A Study on the Queueing Process with Dynamic Structure for Speed-Flow-Density Diagram

Management of the existing traffic network and understanding current traffic conditions is the most important and effective way to solve traffic congestion. This research investigates the status of Korea expressway through the Speed-Flow-Density diagram and finds the best suitable queueing model for each area. Dynamic structure in the queueing model enables us to reflect the structural change of the road in case of traffic congestion. To find the best model and estimate the parameters, we use the Newton-Raphson method. Finally, we examine the road efficiency in view of the optimal speed and density using the conditional distribution of speed and density of a S-F-D diagram.

동적구조를 갖는 대기행렬 모형: Speed-Flow-Density 다이어그램을 중심으로

교통 혼잡을 해결하기 위해, 도로 교통망의 흐름을 정확히 파악하고 이를 효율적으로 관리하는 것은 가장 중요하면서도 효율적인 방안이다. 일반적으로 교통 흐름에 대한 연구로 대기행렬 모형이 이용된다. 특히, 속도, 통행량, 교통밀도에 대한 S-F-D(Speed-Flow-Density) 다이어그램은 도로의 현황을 파악하는데 매우 유용한 도구이다. 그러나 우리나라의 경우, 이러한 교통 속성들 간에 구조적인 변화를 볼 수 있었다. 이에 따라 본 연구에서는 대기 행렬 모형내에 구조변화를 포함함으로써 정체 시 도로 상황이 구조적으로 변화하는 현상을 모형에 반영하여, 국내 고속도로의 현황을 보다 잘 파악할 수 있는 새로운 S-F-D 다이어그램을 제안한다. 각 구간에 대한 최적의 대기행렬 모형을 찾기 위해 뉴튼-랩슨 방법으로 최적화 모수를 추정하고, 이를 바탕으로 최적속도와 밀도를 산출하여 요일별 시간별 도로의 이용현황 및 효율성을 파악하고자 한다.