Abstract
The objective of this study is to evaluate the performance of macroscopic traffic flow models with the analytical and field data. Five candidate models were selected as follows ; Lax Method Model, Upwind Scheme Model, Hilliges'Model, Papageorgiou's Model, and Cell-Transmission Model. In the analytical test scenario, the traffic condition was assumed that could cause the building and dissipation of queue, and each model was compared with analytical solutions and the numerical results. An analytical test indicated that both simple continuum and high order continuum models are able to reproduce queue building and dissipating behavior in a reasonable way A field test has shown that Upwind and Papageorgiou's model show similar performances. Considering the simplicity in model formulation and numerical computation, we firstly recommend Upwind scheme model , and secondly Papageorgiou's model that performed will to represent traffic flow in tests as candidate models for further development of simulation model for Naebu expressway in Seoul.
본 연구는 도시고속도로 교통류의 효과적인 관리와 운영상태 평가에 사용되는 거시적 연속교통류 재현 모형의 성능 비교에 관한 연구이다. 연속교통류 재현을 위한 거시적 모형은 크게 단순연속방정식 모형과 가속도방정식 모형의 범주 안에서 여러 모형들이 개발되어져 왔지만, 국내에서는 이 두 모형들에 대한 성능 비교에 관한 연구가 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구는 대표적인 거시적 연속교통류 모형들의 성능평가를 통해서 개개 모형들이 가지고 있는 특징을 알아본 후 대도시 고속도로의 교통류 재현에 이용할 수 있는 모형을 선정한다. 모형의 성능 비교를 위해 거시적 연속교통류 모형 중에서 대표적인 5개 모형(Lax Method Model, Upwind Scheme Model, Hilliges' Model, Papageorgiou's Model, Cell-Transmission Model)을 선택하였으며, Numerical Example과 실측 현장자료를 이용하여 모형들의 성능 비교를 실시하였다. 가상자료를 이용한 분석방법에서는 대체로 모든 모형이 적절한 결과값을 보여주었지만, 단순 연속방정식 모형이 모형의 안정성과 교통상황 재현력 측면에서 볼 때 가속도방정식 모형보다 좀더 안정적인 결과값을 보여주었다. 현장자료를 이용한 분석방법에서는 미국의 Nimitz Freeway의 오전 첨두시 3시간 교통 자료(밀도, 교통량)를 이용하였다. 분석대상구간에 대한 모형성능 평가결과, 단순연속방정식 모형의 결과와 가속도방정식 모형의 결과가 유사하게 나왔으며. 비교적 계산식이 단순한 거시적 연속교통류 모형들도 분석대상구간의 혼잡상황을 어느 정도 잘 재현하고 있음을 보여준다.
