차로별 속도특성을 이용한 다차로 고속도로의 속도추정에 관한 연구

Abstract

일반적으로 다차로 고속도로(multi-lane freeway)란 지역과 지역사이에 설치 운행되는 6차선이상의 고속도로로서 지역교통체계의 중추적인 역할을 담당하고 있고, 지역과 지역사이에서 유발되는 대량의 통행수요를 신속하게 처리하기위한 도로교통시설로서 특정시간대를 제외하고는 거의 자유흐름속도(free flow speed)를 유지하는 고속화도로라 할 수 있다.

이 연구대상이 된 미국 Michigan 주의 핵심 고속도로인 I-696은 서쪽으로는 Novi지역으로부터 동쪽으로는 St. Clair Shores에 이르는 연장 47.06Km의 6~8차선의 대표적인 다차로 고속도로이며 출퇴근통행량이 집중되는 지역이기 때문에 고속도로의 출퇴근통행에 따른 교통특성에 관한 연구가 절실히 요구되고 있는 상황이다.

따라서 이 연구에서는 이러한 다차로 고속도로의 차량상충과 엇갈림 행위가 빈발하고 있는 오전 출근시간대(06:30 ~ 07:30)를 중심으로 연구대상 고속도로 I-696의 10개 기본구간(basic segment)을 대상으로 차로별 교통특성자료를 수집하고, 수집된 교통특성자료를 중심으로 차로별 특성분석과 상관분석을 실시하며, 차로별 특성분석과 상관분석의 결과를 바탕으로 보다 설명력 있고 신뢰성이 있는 평균속도를 추정하려는데 목적이 있다.

본 연구대상 다차로 고속도로의 교통특성분석과 속도 추정 및 검증을 통해 다음과 같은 결론에 도달할 수 있었다.

1)다차로 고속도로에 있어서 교통특성자료가 각 차로별로 현저한 차이를 보였는데,고속도로의 안정성을 증대시키고,교통정체를 감소시키며,이용률을 극대화시키기 위해서는 각 차로별 특성을 고려한 고속도로의 교통관리체계(FTMS)의 수립이 필요할 것으로 판단되었다.

2)고속도로의 평균속도와 차로별 평균속도와의 상관성을 비교 분석해본 결과,고속도로의 평균속도가 3차로의 평균속도와 높은 상관성을 확인할 수 있었다.

3)차로별 속도를 고려할 경우 지수함수 모형이 가장 적합할 것으로 나타났으며,3차로의 속도와 지수함수 모형을 구축한 결과, 0.943의 결정계수값으로 높은 설명력을 보여 주었다.

4)다차로 고속도로의 기본구간 내 지수함수 모형에 대해 5번의 기본구간에서 검증을 실시한 결과,상관계수값이 0.9316~0.9526으로 높은 유효성을 보여줌으로써 3차로의 속도특성을 이용한 지수함수 모형이 다차로 고속도로의 속도추정에 유효하다는 사실을 확인할 수 있었다.