LOS Evaluation of Urban Freeway by the Occupancy Characteristics

大 韓 土 木 學 會 論 文 集 第29卷 第3D 號·2009年 5月 pp. 335~345

交 通 工 學

점유율 특성을 이용한 도시고속도로의 서비스수준(LOS) 평가에 관한 연구

LOS Evaluation of Urban Freeway by the Occupancy Characteristics

김태곤*·문병근**·조인국***·정유나****

Kim, Tae gon·Moon, Byoung Keun·Jo, In Kook·Jung, Yu Na

···

Abstract

Generally, density is used as a measure of effectiveness (MOE) of the level of service (LOS) for the basic segment of the roadway facility, but can not express the operational condition of the roadway facility properly because there can be an error in the computed density compared with the density measured in the field. Thus, the purpose of this study is to investigate the real-time traffic characteristic data (traffic flow, speed, occupancy, headway, spacing, etc.) from the detectors installed on the mainline section of urban freeway under the study, analyze the maximum flow rate from the relationship between the real-time traffic characteristics collected, and evaluate the LOS criteria within the basic segment of the urban freeway based on the relationship between the occupancy and the v/c ratio depending on the level of service.

Keywords : level of service (LOS), traffic characteristic data, maximum flow rate, LOS criteria, LOS evaluation

···

요 지

일반적으로 도로시설의 기본구간에 대한 서비스수준(LOS)의 효과척도로 밀도가 사용되지만, 도로시설의 현장에서 관측된 관측밀도와 교통특성자료로부터 산정된 산정밀도사이에는 오차가 발생할 수 있기 때문에 도로시설의 서비스수준을 제대로 나 타낼 수가 없다. 따라서 본 연구의 목적은 연구대상 도시고속도로의 본선구간 상에 관측기기를 설치하여 실시간의 교통특성 자료(교통량, 속도, 점유율, 차두시간, 차두거리 등)를 수집 조사하고, 수집 조사된 교통특성자료의 상호관계로부터 연구대상 기본구간 상의 최대 교통류율을 비교 분석하며, 비교 분석된 최대 교통류율을 중심으로 각 서비스수준별 점유율과 v/c비율사 이의 관계에 기초하여 도시고속도로의 기본구간에서 서비스수준의 평가기준을 산정 평가하고자 하는데 있다.

핵심용어

서비스수준(LOS), 교통특성자료, 최대 교통류율, 서비스수준 평가기준, 서비스수준 평가

···

1.

서 론

1.1

연구 배경

일반적으로 도시고속도로란 도시지역에 존재하는 전용도로 로서 출입제한의 기능을 갖추면서 대량의 교통을 신속하게 처 리하기 위해 높은 설계 기준이 요구되는 4차선 이상의 도로를 의미하여, 대형차량의 이용이 많은 경우에는 6차선이상의 도 로로 건설된다.

미국의 AASHTO(2001)의 A policy on geometric design

에 따르면 서비스수준(Level of service,

이란 차량의 속도와 운행시간, 자유로운 이동성, 교통장애, 안락감, 편리함과 관련된 교통성과척도의 의미로 도로시설의 운행상태를 나타내고, 정체가 거의 없는 서비스수준 A에서 부터 정체가 매우 심한 서비스수준 F까지 6가지의 서비스수

준으로 분류하고 있으며, 도로시설의 형태에 따라 서비스수준의 정의가 다르게 묘사되고 있다.

도로시설의 계획 및 설계기준이 되고 있는 미국의 도로용 량편람(Highway capacity manual, HCM2000)에서는 서비스 수준 효과척도 기준으로 최대 밀도(Maximum density), 최소 속도(Minimum speed), 최대 교통량 대 용량 비(Maximun

volume to capacity ratio)

및 최대 서비스 교통류율(Maximum

service flow rate)

등이 사용되고 있는 반면, 우리나라의 도로

용량편람(Korea highway capacity manual, KHCM2005)에서 는 미국의 도로용량편람(HCM2000)을 근간으로 우리나라의 교통여건에 적합하도록 수정 보완하여 밀도(Density), 교통량

및 교통량 대 용량 비(Volume to capacity ratio, v/c

ratio)

가 주로 사용되고 있다.

그러나 밀도는 특정 시간에 일정한 도로나 차로구간을 이용

*정회원·한국해양대학교건설환경공학부교수·공학박사 (E-mail : [email protected])

**정회원·교신저자·(주)다산컨설턴트 사원 (E-mail : [email protected])

***정회원·한국해양대학교토목환경공학과박사과정 (E-mail : [email protected])

****한국해양대학교 토목환경공학과 석사과정 (E-mail : [email protected])

하는 차량 수를 의미하는 것으로 도로구간에서 실측하기가 쉽지 않고, 실측하는 데 막대한 비용과 시간이 요구되기 때문에 대체적으로 밀도를 실측하는 대신 평균교통류율과 공간평균 속도와의 상호관계로부터 밀도를 추정하여 서비스수준 평가에 사용되고 있는 실정이다.

1.2

연구 목적

밀도를 관측하기 위해서 일정 도로구간내의 차량의 대수를 관측하려면 관측 지점이 한정되며 사람이 직접 관측한다고 해도 오차가 발생할 수 있고, 영상검지기(videologging system)나 항공관측을 실시할 경우 막대한 비용과 시간이 소요되는 제 약이 있다. 또한 교통특성분석에서 공간개념의 밀도를 사용하기 때문에 관측된 속도를 공간평균속도로 변환시켜 분석하여 도로 시설의 운행상태를 제대로 표현할 수 없다.

그러나 점유율은 어떠한 한 지점을 통과한 차량의 일정시간 동안의 시간점유율로 검지기로 관측하여 그 값을 쉽게 사용 할 수 있고, 또한 교통특성분석에 사용되는 한 지점을 지나는 교통량과 속도에 대응하는 시간점유율을 사용하기 때문에 더욱 정확하게 도로 시설의 운행상태를 잘 표현할 수 있다.

따라서 이 연구에서는 연속류 도로시설인 도시고속도로의 본선에 검지기(NC-97)를 설치하여 관측된 실시간의 교통특 성자료를 조사하고, 교통류율과 산정된 최대 서비스 교통류 율(용량)사이의 각 서비스 수준별 v/c비와 점유율 사이의 상 호관계에 기초하여 도시고속도로 기본구간의 서비스 수준을 산정 평가 하고자 한다.

1.3

자료수집

이 연구대상 도시고속도로인 변영로는 분리된 양방향 4차로의 입체도로시설로 8개의 유출연결로, 8개의 유입연결로와 5개 소의 터널로 구성되어 있다.

이 연구를 위해 검지기(NC-97)를 도심 방향과 부도심 방향 각각 2지점 본선에 설치하여 실시간의 교통특성 자료(교통량, 속도, 밀도, 차두거리, 차두시간, 점유율)를 수집하였다.

2007

년 3월부터 7월까지 속도의 영향에 미치는 지역적 요인이 최소인 지점인 도심 방향의 (a)반여지점과 (b)망미지점과 부도심 방향의 (c)대연지점과 (d)망미지점의 본선 1,2차로에 15분 단 위로 1일 24시간씩 주말 교통특성이 없는 주중을 중심으로 교

통특성자료를 수집하였다.

주중 3일간 1일 24시간씩 15분단위로 조사된 96개 교통 특성자료 중에서 첨두시간계수(PHF)를 적용한 24개의 첨두 시간교통량과 이에 대응하는 교통특성자료인 시간평균속도, 추정밀도, 시간점유율을 산정하여 분석에 사용하였다.

2.

문헌연구

2.1

서비스 수준

미국의 도로용량편람(highway capacity manual, HCM2000) 에서는 이 연구 조건과 유사한 자유흐름 속도 80 km/h의

Multilane Highways

기본구간에 대한 서비스수준의 효과척도

기준으로 밀도(Density), 속도(Speed), 교통량 대 용량비(Volume

및 최대 서비스 교통류율(Maximum

flow rate)

이 사용되며, 그 기준들은 Table 1과 같다.

반면, 국내의 도로용량편람(KHCM2005)에서는 설계속도

80 km/h

의 고속도로 기본구간에 대한 서비스수준의 효과척도

기준으로 밀도(Density), 교통량 대 용량비(Volume to capacity

ratio, v/c ratio)

및 최대 서비스 교통류율(Maximum flow

rate)

이 사용되며, 그 기준들은 Table 2와 같다.

2.2

연구 사례

국내의 이의은 외 1인(1999)은 ‘‘고속도로의 밀도와 점유율 관계 분석’’ 연구에서 고속도로의 기본구간에서의 밀도와 점 유율의 상호 관계를 분석하여 교통류 와해구간 이전인 비정 체류 영역에서 상당히 높은 선형관계가 성립함을 제시하였다.

김정훈(2005)은 ‘‘도로고속도로의 합류부에 대한 LOS F의

Fig. 2. Map of urban freeway(Bunyoungro)

서비스 수준 확장 및 보고체계 제안’’ 연구에서 교통류율과 점유율의 관계에서 점유율이 20% 이하 일 때 상당히 높은 양의 상관관계가 나타나고, 속도와 점유율의 관계에서 상당히 높은 음의 상관관계가 나타나는 것을 제시하였다.

그러나 기존의 연구들은 단지 점유율과 밀도와의 관계 또는 점유율과 교통류율의 관계만을 단순하게 비교 분석하였을 뿐 점유율을 이용하여 교통특성사이의 상호관계분석이나 서비스 수준의 효과척도에 대한연구가 거의 없었다.

3.

교통특성분석

이 연구대상 도시고속도로의 교통특성분석에서는 중 차량 보 정계수를 고려한 교통유율(Flow rate)과 검지기를 통과한 시 점의 속도(Speed)가 사용되었고, 또한 차두시간(Headway)과 속도사이에서 산정된 차두거리의 역수로부터 산정된 추정밀 도(Density)와 단위시간동안 검지기를 통과한 차량의 시간 점유율(Occupancy)이 사용되었다.

3.1

교통류율

교통류율(flow rate)이란 15분 동안 도로 한 차로의 한 지점을 통과한 차량대수를 1시간 단위로 환산한 교통량으로 Vehicle

per hour per lane

로 나타내며, 이에 중 차량 보정계수를 고려

하여 승용차 환산 단위인 Passenger car per hour per lane

(pcphpl)

로 타나내며 다음과 같이 산정하였다.

(1)

(2)

여기서, T : 단위시간(15min)

Q : 1

시간 승용차교통량(pcphpl)

분 교통량(pc/15min/l)

N :

단위시간동안 검지기를 통과한 교통량

fHV:

중 차량 보정계수

중형차량(T

의 구성비(%)

대형차량(T

의 구성비(%)

ET1:

중형차량(T

의 승용차 환산계수(1.5)

대형차량(T

의 승용차 환산계수(2.0)

이 연구대상 도시고속도로의 주중 3일간의 교통류율의 특성 분포를 살펴보면, 평균 통행량이 867-1441pcphpl로 나타났으 며, 특히 출퇴근 시간에 차량통행 1500pcphpl 이상으로 급격히 집중됨을 나타냈다. 또한 부도심에서 도심 방향(inbound)의 반여지점은 출근시간보다 퇴근시간에 통행량이 더욱 집중됨을 나타냈고, 도심에서 부도심 방향의(outbound) 대연, 망미 지점 은 출근시간에 통행량이 더욱 집중됨을 나타냈으며 그 결과 값은 Table 3과 Fig. 3와 같았다.

차로별 교통류율 특성분포를 살펴보면 1차로의 최대 교통 류율은 대연지점을 제외하고 2096-2256pcphpl로 나타나 국 내도로용량편람에 제시된 2000pcphpl 보다 96-256pcphpl정 도 통행량이 높게 나타났으며, 2차로의 최대 교통류율은

1640 pcphpl-1740pcphpl

로 1차로보다 456-516pcphpl정도

감소하는 것으로 나타났다. 1차로에 비해 2차로의 용량이 감소 하는 것은 도시고속도로의 특성상 건설제원 부족으로 인한 충분 히 확보되지 않은 길 어깨의 영향이 클 것이라 예상되었다.

3.2

속도

속도(speed)란 단위시간동안에 차량이 주행한 거리로서 일 반적으로 kilometer per hour(km/h)로 표현되며, 이 연구대상 도시고속도로의 속도는 검지기(NC-97)에서 조사된 평균속도로 다음과 같이 산정되었다. 이 연구에서는 점유율에 대응하는 시간개념의 각 지점을 지나는 개개의 차량의 속도에 의한 시간 평균속도를 사용하였다.

(3)

여기서, u

개별 차량의 속도(km/h)

ni:

단위시간동안의 관측차량대수(pc/15min)

시간평균속도(km/h)

이 연구대상 도시고속도로의 주중 3일간의 속도특성 분포를 살펴보면, 평균속도는 80-50km/h로 나타났고, 거의 모든 지 점에서 출퇴근시간에 속도가 급격히 감소하는 것으로 나타났 으며, 부도심에서 도심 방향(inbound)이 도심에서 부도심 방 향(outbound)의 속도보다 약 10-20km/h 정도 높게 나타났

T f

×

=

Q q_i

i=1

∑

=

f_HV 1

1 P+ _T1

(

) P

(

)

=

U_t

∑

= Table 1. LOS Criteria For Multilane Highways

LOS

Criteria A B C D E

Max density(pc/km/h) 7 11 16 22 27

Average speed(km/h) 80.0 80.0 80.0 77.6 74.1 Maximum v/c 0.28 0.44 0.64 0.85 1.00 Max .service flow late(pc/h/l) 560 880 1280 1705 2000

Table 2. LOS criteria for the basic section of expressway LOS

Criteria A B C D E

Density(pcpkmpl) 6 10 14 19 28

Flow rate(pcphpl) 500 800 1150 1500 2000 v/c ratio 0.25 0.40 0.58 0.75 1.00

Table 3. Results of flow rate characteristics (pcphpl) Bound

−

Max. 2,096 1,700 2,256 1,640

Min. 72 156 172 188

Avg. 1,072 867 1,441 1,033

Bound

−

Max. 1,656 1,688 2,124 1,740

Min. 124 196 204 236

Avg. 1,110 1,028 1,408 1,146

으며, 그 결과 값은 Table 4와 Fig. 4와 같았다.

차로별 속도 특성 분포를 살펴보면, 본선 1차로에 비해 본선

차로의 속도가 약 10~30km/h 정도 낮게 나타났으며, 충분 히 확보되지 않은 길어깨와 세미 트레일러와 화물차와 같은 중 차량의 2차로 운행의 영향이 클 것이라 예상되었다.

3.3

밀도

밀도(density)란 단위구간 내 통행하는 차량수로서 단위는

vehicle per kilometer(veh/km)

로 표현되고, 이 연구대상 도

시고속도로 본선의 밀도는 차두거리의 역수로서 다음과 같이 추정된 추정 밀도로 passenger car per kilometer per lane

Fig. 3. Flow rate distribution

Table 4. Results of speed characteristics (km/h) Bound

−

Max. 101 77 101 71

Min. 31 26 34 26

Avg. 80 63 68 50

Bound

−

Max. 79 69 87 77

Min. 21 24 43 42

Avg. 59 54 73 66

Fig. 4. Speed distribution

(pcpkmpl)

을 사용하였다.

(4)

(5)

여기서, k : 추정밀도(pcpkmpl)

h : 15

분 동안의 평균 차두시간(sec)

매 15분 동안의 차두시간(sec)

ti: i

번째 차량의 도착시간(sec)

번째 차량의 도착시간(sec)

매 15분 동안의 공간평균속도(km/h)

중 차량 보정계수

이 연구대상 도시고속도로의 주중 3일간의 밀도 특성 분포를 살펴보면, 평균 밀도는 15-28pcpkmpl로 타나났으며, 방향별로 다소 차이는 있으나 출퇴근시간에 급격히 밀도가 증가하는 것으로 나타났으며 그 결과 값은 Table 5와 Fig. 5와 같았다.

차로별 밀도 특성 분포를 살펴보면 차로와 관계없이 대부분의 지점에서 거의 유사한 밀도를 나타냈으나, 대연 지점에서는 출 근시간에 2차로의 밀도가 1차로보다 상당히 높게 나타났다.

3.4

점유율

점유율(occupancy)은 단위시간당 차량이 검지기를 점유하는 시간의 비율(%)로 다음과 같이 산정되었다.

(6)

여기서, R

시간 점유율(%)

t0:

개별 차량의 검지기 점유시간(sec)

총 관측시간(sec)

이 연구대상 도시고속도로의 주중 3일간의 점유율 특성 분포 를 살펴보면, 평균 점유율은 8-14%정도로 나타났고, 방향별로 다소 차이는 있으나 대부분의 지점에서 출퇴근 시간에 점유율 이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 특히 대연지점의 퇴근 시간에는 점유율이 90%이상으로 높게 나타나 극심한 정체가 있음을 예상할 수 있었으며, 그 결과 값은 Table 6와 Fig. 6 과 같았다.

차로별 점유율특성 분포를 살펴보면 대부분의 지점에서 차 로와 관계없이 거의 유사한 점유율을 나타냈으나 대연지점 에서는 1차로와 2차로의 점유율의 분포가 상당히 다르게 나

h

∑ (

)

∑

=

k 3.6 f

×

×

=

R_t

∑

=

Table 5. Results of density characteristics (pcpkmpl) Bound

−

Max. 54 57 62 54

Min. 1 3 2 3

Avg. 16 15 28 26

Bound

−

Max. 59 57 41 39

Min. 2 3 2 3

Avg. 23 24 20 18

Fig. 5. Density distribution

Table 6. Results of occupancy characteristics (%) Bound

−

Max. 71.0 37.0 55.0 35.0

Min. 0.1 0.1 0.1 0.1

Avg. 8.0 6.0 14.0 10.0

Bound

−

Max. 99.0 33.0 14.0 49.0

Min. 0.1 0.1 0.1 0.1

Avg. 14.0 9.0 6.0 8.0

타났다.

밀도와 점유율특성 분포는 상당히 유사한 패턴과 분포를 나 타냄으로써, 밀도와 점유율은 상당히 밀접한 관계가 있음을 예 상할 수 있었다.

4.

교통특성의 상호관계 의한 서비스수준 분석

국내도로용량편람(KHCM)에서 정하고 있는 설계속도

80 km/h

의 서비스수준 효과척도로 사용되는 최대 서비스 교

통류율 대 용량 비(v/c비)를 이용하여, 이 연구 대상 도시고

속도로의 각 서비스 수준별 v/c비에 대응하는 각 서비스 수준별 최대 서비스 교통류율, 최소 속도, 최대 점유율, 최대 밀도를 분석하였다.

교통특성 상호관계 분석에서 점유율이 0%이면서 교통량이

이 아닌 자료는 0.5% 미만의 점유율이 0% 표기 되므로 이러 한 경우는 일괄적으로 0.1%로 수정하였다.

4.1

교통류율과 속도

이 연구를 위해 조사된 자료의 속도와 교통류율의 관계에서

R²= 0.7209~0.8918

로 추세선 수식이 상당히 높은 설명력을

나타냈다.

국내도로용량편람에서 설계속도 80km/h의 고속도로 본선의 각 서비스 수준별 v/c비에 대응하는 최대 서비스 교통유율과 최소속도를 산정하였으며, 그 결과 교통량이 많은 도시고속 도로 특성상 국내도로용량편람보다 최대 교통류율이 약 16-

147pcphpl

정도 높게 나타났다.

한편, 속도와 교통류율의 관계에서 본선 1차로에서는 용량 상태인 서비스수준 E의 최대 서비스 교통류율은 약 2016~

2147pcphpl

정도로 나타났고, 2차로에서는 약 1534~1715pcphpl

정도로 나타남으로써 1차로에 비해 2차로가 약 20%정도 용량 이 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 교통류율과 속도의 관계 에서 연구대상 도시고속도로의 각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율은 다음 Table 7과 같았다.

용량 상태인 서비스 수준 E의 최소 속도는 38-58km/h로 국내 도로용량편람이나 미국의 HCM과는 다르게 상당히 큰 폭 으로 감소하는 것으로 나타났으며, 이는 교통량이 많고 출퇴

Fig. 6. Occupancy distribution

Table 7. Critical flow rate for each level of service (pcphpl)

LOS A B C D E

v/c ratio(KHCM) 0.25 0.4 0.58 0.75 1.00 Flow rate(KHCM) 500 800 1150 1500 2000

Inbound

Banyeo 1 504 806 1,169 1,512 2,016 Banyeo 2 385 615 892 1,154 1,539 Mangmi 1 537 859 1,245 1,610 2,147 Mangmi 2 384 614 890 1,151 1,534

Outbound

Daeyeon 1 448 717 1,039 1,344 1,792 Daeyeon 2 415 665 964 1,246 1,662 Mangmi 1 535 856 1,241 1,605 2,140 Mangmi 2 429 686 995 1,286 1,715 Fig. 7. LOS evaluation process by occupancy

근시간에 정체가 심한 도시고속도로 특성의 영향이 클 것으로 예상되었다.

연구대상 도시고속도로의 교통류율과 속도의 관계에서 도 심방향의 각 서비스수준별 최소속도는 본선 1차로에 비해 본선

차로가 약 20km/h정도 낮게 나타났고, 부도심방향에서는

10km/h

정도 낮게 나타났다. 또한, 교통류율과 속도의 관계에서

연구대상 도시고속도로의 각 서비스수준별 최소속도는 다음

과 같았다.

특히, 연구대상 도시고속도로의 교통류율과 속도 관계에서 각 서비스 수준별 차로별 최소 속도와 최대 서비스 교통류율은 각 서비스수준에서 거의 일정한 비율로 감소하는 것으로 나타났 으며, 각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율과 최소속도의 관 계 그래프는 아래 Fig. 8과 같았다.

4.2

교통류율과 밀도

교통류율과 밀도와의 관계에서 R

이상으로 추세 선이 상당히 높은 설명력을 나타냈다.

국내도로용량편람에 제시된 설계속도 80km/h 고속도로 기본 구간의 각 서비스 수준별 v/c비에 대응하는 각 서비스수준별 최대밀도를 분석하였으며, 용량상태인 서비스수준 E의 최대

밀도는 36-45pcpkmpl로 국내도로용량편람의 기준인 28pcpkmpl 보다 상당히 높게 나타났으며, 이는 교통량이 많고 출퇴근시 간에 속도가 급격히 감소하는 도시고속도로의 특성이 반영된 것으로 보인다.

이 연구대상 도시고속도로의 각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율과 최소속도의 관계에서 교통류가 와해되는 용량상태

서비스 수준 E) 이상인 값들은 교통류율과 밀도의 관계분석 에서 큰 의미가 없기 때문에 배제되어 분석 되었다.

특히, 차로와 관계없이 각 서비스수준별 최대밀도는 거의 일 정하게 나타났으며, 연구대상 도시고속도로의 최대 서비스 교 통류율과 최대 밀도 관계 그래프는 다음 Fig. 10과 같았다.

4.3

교통류율과 점유율

이 연구대상 도시고속도로의 교통류율과 점유율 관계에서

R²= 0.9165

이상으로 추세선 수식은 높은 설명력을 나타냈다.

국내도로용량편람에 제시된 설계속도 80km/h의 본선에 각 서비스수준별 v/c비에 대응하는 최대점유율을 분석하였고, 용량 상태인 서비스수준 E의 점유율은 약 13-18%로 나타났다.

이 연구대상 도시고속도로의 각 서비스수준별 최대 서비스

Table 8. Critical speed for each level of service (km/h)

LOS A B C D E

inbound

Banyeo 1 92 88 82 76 54

Banyeo 2 72 69 64 59 41

Mangmi 1 91 87 81 74 49

Mangmi 2 69 66 61 56 38

outbound

Daeyeon 1 75 72 68 63 45

Daeyeon 2 69 66 61 56 40

Mangmi 1 83 80 77 72 58

Mangmi 2 75 73 70 66 52

Fig. 8. LOS relationship for flow rate and speed

Table 9. Critical density for each level of service (pcpkmpl)

LOS A B C D E

Density(KHCM) 6 10 14 19 28

inbound

Banyeo 1 5 8 13 18 36

Banyeo 2 6 9 15 21 41

Mangmi 1 6 10 16 23 45

Mangmi 2 6 10 15 21 42

outbound

Daeyeon 1 6 9 13 19 36

Daeyeon 2 6 10 15 21 41

Mangmi 1 6 10 15 21 40

Mangmi 2 6 9 13 19 36

Fig. 9. LOS relationship for flow rate and density Table 10. Critical occupancy for flow rate and occupancy(%)

LOS A B C D E

Inbound

Banyeo 1 2 3 5 8 16

Banyeo 2 1 3 5 8 16

Mangmi 1 2 3 6 8 18

Mangmi 2 1 2 4 6 14

Outbound

Daeyeon 1 1 2 4 6 14

Daeyeon 2 1 2 4 6 13

Mangmi 1 1 3 4 6 13

Mangmi 2 1 2 4 6 13

Table 11. Critical occupancy for density and occupancy(%)

Los A B C D E

Inbound

Banyeo 1 2 3 5 7 14

Banyeo 2 1 3 5 8 16

Mangmi 1 1 3 6 8 18

Mangmi 2 1 2 4 6 14

Outbound

Daeyeon 1 1 2 4 6 13

Daeyeon 2 1 2 4 6 13

Mangmi 1 1 3 4 6 14

Mangmi 2 1 3 4 7 14

Fig. 10. LOS relationship for flow rate and occupancy

교통류율과 최소속도의 관계에서 교통류가 와해되는 용량상태

서비스 수준 E) 이상인 값들은 교통류율과 점유율의 관계분 석에서 큰 의미가 없기 때문에 배제되어 분석 되었다.

교통류율과 점유율의 관계에서 각 서비스수준별 최대점유 율은 속도가 높은 본선 1차로가 2차로에 비하여 다소 높게 나타났으며, 각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율과 최대 점유율 관계 그래프는 Fig. 11과 같았다.

4.4

밀도와 점유율

이 연구대상 도시고속도로의 밀도와 점유율 관계에서 r =

0.9861

이상으로 상당히 높은 선형 상관관계를 나타냈다.

각 서비스수준별 최대밀도에 대응하는 각 서비스수준별 최대 점유율을 분석하였고, 그 결과 용량상태인 서비스수준 E의 점유율은 13-18%로 나타났고, 교통류율과 점유율 관계에 의한 각 서비스수준별 최대점유율과 거의 유사하게 나타나서 서비 스수준 평가에 점유율을 사용하는 것이 상당히 유효하다고 판단되었다.

이 연구대상 도시고속도로의 각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율과 최소속도의 관계에서 교통류가 와해되는 용량상태

서비스수준 E) 이상이 값들은 밀도와 점유율의 관계분석에서 큰 의미가 없기 때문에 배제하고 분석 되었다.

연구대상 도시고속도로의 각 서비스수준별 최대밀도와 최 대점유율 관계 그래프는 Fig. 10과 같았다.

5.

서비스수준의 평가

이 연구대상 도시고속도로에 각 조사지점에 대해 국내도로 용량편람에 제시된 각 서비스수준별 v/c비에 대응하는 최대 서비스 교통류율과 최소속도를 분석하였고, 그 결과 값 중에서 도심과 부도심 방향별, 차로별로 각 서비스수준별 최대 서비스

교통류율 중에서 가장 큰 값을 선정하여 서비스수준 평가에 사용 하였다.

각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율은 50pcphpl 단위 로 반올림하여 사용하였으며, 각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율에 대응하는 속도를 각 서비스수준별 최소 속도로 선택하여 사용하였으며, 그 결과 값은 Table 12과 Fig. 12 와 같았다.

이때 각 서비스수준별 최대 교통류율은 본선 1차로에 비해

차로의 최대 서비스 교통류율이 약 400-500pcphpl 정도 감소 하였지만, 각 차로별 같은 비율로 최대 서비스 교통류율이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 각 서비스수준별 최소속도 역시 최대 서비스 교통류율과 마찬가지로 본선 1차로에 비해

차로가 약 10-20km/h정도 감소하는 것으로 나타났다.

한편, 연구대상 도시고속도로의 각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율과 최대밀도는 다음과 같고, 국내도로용량편람에 제 시된 효과적도 기준인 최대밀도 서비스수준 E에서 약 12-

17pcpkmpl

정도 크게 나타났으며, 이는 교통량이 많고 출퇴근

시간에 정체가 심한 도시고속도로의 특성이 반영 된 것으로

Table 12. LOS evaluation by flow rate and speed

Bound A B C D E

Flow rate (pcphpl)

Inbound 1Lane 550 850 1,250 1,600 2,150 2Lane 400 600 900 1,150 1,550

Outbound 1Lane 550 850 1,250 1,600 2,150 2Lane 450 700 1,000 1,300 1,700

Speed (kph)

Inbound 1Lane 91 87 81 74 49

2Lane 72 69 64 59 41

Outbound 1Lane 83 80 77 72 58

2Lane 75 73 70 66 52

분석되었으며 그 결과 값은 Table 13과 같았다.

각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율과 최대밀도 관계에서 도심방향이 부도심방향보다 다소 높게 나타났지만, 차로와 관 계없이 일정하게 나타나 교통류율과 밀도의 관계에서 방향별 차로별 특성은 최대밀도에 의한 서비스수준 평가에 영향을 거의 미치지 않는 것으로 나타났다.

이 연구대상 도시고속도로에서 실제로 관측한 자료(교통량, 속도, 점유율)의 결과로 산정할 수 있는 시간 개념의 교통류율, 시간평균속도, 시간점유율의 관계 분석을 통해서 국내도로용 량편람에 제시된 설계속도 80km/h 고속도로 본선에 사용되는 서비스수준 효과척도인 v/c비에 대응하는 각 서비스수준별 최대 서비스 교통류율을 분석하였고, 분석한 교통류율과 점유 율의 관계 분석을 통해서 방향과 차선을 고려한 각 서비스 수준별 최대점유율을 분석하여 각 서비스수준별 점유율이 가장 큰 값을 도시고속도로 서비스수준 평가 효과척도로 제시하 였으며 그 결과는 Table 14와 같았다.

도시고속도로의 점유율에 의한 서비스수준평가는 도심방향이 부도심방향에 비하여 다소 높게 나타났는데, 이는 속도 차의 영향이 클 것으로 예상되었으며, 대체적으로 도심방향의 각

Table 13. LOS evaluation by density

bound A B C D E

Density (pcpkmpl)

Inbound 1Lane 6 10 16 23 45

2Lane 6 10 15 21 42

Outbound

1Lane 6 10 15 21 40

2Lane 6 10 15 21 41

Fig. 12. LOS evaluation by flow rate and speed

Fig. 13. LOS evaluation by flow rate and density Table 14. LOS evaluation by occupancy

Bound A B C D E

Density (pcpkmpl)

Inbound 1Lane 2 3 6 8 18

2Lane 1 3 5 8 16

Outbound 1Lane 1 3 4 6 14

2Lane 1 2 4 6 13

Fig. 14. LOS evaluation by flow rate and occupancy

서비스수준별 점유율은 2-18%로 나타났고, 부도심방향의 각 서비스수준별 점유율은 1-14%로 나타났다. 또한 각 방향별 교통류율과 점유율의 관계그래프는 Fig. 14와 같았다.

6.

결 론

이 연구대상 도시고속도로의 교통특성분석과 상호관계분석을 실시하고, 방향별 차로별 최대 서비스 교통류율, 서비스수준별

에 기초한 최대 서비스 교통류율 및 최대 서비스 교통류율에 따른 각 서비스수준별 최대점유율을 산정하여 비교한 결과 다음과 같은 결론에 도달하게 되었다.

1.

연구대상 도시고속도로의 방향별 차로별 교통특성에 있어 서 현저한 차이를 보였는데, 최대 교통류율에서 부도심방 향보다는 도심방향이 약 6%정도 높게 나타났고, 차로별 최 대 교통류율에서 본선 1차로가 2차로에 비하여 약 18%정 도의 높게 나타났다.

2.

연구대상 도시고속도로의 방향별 자유흐름속도에서 도심 방향보다는 부도심방향이 약 10%정도 높게 나타났고, 차 로별 자유흐름속도에서 본선 2차로보다는 본선 1차로가 약 20%정도 높게 나타났다.

3.

연구대상 도시고속도로의 교통류율과 밀도사이에서 용량 상 태인 서비스수준 E의 밀도가 대체적으로 약 40~45pcpkmpl 로 나타나 도로용량편람의 밀도와 서비스수준 E에서 현저 한 차이를 보이는 것으로 나타났다.

4.

도시고속도로의 교통류율과 점유율의 관계에서는 도심방향 의 용량상태인 서비스수준 E 점유율이 약 18%로 나타

났고, 부도심방향의 점유율은 약 14%로 나타났다.

5.

따라서 도시고속도로의 각 서비스수준별 최대 점유율은

LOS A

≤ 2%, LOS B ≤ 3%, LOS C ≤ 6%, LOS D ≤ 8%,

LOS E

≤ 18%, LOS F > 18%로 평가기준을 정할 수 있

었다.

향후 연구과제로서 도시고속도로뿐만 아니라 국내의 고속 도로의 교통특성을 관측하여 상호 관계 분석을 통해서 추정 밀도를 대체할 수 있는 점유율을 이용하여 고속도로의 서비 스수준 평가 효과척도를 제시하는 연구가 필요할 것으로 생각 되었다.

참고문헌

건설교통부(2005) 도로용량편람, pp. 18-19.

김정훈(2005) 도시고속도로의 합류부에 대한

의 서비스수 준 확장 및 보고체계 제안, 박사학위논문. 한국해양대학교.

이의은, 천호영(1999) 고속도로의 밀도와 점유율 관계 분석,

American Association of State Highway and Transportation Offi- cialsAASHTO (2001) A Policy on Geometric Design of High- ways and Streets, pp. 84-85.

Transportation Research Board (2000) Highway Capacity Manual (HCM 2000), PartII, Chapter 14.

(

접수일: 2008.10.10/심사일: 2008.11.14/심사완료일: 2008.11.14)