Today freeway is thought to be a very important transportation facility carrying tremendous traffic flow as the main corridor within the area of between the areas. However freeway is experiencing severe congestion and accidents by increased entrance ramp flow especially at peak time period. Ramp meters on the freeway entrance ramps that supply traffic to the freeway in a measured or appropriately regulated amount are needed for alleviating freeway congestion. Because ramp meters can be operated to discharge traffic at a measured or regulated rate thus maintaining more uniform speed on the mainline section maximizing the throughput to the freeway within the capacity of a downstream bottleneck and reducing the congestion related accidents. Thus the objectives in this study were to analyze the traffic characteristics on the freeway I-94 with ramp metering system before/after ITS technology in Detroit (Michigan) area compare shifts of the traffic characteristics on the freeway I-94 before/after ITS technology and finally suggest a better ramp metering strategy for the freeway system The following results were obtained: i)Flow occupancies and speeds on the mainline merge section of freeway were shown to be a big difference depending on the peak periods areas and directions based on the distribution of traffic flow characteristics on the freeway. ii)Reduced speed was shown to be more than 5 mph and ramp flow was also shown to be more than 240 vph at peak periods if there was the ramp metering system constructed on the freeway. iii)Ramp metering system was shown to be optimally operated on the freeway if ramp flow could be maximized within the range of over 900 vph and reduced occupancy could be also maximized by no more than 2 percent at peak periods. iv)The average flows on the freeway after the ITS technology were shown to be a decrease of over 20% depending on the peak periods areas and directions when compared with those flow on the freeway before the ITS technology. over 20% depending on the peak periods areas and directions when compared with those speeds on the freeway before the ITS technology. vi)The average metering rates on the freeway after the ITS technology were shown to be an increase of over 10% depending on the peak periods areas and directions when compared with those metering rates on the freeway before the ITS technology.
국내의 경우 현재 연결로 접속부의 서비스수준 분석은 2005년에 제정된 우리나라의 도로용량편람(KHCM)에서 제시하고 있는 영향권 내 밀도를 효과척도로 하여 분석하고 있다. 국내의 경우 현재 연결로 접속부의 서비스수준 분석은 2005년에 개정된 KHCM에서 제시하고 있는 영향권 내 밀도를 효과척도로 하여 분석하고 있다. KHCM의 영향권 내 밀도추정모형은 고속도로만을 대상으로 구축된 것으로 도시고속도로와는 특성의 차이가 상당하여 KHCM에서 제시한 모형을 도시고속도로에 적용하는데 검증이 필요한 것으로 판단된다. 따라서 이 연구의 목적은 고속도로와는 다른 특성을 가진 도시고속도로상의 유입연결로 합류영향권내 실시간 교통특성 자료를 바탕으로 연결로 접속부의 서비스수준 평가를 위한 효과척도인 영향권 내 밀도를 보다 정확하게 추정하는 분석모델을 개발하고 2005년 의 KHCM모형과 더불어 2000년에 개정된 미국의 도로용량편람(USHCM)에서 제시하고 있는 모형을 도시고속도로(번영로)에 적용하여 그 타당성을 검토하는데 있다.
고속도로-연결로 합류부는 대표적인 고속도로 정체구간으로서 본선 교통류와 연결로 교통류가 서로 공간 확보를 위하여 상층되는 구간이다. 현재 까지 연결로 교통류와 본선 교통류간의 관계에 대한 최근 연구도 이론적인 수학적 모형연구에 그쳐있는 상태이다. 본 연구는 3개의 서로 다른 고속도로-연결로 합류부에서 수집한 실제 교통 데이터를 이용하여 혼잡교통류 상태에서 연결로 교통류와 본선 교통류간의 관계에 대한 분석을 수행한 것으로써, 본선 교통류 변수(교통량, 속도, 밀도)와 연결로 교통량의 값을 이용하여 개발된 Indicator에 의한 분석과 Indicator간의 상관분석 및 t 검정을 통하여 연결로 교통량이 본선 교통류에 미치는 영향을 살펴보았다. Indicator 분석결과, 연결로 진입교통량은 본선 접속차로의 교통량과 부의 상관관계를 보였고, 가속차로길이 내 본선 교통류의 속도와 밀도와도 의미 있는 관계가 존재함을 보였다. 혼잡교통류 상태에서의 두 교통류 관계 분석을 통하여 고속도로-연결로 합류 하류부의 용량을 결정하는 요인에 대한 보다 엄밀한 분석이 가능하게 되었다. 또한 실제데이터 분석을 통하여 발혀진 결과는, 본선 교통류의 상태에 따른 연결로 진입교통량의 크기를 정확하게 규명할 수 있는 모형식 개발의 기초를 마련하였으며, 현재 고속도로-연결로 합류부의 혼잡교통류 시뮬레이션에서 취약점으로 지적되고 있는 연결로 교통량의 추정에 매우 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
본 연구는 개선된 한국형 도로용량편람 작성 작업의 일환으로 고속도로 연결로 접속부에 대한 분석방법에 관해 검토한 것으로 1992년에 작성된 우리나라의 도로용량편람(92KHCM)과 최근에 발표된 미국의 도로용량편람(USHCM2000)의 분석방법론을 비교 검토하여 국내에서의 적용가능성을 타진하고 최적의 분석방법을 정립하고자 하였다 이를 위해 본 연구의 대상구간을 설정하고 기존 방법론을 이용하여 현장 관측치와 비교 평가한 후 수집된 자료들을 분석토록 하였다. 자료의 수집 및 분석 결과 접속차로 1개만을 고려한 92KHCM의 경우 평가에 사용된 모형식에 의한 추정치와 실제 관측치가 다소 차이를 보였으나 접속차로 2개를 고려한 2000USHCM 의 경우 계산치와 관측치가 거의 일치함을 알 수 있었다. 이를 통해 2000USHCM에서의 분석방법론이 보다 합리적인 면이 많이 내포되어 있음을 확인 할 수 있었다. 또한 서비스 수준의 판정기준으로 영향권의 밀도가 사용되어 졌으며 이전의 속도에 비해 교통량의 증가에 따른 민감도가 우수함을 알 수 있었다. 본 연구에서의 분석대상 구간은 독립적인 합류부에 국한하였으나 추후 본 연구는 보다 광범위한 자료의 수집을 통해 연속적인 분류 합류 연결로 접속부에 대한 연구로 확대가 되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구는 개별차량에 대한 미시적 분석이 가능한 고속도로의 실제 항공사진자료를 분석함으로써 고속도로-연결로 접속부를 포함한 합류구간의 교통류 특성을 차로별로 미시적으로 분석하여 기존 연구결과에서 찾아내지 못한 차로별 상호영향에 대한 기초연구를 수행함을 목적으로 한다. 본 연구에서는 고속도로-연결로 접속부에서 수집한 항공사진 원시 자료를 Matlab 프로그램을 사용하여 차로별 30초 단위의 교통량, 속도, 밀도자료를 생성하였고, 또한, 미시적 분석을 위하여 개별차량 차두시간(headway) 데이터를 차로별로 생성하였다. 연구수행 내용으로는 개별차로에 따른 속도, 점유율, 교통량, 차두시간 변화추이를 각각의 차로별로 비교하여 차로특성을 분석하였고 연결로 진입교통량으로 인한 본선 교통류의 정체과정을 분석하였고, 시간과 거리에 따른 시공간도를 작성하여 합류구간 교통류 특성에 대해 해석해보았다. 전체구간을 3개의 지점(합류전, 합류, 합류후)으로 구분하여 차로별 교통류 전이과정을 분석하였으며, 합류구간을 50ft지점으로 세분화하여 교통와해(breakdown)가 발생되는 정확한 위치를 찾아내어 교통류 전파과정을 면밀히 관찰하였다. 본 연구는 혼잡교통류 상태의 연결로 교통류와 본선 교통류간의 관계에 대한 미시적 분석을 수행하여 교통와해현상에 대한 정밀한 분석과 합류구간의 교통와해에 대한 다양한 분석방법을 제시하였으며, 이는 교통와해의 동적변화로 인한 고속도로 동적용량 결정을 할 수 있는 기초이론을 제공한다는 데에 의의가 있다.
본 연구는 고속도로 합류부의 교통 특성 분석을 목적으로 한다. 합류부가 기본구간과 구별되는 가장 큰 특징은 연결로 차량의 본선합류이며, 이로 인해 합류부의 교통 특성은 기본구간과 크게 대별된다. 이러한 합류부의 교통 특성을 파악하기 위하여 본 연구에서는 합류 시 요구되는 임계차두간격과 이로 인해 결정되는 최대 진입가능 교통량이라는 두 요소에 초점을 맞추었다. 본 연구에서는 확률 모형을 통해 합류 용량 산정 시 임계차간간격(Critical time gap)대신 임계차두간격(Critical time headway)이 적용될 수 있도록 모형을 구축하였다. 기존 연구에서는 합류 용량 산정시 합류하고자 하는 진입 차량은 본선을 주행하는 차량들 사이의 차간간격이 임계차간간격 이상이면 모두 진입하는 것으로 간주되어왔다. 또한 임계차간간격은 교통류 상태와는 관계없이 항상 동일한 값으로 적용되었다. 그러나, 합류 과정에서 필요한 차간간격은 동일한 운전자에 대해서도 다른 교통류 상태 예를 들어, 교통류의 상대속도 차이 등에 따라 다르게 나타날 수 있으므로 정해진 임계차간간격이 합류 과정 시불충분한 값으로 인식될 수도 있게 된다. 따라서, 본 연구에서는, 먼저 모든 교통류 상태에 대한 임계차두간격 산출 원리를 제시하였다. 또한 도출된 임계차두간격을 통해 최대 진입가능 교통량 및 합류부의 최대 통과 교통량을 산출하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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