우리나라의 비신호교차로의 유형은 양방향정지식과 무통제식으로 분류될 수 있다. 무통제식은 국내외에서도 용량이나 서비스수준 분석에 관한 연구가 거의 전무하다. 본 연구에서는 이러한 유형의 무통제 교차로의 서비스 수준을 분석할 수 있는 방법론을 개발하는 것을 목표로 하였다. 우선 무통제 교차로의 서비스수준을 평가할 수 있는 효과척도 선정을 위한 분석을 수행하였다. 교통량, 상충횟수, 교차로 통행시간(지체) 등을 분석한 결과, 상충횟수과 교통량이 선형의 관계를 가지고 있는 것으로 나타나 이 2가지를 효과척도로 선정하였다. 서비스수준 E와 F의 경계가 되는 교통량(용량)은 1985 USHCM의 전방향정지식 교차로의 용량을 참고로 2000대/시로 하였으며 이때 상충횟수는 300회가 된다. 그리고 서비스수준별 상충횟수와 교통량을 용량상태를 기준으로 비례적으로 배분하였다. 교차로 총교통량으로 서비스수준을 결정할 때. 방향별 교통량비가 상충횟수에 영향을 주는 것으로 분석되어 방향별 교통량비에 대한 서비스 교통량을 보정하는 방법을 제안하였다.
국내에서 운영중인 2차로 회전교차로는 합·분류 등에서 발생하는 상충, 진출·입차량과 회전차량간의 상충 등의 문제점이 있다. 해외에서는 2차로 회전교차로의 문제점을 해결하기 위해 주행경로를 도류화시켜 안전성과 효율성을 향상 시켜주는 나선형 회전교차로를 운영하고 있다. 본 연구에서는 나선형 회전교차로의 국내에 맞는 적정교통량 수준을 분석하기 위해 VISSIM을 이용하여 교통량수준, 방향별 회전교통량을 일정한 수준으로 증가시켰다. 나선형 회전교차로는 방향별 회전교통량에 의해 차이가 있지만 적정교통량은 2,400-2,800대/시인 것으로 분석되었다. 나선형 회전교차로는 좌회전·직진교통량에 의해 지체가 증가하는 것으로 분석되었으며, 좌회전 통행비율이 30% 이상인 경우 나선형 회전교차로보다 2차로 회전교차로와 신호교차로의 운영이 더 효율적인 것으로 분석되었다.
회전교차로의 서비스수준은 관측값을 통해 얻은 기하구조 특성과 파라메터 값을 이용한 분석적 모형을 통해 산정하고 있다. 분석적 모형을 통해 회전교차로 관련 연구가 많이 진행되고 있지만, 변수조합 경우의 수가 방대하여 시뮬레이션을 통한 사례연구 또는 한정적인 특성에 따른 적정 교통량의 범위와 서비스수준을 제시하고 있다. 따라서 본 연구에서는 변수조절이 보다 다양하고 용이하도록 Visual Basic Application을 활용한 회전교차로 서비스수준 분석 모형을 구축하였다. 구축한 모형으로 다양한 상황에 따른 교통류 상태를 분석하고 회전교차로의 특성을 분석하였다. 분석 결과 좌회전, 유턴의 비율이 많아질수록, 접근로별 교통량 분포가 한쪽으로 치우칠수록 회전교차로의 한계 교통량이 감소해 혼잡이 빨리 나타나는 특성을 보였다. 특히, 교통량 분포가 균일하지 않을수록 한계 교통량의 감소가 회전비율의 영향을 덜 받는 것으로 분석되었다.
서비스수준(Level of Service)은 사용자측면에서 도로의 서비스를 평가하는 정성적 평가지표로 운전자의 적정 이동성을 결정하는 지표가 된다. 그러나 현재 서비스수준 기준은 경험적이며 정성적인 식이어서, 합리적인 도로설계와 운영을 위해서는 사용자에게 영향을 미치는 인자들을 보다 종합적이고 정량적으로 평가하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구에서는 사용자 비용(User Cost)의 직접효과측면에서, 현재 고속도로 기본구간의 서비스 수준의 효과척도(MOE)로 제시되고 있는 교통량대 용량비(v/c비)의 변화에 따른 사용자비용함수를 개발하였다. 분석대상지로 지방부 고속도로인 신갈-안산간 고속도로와 중부고속도로 기본구간(2km) 4곳을 대상으로 하였다. 해당지역의 사고자료, 교통량자료, 기하구조자료를 수집, 정리하고 교통량대 용량비와 관련비용과의 직접적인 함수관계를 도출함으로써, 사용자 비용을 최소화하는 교통량대 용량비 지점을 산정하였다. 대상구간의 사고비용함수, 운행비용함수, 통행시간비용함수를 분석한 결과, 사용자는 교통량대 용량비가 0.54인 지점에서 가장 적은 비용을 부담하게 되는 것으로 분석되었다. 이는 현행 KHCM이 제시하고 있는 지방부 고속도로 기본 구간의 교통량대 용량비인 0.70(서비스 수준C)과는 차이가 있는 것으로 나타나, 현재 기준에 따른 도로공급은 사용자비용을 증가시키고 있는 것으로 분석되었다.
기존의 설계시간순위 결정은 "순위곡선의 기울기가 완만해지는 지점"이라는 정성적인 기준을 사용하였다. 따라서, 분석자마다 서로 다른 결과를 도출하고 도로 설계시 고려해야하는 두요소(교통혼잡, 경제성)를 전혀 고려하지 못하는 문제점이 있다. 또한 현재의 도로 설계시 대상으로 삼는 시간교통량은 국내 도로의 교통특성이 설, 추석 등의 연휴에 집중적으로 몰리는 등 외국과 그 특성이 상이함에도 불구하고 미국과 동일한 상위 30순위 교통량을 사용한다. 상위 30순위 교통량을 설계시간순위로 하는 경우, 상위 30순위교통량 중 휴일교통량의 비율이 74.1%(설, 추석 연휴 39.7%)로 휴일 집중 교통량의 영향을 크게 받으며, 연중 최대교통량이 용량의 85.2% 에 불과해 도로가 과다 설계된다. 본 연구에서는 목표년도의 연중 최대시간교통량이 용량에 도달하는 순위를 설계시간순위로 하였으며, 분석결과 상위 150순위가 교통혼잡과 도로의 경제성을 모두 고려할 수 있는 설계시간순위로 산정되었다. 설계시간순위를 150순위로 할 경우 현행 설계순위인 30순위에 비해 휴일비율 13.8% 감소, 최대시간교통량의 용량비율($V_1/C_a$) 16.0% 증가의 효과가 있을 것으로 분석되었다. - 현행 설계시간순위(30순위) : 휴일비율 74.1%(설, 추석 비율 39.7%), $V_1/C_a$ 85.2% - 제안 설계시간순위(150순위) : 휴일비율 60.3%(설, 추석비율 23.0%), $V_1/C_a$ 101.2%
본 연구는 보행자 시설 중 계단과 대기공간에 대해 공학적으로 합리적인 분석방법을 제공하고 이를 통해 안전하고 편리한 보행시설의 제공을 도모하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구를 위해 계단과 대기공간에 대한 외국의 조사방법과 분석방법을 참조, 비교하여 서비스 수준 결정기준을 정하고 용량 값을 산출하여 우리나라 현실에 맞는 적정한 설계기준을 산출하기 위해 노력하였다. 계단의 경우 효과척도로 보행 교통량을 그리고 대기공간에 있어서는 1인당 점유면적을 사용하였다. 현장 조사 결과 계단에서의 보행량은 보행자가 군을 형성했을 경우와 그렇지 않은 경우 최대 보행량에 차이가 나는 것을 고려하여 보행자 군의 형성 여부에 따라 서비스 수준의 기준을 다르게 제시하였으며, 대기공간의 경우에는 1인당 점유면적을 한국인의 평균체형을 기준으로 하여 서비스 수준의 기준을 제시하였다. 계단과 대기공간에 있어서 이러한 조사와 분석을 통해 산출된 결과는 외국의 경우와 다른 값을 나타내는데, 계단에 있어서는 실질적으로 이용할 수 있는 유효계단 폭에 따라 최대 보행 교통량의 타이가 크게 나타났으며, 대기공간의 경우에는 한사람이 점유 할 수 있는 용량상태에서의 공간이 0.2$m^2$/인으로 외국의 경우보다 적게 나타난다.
기존 도로시설을 최대로 이용하고 교통의 흐름을 질적으로 향상시키기 위해서는 과포화 상태를 고려한 교통시설운영방법을 개선할 필요가 있다. 속도-교통량관계는 교통시설운영의 평가와 서비스수준 산정을 위한 주요 판단기준이 된다. 본 논문에서는 경부고속도로 종점부 구간의 현장조사를 통해 과포화상태의 속도-교통량 관계를 조사 분석하였고 그 결과 다음 몇 가지 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 한국도로용량편람을 비롯한 우리 나라 연구결과는 일반적으로 50km/hr 일 때 용량상태가 나타난다고 알려져 있으나 본 조사결과에 의하면 약 85km/hr 정도에서 용량상태가 발생함을 관측할 수 있었다. 둘째, 과포화구간에서 속도에 따른 통과교통량 증감추이는 대기행렬 증가시 급격한 속도-교통량의 감소가 있는 반면에 대기행렬해소시 속도-교통량의 증가는 완만하게 회복됨을 보였다. 셋째, Ontario 고속도로의 경우와 본 조사연구결과는 비교해본 결과 과포화시 한국의 경우 미국과 동일한 통행속도에서 더 많은 교통량이 통행하는 것으로 확인되었다.
고속도로의 Tollgate는 상습 정체지역으로 개선방안이 시급히 요구되어진다. 이에 본 연구는 요금징수소 정체 해결의 기본자료로서 중요한 역할을 수행할 요금징수소의 평균 서비스시간 산정, 설계교통량 결정 및 서비스수준 결정 규정을 제시하였다. 연구방법으로는 공간적인 연구범위인 경주 Tollgate의 교통류 특성을 비데오 카메라로 촬영하여 이를 서비 스시간 측정기를 사용하여 포화서비스시간을 분석하였다. 이를 통하여 포화교통류율을 산정 하였고, 또한 중차량 포화서비스시간을 산정하여 중차량 보정 및 승용차 환산계수를 제시하 였다. 설문지 조사를 통한 운전자의 서비스수준 결정인자와 방법에 대해 조사하고 SPSS를 사용하여 분석하였다. 그리고 설계교통량 결정을 위해서 대기행렬대수 및 대기행렬 지속시 간을 매개변수로 하여 경제성 분석을 실시하였으며, 이를 통하여 게이트 수 결정 방법을 제 시하였다.
국내에서 제정된 도로용량편람(2001)은 무통제 교차로와 양방향정지 교차로의 서비스수준 분석 방법만을 제시하고 있으며, 회전교차로 서비스수준 분석 방법에 대해서는 다루고 있지 않을 뿐만 아니라, 회전교차로라는 명칭조차 포함하고 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 회전교차로를 위한 적정한 효과척도를 선정하고, 시뮬레이션 분석을 통하여 서비스수준의 기준을 정립하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위하여 우선 적절한 효과척도(MOE)를 선정하는 방법을 고찰하고, 서비스수준을 개발하는 수순으로 연구를 수행하였다. 회전교차로에 적용할 효과척도로 진입교통량, v/c비, 평균차량지체로 선정되었으며, 선정된 효과척도를 토대로 VISSIM을 이용하여 서비스수준의 기준을 정립하였다. 연구결과, 지방지역 1차로 회전교차로에서의 서비스수준 F의 진입교통량은 1,700pcph이며, 평균차량지체는 18초로 분석되었다. 서비스수준 A에 대해서 진입교통량은 700pcph이며, 이때 평균차량지체는 3초, v/c비는 0.41로 분석되었다. 지방지역 2차로 회전교차로는 서비스수준 F의 진입교통량은 2,900pcph이며, 평균차량지체는 31초로 분석되었다. 서비스수준 A인 경우 진입교통량은 1,500pcph이며, 이때 평균차량지체는 8초, v/c비는 0.52로 분석되었다.
본 연구는 미시적 교통류 시뮬레이션 모형을 이용하여 양방향 좌회전차로의 설치기준과 관련된 두 개의 주요한 파라미터를 분석하고 평가하는데 초점을 맞추고 있다. 첫째는 통상적으로 평균 일교통량(ADT)에 기반을 두고 산정되지만 최근 우리나라 도로교통량의 시간변화 특성을 반영한 설계시간 교통량(DHV)의 범위에 대한 분석이며, 다른 하나는 양방향 좌회전차로 내의 구간으로써 양방향 좌회전 수요가 공간점유를 위해 서로 경쟁하면서 상충이 유발되는 부분인 접근로 간격에 관한 것이다. 이에 더해 VISSIM S/W에 VISVAP과 같은 추가 기능 프로그램을 사용하여 TWLTL의 작동을 구현하는 구체적 방법과 절차에 대해 선행 연구들과는 달리 충실히 설명하고자 하였다. 10개의 교통량 수준 시나리오로 수행한 모의실험 결과에 따르면 통과 교통량이 많을수록 좌회전 차량이 경험하는 지체는 예상대로 견조히 증가하였다. 시나리오 대부분에 대한 지체 값이 비신호교차로 서비스수준을 기준으로 LOS C와 D의 범위에 있는 것으로 나타났으며, 교통량 수준 7(중방향으로 3차로 시설 경우 1,116대/시, 5차로 시설은 1,860대/시)까지 양방향 좌회전 차로가 운영가능하다는 것을 알 수 있었다. 이 범위의 교통량은 우리나라 2차로 및 4차로도로 교통량의 상당 부분을 포함하는 것으로 향후 양방향 좌회전차로의 도입 가능성을 한 층 높이는 것이라고 판단하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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