최근 보행자 중심의 교통정책에 대한 관심이 높아지면서 대각선 횡단보도의 설치가 늘고 있다. 대각선 횡단보도는 독립된 보행자 전용현시를 제공하기 때문에 보행자와 차량의 상충을 감소시켜 안전을 향상시킨다. 반면, 신호주기의 증가나 현시 증가로 인한 차량의 녹색시간효율 감소로 차량 지체시간이 증가하는 단점이 있다. 보행자의 편의 측면에서 설치 요구가 증가되고 있으나, 차량 지체시간에 미치는 영향에 대한 분석 없이 설치할 경우 이러한 단점은 더욱 클 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는, 대각선 횡단보도의 올바른 설치를 위하여 차량 지체시간에 미치는 영향을 분석하고 보행자 편의 중 정량적으로 평가할 수 있는 보행자 횡단시간에 대한 변화를 분석하고자 한다. 차량 지체시간을 분석하기 위하여 차로수, 교통량 수준, 현시체계 등에 따른 변화를 분석하여 설치 효과를 높일 수 있는 방안을 도출하였다. 차로수에 따른 보행자 횡단시간은 횡단을 한번 할 경우와, 두 번 할 경우로 나누어 대각선 횡단 보도 설치에 따른 영향을 분석하였다. 분석 결과를 토대로 대각선 횡단보도의 올바른 설치와 운영을 위한 권장 설치 조건을 제시하고 사전에 효과를 분석할 수 있는 절차를 수립하였다.
일부 신호 횡단보도에서는 교통 운영의 효율을 위해 보행자 작동신호기를 설치한다. 현재 보행자 작동신호기의 설치기준은 보행자 수가 적은 단일로 횡단보도에서 설치하도록 제시되어 있다. 또한 해당 기준은 차량을 중심으로 만들어진 것으로 보행자 측면의 고려도 필요하다. 이러한 설치기준은 객관적으로 판단하기 어려우므로 공학적인 기준을 필요로 한다. 그러므로 본 연구는 보행자교통량과 차량교통량에 따라 각각의 지체시간을 산출하고 보행자와 차량을 동등한 입장에서 비교하여 공학적인 설치기준을 정립하는 것을 목적으로 하였다. 지체시간 산출을 위해 도로의 설계기준에 따른 횡단구성, 보행자 녹색시간, 보행자와 차량의 균일 도착분포 시나리오를 가정하였다. 그 결과 양방향 2차로일 경우 보행자 교통량이 97인/시 이하일 경우 보행자 작동신호기의 효과가 있는 것으로 나타났으며 이 결과는 차량보다 보행자에게 유리한 교통량 기준이다. 4개의 차로 수 시나리오에 따라 양방향 3차로, 양방향 4차로(설계속도80km/h, 100km/h)일 경우 각 85, 70, 70인/시 이하일 경우 보행자 작동신호기의 효과가 있는 것으로 나타났다.
정확한 보행자 지체 모형은 보행자 중심의 신호교차로 평가에 있어 핵심 요소이다. 신호화된 보행자 횡단보도에서 녹색시간동안 보행자 횡단 행태는 매우 다양하며, 보행자의 도착 행태는 임의도착과 보행군으로 구성된다. 따라서 정확한 보행자 지체를 산정하기 위해서는 보행자의 횡단과 도착 행태가 고려되어야 한다. 이러한 필요성에도 불구하고, 도로용량편람(HCM)은 보행자 도착과 횡단 행태를 반영하지 않은 간략한 보행자 지체모형을 권고하고 있다. 이러한 이유로, 보행자 중심적인 신호교차로의 설계 및 운영에 대한 의사결정을 위해서는 다양한 신호화된 단일 횡단보도 및 신호교차로에 적합한 보행자 지체 모형이 요구되고 있다. 본 연구에서는 보행자의 도착과 횡단 행태를 기반으로 새로운 보행자 지체모형을 제시한다. 제안되는 모형은 신호화된 단일 횡단보도 보행자 지체모형과 신호교차로 보행자 지체모형으로 구성된다. 단일 횡단보도 지체모형은 보행자 녹색시간 동안 보행자 횡단 행태를 기반으로 개발되었다. 신호교차로 지체모형은 보행자 횡단과 보행군 도착 행태를 기반으로 개발되었다. 수치 모의실험을 통한 평가결과, 제안되는 지체모형은 다양한 보행자 횡단과 도착 행태를 고려하기 때문에 HCM 모형의 과대/과소추정 문제를 효과적으로 해결할 수 있음을 보였다.
광폭의 도로에서는 횡단거리가 길어 보행자의 녹색시간이 길게 할당된다. 부도로의 교통량이 적을 때에도 보행자의 최소녹색시간으로 인해 일정시간 이상의 녹색신호시간을 보장해 주어야 하기 때문에 신호주기가 길어지고 주도로의 g/C 비율이 감소하게 되어 교차로 전체의 지체가 증가되는 문제점이 발생한다. 이 같은 문제점을 개선하기 위해 2단 횡단보도의 설치 효과를 차량 측면과 보행자 측면으로 나누어 분석하였다. 차량당 제어지체를 TRANSYT-7F와 VISSIM을 활용하여 산출하였고 그 결과 2단 횡단보도의 차량당 제어지체가 일반 횡단보도에 비해 최소 14.9%에서 최대 85.6% 감소하는 것으로 나타났다. 보행자 측면에서는 해석적 방법으로 두 횡단보도의 보행자 평균 횡단시간을 비교하였으며, 또한 VISSIM을 통한 평균 보행자지체를 산출하여 비교분석하였다. 해석적 방법으로 보행자 평균 횡단시간을 산출한 결과, 두 횡단보도의 큰 차이는 없는 것으로 분석되었다. VISSIM을 활용하여 보행자 지체시간을 산출한 결과, 일반 횡단보도에 비해 2단 횡단보도의 평균 보행자 지체가 13.4%~22.3%까지 감소하는 것으로 분석되었다. 따라서 교통 및 기하조건이 연구결과와 유사한 경우에는 일반 횡단보도에 비해 2단 횡단보도가 차량 및 보행자측면에서 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
지하철 역사 내 계단, 통로, 그리고 에스컬레이터 등의 보행 시설물에서 발생하는 서로 다른 방향의 보행교통류간 상충은 보행자의 편의와 이동성을 감소시킨다. 또한, 각 시설물별 지체 시간과 대기 행렬의 증가를 수반함에 따라 역사의 이용효율을 저하시키게 된다. 이러한 현상은 보행교통류간의 동선이 겹치면서 발생하는 것으로 동선을 방향에 따라 적절히 분리해줄 경우 완화될 수 있다. 하지만 우선 동선 분리의 기준과 그 방법론에 대한 정립이 선행되어야 한다 할 수 있다. 본 연구에서는 계단, 통로 그리고 에스컬레이터로 분류되는 각 시설물의 입구를 기준으로 방향별 대기 행렬과 지체시간을 도출하였다. 이 때, 시설물의 보행교통류는 양방향으로 존재하므로 지체시간은 각 방향별 유입 인원에 따라 가중 평균한 값을 활용하였다. 또한 동선 분리 시스템의 운영을 최적화하기 위해 유전 알고리즘을 활용하여 보행자의 지체시간을 최소화하였다.
본 연구에서는 회전교차로를 대상으로 현재의 횡단보도 설계기준에서 벗어나 보행자의 편의와 안전성을 향상시킬 수 있는 대각선횡단보도 설치에 관한 연구를 수행하였다. 대각선횡단보도의 설치는 보행자 편의증진에는 도움이 되지만 차량 통행에 방해요소가 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 회전교차로에 대각선횡단보도를 설치하였을 때 차량의 지체시간 변화에 대한 연구를 통해 합리적인 설치 기준을 제시하였다. 본 연구에서는 회전교차로의 기하구조와 다양한 교통특성 등을 반영하여 분석을 실시하였다. 연구결과 회전교차로에 대각선횡단보도를 설치할 경우 포화도, 보행자수 증가에 따라 차량의 지체시간이 증가하지만 증가율은 경우에 따라 매우 다르게 나타났다. 전체적으로 포화도 0.6이하에서는 보행자수에 관계없이 대각선횡단보도의 설치에 따른 영향이 미소하였으며 보행자수 300인/시 이하에서는 포화도에 관계없이 지체시간의 차이가 매우 작은 것으로 나타났다. 또한, 회전교차로의 내접원 지름이 커짐에 따라 포화도와 보행자수의 증가에 따른 차량 지체시간의 차이가 작아지는 것으로 분석되었다.
감응식 신호운영변수 설계에 관한 연구는 정주기식 신호운영변수 설계의 그것보다 그 수준이 현저히 미비하며 이는 감응식 신호운영 특성을 반영한 평가방법의 부재로 감응식 운영변수의 평가가 불가능하였기 때문이다. 본 논문은 최근에 소개된 평균 감응현시 녹색시간 추정 수리모형을 이용하여 Highway Capacity Manual (HCM) 지체도를 최소화하는 최대녹색시간의 설계방안을 제시한다. - '최소녹색시간'과 '단위연장시간'은 보행자 횡단시간 및 차량 차두시간 등 지역별 운전자/보행자의 특성과 관련이 있어 일반적인 최적화 설계 수리모형의 적용에 무리가 있어 제외한다. 제안된 설계방안은 감응식 운영논리를 토대로 감응현시 군의 평균녹색시간과 평균주기를 산정하며, HCM 지체도를 평가하고, 가능한 대안 중 지체를 최소화하는 최대녹색시간 운영변수 군을 '혼혈 유전자 알고리즘'으로 도출한다. 현장실험을 통해 도출이 불가능한 실제 최적치를 Corridor Simulation(CORSIM)모형을 이용하여 추정하였고 이를 제안된 설계방안으로 도출된 최대녹색시간 운영변수' 값들과 비교하였다. 비교결과 교차로 v/c 비율이 1.0 보다 낮을 시는 제안된 방법을 통해 설계된 최대녹색시간 운영변수 군이 최소 CORSIM 지체도를 산출하는 최대녹색시간 운영변수 군과 동일한 것으로, v/c비율이 1.0보다 높을 시는 다른 것으로 결과되었다. v/c비율이 1.0 보다 높은 경우는 정주기식 교차로 운영에 효율적이라 감응식 운영의 필요를 벗어나므로 제안된 최대녹색시간 설계방안은 감응식 신호운영 필요범위 내에서 효율적이다. 기존의 최대녹색시간 설계는 정수기식 최적녹색시간을 기준으로 최대녹색시간을 추정하며, 그러한 과정을 돕기 위하여 추정범위(설계자가 범위 내에서 임의로 선택함)를 제시하는 것이 기존의 연구임을 비교하면 본 연구에서 제안하고 있는 설계방법의 의미가 크다.
본 연구는 기존 정주기식 신호제어로 인하여 비효율적으로 운영되고 있는 3지 교차로의 문제점을 보완하는 방안으로써 반감응 신호제어를 기본으로 하고 보행자작동신호기를 사용하는 신호운영방식의 효율성을 분석하였다. 반감응 신호제어의 경우 부도로에 교통량이 적을 때 주도로의 교통소통을 원활히 하여 교차로 내 지체를 감소시킬 수 있으며, 보행자작동신호기는 보행자가 없음에도 불구하고 보행자 신호를 작동시켜 발생하는 불필요한 대기시간을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. 위의 두 가지의 장점을 모았을 경우 기존의 정주기식 신호제어와 반감응식 신호제어에 비하여 얼마나 효과가 있는지 미시적 시뮬레이션 프로그램인 VISSIM을 사용하여 정량화된 차량당 평균지체 감소의 정도를 분석하고자 하였다. 본 연구는 인천의 1개 3지 교차로를 대상으로 현장조사를 실시하였고 각각의 신호제어 방식에 따라서 보행자 교통량을 변화시켜 민감도 분석을 실시하였다. 시나리오 별 분석을 통하여 차량당 평균지체시간을 비교한 결과, 대상교차로는 정주기식 신호제어에 비하여 보행자작동신호기를 이용한 신호제어방식이 최소 3.7초(10%), 최대 6초(16%)의 감소효과를 나타내었으며 반감응식 신호제어와의 비교에서는 보행자교통량이 측정교통량의 20% 이하일때보다 효율적인 것으로 나타났다.
본 연구는 딥러닝 기술을 적용한 스마트교차로의 부산 해운대로 BRT 구간 버스정류장 유형을 대상으로 교통신호 프로그램인 LISA를 통해 네트워크 구축 및 알고리즘 설계 효과분석을 통해 버스정류장 유형별로 적합한 알고리즘을 제시하였다. 교차로 통과 전 정류장은 Phase insert 기법, 교차로 통과 후 정류장은 Early green 기법, 미드블럭형 정류장은 Extend green 기법이 가장 효과적인 것으로 분석되었고, 버스 및 일반차량과 보행자 현시로 구성하였기 때문에 Extend green 기법으로만 분석하였다. 교차로 통과 전 정류장은 교차로의 전체 통행시간은 57.8초, 지체시간은 33.2초, BRT 상·하행 평균 통행시간 85.3초, 지체시간 31.1초, 통과대수는 28대로 분석되었고, 교차로 통과 후 정류장은 교차로의 전체 통행시간은 58.2초, 지체시간은 31.8초 BRT 상·하행 평균 통행시간 102.2초, 지체시간 42.5초, 통과대수 26대로 분석되었다. 미드블럭형 정류장은 교차로의 전체 통행시간은 42.5초, 지체시간은 11.2초, BRT 상·하행 평균 통행시간 74.2초, 지체시간 17.0초, 통과대수 28대로 분석되었다. 분석결과를 토대로 버스우선 신호시범도입, 보행자 시거확보를 위한 계단식정지선, 속도감속을 위한 고원식횡단보도, 딥러닝 기술을 활용한 무단횡단금지 경고 벨 및 VMS 설치 등으로 BRT 구간에서의 교통사고 감소 효과가 기대되며, 이를 확대 도입할 필요가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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