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문제 정의
- 이 연구는 소규모 회전교차로의 평균지체를 내접원 지름과 회전부의 주행속도에 따라 분석하여 운영효율을 판단한 연구로 주요 결론은 다음과 같다.
- 이 연구는 회전교차로의 유형 중에서 소규모 회전교차로를 중점적으로 다루며, 교차로의 지체감소를 위한 운영효율을 평가하고 대안을 제시하는 데 그 목적이 있다. 특히 이 연구는 Design Principle of Roundabout(회전교차로 설계지침, 2014), Korea Highway Capacity Manual(도로용량편람, 2013) 및 Design Principle of Community Road Roundabout(생활도로형 회전교차로 설계지침, 2012)을 참고하여 내접원 지름과 회전부 주행속도에 따른 지체의 변화를 분석한다.
- 이 연구에서는 Design Principle of Roundabout, Korea Highway Capacity Manual 및 Design Principle of Community Road Roundabout에서 제시한 설계기준을 참고하여 소규모 회전교차로를 대상으로 내접원 지름과 회전부의 속도에 따라 차량지체를 분석한다. 이를 위해 내접원 지름이 17m와 22m일 경우에는 1차로형, 25m는 2차로형 회전교차로로 네트워크가 구축하였으며, 진입차로 폭은 3.
가설 설정
- 이를 참고하여 버스 및 중차량은 없으며, 모두 승용차로만 구성하였다. 마지막으로 회전교차로는 기존 운영되는 신호 및 비신호 교차로에 비해 U-turn 및 보행교통량 비율이 적은 것으로 판단되어 보행교통량과 U-turn 교통량은 없는 것으로 가정하였다.
제안 방법
- (2010)은 소형 삼지 회전교차로의 용량 분석을 위한 승용차 환산계수를 산출하였다. 내접원 지름 15-30m의 내접원 지름을 가지는 회전교차로를 설치한 후 실험을 진행하였으며, 차종별로 적정 임계간격 및 추종시간을 추정하였다.
- 이 연구는 소규모 회전교차로 중점적으로 다루고 있으며, 내접원 지름에 따라 분류하여 차량지체를 비교 분석한다. 둘째, 이 연구는 회전교차로의 내접원 지름에 따라 회전부의 속도를 변화시켜, 회전부의 속도와 내접원 지름에 따른 차량지체를 분석한다. 마지막으로, 시나리오별로 교통량을 변화시켜 회전교차로 유형과 서비스 수준에 해당되는 교통량을 산정하는 점에 이 연구의 차별성이 있다.
- 또한 회전부의 차량에 우선권을 주기 위해 우선규칙(priority rule)이 적용하였다. 둘째, 임계간격은 도로용량편람에서 제시한 회전교차로 적정 임계간격(gap time)인 3.21초를 적용하였다. 셋째, 생활도로형 회전교차로 설계지침을 확인한 결과, 내접원 직경 22-25m의 소형 회전교차로는 설계기준 자동차가 소형자동차임이며, 소형 교차로는 대형차량의 통행이 없거나 적은 지역에 설치되는 것으로 확인된다.
- 둘째, 이 연구는 회전교차로의 내접원 지름에 따라 회전부의 속도를 변화시켜, 회전부의 속도와 내접원 지름에 따른 차량지체를 분석한다. 마지막으로, 시나리오별로 교통량을 변화시켜 회전교차로 유형과 서비스 수준에 해당되는 교통량을 산정하는 점에 이 연구의 차별성이 있다.
- 평균지체에 영향을 주는 요인을 파악하기 위해 회전차로의 속도와 진입교통량에 따른 다중선형회귀모형이 개발되었다. 모형의 종속변수(Y)를 평균지체의 ln값 그리고 독립변수를 진입교통량과 회전차로 속도(15, 20, 25, 30(kph)) 더미(dummy)를 활용하였다. 모형개발 결과, 평균지체에 영향을 주는 요인으로는 교통량과 회전차로 속도 15km/h(더미변수)가 선정되었다.
- 연구의 차별성을 제시하기 위해 회전교차로와 관련된 국내외 문헌을 검토한다. 회전교차로 관련 선행연구를 고찰한 결과, 일반유형에 속하는 회전교차로를 대상으로 하는 분석이 대다수인 것으로 확인되었다.
- 첫째, 지금까지 진행된 회전교차로의 연구는 기본유형의 표준 회전교차로를 대상으로 한 연구가 대부분인 것으로 확인되었다. 이 연구는 소규모 회전교차로 중점적으로 다루고 있으며, 내접원 지름에 따라 분류하여 차량지체를 비교 분석한다. 둘째, 이 연구는 회전교차로의 내접원 지름에 따라 회전부의 속도를 변화시켜, 회전부의 속도와 내접원 지름에 따른 차량지체를 분석한다.
- 이 연구에서는 소규모 회전교차로 설계지침을 참고하여 분석 시나리오를 설정하였으며, 그 내용은 다음과 같다. 첫째, 소형회전교차로의 설계 기준과 관련하여 관련 지침 Korea Highway Capacity Manual과 Design Principle of Community Road Roundabout에서 제시하는 소형회전교차로의 내접원 지름을 13-25m로 제시하고 있는 것으로 확인되었다.
- 셋째, 각 조건별 지체를 최소화할 수 있는 교통량을 산정하기 관련지침의 소형 회전교차로의 최대 일교통량인 약 3,400대/시를 감안하였다. 이에 각 진입로별로 최소 100대에서 최대 800대까지 증가시켰으며, 분석 회전교차로가 4지 회전교차로이기 때문에 진입교통량을 400-3,200pcph로 설정하여 분석하였다. 이 연구에서는 3개의 ICD, 4개의 회전차로 속도 및 8개의 진입교통량을 감안하는 총 96(3×4×8)개 시나리오의 평균지체가 분석되었다.
- 이에 가장 작은 내접원 지름인 13m의 소형 회전교차로 분석을 진행하였으나, 평균지체의 변화가 두드러지게 나타나지 않는 것으로 나타나며, 17m 이상의 소형 회전교차로에서 의미 있는 평균지체 변화가 나타나는 것으로 분석된다. 이에 내접원 지름 17m와 25m인 네트워크를 구축하였으며, 분석을 위해 중간 값으로 22m를 추가하였다. 둘째, 기존의 소형 회전교차로 관련 설계지침에서는 소규모 회전교차로 회전부의 진입속도를 20-30km/h로 제시하고 있는 것으로 확인되었다.
- 둘째, 기존의 소형 회전교차로 관련 설계지침에서는 소규모 회전교차로 회전부의 진입속도를 20-30km/h로 제시하고 있는 것으로 확인되었다. 이에, 20km/h와 30km/h의 회전부 설계속도와 그 중간 값인 25km/h를 분석하였다. 또한 연구자의 판단 결과, 소형 회전교차로는 최소한의 설계제원으로 설치되기 때문에 안전하고 효율적인 운영을 위해서는 회전부 진입전, 충분한 감속이 필히 요구될 것으로 판단된다.
- Kang and Lee(2014)은 회전교차로에서 대각선 횡단보도 설치에 따른 차량의 지체를 분석하였다. 저자들은 회전교차로 설계지침에서 제시한 기준을 적용한 경우와 대각선 횡단보도를 설치한 경우를 비교하여 지체를 감소에 효과적인 개선된 횡단보도 설치기준을 제시하였다. Yongsheng et al.
- 기타 네트워크의 파라메타는 다음과 같다. 첫째, 차량의 주행 속도는 50km/h로 설정되며, 회전부의 속도로 감속하기 위해 20m의 감속구간을 설정하였다. 또한 회전부의 차량에 우선권을 주기 위해 우선규칙(priority rule)이 적용하였다.
- 이 연구는 회전교차로의 유형 중에서 소규모 회전교차로를 중점적으로 다루며, 교차로의 지체감소를 위한 운영효율을 평가하고 대안을 제시하는 데 그 목적이 있다. 특히 이 연구는 Design Principle of Roundabout(회전교차로 설계지침, 2014), Korea Highway Capacity Manual(도로용량편람, 2013) 및 Design Principle of Community Road Roundabout(생활도로형 회전교차로 설계지침, 2012)을 참고하여 내접원 지름과 회전부 주행속도에 따른 지체의 변화를 분석한다. 이는 소규모 회전교차로의 지체 감소를 위한 기준을 확립하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.
대상 데이터
- 이 연구에서는 Design Principle of Roundabout, Korea Highway Capacity Manual 및 Design Principle of Community Road Roundabout에서 제시한 설계기준을 참고하여 소규모 회전교차로를 대상으로 내접원 지름과 회전부의 속도에 따라 차량지체를 분석한다. 이를 위해 내접원 지름이 17m와 22m일 경우에는 1차로형, 25m는 2차로형 회전교차로로 네트워크가 구축하였으며, 진입차로 폭은 3.5m, 그리고 회전차로 폭은 4.0m로 설정하였다. 기타 네트워크의 파라메타는 다음과 같다.
이론/모형
- 첫째, 차량의 주행 속도는 50km/h로 설정되며, 회전부의 속도로 감속하기 위해 20m의 감속구간을 설정하였다. 또한 회전부의 차량에 우선권을 주기 위해 우선규칙(priority rule)이 적용하였다. 둘째, 임계간격은 도로용량편람에서 제시한 회전교차로 적정 임계간격(gap time)인 3.
- 일반적으로 국내에서 회전교차로의 운영을 평가하기 위한 시뮬레이션 프로그램에는 aaSIDRA와 VISSIM이 주로 이용된다. 이 연구에서는 회전교차로 내접원 지름과 회전부의 속도에 따른 지체 변화를 분석하기 위해 미시적 교통시뮬레이션 프로그램 VISSIM이 사용되었다. 이 프로그램은 aaSIDRA와 비교하였을 때, 다양한 교통조건과 차로별 제어가 가능하며, 교통류의 교차로 진입 시 일괄적인 진입이 아닌 이산분포를 통한 무작위 진입을 구현한다는 점에서 현실적인 분석이 가능하다는 장점을 가지고 있다.
성능/효과
- 분석 회전교차로 중 내접원 지름인 22m인 경우, 모든 범위의 진입교통량에서 평균지체가 가장 낮은 회전부의 차량 속도는 30km/h로 분석되었다. 감소효과의 차이를 비교한 결과, 진입교통량이 1,600대 이하일 경우에는 회전부의 차량속도가 증가함에 따라 평균 약 1.38초의 지체 차이를 보이지만, 진입교통량의 증가함에 따라 감소효과도 증가되는 것으로 분석되었다. 예를 들어, 진입교통량 2,400pcph일 경우, 회전부의 차량속도 증가에 따른 평균지체 차이는 최소 11초와 최대 22초인 것으로 평가되었다.
- (2012)은 차종별, 회전교차로의 크기, 진입각도에 따라 임계간격을 달리 추정하여 소형 회전교차로의 적정 임계간격을 산정하였다. 그 결과로 승용차의 평균 추종시간은 약 2.5-3.0초로 분석되었다. 관련된 회전교차로를 대상으로 한 연구를 고찰한 결과는 다음과 같다.
- 첫째, 내접원 지름 17m에서는 회전부 주행속도가 증가됨에 따라 평균지체가 증가되었으며, 이 외 유형에서는 속도가 증가함에 따라 지체가 감소하는 것으로 분석되었다. 내접원 지름 17m인 소규모 회전교차로의 적정 회전부의 주행속도는 15km/h, 그리고 내접원 지름 22m와 25m인 경우에는 회전부의 주행속도 30km/h에서 가장 낮은 평균 지체를 보이는 것으로 평가되었다. 반면, 내접원 지름이 22m 이상인 소형 회전교차로의 경우에는 회전부 주행속도가 증가할수록 평균지체가 감소하는 현상을 보이는 것으로 분석되었다.
- 첫째, 내접원 지름, 회전차로의 주행속도 및 진입교통량이 고려된 총 96개의 시나리오 분석을 통해 소규모 회전교차로의 기하구조 조건에 적합한 설계속도가 도출되었다. 내접원 지름 17m인 회전교차로에서 평균지체와 진입교통량 측면에서 가장 효율적인 회전차로의 속도는 15km/h인 것으로 분석되었다. 이외 내접원 지름 22m 및 25m인 회전교차로에서는 회전차로 속도 25km/h가 적합한 설계속도로 평가되었다.
- 아울러 Figure 4에서 나타나듯이, 내접원 지름 22m 및 25m인 경우의 평균지체모형은 거의 동일한 그래프 양상을 보였으며, 서비스수준 D에 도달하는 교통량 또한 유사한 것으로 분석되었다. 내접원 지름 22m 이상이며 회전부의 주행속도가 15km/h인 경우에는 약 2,357pcph에서, 그리고 회전부의 주행속도 15km/h가 아닌 경우엔 약 2,734pcph에서 서비스수준 D에 도달하는 것으로 나타났다.
- 이에 내접원 지름 17m와 25m인 네트워크를 구축하였으며, 분석을 위해 중간 값으로 22m를 추가하였다. 둘째, 기존의 소형 회전교차로 관련 설계지침에서는 소규모 회전교차로 회전부의 진입속도를 20-30km/h로 제시하고 있는 것으로 확인되었다. 이에, 20km/h와 30km/h의 회전부 설계속도와 그 중간 값인 25km/h를 분석하였다.
- 둘째, 분석을 진행한 17-25m의 내접원 지름을 가지는 소규모 교차로에서 서비스수준에 도달하는 진입교통량은 회전부의 주행속도에 따라 상이하였으며, 서비스 수준 D에 도달하는 진입교통량은 약 2,180-2,740pcph로 약 560대의 차이를 보이는 것으로 확인되었다. 소규모 회전교차로는 대부분 도심부에 설치되며, 도심부 교차로 설계기준서비스 수준이 D인 것을 감안한다면, 내접원 지름에 따른 적정 회전부의 주행속도에 대한 고려도 필요한 것으로 평가되었다.
- 둘째, 평균지체에 영향을 끼치는 요인을 분석하기 위해 진입교통량과 회전차로 속도에 따른 평균지체모형을 개발한 결과, R2값 0.932-0.941인 설명력 높은 3개의 다중선형회귀모형이 개발되었다. 개발된 모든 모형에서 진입교통량과 회전차로의 주행속도 15km/h(더미변수)가 설명변수로 채택되었다.
- 회전부의 차량 속도 25-30km/h에서는 진입교통량 3,200pcph에서 서비스수준 F에 도달하는 것으로 분석되었다. 또한 진입부 교통량은 2,800pcph 일 때, 회전부 주행속도에 따른 지체변화 폭이 가장 큰 것으로 평가되었다. 아울러 Figure 2와 같이, 회전부 주행속도에 따라 분석을 진행한 내접원 22m의 모든 시나리오에서 1,600pcph의 교통량 이상 수준에서 평균지체의 증가폭이 눈에 띄게 증가하는 것으로 나타났다.
- Table 8에서 나타나듯이, 평균지체시간에 따른 서비스수준을 비교하면 분석대상 회전부의 차량속도 범위인 15-25km/h일 경우는 진입교통량 2,000pcph에서, 그리고 30km/h일 경우에는 2,400pcph에서 서비스수준 C에 도달하는 것으로 판단되었다. 또한 회전부의 차량 속도 15-20km/h에서는 2,800pcph에서 서비스수준 F에 도달하는 것으로 평가되었다. 회전부의 차량 속도 25-30km/h에서는 진입교통량 3,200pcph에서 서비스수준 F에 도달하는 것으로 분석되었다.
- 모든 교통량 수준에서 회전부 차량 속도가 15km/h일 경우에 가장 낮은 지체를 나타나는 것으로 분석되었다. Table 4의 평균지체를 보면 진입교통량 2,800pcph에서 회전부 주행속도가 15kph일 때에는 51.
- 평균지체에 영향을 주는 요인을 파악하기 위해 회전차로의 속도와 진입교통량에 따른 다중선형회귀모형이 개발되었다. 모형개발 결과, 평균지체에 영향을 주는 요인으로 교통량과 회전차로의 속도 15km/h가 선정되었다. 선정된 변수 중에서 회전차로 속도가 15km/h인 경우는 내접원 지름 22m인 경우와 동일하게 변수의 계수가 양(+)의 값을 가지며, 평균지체가 증가되는 것으로 평가되었다.
- 모형의 종속변수(Y)를 평균지체의 ln값 그리고 독립변수를 진입교통량과 회전차로 속도(15, 20, 25, 30(kph)) 더미(dummy)를 활용하였다. 모형개발 결과, 평균지체에 영향을 주는 요인으로는 교통량과 회전차로 속도 15km/h(더미변수)가 선정되었다. 회전부의 속도 15km/h의 계수는 음(-)의 값을 가지며, 이는 회전부의 속도가 15km/h일 경우 평균지체가 감소되며, 이외 속도에서는 오히려 증가되는 것을 의미한다.
- 내접원 지름 17m인 소규모 회전교차로의 적정 회전부의 주행속도는 15km/h, 그리고 내접원 지름 22m와 25m인 경우에는 회전부의 주행속도 30km/h에서 가장 낮은 평균 지체를 보이는 것으로 평가되었다. 반면, 내접원 지름이 22m 이상인 소형 회전교차로의 경우에는 회전부 주행속도가 증가할수록 평균지체가 감소하는 현상을 보이는 것으로 분석되었다. 이는 최소한의 교통섬을 가지는 내접원 지름 17m의 초소형 회전교차로는 교차로 전체의 면적도 다른 회전교차로에 비해 작기 때문에 회전부 주행차량이 높은 속도를 유지하여 통과하려면 진입로에서 상당한 지체가 발생하는 것으로 나타났다.
- 이러한 진입교통량은 내접원 지름과 회전부의 주행속도가 15km/h인 경우와 15km/h가 아닌 20km/h 이상인 경우로 구분되었다. 서비스수준 D에 도달하는 교통량은 내접원 지름 17m인 회전교차로에서 회전부의 주행속도가 15km/h인 경우에 2,523pcph인 것으로 분석되었다. 회전부의 주행속도가 15km/h가 아닌 경우엔 2,181pcph로 회전부의 주행속도 15km/h인 경우와 약 340대의 차이를 보이는 것으로 나타났다.
- 회전차로의 속도와 진입교통량에 따른 다중선형회귀모형을 개발한 결과, 교통량과 회전차로 속도 15km/h가 설명변수로 선정되었다. 선정된 변수 중 회전차로 속도가 15km/h의 계수 값을 분석한 결과, 내접원 지름 17m 의 모형개발 결과와는 달리 내접원 지름 22m에서는 양(+)의 값을 갖는 것으로 평가되었다. 즉, 내접원 지름 22m인 소규모 회전교차로에서는 회전부의 속도가 15km/h일 때에는 평균지체가 증가되며, 20-30km/h일 때에는 감소되는 것으로 분석되었다.
- 모형개발 결과, 평균지체에 영향을 주는 요인으로 교통량과 회전차로의 속도 15km/h가 선정되었다. 선정된 변수 중에서 회전차로 속도가 15km/h인 경우는 내접원 지름 22m인 경우와 동일하게 변수의 계수가 양(+)의 값을 가지며, 평균지체가 증가되는 것으로 평가되었다.
- 따라서 설계지침에서 제시하는 설계기준속도보다 낮은 회전속도인 15kph를 추가하였다. 셋째, 각 조건별 지체를 최소화할 수 있는 교통량을 산정하기 관련지침의 소형 회전교차로의 최대 일교통량인 약 3,400대/시를 감안하였다. 이에 각 진입로별로 최소 100대에서 최대 800대까지 증가시켰으며, 분석 회전교차로가 4지 회전교차로이기 때문에 진입교통량을 400-3,200pcph로 설정하여 분석하였다.
- 셋째, 모형개발에서 회전부의 주행속도 15km/h(더미변수)가 선정됨에 따라 일정 서비스수준에 도달하는 진입교통량이 도출되었다. 이러한 진입교통량은 내접원 지름과 회전부의 주행속도가 15km/h인 경우와 15km/h가 아닌 20km/h 이상인 경우로 구분되었다.
- 21초를 적용하였다. 셋째, 생활도로형 회전교차로 설계지침을 확인한 결과, 내접원 직경 22-25m의 소형 회전교차로는 설계기준 자동차가 소형자동차임이며, 소형 교차로는 대형차량의 통행이 없거나 적은 지역에 설치되는 것으로 확인된다. 이를 참고하여 버스 및 중차량은 없으며, 모두 승용차로만 구성하였다.
- 셋째, 혼잡수준 F로 교차로의 개선이 요구되는 교통량은 약 2,780pcph 이상인 것으로 분석되었다. 따라서 내접원 지름 25m 이하의 소규모 회전교차로를 설치할 경우에는 지체 감소를 위해 진입교통량에 대한 조사가 반드시 선행되어야 할 것으로 판단되었다.
- 또한 진입부 교통량은 2,800pcph 일 때, 회전부 주행속도에 따른 지체변화 폭이 가장 큰 것으로 평가되었다. 아울러 Figure 2와 같이, 회전부 주행속도에 따라 분석을 진행한 내접원 22m의 모든 시나리오에서 1,600pcph의 교통량 이상 수준에서 평균지체의 증가폭이 눈에 띄게 증가하는 것으로 나타났다.
- 회전부의 차량 속도 25-30km/h에서는 진입교통량 3,200pcph에서 서비스수준 F에 도달하는 것으로 분석되었다. 아울러 회전부 주행속도에 따른 평균지체의 증가폭이 가장 큰 교통량은 2,800pcph이며, 1,600pcph 이상일 때 교통량이 증가함에 따라 평균지체의 증가폭이 큰 것으로 나타났다.
- 이 연구에서는 3개의 ICD, 4개의 회전차로 속도 및 8개의 진입교통량을 감안하는 총 96(3×4×8)개 시나리오의 평균지체가 분석되었다.
- 이 연구에서는 회전교차로 내접원 지름과 회전부의 속도에 따른 지체 변화를 분석하기 위해 미시적 교통시뮬레이션 프로그램 VISSIM이 사용되었다. 이 프로그램은 aaSIDRA와 비교하였을 때, 다양한 교통조건과 차로별 제어가 가능하며, 교통류의 교차로 진입 시 일괄적인 진입이 아닌 이산분포를 통한 무작위 진입을 구현한다는 점에서 현실적인 분석이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 또한 시간의 변화와 특성에 따른 교통운영분석이 가능하고 대안을 평가할 수 있어 교차로 지체 분석에 주로 이용된다.
- 회전교차로의 안전과 지체와 관련하여 교통량과 관련된 변수들이 주로 선정된 바 있다. 이러한 연구에서는 교통량이 적을수록 회전교차로의 사고건수와 지체가 감소하는 결과가 도출되었다. 이는 교통량이 적은 소규모 교차로에서도 회전교차로의 효과를 최대로 발휘할 수 있음을 시사한다.
- 052초의 평균지체가 발생하는 것으로 나타났다. 이에 가장 높은 평균지체를 보이는 회전부 주행속도 30kph의 지체 82.052초와 이보다 감속된 회전부 주행속도 25kph일 때에는 약 3초 정도의 차이를 보이며, 가장 낮은 회전부 주행속도와는 약 30초 이상의 차이를 보이는 것으로 확인되었다. 따라서 내접원 지름이 17m인 회전교차로일 경우에는 지체측면에서 운영효율이 가장 높은 회전부의 차량의 속도가 15km/h인 것으로 판단되었다.
- 첫째, 소형회전교차로의 설계 기준과 관련하여 관련 지침 Korea Highway Capacity Manual과 Design Principle of Community Road Roundabout에서 제시하는 소형회전교차로의 내접원 지름을 13-25m로 제시하고 있는 것으로 확인되었다. 이에 가장 작은 내접원 지름인 13m의 소형 회전교차로 분석을 진행하였으나, 평균지체의 변화가 두드러지게 나타나지 않는 것으로 나타나며, 17m 이상의 소형 회전교차로에서 의미 있는 평균지체 변화가 나타나는 것으로 분석된다. 이에 내접원 지름 17m와 25m인 네트워크를 구축하였으며, 분석을 위해 중간 값으로 22m를 추가하였다.
- 내접원 지름이 22m 이상인 회전교차로에서는 회전부의 주행속도 15km/h인 경우에 3,122pcph, 그리고 15km/h가 아닌 경우엔 3,334pcph에서 서비스 수준 F에 도달하는 것으로 분석되었다. 이와 관련하여 회전교차로 관련 설계지침에서 소규모 회전교차로의 경우 최대 진입교통량을 3,400pcph로 제시하고 있지만 이 연구에서는 내접원 지름이 22-25m인 소형 회전교차로의 경우 약 3,100pcph 수준에서 서비스 수준 F에 도달하는 것으로 평가되었다. 이에 관련지침의 재검토가 필요할 것으로 판단되었다.
- (2017)은 시뮬레이션 프로그램인 VISSIM을 이용하여 특수유형의 회전교차로를 교통량 및 교통량 방향비의 조건에 따라 시나리오별로 비교 분석하였다. 저자들은 Hamburger 회전교차로의 운영이 지체 측면에서 가장 우수하였으며, 우회전 교통량이 증가할수록 지체가 감소함을 확인하였다. 이에 따라 Hamburger 이외 특수 유형의 소형 회전교차로의 운영평가가 필요함을 시사하였다.
- (2014)은 VISSIM을 사용하여 특수유형의 Hamburger 회전교차로와 표준 회전교차로의 운영효율을 비교 분석하였다. 저자들은 지체측면에서 Hamburger 회전교차로가 표준 회전교차로보다 우수한 것으로 평가하였다. Sergan et al.
- Lim and Park(2011)은 VISSIM을 활용하여 회전교차로와 로터리의 운영효율을 비교 분석하였다. 저자들은 회전교차로가 로터리보다 1.8-2.0배 높은 운영효율을 가지는 것으로 평가하였다. Kim et al.
- 선정된 변수 중 회전차로 속도가 15km/h의 계수 값을 분석한 결과, 내접원 지름 17m 의 모형개발 결과와는 달리 내접원 지름 22m에서는 양(+)의 값을 갖는 것으로 평가되었다. 즉, 내접원 지름 22m인 소규모 회전교차로에서는 회전부의 속도가 15km/h일 때에는 평균지체가 증가되며, 20-30km/h일 때에는 감소되는 것으로 분석되었다.
- 분석 회전교차로 중 내접원 지름인 25m인 경우, 모든 범위의 진입교통량에서 평균지체가 가장 낮은 회전부의 차량 속도는 30km/h일 경우로 분석되었다. 진입교통량이 1,600대 이하일 경우에는 회전부의 차량속도가 증가됨에 따라 평균 약 1.38초의 지체 차이를 보이지만, 진입교통량의 증가되면서 최대 50초 이상의 지체감소효과를 보이는 것으로 나타났다.
- 첫째, 내접원 지름 17m에서는 회전부 주행속도가 증가됨에 따라 평균지체가 증가되었으며, 이 외 유형에서는 속도가 증가함에 따라 지체가 감소하는 것으로 분석되었다. 내접원 지름 17m인 소규모 회전교차로의 적정 회전부의 주행속도는 15km/h, 그리고 내접원 지름 22m와 25m인 경우에는 회전부의 주행속도 30km/h에서 가장 낮은 평균 지체를 보이는 것으로 평가되었다.
- 첫째, 내접원 지름, 회전차로의 주행속도 및 진입교통량이 고려된 총 96개의 시나리오 분석을 통해 소규모 회전교차로의 기하구조 조건에 적합한 설계속도가 도출되었다. 내접원 지름 17m인 회전교차로에서 평균지체와 진입교통량 측면에서 가장 효율적인 회전차로의 속도는 15km/h인 것으로 분석되었다.
- 이 연구에서는 소규모 회전교차로 설계지침을 참고하여 분석 시나리오를 설정하였으며, 그 내용은 다음과 같다. 첫째, 소형회전교차로의 설계 기준과 관련하여 관련 지침 Korea Highway Capacity Manual과 Design Principle of Community Road Roundabout에서 제시하는 소형회전교차로의 내접원 지름을 13-25m로 제시하고 있는 것으로 확인되었다. 이에 가장 작은 내접원 지름인 13m의 소형 회전교차로 분석을 진행하였으나, 평균지체의 변화가 두드러지게 나타나지 않는 것으로 나타나며, 17m 이상의 소형 회전교차로에서 의미 있는 평균지체 변화가 나타나는 것으로 분석된다.
- 개발된 모든 모형에서 진입교통량과 회전차로의 주행속도 15km/h(더미변수)가 설명변수로 채택되었다. 특히 내접원 지름 17m의 평균지체 모형에서는 회전차로 속도가 15km/h일 경우 평균지체가 감소되며, 이외 속도에서는 증가되는 것으로 분석되었다. 그러나 내접원 지름 22m와 25m일 경우에는 회전차로의 주행속도가 15km/h일 경우 평균지체가 증가되었으며, 이 외 속도에서는 감소되는 것으로 평가되었다.
- 또한 회전부의 차량 속도 15-20km/h에서는 2,800pcph에서 서비스수준 F에 도달하였다. 회전부의 차량 속도 25-30km/h에서는 진입교통량 3,200pcph에서 서비스수준 F에 도달하는 것으로 분석되었다. 또한 진입부 교통량은 2,800pcph 일 때, 회전부 주행속도에 따른 지체변화 폭이 가장 큰 것으로 평가되었다.
후속연구
- 셋째, 혼잡수준 F로 교차로의 개선이 요구되는 교통량은 약 2,780pcph 이상인 것으로 분석되었다. 따라서 내접원 지름 25m 이하의 소규모 회전교차로를 설치할 경우에는 지체 감소를 위해 진입교통량에 대한 조사가 반드시 선행되어야 할 것으로 판단되었다. 또한 진입교통량 2,780pcph 이상인 교차로일 때에는 소규모 회전교차로 신규 설치에 대한 재검토가 요구되는 것으로 분석되었다.
- 이 연구는 기존 소규모 회전교차로 관련지침을 참고하여 내접원 지름과 회전부의 주행속도에 따른 차량당 평균지체를 기준으로 운영 효율을 평가한 것으로, 현재 운영되고 있는 소형 회전교차로와의 비교분석은 진행되지 못한 한계점을 내포하고 있다. 또한 상충횟수, 사고가능성, 도로시설물의 유무에 따른 교통사고 발생률의 변화 등의 안전성에 대한 분석과 연구에서 제시한 지체에 영향을 주는 요인과 관련된 검증 및 교차로의 유형(4지 및 5지)에 따른 분석은 진행되지 못한 한계점도 가진다. 아울러, 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 기하구조 및 교통량을 중점적으로 고려하여 운전자의 행태 및 다양한 환경조건은 고려하지 못하였다.
- 이에, 20km/h와 30km/h의 회전부 설계속도와 그 중간 값인 25km/h를 분석하였다. 또한 연구자의 판단 결과, 소형 회전교차로는 최소한의 설계제원으로 설치되기 때문에 안전하고 효율적인 운영을 위해서는 회전부 진입전, 충분한 감속이 필히 요구될 것으로 판단된다. 이에 기존의 설계지침에서 제시하는 설계속도에 대한 재검토가 필요할 것으로 생각된다.
- 이 연구는 기존 소규모 회전교차로 관련지침을 참고하여 내접원 지름과 회전부의 주행속도에 따른 차량당 평균지체를 기준으로 운영 효율을 평가한 것으로, 현재 운영되고 있는 소형 회전교차로와의 비교분석은 진행되지 못한 한계점을 내포하고 있다. 또한 상충횟수, 사고가능성, 도로시설물의 유무에 따른 교통사고 발생률의 변화 등의 안전성에 대한 분석과 연구에서 제시한 지체에 영향을 주는 요인과 관련된 검증 및 교차로의 유형(4지 및 5지)에 따른 분석은 진행되지 못한 한계점도 가진다.
- 특히 이 연구는 Design Principle of Roundabout(회전교차로 설계지침, 2014), Korea Highway Capacity Manual(도로용량편람, 2013) 및 Design Principle of Community Road Roundabout(생활도로형 회전교차로 설계지침, 2012)을 참고하여 내접원 지름과 회전부 주행속도에 따른 지체의 변화를 분석한다. 이는 소규모 회전교차로의 지체 감소를 위한 기준을 확립하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다.
- 따라서 현실에 반영함에 있어서 오차가 존재할 수 있는 제약사항이 포함된다. 향후 보다 다양한 기하구조 조건을 고려한 안전성에 대한 검증을 통한 소규모 회전교차로 분석이 진행된다면, 안전하고 효율적인 회전교차로의 운영을 위한 대책수립에 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다.
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