여파의 지속여부를 비교하였다. 이처럼 도로주행 시뮬레이터를 활용한 선행 연구들은 피험차량의 주행궤적은 물론 피험자의 심리상태를 규명하여 주행안전성이라는 정성적 지표를 계량화하는데 초점을 맞추고 있다.
대상 데이터
가상 주행실험 대상구간은 서해안고속도로 목포방향 발안 나들목에서 서평택 분기점(서해안고속도로↔평택제천간고속도로)까지로 구성(292.0~299.0km)하였으며, 교통 및 주변여건은 실제 경관과 동일하게 3D 영상으로 구현하였다. 가상 시나리오는 [Table 4]와 같이 차로유도선의 설치 여부에 따라 일차적으로 구분되며, 설치 시나리오의 경우 차로유도선의 연장에 따라 0.
도로주행 시뮬레이터를 통해 구득 가능한 자료로는 운전자 주행행태 자료(조향핸들, 가감속패달 조작 등), 차량거동 자료(속도, 가감속, RPM, 차로 치우침 등)가 있으며, [Fig. 1]에 제시된 바와 같이 생체신호 감지장비를 통해 주행 중 피험자의 뇌파를 측정할 수 있다.
피험자 모집단의 대표성 확립을 위해 성별, 연령 및 운전경력에 대한 고른 분포를 갖도록 피험자를 구성하였다. 피험자 선정 과정에서 시뮬레이터 증후군(Simulator sickness) 발현 여부를 판단하기 위해 고속도로 일반구간(IC진입-토공-교량-터널구간-IC진출) 15km를 대상으로 시험 운전을 시행하였고, 본 연구수행에 별 무리가 없다고 판단한 피험자 30명을 [Table 5]와 같이 선정하였다. 피험자의 평균 연령은 37.
데이터처리
[Table 7]에 제시된 바와 같이, 차로유도선 미설치보다 설치 시에 RFA 비율이 증가하여 운전자의 편안함이 증가되는 것으로 분석되었다. 또한, 본 연구에서는 차로유도선의 설치여부와 상관없이 RFA 비율이 동일하다는 귀무가설(H0 : µ미설치시 = µ전방 0.0km설치시)의 기각여부를 판단하기 위해 Paired t-test를 수행하였으며 그 결과, 차로유도선이 1.5km 이상일 때 신뢰수준 95%에서 RFA 비율의 차이가 통계적으로 유의미한 것(p-value<0.05)으로 도출되었다. 요컨대, 1.
즉, 차로유도선이 설치됨에 따라 피험자는 노선변경(서해안 고속도로→평택제천간 고속도로)을 위한 대비를 사전에 미리 수행하는 패턴을 보이고 있다. 차로유도선이 설치되지 않았을 때와 각 시나리오별 차로변경 위치의 차이를 통계적으로 살펴보기 위해 Paired t-test를 수행하였다. Paired t-test는 동일한 피험자가 서로 다른 환경을 각각 주행했을 때 도출된 차이가 통계적 유의성을 갖는지를 판단하는 방법이다(Seo et al.
이론/모형
이처럼 뇌파는 진폭 및 주파수의 형태에 따라 운전자의 심리적 상태를 실시간으로 파악할 수 있게 한다. 본 연구에서는 차로유도선의 연장길이별 운전자의 심리적 안전성을 평가하기 위해 뇌파 지표 중 편안함을 의미하는 RFA(Relatvie Fast Alpha) 비율을 활용하였으며, 산출식은 Equation (2)과 같다. 해당 값은 4~50Hz 사이에서 발생하는 뇌파와 11~13Hz 사이에서 발생하는 뇌파의 발생비율을 통해 산출되며, 그 값이 높을수록 보다 편안한 주행행태를 대변하는 역할을 한다.
성능/효과
실험하고자 하는 변인을 시나리오 상에서 직접적으로 통제할 수 있기 때문에 다양한 목적의 실험이 가능하며, 실차실험에서 야기되는 안전성, 비용 상의 문제를 최소화할 수 있다는 장점을 내포하고 있다. 본 연구에서는 한국도로공사에서 보유하고 있는 도로주행 시뮬레이터 실험장비(TIME Tracker)를 활용하였으며, 해당 시설에는 차량의 운동성능을 모사할 수 있는 6자유도의 Motion platform과 실제 차량과 동일한 캐빈 및 동역학 시뮬레이션 소프트웨어가 탑재되어 있어 가상 주행의 재현성을 극대화 시킬 수 있다.
주행안전성 측면의 효과평가는 ⅰ)설문조사를 통한 선호도 조사, ⅱ)도로주행 시뮬레이터를 활용한 차로 변경 시점 분석, ⅲ)주행 중 편안함을 대변하는 뇌파분석으로 나누어 시행하였다. 설문조사 결과, 분기점 고어(gore)부로 부터 1.0~1.5km 연장을 갖는 차로유도선을 선호하였으며, 시뮬레이터를 통한 가상 주행시 차로 유도선 설치 시 보다 안정적인 차로변경 행태를 보였다. 특히, 차로유도선 연장이 1.
후속연구
본 연구는 도로안전시설의 설치효과를 주행안전성 측면으로 해석하는데 주된 학술적 기여가 있을 것으로 판단하며, 특히 도로주행 시뮬레이터를 통해 주행안전성을 계량화할 수 있는 지표를 제시하고 통계적 검증을 시행했다는 점에서 기존 연구와의 차별성이 존재한다. 또한 차로유도선에 대한 적정 연장 기준을 제시함으로써 향후 관련지침 수립 시 근거자료로 활용될 수 있다. 본 연구에서 제시하는 기준(1.
05)으로 도출되었다. 요컨대, 1.5km 이상의 차로유도선이 설치될 경우 운전자는 차로/경로 변경 시보다 편안함을 느끼는 것으로 나타나 향후 고속도로 차로유도선 신규설치 및 재도색 시 운전자의 주행안전성을 반영할 수 있는 기준치로 적용될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
2015년 기준 우리나라 고속도로는 어떻게 구성되어있나?
2015년 기준 우리나라 고속도로는 33개 노선, 4,194km(재정 : 3,872km, 민자 : 332km)의 연장으로 구성되어있다(Korea Expressway Corporation, 2016). 고속도로의 연장은 국내 전체 도로 연장의 4% 수준에 불과하지만, VKT(Vehicle Kilometer Travelled) 측면에서 보았을 때, 전체 도로부분의 약 47%를 차지하고 있어 국내 육상교통망의 중추적인 역할을 수행하고 있다.
차량 운전자들은 목적지까지 통행하면서 차로변경 및 경로전환에 대한 작업을 수행할 때 발생하는 문제는?
차량 운전자들은 목적지까지 통행하면서 차로변경 및 경로전환에 대한 작업을 수시로 수행한다. 이때, 진・출입 및 분기 시설의 다양한 형태로 인해 운전자가 진행 경로를 올바르게 인지하지 못하는 경우도 빈번하게 발생한다. 특히, 고속도로는 연속류 시설로 주변상황에 대한 정보를 실시간으로 탐색하지 않고, 전방 차량만 주시하면서 주행하기 때문에 운전자의 집중 및 각성 수준이 일반 시가지 도로에 비해 낮다고 볼 수 있다. 또한 고속도로는 주행속도가 높아 100km/h로 주행시 1초에 약 30m를 이동함으로써 운전자가 한 순간 방심하면 경로변경 지점을 인지하지 못해 지나치거나 무리한 경로변경을 시도할 확률이 증가된다. 기존 진출입 방향안내표지는 전방 2km, 1km, 500m(분기점), 150m 지점에 설치하여 운영하고 있지만, 고속도로 간 연결지점 및 진출입 구간이 증가하면서 운전자들이 경로변경을 수행하는데 혼란은 점점 가중되고 있다.
2015년 기준, 재정 고속도로에 입체교차로 시설은 몇 개소인가?
2015년 기준, 재정 고속도로에는 총 449개소(나들목 370개소, 분기점 79개소)의 입체교차로 시설이 존재한다. 즉, 고속도로 운전자는 평균 8.
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