Development of a Gap Acceptance Model for the Simulation of Merging Area on Urban Freeways

Traffic engineers have developed and implemented various microscopic simulation models to verify the traffic performance and to prevent the expected problems. The existing microscopic simulation models categorize drivers into several types to reflect various drivers' driving patterns but miss the dynamics of drivers' behavior changed based upon the traffic conditions. It was found from the field data collected from two different merging sections on an urban freeway in Seoul, Korea, that the drivers' critical gap distributions are changed based on (1) the traffic density on the adjacent lane to the acceleration lane and (2) the opportunities left to merge in terms of distance to the end of acceleration lane. It was also found from the study that the drivers' critical gap distributions follow the Normal distribution. and its mean and variance change while a vehicle progresses on an acceleration lane. This paper proposes a new gap-acceptance model developed based on a set of drivers' critical gap distributions from each segment on the acceleration lanes. Through the comparison study between the field data and the results from the simulation utilizing the proposed model, it was verified that (1) the distribution of merging points on an acceleration lane to the adjacent main lane at different density levels, (2) the size of the gap accepted for merging and (3) the speed difference between the merging vehicle and the trailing vehicle at the time of merging are statistically identical to the field data at 95% confidence level.

모의실험 전산모형을 위한 도심고속도로 합류부 간격수락행태모형 개발

고속도로 합류부는 본선과 유입램프가 만나는 부분으로 유입교통에 의한 교통량의 증가로 빈번히 고속도로 상류부 혼잡의 원인이 되어 고속도로 운영관리에 있어 중요한 관심을 요구한다. 근래에 들어 이러한 합류부 교통류의 분석을 위하여 운전자의 다양한 운행행태를 고려하는 모의실험모형이 적용되어왔다. 그러나 현존하는 모의실험모형은 운전자의 운행행태가 주어진 교통상황에 따라 능동적으로 변하지 않아 상황에 따라 변하는 복잡한 합류부에서의 운전자 간격수락행태를 현실적으로 모사함에 문제가 있다. 본 연구에서 수행한 현장자료 분석을 통하여 진입차량의 간격수락행태는 정규분포를 따르며 '가속차로 상의 주행위치' 대 '가속차로 길이'의 비율에 의해 영향을 받아 그러한 정규분포의 평균과 분산이 변화하는 것으로 도출되었으며, 합류 운전자는 본선 주행 전방차량과의 간격보다 후방 차량과간의 간격에 더 많은 영향을 받는 것으로 도출되었다. 본 논문은 모의실험 전산모형으로의 적용을 위하여 현장자료를 토대로 개발된 새로운 합류 차량 간격 수락 행태 모형을 제시한다. 제시된 간격수락모형을 사용하여 수행된 모의실험 결과와 현장자료를 비교한 결과 합류 시(1)본선 밀도수준별 가속 차로에서 본선으로의 차로 변경 위치분포, (2)합류 시 본선 후방차량과의 간격분포, (3)본선 후방차량과의 상대속도가 95% 신뢰수준에서 현장자료(모형개발에 사용되지 않은 자료)와 통계적으로 동일한 것으로 분석되었다.