고속도로 램프미터링의 최적 정지선 위치 결정

Abstract

미국 및 유럽등지의 여러 나라에서는 효율적인 도로운영의 한 전략으로 램프미터링을 시행중에 있다. 그러나 아직 우리나라에서는 그 활용이 미비하며 정지선에 관한 명확한 설치기준은 우리나라뿐 아니라 외국에도 없다. 본 연구는 본선 및 인접도로의 혼잡을 최소화하기 위한 정지선의 위치 결정을 목적으로 한다. 가속차로의 길이와 대기공간의 길이는 램프의 정지선의 위치에 따라 변하게 된다. 가속차로의 길이가 충분히 길지 않다면 가속차로의 끝부분, 즉 합류부에서 합류차량의 속도가 본선의 주행차량보다 속도가 느리므로 본선의 최대 통과 가능 교통량에 영향을 미칠 것이다. 또한 대기공간의 길이 역시 지나치게 짧을 경우 램프미터링으로 인한 대기행렬이 쉽게 인접도로로 넘어갈 것이며 이로 인하여 인접도로의 최대 통과 가능 교통량에 영향을 미칠 것이다. 따라서 가속차로의 길이와 대기공간의 길이의 충분한 확보가 필요 하지만 우리나라의 경우 도로의 설계시 램프미터링을 염두에 두고 설계를 하지 않아 램프미터링의 실시가 효율적인 구간에도 설치할 공간이 부족한 곳이 많다. 이러한 공간에선 적정한 수준의 경계선이 필요할 것이며 이 적정한 수준을 결정하는 합리적인 근거가 필요할 것이다. 본 연구에서는 가속차로의 길이가 본선의 최대 통과 가능 교통량에 미치는 영향을 합류시 속도와 임계밀도의 곱을 최대 통과 가능 교통량으로 간주하여 본선의 BPR식의 용량항에 적용하였고, 대기공간의 길이가 인접 하부도로에 미치는 영향을 대기행렬이 인접도로로 넘어가는 순간부터 사고시 용량을 적용하여 인접도로의 BPR식의 용량항에 적용하였다. 계산결과를 토대로 본선 및 하부도로의 통행시간이 가장 적게 걸린 경우를 최적 정지선의 위치로 결정하였다. 가상의 진입로에 교통량을 세 가지 상황으로 가정하여 모델을 적용시켜 본 결과 총 통행시간이 가장 적게 걸린 정지선의 위치를 찾을 수 있었으며 이를 최적 정지선 위치로 결정하였다. 이 연구에서 소개한 방법으로 정지선의 위치를 결정하였을 경우 본선 뿐만 아니라 하부도로까지 고려한 총 통행시간의 절감이 가능하며 또한 향후 우리나라에 램프미터링이 도입되었을 시 정지선의 위치를 효율적으로 결정하는 근간이 될 것이다.

In many countries like america and in europe, they use ramp metering for useful management of road. But in KOREA, they don't use ramp metering yet. Moreover there are no clear standards of stopbar not only in KOREA but foreign. This research has a purpose of deciding the location of stopbar to minimize the congestion of main stream and adjacent road. The length of acceleration lane changes as the location of stopbar. If there is not enough length of acceleration lane, the maximum throughout volume of traffic should be decresed because the speed of the car entering the highway is slower than passing cars in the main highway. And if there is not enough space, queuing will exceed the capacity of the storage space so it will impact to the adjacent road. So it is necessary to keep enough length of acceleration lane and storage space, but it is not easy to secure enough length because they designed the road without ramp metering. So it is difficult to apply the ramp metering where effect is expectable if ramp metering is conducted. It is necessary to decide proper location of stop bar in this area and it is also important that it should be based on reasonable basis. In this research, we apply the capacity to the BPR function by multiplying the speed of joining point and critical density in order to reflect the effect how the length of acceleration lane influence the maximum throughout volume of main stream. And we also consider the effect of storage space by applying the capacity of accident to the BPR function when the queuing starts exceeding to the adjacent road. We decide the best location of stop bar when the travel time is minimum. We assume the volume and apply to the imaginary intersection. As a result we could find the location of stop bar where the travel time was minimum, and decided the best location of stop bar. If the location of stop bar is decided by this method introduced in this research, the travel time which contain not only main highway but also adjacent road could be reduced. So it can be a basis for reasonable location of stop bar if ramp metering is implemented in KOREA in the future.