본 연구는 새로운 설계일관성 검토기법의 정립을 위하여 수행되었으며, 이를 위해 속도추정 모형을 개발하였다. 본 연구를 통해 개발된 모형은 차량의 주행속도에 가장 큰 영향을 미치는 주 요소를 고려한 장점을 지니고 있다. 즉 평면곡선에서는 운전자의 시각적 판단을 기초로 등판차량의 주행속도를 추정하였다. 또한 이러한 속도추정이 승용차뿐만 아니라 트럭의 경우로 나누어 이루어짐으로써, 차종별 고려가 가능하도록 하였다. 다음은 본 연구를 통해 이루어진 결과이다. 평면곡선에서는 승용차와 트럭의 속도가 같게 추정되었으며, 시거를 통해 산정된 추정속도는 곡선반경과 밀접한 관계를 갖는다. 종단선형에서 승용차의 속도는 구배의 영향을 받지 않으나, 트럭은 구배의 영향으로 속도가 감소한다. 이 때 트럭에 작용되는 가속도는 모두 세 종류로써, 첫째, crawl speed에 도달할 때까지 작용한 가속도$(a_1)$와 둘째, crawl speed 이후 작용한 가속도$(a_2)$ 그리고 셋째, 하향구배 주행시 작용된 가속도$(a_3)$로 구분된다. Watanatade가 제시한 것과 같이 평지에서 나타나는 평면곡선의 주행속도와 구배지에서의 속도를 단순 비교 함으로써, 작은 속도의 궤적을 따라 평지에서 나타나는 평면곡선의 주행속도와 구배지에서의 속도를 단순 비교함으로써, 작은 속도의 궤적을 따라 합성선형의 속도를 추정하는 것은 합성선형이 차량의 주행속도에 미치는 영향을 간과한 것으로 판단할 수 있다. 그러나 본 모형에서는 합성선형의 영향을 고려하여 승용차와 트럭의 주행속도를 추정함으로써, 보다 현실적으로 주행속도를 추정하였다. 본 연구의 결과는 도로의 설계일관성을 검토하는데 매우 유용한 도구가 될 것이며 향후 운전자의 희망속도 결정, 감속율의 산정, 교통류의 고려, 도로설계의 전산화 자료와 연결 등을 통해 보다 실용적인 결과를 산출할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 설계속도별 연속류 흐름을 가진 대상도로를 선택하여, 대상도로의 비첨두 시간을 정하여, 동영상에 의한 촬영을 실시하여 구간 주행속도를 추출하는 연구를 수행하였다. 각 대상구간의 거리는 수치지도 및 측량, 주행기록계 등을 이용하여 측정하였고, 영상의 분석을 통하여 차량의 구간통과시간을 산정하여 설계속도별 주행속도를 추출하였다. 그에 대한 검증으로 차량의 DGPS를 장착하여 대상도로를 주행하면서 동영상에 의한 주행속도와 비교 검증을 실시하였다.
본 연구는 주행속도 프로파일 모형의 구성요소 중 주행속도 예측모형과 관련한 것으로서 지방부 왕복 4차로 도로를 대상으로 하고 있으며, 기존 연구들과는 대상도로, 속도 조사방법론 및 선형유형 구분에서 그 차별점이 있다. 기존의 대다수 연구들은 평면곡선부 및 평면직선부 중앙의 지점속도를 측정하고 이 자료를 활용하여 각각의 주행속도 예측모형을 개발하였다. 이러한 방법은 감가속이 평면직선부에서만 발생하고 평면곡선부에서는 일정한 속도를 유지한다는 주행행태에 대한 전통적인 가정에 기반한 것으로서, 구축된 모형에 의해 예측된 주행속도가 과대 과소추정 되거나 또는 실제 운전자의 주행행태를 제대로 묘사하지 못할 가능성이 높다는 한계가 있다. 이와 비교하여 본 연구는 현장에서 약100m 간격으로 연속 조사된 속도자료를 활용하여 실제 도로상에서 관측되는 주행속도 프로파일을 작성하였으며, 연속적인 속도변화를 분석한 결과를 토대로 모형구축에 활용될 자료를 추출하였다. 주행속도 예측모형은 평면선형과 종단선형의 조합에 따라 6가지 선형유형으로 구분되어 개발되었다. 본 연구에서 활용한 주행속도 조사방법 및 선형유형 구분은 주행속도 예측모형에 활용되는 자료 및 이를 기반으로 개발된 모형의 신뢰도를 제고함과 더불어, 연속적인 속도 변화 흐름을 상세하게 분석 평가할 수 있도록 하여 가감속 행태 분석 등 향후 주행행태 관련 분석에 효과적으로 활용될 수 있으며, 더 나아가 설계속도 기반의 현 도로설계기준을 주행속도 기반의 기준으로 보완하는데 활용되어 도로설계자 또는 정책결정자가 아닌 실제 도로를 이용하는 운전자의 관점에서 도로가 설계될 수 있도록 하는데 기여할 것으로 기대된다.
현 도로설계기준은 설계속도가 주행속도를 대표하는 값임을 내재하고 있다. 역으로, 설계속도와 주행속도의 불일치는 현 도로설계가 주행 안전 및 쾌적감을 보장하지 못함을 의미하게 된다. 이런 맥락에서, 지방부 2차로 도로를 대상으로 운전자의 주행속도를 조사하여 설계속도와 주행속도 사이의 관계에 대해 검토하였다. 추가적으로, 주행속도로부터 도출된 수요 횡방향 미끄럼 마찰계수와 공급 횡방향 미끄럼 마찰계수를 주행 역학적 안전성 관점에서 비교하였다. 주행속도와 공급 설계속도를 비교한 결과, 평면 곡선반경 약 200m 이하 구간에서 주행속도가 공급 설계 속도를 초과하는 것으로 나타났으며, 평면 곡선반경에 작을수록 두 속도 사이의 차이가 큰 경향을 나타냈다. 유사하게, 평면 곡선반경 약 200m이하 구간에서 수요 횡방향 미끄럼 마찰계수가 공급 횡방향 미끄럼 마찰계수를 초과하는 것으로 나타났으며, 평면 곡선반경이 작을수록 두 값 사이의 차이가 큰 경향을 나타냈다.
도로 설계속도, 주행속도, 제한속도가 보완적 관계를 가지고 있음에도 불구하고, 이들 세 가지 속도의 상호 작용에 대한 검토가 미흡하였다. 이런 맥락에서 본 연구는 세 가지 속도의 상관성 조사를 위해 지방부의 왕복 4 차로 도로 구간에서 주행속도 자료를 측정하였다. 95 백분위 주행속도를 도로설계기준과 지점별 기하구조 요소로부터 결정되는 곡선부의 추정 설계속도와 상호 비교한 결과, 지점별 추정 설계속도가 100km/h 이하인 조건에서는 주행속도가 추정 설계속도 보다 높게 나타났고, 추정 설계속도가 130km/h 이상의 조건에서는 반대의 현상이 나타났다. 제한속도와 주행속도를 비교한 결과, 제한속도 80km/h 지점에서는 직선부의 85 백분위 주행속도가 $95{\sim}110km/h$ 사이로 나타났고, 제한속도 90km/h 지점에서는 $105{\sim}120km/h$ 사이로 나타났다. 다중 회귀 분석을 이용하여 접근 직선부와 곡선부 중간 지점에서 평균, 85 백분위, 95 백분위 주행속도를 예측하기 위한 모형식 개발을 시도하였다. 분석 결과, 제한속도가 증가할수록 곡선부의 평균 주행속도, 85 백분위 주행속도가 증가하는 것으로, 직선부에서는 제한속도가 증가하고 접근 직선의 연장이 길어질수록 평균, 85 백분위, 95 백분위 주행속도가 증가하는 것으로 나타났다.
본 논문에서는 이동로봇 바닥에 설치된 여유 개수의 광 마우스를 이용하여 주행 중인 이동로봇의 속도를 효율적으로 추정하는 방안에 대해 기술한다. 먼저, 이동로봇의 속도 벡터와 광 마우스의 속도 벡터간의 관계를 과결정 선형시스템(Overdetermined Linear System)으로 표현한다. 다음, 과결정 시스템에 대한 최소자승 해(Least Squares Solution)로써 이동로봇의 주행 속도를 효율적으로 추정한다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해 제안된 이동로봇 주행 속도 추정법의 유효성을 확인한다.
자기부상열차의 효율적인 추력제어 및 안전성 높은 운행을 위해서 고성능의 속도/위치 검출 시스템이 중요한 역할을 한다. 일반열차는 바퀴가 선로에 접촉하여 주행하므로 차축의 회전속도를 측정해서 열차의 선로위를 일정한 간격을 두고 부상하여 주행하므로 비접촉식 측정방법을 사용해야만 한다[1-5]. 특히, 고속으로 주행하는 자기부상열차의 속도를 측정하기 위해서는 응답속도가 빠른 센서시스템을 개발하며, 또한 열차주행에 수반되는 자기장의 영향을 극소화하도록 센서시스템을 설계해야만 한다. 본고에서는 전형적인 자기부상열차인 일본의 HSST 시스템(주행속도 100km/h)과 독일의 Transrapid 시스템(주행속도: 400km/h)에 적용되고 있는 속도/위치 검출 시스템의 작동원리를 상세히 설명한다. HSST 시스템은 유도무선(inductive radio system) 방법을 이용하고 Transrapid 시스템은 와전류근접센서(eddy-current proximity sensor)를 이용한다.
본 연구에서는 Solomon이 제안한 속도편차 (주행속도와 평균속도와의 차) 개념을 이용하여 주행위험도를 정립하고, 순서프로빗모형을 이용하여 주행속도선택 기반 주행위험도평가모델을 개발한다. 제안모델을 고속도로의 차내 교통안전정보 제공효과 평가실험에 적용하여, 주행위험에 미치는 다양한 요인의 효과를 분석한 결과, 다음과 같은 연구결과가 도출되었다. 첫째, 남성이 여성보다, 경력 운전자가 초보 운전자보다, 교통사고의 경험이 적은 운전자가 고속도로를 안전하게 주행할 확률이 높다. 둘째, 고속도로를 오후에 주행하는 경우, 도로표면이 젖어있는 경우, 교통량이 한산하여 서비스수준이 너무 좋은 경우 주행위험도는 증가한다. 셋째, 경사진 회전구간을 주행하는 경우와 도로연장이 긴 곡선부 구간을 주행하는 경우 주행위험도는 증가한다. 한편, 주행위험도 증가는 차내 교통안전정보를 제공함으로써 어느 정도 감소될 수 있는 것으로 나타나 차내 교통안전정보의 제공의 중요성이 확인되었다. 본 제안 모델은 새로 도입된 교통안전시설물의 교통안전도 효과를 평가 시 교통사고 자료가 부족하거나 없는 경우 교통안전도를 평가하는데 활용할 수 있다.
본 연구는 평면곡선부의 차량속도변화와 교통사고에 대한 영향을 분석하기 위해 수행되었으며, 이를 위해 곡선반경별로 진입부 직선도로 - 곡선부 - 이탈부 직선도로로 구분하여 각 주행속도를 산정하였다. 본 연구에서는 선행차량에 의해 영향을 받지 않는 속도를 이용하여 평면곡선부 기하구조의 영향을 분석하였다. 이러한 곡선부의 주행 속도를 분석한 결과, 곡선반경별 최저속도와 그 속도가 나타나는 위치를 분석하였고, 해당 도로구간의 교통사고자료를 분석하여 평면곡선부의 차량주행속도변화와 교통사고 발생간의 관계를 규명하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 운전자들은 곡선시작지점에 도착하기 전에 충분히 속도를 줄이고, 곡선부에서 가장 낮은 속도가 나타나는 위치는 곡선시점의 후방에서 나타나고 이는 운전자의 시거에 의한 영향이다. 둘째, 곡선부에서의 속도변화폭이 클수록 사고위험성은 크고 실제 교통사고의 발생건수는 높다. 본 연구의 결과에 의해 도로 주행의 안전성을 고려한 평가지표를 개발할 수 있으며, 이에 의한 일관성 있는 도로설계를 유도할 수 있다.
본 실험은 자동차 시뮬레이터의 속도 변화(40, 70, 100km/h)와 롤러코스터 시뮬레이터의 운동성 구현 방법(washout 필터 적용, washout 필터 비적용) 에 따른 인간 감성을 탑승자의 주관적 평가를 통하여 비교 평가하였다. 자동차 시뮬레이터, 롤러코스터 시뮬레이터 실험은 각각 건강한 20대 남자 12명, 8명을 대상으로 simulator sickness, 쾌적감, 긴장감, 각성감, 속도감에 대한 주관적 평가를 실시하였다. 결과, 자동차 시뮬레이터에서의 저속주행보다 운동형태가 다양한 롤러코스터 시뮬레이터 주행시 쾌적감, 긴장감, 각성감, 속도감이 유의하게 높았다. 즉 자동차 시뮬레이터에서는 주행시 주행속도가 증가함에 따라 운전자의 감성의 정도는 상승하였고 시뮬레이터간 비교에서는 자동차 시뮬레이터의 저속 주행에 비해 롤러코스터 시뮬레이터 주행시 감성변화는 더 컸다. 이상에서 시뮬레이터 구현 방법에서 속도 요소와 다양한 운동성 요소가 탑승자의 감성에 영향을 주는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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