차량 내비게이션 자료를 활용한 도시내 도로의 통행시간 신뢰성 지표 추정

Abstract

Travel time reliability refers to the concept of whether a traveler can reach their desired destination accurately at the preferred arrival time. To improve the level of service for roads, it is essential to supply reliable roads not only from the perspective of traffic flow but also from the aspect of reliability. Quantifying the variability of travel time on roads requires the development and estimation of travel time reliability measures. Previous studies have mainly focused on inter-city roads, but urban roads have distinct characteristics that necessitate separate estimation of travel time reliability measures. Urban roads have narrow and short geometries with various facilities. As a result, urban roads often have more speed limit regulations compared to inter-city roads, and frequent lane changes occur at access roads for intersection. Furthermore, the lane width and lateral clearance are narrower on urban roads, and many road segments have only two lanes or less, resulting in negative influence of neighboring vehicles on heavy vehicles. Moreover, during peak hours, there are many commuters for work, leading to prioritize punctuality compared to non-peak hours. Finally, as enforcement roads, unexpected events occur frequently, leading to rapid accelerations and decelerations. In this study, Factors that cause individual travel times to vary are considered to be "the congestion level on roads and unique characteristics of urban roads." Accordingly, a basic model is developed to estimate travel time reliability using the congestion level and length of road segments as explanatory variables. The characteristics of urban roads are incorporated into an extended model, and a comparison with the basic model is performed to select the optimal model. The results estimating the optimal model reveal that variables representing Diurnal variation, bus-vehicle rate, and the frequency of rapid accelerations and decelerations are significant. Especially, the frequency of rapid accelerations and decelerations can be seen as a driving behavior of travelers, indicating that travel time reliability on urban roads is influenced by individual characteristics of travelers. In other words, even under the same geometries and traffic flow levels on the same road, different travelers may exhibit different travel time reliability. Moreover, the interaction effect between the frequency of rapid accelerations and decelerations and congestion index is found to be significant. Road segments with a higher frequency of rapid accelerations and decelerations experience more significant deterioration in travel time reliability due to congestion. Conversely, in congested road segments, any driver's rapid accelerations and decelerations have a greater impact on travel time reliability. This interaction effect is more pronounced during non-peak hours compared to peak hours. This study utilized car navigation data to estimate travel time reliability on urban roads, which takes into account their unique characteristics. Results demonstrate that travel time reliability on urban roads includes individual characteristics of road users. Furthermore, Delay Time, the modified buffer time, is proposed as a suitable travel time reliability measure for urban roads, which can be utilized in future studies to estimate travel time reliability on roads located in urban areas and where traffic flow is interrupted.

통행시간 신뢰성은 통행자가 원하는 도착시간에 정확하게 목적지에 도달할 수 있는가를 나타내는 개념으로, 도로의 서비스 수준을 향상시키기 위해서는 기존의 소통측면 뿐만 아니라 신뢰성 측면에서 안정된 도로를 공급해야 한다. 도로의 변동성을 계량적으로 나타내기 위해 통행시간 신뢰성 지표 개발과 추정 연구가 필요하다. 기존 연구는 주로 지역(도시)간 도로에서 수행되었는데, 도시내 도로는 지역간 도로와는 다른 특성이 있기 때문에 별도의 지표 추정이 필요하다. 첫째, 도시내 도로에는 좁고 짧은 기하구조와 다양한 시설이 있다. 이에 따라 도시내 도로에는 속도제한 규제가 지역간 도로에 비해 더 많이 시행되고, 교차로 회전을 위해 접근로에서 차로를 변경하는 주행이 많다. 그리고 차로 폭과 측방 여유폭이 좁게 설계되고 다수 도로구간의 차로 수가 2차로 이하이기 때문에 주변 차량에 대한 중차량의 영향력이 크다. 또한 첨두 시간대에 직장으로 향하는 통근자가 많으므로 비첨두 시간대와 비교하여 정시성을 지향하는 경향이 뚜렷하다. 마지막으로 단속류 도로로서 돌발상황이 빈번히 발생해 급한 가속/감속 주행이 많다. 본 연구는 개별 차량의 통행시간을 서로 다르게 하는 요인에 대해 도시내 도로의 통행시간 신뢰성은 도로구간의 혼잡도와 도시내 도로 특성으로 결정된다라는 관점으로 접근한다. 이에 따라 도로구간 혼잡도와 도로구간 길이로 통행시간 신뢰성을 추정하는 지역간 도로 모형을 기본 모형으로 설정하고 모형의 설명력을 확인한다. 그리고 도시내 도로의 특성이 반영된 확장 모형을 설정하고 기본 모형과의 비교를 통해 최종 모형을 선정한다. 최적모형 추정 결과를 바탕으로 도시내 도로 특성 변수 중 일변동 특성, 버스차량 비율, 급가감속 횟수 비율 변수가 유의하였다. 특히 급가감속 횟수비율 변수는 통행자의 주행성향으로 볼 수 있기 때문에 도시내 도로의 통행시간 신뢰성은 통행자의 개별특성에 영향을 받는다고 할 수 있다. 다시 말해, 개별 이용자의 특성에 따라 동일할 도로의 기하구조, 교통류 수준에서도 다른 통행시간 편차를 보일 수 있다. 그리고 급가감속 횟수비율과 도로 혼잡도간 상호작용이 유의함을 확인하였다. 급가감속 횟수비율이 많은 구간일수록 도로의 혼잡에 따라 통행시간 신뢰성이 크게 저하되는 것을 볼 수 있다. 반대로 도로가 혼잡한 구간에서는 어떠한 운전자의 급가감속 주행이 도로의 통행시간 신뢰성에 더 큰 영향을 준다고 볼 수 있다. 이러한 상호작용효과는 첨두시간대보다 비첨두 시간대에 강하게 작용한다. 본 연구는 차량 내비게이션 자료를 이용함으로써 도시내 도로의 고유한 특성을 반영하여 도로의 통행시간 신뢰성을 추정하였다. 그리고 추정 결과를 통하여 도시내 도로의 통행시간 신뢰성 영향요인에는 도로 이용자의 개별 특성이 포함되어 있다는 사실을 확인하였다. 더 나아가 도로의 운영 평가지표, 통행시간 신뢰성 편익 추정을 위해 도시내 도로에 적합한 통행시간 신뢰성 지표로 지연시간를 제안하였다. 이에 본 연구에서 구축한 모형과 제안된 지표를 향후 도시지역의 단속류 도로 통행시간 신뢰성 추정 연구에 이용할 수 있을 것이다.