연구목적: 고속도로 구간의 소통상태 정보제공에 있어 신뢰성 있는 혼잡속도 지표는 핵심이다. 본 연구는 비집계 구간속도 자료를 이용하여 개별 고속도로 구간의 소통상태를 결정하기 위한 순응형 혼잡속도 지표를 제시하는데 그 목적이 있다. 연구방법: 교통류의 상태는 전형적으로 비혼잡 상태, 혼재 상태, 혼잡 상태로 구분된다. 개별 차량의 속도를 이용하여 교통류 상태를 계층화함으로써 도로구간별 혼잡속도 지표를 산정하는 방법론을 개발하였다. 도로구간별 혼잡속도는 혼재상태와 혼잡상태의 차량 속도분포를 이용하여 결정된다. 분석결과: 도로구간별 혼잡속도는 미국과 유럽의 혼잡속도 기준인 48.28 ~ 66.0 kp와 유사하게 분석되었다. 이는 도로구간별로 혼잡 경계속도가 다를 수 있음을 의미한다. 결론: 본 연구에서 제시된 방법론과 혼잡지표는 빅 데이터 시대의 고속도로 구간별 맞춤형 실시간 소통정보제공 및 교통혼잡 비용의 산정에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
혼잡지표는 혼잡발생지역을 계량적으로 평가하기 위해 필요하다. 지금까지의 혼잡지표의 구축은 방법론상 해당분석 시간 동안 통과하는 다수의 차량에 대한 데이터 수집을 근간으로 하는 비경제적인 실측치조사기반이라 어려움이 있었다. 이렇게 비교적 고비용으로 산정된 혼잡지표 역시 혼잡정보의 제공이라기보다는 교통운영, 교통정책의 평가 및 개발을 위해 주로 활용되어져 왔다. 본 연구는 단일 GPS Probe 차량을 이용하여 실시간으로 간선도로상의 혼잡 유무를 가릴 수 있는 모형을 개발하여 이를 통해 교통상황에 대한 정보를 (1)링크혼잡정보와 (2)링크통행속도정보를 동시에 구하여 도로이용자에게 정보를 제공함은 물론 전술한 전통적 교통영역에서도 이용이 가능하도록 하였다. 또한 간선도로상에서 신호의 영향을 고려한 모형을 구축하기 위해, 기존의 혼잡모형에 새로운 항목을 추가하여 실시간 혼잡지표 모형을 개발하였다. 이후 현장실험을 통해 모형을 검증하였으며 결론적으로 본 연구에서 제시한 실시간 혼잡모형의 현실적인 적용가능성을 확인할 수 있었다. 본 연구는 단일 Probe 차량을 이용하여 경제적으로 혼잡의 유무를 가릴 수 있는 모형을 통해 실시간적인 혼잡지표를 개발하여 교통정보제공의 내용에 다양화를 추구하였다는 것에 학술적 의미가 있다.
본 연구는 연속류 도로에서 안정교통류를 유지하기 위하여 교통흐름이 불안정한 현상을 감지하기 위한 방안을 제시하였다. 연속류 도로의 안정성이론에 기초하여 안정 교통류의 임계수준을 판단할 수 있는 교통류지표들 간의 관계를 도출하였다. 안정교통류임을 판단할 수 있는 거시적인 교통류 지표들이 다양한 상황에서 적용하기 어려운 점을 감안하여 본 연구에서는 검지기를 통해 측정된 연속차량의 속도배열에 대한 누적이동평균(IMA: Integrated Moving Average)을 사용하여 연속류 도로의 불안정성을 파악하는 모형을 개발하여 혼잡상황이 발생하기 이전에 진입교통량을 감소시키거나 속도제한을 통하여 혼잡을 사전에 예방할 수 있는 모형을 제시하였다. 천안-논산고속도로의 혼잡상황 자료를 바탕으로 분석한 결과 불안정 교통류 상황을 나타내는 안정도 평가지수인 값의 변화추세가 혼잡으로 인한 속도와 점유율 등의 시계열적 변화와 유사한 것으로 분석되었다.
과거 도시부 도로 교통흐름을 이해하고 운영관리하기 위해서 교차로 지체도, 간선도로 통행속도 등과 같은 다양한 교통공학 이론 지표들이 적용되어 왔다. 그러나 이러한 이론 및 지표들은 지능형교통체계 구축 이전 교통공학 연구측면 많은 제약이 있는 상태에서 개발되었다. 현재 ATIS 시스템이 존재하기 때문에 해당 자료를 활용하는 별도의 교통공학 기술의 소개가 필요하다. 본 논문에서는 교통공학 분야에서 이미 사용하고 있는 지표인 '혼잡강도'를 활용하여 단속류(접근로, 교차로, 제어군, 간선도로 축)에도 적용 가능 여부를 확인하는 것을 목적으로 한다. 도시부 도로 접근로, 교차로, 제어군, 간선도로 축 대상 교통신호운영 개선 효과 여부 진단 적용지표를 도출 및 제안하였다. 도출된 혼잡강도 지표 검증을 위하여 2가지의 검증작업을 수행하였다. (1)혼잡강도 임계값 분석 검증과 (2)혼잡강도를 이용한 교차로 개선 축단위 사전-사후 분석 검증을 수행하였다. 검증을 통해 과거 수동적이고 인력의 한계를 갖고 있는 기존 교통신호 운영 관리에서 탈피할 수 있도록 5분 단위 속도자료를 이용한 도시부 단속류에서의 혼잡강도 적용이 가능한 것으로 확인되었다.
지속적인 도로건설에도 불구하고 이용차량의 급증으로 인해 고속도로의 혼잡은 계속 커져 가고 있다. 이를 해결하기 위한 물리적 용량 확대 즉, 도로의 신설, 확장에는 막대한 비용뿐만 아니라 용지확보의 어려움 등으로 장기의 건설기간이 소요되어 혼잡 해소 시까지 상당기간 동안 혼잡의 지속이 불가피하다. 따라서 도로 관리주체는 소통상태가 악화되기 이전에 소통상태에 대한 지속적인 모니터링을 통해 혼잡원인 분석 및 해결대안을 제시하여 적극적으로 혼잡에 대처하는 것이 요구된다. 소통상태의 모니터링을 위해서는 소통상태를 계량적으로 표현할 수 있는 지표가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 등급(또는 설계속도)이 다른 도로에 대해 동일한 척도로 평가가 가능하고 소통원활, 혼잡 등의 상태를 구분할 수 있는 혼잡지표(종합소통지수, TCI)를 개발하였다. 또한 개발된 종합소통지수(TCI)는 고속도로 교통관리시스템(FTMS)과 같이 기 설치된 시스템으로부터 획득 가능한 교통데이터를 이용하여 혼잡도를 산출할 수 있기 때문에 기존의 FTMS를 기능적으로 보완할 수 있고 도로 관리주체가 혼잡관리에 쉽게 적용할 수 있는 장점을 지닌다. 한편, TCI의 적용성을 평가하기 위해 경부 및 서해안 고속도로에 적용하여 평균통행속도, TTI 및 TCI 결과 값을 비교하였는데, 활용도, 소통상태 표현 능력 등의 측면에서 TCI의 적용성이 우수한 것으로 나타났다.
TCP 통신, 패킷통신은 고품질과 고신뢰성 확보를 위해서는 전송제어 기술이 필요하다. 그러나 실시간 데이터 전송의 경우 비효율적 전송 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 극복하여 패킷의 신뢰성 전송을 위해 일반적으로는 단순히 버퍼 수위를 지표로 하는 조기혼잡제어를 사용 하였다. 혼잡을 제어하는 시점을 버퍼 수위에 기준을 두기 때문에 혼잡제어 시점과 해지 시점의 제어가 지연된다. 따라서 본 논문에서는 버퍼 수위 지표뿐만 아니라 네트워크 혼잡을 측정하는 전송 속도와 버퍼 수위가 최적의 설정 이상 수준에 근접하도록 패킷 폐기확률을 결정하는 이상적인 버퍼 수위와 함께 분류 하였다. 제안 방법을 입증하기 위한 실험에서 설정한 이상적인 버퍼 수위에 의해 평균버퍼 수위가 유지되게 함으로 직접 제어할 수 있음을 결과로 나타내었다.
본 연구의 목적은 ITS 사업의 시행효과를 효율적으로 측정할 수 있는 지표를 선정하고 지표와 관련된 자료의 수집 및 가공방법을 제시함으로써, ITS 사업의 효과를 객관적으로 평가할 수 있는 방법론을 정립하는 것이다. 본 연구는 국내 외 ITS 사업평가 방법론 및 평가지표를 검토하였으며 검토 과정 중 ITS 효과 평가 시 평가의 범위, 표준화된 ITS 효과분석 방법론의 부재, 효과평가 부문별 지표의 중복성의 문제를 파악하였다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고자, 평가지표로 도로의 통행상태를 직접적으로 반영할 수 있는 평균통행속도와 통행량을 선정하였다. 선정한 두 지표는 기존의 효과평가 방법론에서 적용한 지표들의 의미를 포함하면서 소통 상태를 잘 반영할 수 있는 것으로 기존의 연구에서 제시한 지표들에 비해 단순하면서 객관적 평가가 가능하다. 통행량의 측정방법은 Cordon line, All Point Average 방법이 있으며, 평균통행속도의 측정방법은 교통류의 특성(연속류/단속류) 및 소통상태(혼잡/비혼잡)에 따라 측정방법을 달리 적용한다. 본 연구에서 제안한 평가방법론은 누구나 쉽게 이해할 수 있고 어느 사업에나 적용이 가능한 평가체계를 수립할 수 있다. 이를 정책적으로 활용할 목적으로 도입한다면 표준화된 ITS 평가체계를 수립할 수 있을 것으로 기대한다.
본 연구에서는 전/후방 차량 검지가 가능한 차량센서를 탑재한 프로브 차량으로 수집한 주행 궤적을 이용하여 연속웨이블릿변환 기반 충격파 검지 및 소멸 시점 예측 방법을 제안하였다. 제안된 방법의 효과성 분석을 위하여 충격파 소멸점 간 거리오차와 충격파 소멸점 시간-위치 오차를 평가 지표로 제시하였고, 교통혼잡 수준, 속도 감소 현상 지속시간, 프로브 차량의 비율 등을 실험요인으로 하는 미시적 시뮬레이션 기반의 실험을 통하여 제안된 방법의 개념을 검증하였다. 그 결과, 두 가지 평가 지표 모두 교통혼잡 수준 및 속도 감소 지속시간에 크게 민감하지 않음을 보임으로서, 본 연구에서 제안하는 방법이 임의의 위치와 시간 동안 발생하는 속도 감소 현상으로 인한 충격파를 검지하고 그 소멸시점을 예측하는데 효과가 있음을 보였다. 그리고 그 정확도는 전체 차량 중 프로브 차량의 비율에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 고속도로 교통류 관리를 위해 현재 시행중인 톨게이트 진입제어기법에 대해서 교통관리자가 교통상황의 변동에 따라 능동적으로 대처할 수 있도록 정보를 제공할 수 있는 톨게이트 진입제어의 효과분석 툴을 개발하였다. 개발을 위해 현재 시행되고 있는 한국도로공사 톨게이트 진입제어기법의 문제점을 진단하여 검지체계, 혼잡판단지표, 판단기준, 혼잡관리단위를 개선하였고 톨게이트 진입제어를 위한 절차를 수립하였다. 개발효과분석 툴은 개선된 톨게이트 진입제어 시행절차를 구현할 수 있도록 크게 교통상황 진단, 톨게이트 조절, 통행속도 산출 부문으로 구성하였다. 효과분석을 위해 톨게이트 진입제어과정을 구현한 효과분석 툴을 이용, 분석을 수행하였으며 혼잡기준속도를 80km/h로 적용하였을 때 톨게이트 진입제어 미시행시 및 기존 한국도로공사방안에 비해 통행속도가 각 21.5%, 8.8% 개선되는 것을 확인하였다.
최근 서울시는 TOD 기법을 활용하여 도심을 재활성화하기 위한 대규모 사업을 추진하고 있다. 그런데 TOD형 개발은 고밀개발을 전제로 하기 때문에 교통혼잡이나 환경의 질에 영향을 끼친다. 본 논문의 목적은 도로 뿐 아니라 버스, 지하철 등의 용량을 함께 고려한 통합교통서비스지표를 개발하여 TOD 개발을 촉진하는데 있다. 이를 위해 외국사례를 검토하고, 새로운 통합교통서비스 지표를 개발하고 이를 활용하여 서울시 도심에서 TOD형 고밀개발이 일어났을 때 교통부분의 기대효과를 분석하였다. 본 연구에서 개발한 통합교통서비스지표는 승용차, 택시, 버스로 구성된 도로서비스환경지표와, 지하철서비스환경 지표로 구성되며, 두 개의 지표를 통합하는 방법은 각 교통죤별 서비스환경에 각 죤별 수단분담률로 가중평균해서 계산하되, 각 수단분담률의 합은 1로 하였다. 이러한 통합교통서비스환경(ITLOS: Integrated Transportation Level Of Service)의 수치는 0에서 1사이의 값을 가지게 되며, 0에 가까울수록 개발에 필요한 교통여건이 좋은 것으로 해석된다. 본 연구에서 도심고밀개발에 따른 기대효과를 분석하기 위해 대중교통과 도로교통을 동시에 고려한 통합교통서비스지표와 도로교통서비스 수준만을 고려하는 통행속도 지표를 활용했다. 두 지표 모두 도심 고밀 개발 시 교통서비스 수준은 악화되는 것으로 나타났고 서울시 전체의 교통서비스 수준은 개선되는 것으로 분석되었다. 하지만 통합교통서비스 지표를 사용할 경우 비율적으로 도심교통상황의 악화 정도는 평균속도지표의 경우에 비해 낮게 나타났고, 반면 서울시 전체적인 개선폭은 비율적으로 상당히 높게 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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