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.
본 연구에서는 도로교통분야의 계획, 설계, 유지관리, 연구 등 다양한 목적으로 활용되고 있는 교통량 데이터의 정확도 확보를 위해 시계열 분석 기법을 적용하여 교통량 데이터의 보정 및 예측을 수행하였다. 기존 알고리즘의 경우 주기성 및 계절성이 강하거나 불규칙한 데이터에 한계를 보이고 있어 교통량 데이터와 같은 자료에 적용하기에는 한계가 있다. 이러한 한계점을 극복하고 보완하기 위해 ARIMA 모형에 자기상관 모형인 SAR(Seasonal Auto Regressive)과 계절 이동평균 모형인 SMA(Seasonal Moving Average)가 결합된 분석 기법인 SARIMA 모형을 적용하였다. 분석결과 최적 파라미터 조합인 SARIMA(4,1,3)(4,0,3) 12 모형을 활용한 교통량 예측 결과 평균 85% 정도의 우수한 성능을 보였다. 본 연구를 통해서 교통량 데이터의 결측 발생 시 교통량 보정 및 예측의 정확도를 높일 수 있으며, 교통량 데이터 외에도 계절성에 영향을 받는 시계열 데이터에 적용이 가능하다.
국내에서 이루어지고 있는 부분적인 교통량분석 장비에는 여러 문제점과 한계성을 가지고 있다. 또한, 교통량분석 장비를 통하여 획득한 기존의 교통량 정보는 실시간 제공이 되지 못하고, 도심지의 경우 교통량 밀도분석과 시계열 분석이 어려워 적절한 도로용량 파악의 신뢰성 확보에 한계가 있고, 교통소통 제어관련 정보를 제공하지 못하는 등 도로정책 수립에 활용하기 어려운 실정이다. 따라서 실시간 교통량조사를 통한 정확한 도로소통정보와 후처리 통계분석에 의한 도로소통정보를 통해 정확하고 신속한 교통 및 도로소통정책수립이 필요하다. 본 연구에서는 차량위치정보를 교통정보화하여 교통관제센터로 교통정보를 전송할 수 있는 인공위성측량 기술기반의 차량용 교통정보수집시스템을 개발하였다. 또한, 전송된 교통정보를 관리 분석하고 처리된 도로소통정보를 실시간으로 웹상에 제공해줄 수 있는 웹 지리정보체계 기술기반의 교통관제시스템을 개발하였다.
고속도로의 교통혼잡을 관리하기 위해서는 근본적으로 혼잡지점 상류부의 진입교통량을 제어해야 한다. 이를 위한 효과적인 램프미터링 운영전략이나 고속도로 교통정보제공방안을 수립하기 위해서는 혼잡영향권(대기행렬길이)에 관한 신뢰성 있는 데이터가 반드시 필요하다. 고속도로의 대기행렬길이를 산정하기 위해 일반적으로 충격파이론과 Queueing이론을 제시하고 있다. 그러나, 기존의 충격파 이론을 포물선형의 교통량-밀도관계식을 근거로 하고 있어 충격파간에 발생하는 부수적인 충격파를 해석하는 과정이 수학적으로 불가능하여 실질적인 목적으로 사용할 수 없음은 이미 잘 알고 있는 사실이다. 최근에 이러한 한계를 극복할 수 있는 새로운 방법으로 교통량 밀도간의 관계식을 삼각형으로 가정하고 교통량 대신에 누적교통량을 사용하는 Simplified Theory of Kinematic Waves In Highway Traffic이 개발(Newell, 1993)되었지만, 이 방법을 적용하기 위해서는 기본적으로 대상 고속도로 구간의 교통량-밀도관계식을 규명해야 하는 어려움이 있다.(사실 실시간으로 밀도데이터를 수집하기란 불가능하다.) Queueing이론에서 제시하는 대기행렬은 모두 대기차량이 병목지점에 수직으로 정렬하여 도로를 점유하지 않는 Point Queue(혹은 Vertical stack Queue)로서 실제로 도로상에 정렬된 대기행렬(Real Physical Queue)과는 전혀 다르다. 이미 입증된 바 있어, Queueing이론을 이용함은 타당성이 없다. 이러한 사실에 근거하여 본 연구는 고속도로 대기행렬길이를 산정할 수 있는 모형개발을 위한 기초연구로서 혼잡상태의 연속류 특성을 분석하는데 목적이 있다. 이를 위해, 본 연구에서는 서울시 도시고속도로에서 수집한 실제 데이터를 이용하여 진입램프지점의 혼잡상태에서 대기행렬의 증가 또는 감소하는 과정을 분석하였다. 주요 분석결과는 다음과 같다. 1. 혼잡초기의 대기행렬은 다른 혼잡시기에 비해 상대적으로 급속한 속도로 증가함. 2. 혼잡초기의 대기행렬의 밀도는 다른 혼잡시기에 비해 비교적 낮음. 3. 위의 두 결과는 서로 관계가 있으며, 혼잡시 운전자의 행태(차두간격)과 혼잡기간중에도 변화함을 의미함. 4. 교통변수 중에서 대기행렬길이를 산정하는데 적합한 교통변수를 교통량과 밀도로 판단됨. 5. Queueing이론에서 제시하는 대리행렬길이 산정방법인 대기차량대수$\times$평균차두간격은 대기행렬내 밀도가 일정하지 않아 부적합함을 재확인함. 6. 혼잡초기를 제외한 혼잡기간 중 대기행렬길이는 밀도데이터 없이도 혼잡 상류부의 도착교통량과 병목지점 본선통과교통량만을 이용하여 추정이 가능함. 7. 이상에 연구한 결과를 토대로, 고속도로 대기행렬길이를 산정할 수 있는 기초적인 도형을 제시함.
본 연구에서는 강교 부재를 대상으로 시간에 따른 부식과 교통량(트럭통행량)의 변화 영향을 반영한 피로 취약도 평가 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 통해 부식과 교통량 변화를 고려할 수 있는 피로에 대한 한계상태함수를 설정하였다. 부식의 영향은 평균부식깊이와 피로강도감소계수와의 관계를 이용하여 한계상태함수에서 피로저항의 감소로써 반영되었다. 트럭통행량의 변화는 세 가지 대표적인 변화양상을 설정하여 기간별로 실제 변화에 맞게 모델링함으로써 한계상태함수에서 하중의 증가로 반영되었다. Monte-Carlo 시뮬레이션을 이용하여 신뢰성 해석을 수행하도록 하였으며, 이를 바탕으로 시간이력 피로 취약도 곡선을 도출하였다. 검증예제와 실제 국내 강교에 적용하여 제안된 피로 취약도 평가방법을 검증하였다.
본 연구에서는 레벨4 이상의 완전자율주행자동차(autonomous vehicle)의 혼입률과 교통량의 변화에 따른 도로 네트워크의 성능 분석을 목적으로 하였다. 먼저, 자율주행자동차의 차량제어변수 관련 선행연구 검토와 전문가 설문 조사를 통해 자율주행 시장점유율 50 %로 예측되는 시점인 2040년의 장래 교통 수요를 예측해 이를 시뮬레이션 분석에 반영하였다. 또한, 승용차, 화물차, 버스의 자율주행 혼입률 및 교통량을 0~100 %까지 단계별 25 %씩 증가시켜가면서 연속류와 단속류의 교통흐름의 변화를 분석하였다. 분석 결과 교통량이 많아짐에 따라 통행시간이 증가함을 확인하였으며, 자율주행자동차 점유율이 증가 즉, 기술의 발전에 따른 통행시간 감소 패턴도 확인할 수 있다. 나아가, 자율주행자동차 점유율이 증가함에 따라 통행속도는 증가하는 추세를 보임도 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 자율주행자동차 혼입률을 증가시키면서 교통량과 속도의 조합에 따른 한계대체율 산정을 통해 한계대체율 체감(law of diminishing MRS)의 법칙이 성립함을 확인하였다. 나아가 무차별 곡선의 볼록성도 단속류와 연속류 환경에서 모두 성립함을 확인하였다.
교통영향평가지침에서는 사업이 시행함으로 인하여 주변 교통체계에 미치는 영향의 범위를 설정하는 기준을 제시하고 있다. 이 방법은 획일적인 기준으로 쉽게 영향권을 설정할 수 있으나 사업 대상지의 특성을 반영하지 못하는 단점을 가진다. 또한 반경 몇 km안의 교차로 몇 개라는 식의 기준은 분석가의 판단에 따라 교차로의 선택이 좌우 되는 한계를 가진다. 본 논문에서는 이미 연구된 영향권 설정방법 및 교통영향평가의 영향권 설정 기준을 분석하고, 링크의 용량을 고려한 교통량 변화율에 의한 영향권 설정방법을 제시하였다. 이 방법은 분석 범위 내 사업으로 인하여 발생되는 교통량을 기존 교통량과 비교하여 그 차이와 계산된 링크용량과의 비율을 이용하여 영향권을 설정하는 방법이다. 본 논문에서는 이 방법을 이용하여 새로운 기준을 제시하였다.
기존 논문들처럼 지체시간 감소만으로 PPLT 특성을 반영하여 PPLT의 적용 여부를 판단하는 것은 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 지체시간 외에 통과 좌회전 교통량, 상충위험수를 사용하여 PPLT 적용방안을 제시하였다. 분석결과 좌회전 교통량이 용량 이상이면서 많을수록, 대향 직진 교통량은 용량 미만이면서 적을수록 PPLT 효과가 증가하였다. 그러나 좌회전 교통량이 용량 미만에서는 선행 신호대기 차량들이 비보호로 교차로를 통과하게 되어 지체시간은 일부 감소하지만 전체 통과 좌회전 교통량은 증가하지 않고 상충위험률은 증가하게 된다. 그리고 대향 직진 차로수가 1, 2차로에서는 상충위험수가 유사하지만 3차로 이상이 되면 크게 증가한다. 또한 PLT와 PPLT의 통과 좌회전 교통량 차이는 지체시간 차이와 유사한 패턴을 보이면서 지체시간보다 PPLT 적용 범위가 더 넓고 상충위험수와 연관성이 높게 분석되었다. 따라서 PPLT의 교통류 특성과 상충위험수 등을 고려하기 위해서는 통과 좌회전 교통량이 지체시간보다 유리하다. 즉, PLT와 PPLT의 통과 좌회전 교통량, 지체시간 차이와 대향직진 3차로 이상에서의 상충위험수를 동시에 고려하여 PPLT 적용 여부를 판단하면 지체시간만을 적용해온 기존 방안에 비해 합리적인 방안이 될 수 있을 것으로 판단된다.
최근 차량 수의 급격한 증가로 인하여 도로에서 운행되고 있는 차량의 수는 도로가 수용할 수 있는 한계치를 넘어서고 있다. 이러한 교통 과밀 기역의 교통 흐름을 분산시키기 위하여 ITS와 관련된 기술이 많이 진행되고 있다. 그러나 이러한 ITS는 설치 및 운영관리에 만대한 비용이 소요되는 문제점을 갖고 있으며, 대안으로 저 비용의 RFID를 이용한 교통량 분석에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 이러한 RFID를 활용한 교통량 및 교통상황분석에 핵심요소 기술인 RFID-READER의 설치기점 위치선정기술의 방법을 제시한다. 이를 위하여 교통량과 밀접한 관계를 갖고 있는 도로 정보를 보다 체계적으로 활용하기 위하여 지리정보시스템(GIS)을 이용하였으며, 교통량 분석 지점 선정에 중요한 자료로 활용되는 기종점수 요(O/D, Origin and Destination) 정보를 적용한 규칙기반의 모델을 제시한다.
교통량 산정은 주로 교통량조사시스템, 차량검지시스템, 통행료징수시스템 등과 같은 조사 장비와 CCTV를 통한 인력 조사를 병행하고 있으나 이는 많은 인력과 비용이 발생한다. 본 연구에서는 단일 CCTV의 경우 전체 차량을 탐지하지 못하는 한계를 극복하기 위해서, 딥러닝과 스테레오 CCTV를 이용하여 교통량을 산정하는 방법을 제안하였다. 차량을 탐지하기 위한 딥러닝 모델을 학습하기 위해 COCO 데이터셋을 사용하고, 실시간으로 좌우 CCTV 영상에서 각각 차량을 탐지하였다. 그리고 나서, 각 영상에서 추출하지 못한 차량을 부등각사상변환을 이용하여 추가적으로 차량을 탐지하여 교통량 산정의 정확도를 개선하였다. 실험은 평상시 도로 환경과 안개가 발생한 기상 상황의 경우에 대해서 각각 수행하였다. 평상시 도로 환경의 경우 단일 CCTV 영상을 사용할 때보다 좌우 영상에서 각각 6.75%, 5.92%의 차량 탐지의 개선효과가 있었다. 또한, 안개가 발생한 도로 환경의 경우 좌우 영상에서 각각 10.79%, 12.88%의 차량 탐지의 개선효과가 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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