Theoretical Review of Highway Grades Considering Vehicle Performances

In determining vertical grades in highway alignment design, engineers usually consider heavy vehicle performances on the upgrade. Heavy vehicles usually experience speed reduction on the upgrade and with recent years weight/horsepower improvements for heavy vehicles the speed reduction shows some change. However, in spite of the weight to horsepower improvements for the design vehicles from 300lb/HP to 200lb/HP in the AASHTO, there was no change in the maximum vertical grades. Therefore, a review of the maximum vertical grade reflecting existing heavy vehicle performances is required. In particular, in South Korea where highways pass through lots of mountaineous terrain, the maximum vertical grades must be reviewed throughly. In this study the amount of heavy vehicle performances during past decades were investigated and their expected impacts on highway vertical alignment designs were subsequently analyzed. A worldwide terrain analysis and international design standards were compared to set South Korean vertical grade standards. Traffic flow simulation Vissim was utilized to simulate vehicular flows on the upgrade and new truck performance curves on the grades were developed. Based on the new curve, it was decided that $1{\sim}2%$ increase of the maximum vertical grades could be allowed.

차량성능을 고려한 최대종단경사 합리화 연구

도로의 최대종단경사는 차량의 등판능력에 좌우된다. 과거에 비해 차량의 성능이 좋아질수록 도로의 최대종단경사는 조정될 수 있다. 하지만, 미국(AASHTO, 1990, 2004)에서는 설계기준트럭이 300lb/hp에서 200lb/hp로 성능이 상승했음에도 불구하고, 적용되는 최대 종단경사는 거의 변화가 없다. 따라서, 현재 차량의 성능을 고려한 최대종단경사의 검토 및 조정의 검토가 필요한 실정이다. 특히 국내의 지형은 산악지가 많고, 험준한 지역이 많으므로 실정에 맞도록 최대종단경사의 검토가 필요하다. 본 연구에서는 차량의 성능의 개선과 도로 설계자가 당면한 결정의 문제를 인식하고 세계 각국의 지형과 최대종단경사 적용기준을 비교하여 우리나라의 최대종단경사의 적정성을 확인한다. 또한, 교통시뮬레이션 프로그램을 이용하여 차량의 성능향상에 따른 새로운 트럭 성능곡선을 토대로 최대종단경사를 판단한 결과 $1{\sim}2%$ 정도 종단경사 완화가 가능한 것으로 판단한다.