연속류에서의 가변속도제어 운영효과 = Effects of variable speed limits operation on Freeway

국문 초록 (Abstract)

고속도로의 교통량 증가로 인해 교통정체가 심각해지고 있는 실정이다. 이에 대한 해결 방법으로 시설 확대의 방법과 운영개선 방법이 있다. 시설 확대의 방법에는 도로증설과 같은 방법이 있으나, 설치 공간 및 예산 투자비용의 한계가 있다. 반면, 차로제어시스템(LCS : Lane Control System), 진출입제어시스템(RMS : Ramp metering system), 가변속도제어(VSL : Variable Speed Limit)와 같은 운영개선 방법은 교통정체 문제를 개선하는데 있어서 유용한 수단으로써 적용이 가능하다.
본 연구에서는 독일, 영국과 같은 유럽지역에서는 주로 이용되고 있으며, 국내에서는 설치는 되어 있으나 제대로 운영되고 있지 않은 가변속도제어를 중심으로 연구하였다. 가변속도제어의 효과를 이론적으로 검증하기 위해서 실제 운영데이터가 요구되나, 현재 국내에서는 가변속도제어를 운영하고 있지 않기 때문에 실제 운영데이터를 이용한 분석이 불가능 하다. 이에 현실 모사가 가능한 미시적 시뮬레이터인 VISSIM을 이용하여 추출한 이력자료를 토대로 가변속도제어의 운영효과를 분석하고, 이를 교통류 모형과 충격파 이론을 이용하여 개선효과에 대한 이론적 검증을 수행하였다. 가변속도제어를 적용해줌으로써 미적용 시 대비 차량들의 제한속도 감소로 인해 대기행렬 생성 시간이 지연되고, 대기행렬의 해소시간은 단축됨으로써 지체가 감소하는 효과를 확인하였다. 이러한 효과에 대하여 이론적으로 검증하는데 초점을 두었으며, 사고발생에 따라 제한속도가 변경되는 상황을 교통량-밀도 관계도와 충격파이론을 이용하여 교통류 전이 현상 및 교통류의 연속적인 움직임을 검증 할 수 있었다. 향후 가변속도제어의 제어 범위를 결정하고, 제한속도의 단계를 결정하는 등의 운영 전략을 설정하는데 기반이 될 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As the traffic volume is getting to increase on high way. traffic congestion is also becoming more serious. The way to solve those problems are the expansion of facilities and the omprovement of operation. Expending facilities such as constructing new roads is a best solution to solve the congestion, but it has some problems in budget and space. So the method of improving operation like LCS(Lane Control System). RMS(Ramp Metering System), VSL(Variable Speed Limit) are recently considered more efficient to solve the traffice congestion.
This study is aimed to evaluate and verify the effect of VSi, based on traffic flow model and shock wave theory. Analyses the effect of VSL have been done using the data from VISSIM micro-simulation program, After that, the time-space diagrams from the result of model are compared with that of the traffic flow model and shock wave theory.
As the result of evalustion, there are effects on slowdown the speed of shockwave and reducing the average delay as compared with that of the non-VSL, case, And the effects and the changes of traffic flow in VSL, case are verified as q-k curve and shock wave theory.
This study will be preliminary research to decide the scope of VSL control and make decisions for control strategied form now on.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 1
• 제1절 연구의 배경 및 목적 = 1
• 제2절 연구의 범위 및 내용 = 3
• 제2장 기존이론 및 관련연구 고찰 = 5
• 제1절 속도제어기법 = 5
• 1. 정적속도제어 = 5
• 2. 가변속도제어 = 6
• 제2절 가변속도제어 관련 연구 = 7
• 1. Zackor (1991) = 7
• 2. Papageorgiou et al. (2007) = 8
• 3. Lyles et al. (2004) = 9
• 4. 강경표 외 (2006) = 10
• 5. P. Allaby et al. (2007) = 11
• 6. 가변속도제어 국외 운영 사례 = 12
• 제3절 교통류 이론 = 13
• 1. 교통류 모형 = 13
• 2. Newell의 Simplified Traffic Flow Theory = 14
• 3. 충격파(Shock Wave) 이론 = 15
• 제3장 가변속도제어 운영효과분석 = 17
• 제1절 모의실험의 목적 = 17
• 제2절 모의실험 환경구성 = 18
• 1. 시뮬레이션 프로그램 선정 = 18
• 2. 도로조건 = 19
• 3. 교통조건 = 20
• 4. 시나리오 = 21
• 제3절 제한속도에 따른 교통량-밀도 관계 = 23
• 제4절 분석결과 = 27
• 1. 대기행렬길이 = 27
• 2. 지체 = 28
• 3. 통과교통량 = 29
• 4. 분석결과 종합 = 30
• 제4장 가변속도제어 효과분석에 대한 이론적 검증 = 31
• 제1절 시뮬레이션 이력자료기반 검증 = 31
• 제2절 교통량-밀도 모형 기반 검증 = 33
• 1. 가변속도제어 미적용 시 = 33
• 2. 가변속도제어 적용 시 = 34
• 제3절 충격파 이론 기반 검증 = 37
• 1. 가변속도제어 미적용 시 = 37
• 2. 가변속도제어 적용 시 = 38
• 제5장 결론 및 향후 연구과제 = 40
• 참고문헌 = 42
• Abstract = 44