Assessment of Freeway Link Performance Reduction due to Traffic Crashes Using Resilience Indices

Abstract

This study develops a framework to quantitatively assess traffic resilience on freeway link caused by traffic accident. The term freeway traffic resilience is defined by reviewing literatures on transport system resilience. Indices for freeway traffic resilience are designed based on traffic flow characteristics and adaptive capabilities of transport systems. To identify the accident impact region, traffic state classification technique by utilizing multivariate Gaussian Mixture Model (GMM) is applied. Experimental analysis is conducted on Kyungbu Expressway, Seohaean Expressway, Yeongdong Expressway, and Joongang Expressway. Accident reports and 5-minute aggregated loop detector data are collected between 2010 and 2014. Influential factor analysis reveals the uncharted characteristics of the freeway traffic resilience properties during accident. Potential applications of this study lie in assessment of existing infrastructures during disruptive events, effective analysis of traffic management facilities, and guidelines for roadway design. Traffic resilience assessment framework in this study would be also applicable to other type of roadways, other transport systems (e.g. subway, airline, and maritime), and even different systems (e.g. electric grid, water supply, etc.).

본 논문은 교통사고와 같은 임의의 유고 상황에 대한 고속도로 시스템의 회복탄력성 평가 방법론을 개발하였음. 교통류의 특성을 반영하여 고속도로 시스템의 회복탄력성을 정의하였으며, 교통사고에 대한 고속도로 구간의 저항 및 회복 능력을 정량적으로 평가하기 위한 지표를 개발하였음. 기존 교통사고 영향분석 연구에서 교통상태 분류 시 주관적 기준을 사용했던 한계를 개선하기 위해 확률적 모형 기반 교통상태 분류 방법을 제시하였으며, 이를 교통사고 영향 범위 설정 및 회복탄력성 지표 산정에 활용하였음. 제시된 방법론을 적용하여 국내 고속도로 링크의 교통사고에 대한 회복탄력성 평가지표를 산정하고, 각 지표 값의 분포적 특성 및 지표 간 관계를 분석하였음. 또한, 통계적 모형 기반 분석을 통해 기하구조, 교통량, 교통사고 특성 등 다양한 변수가 고속도로 구간의 회복탄력성에 미치는 영향을 규명하였음. 본 연구는 향후 교통안전 개선사업 대상지점 선정 및 가변차로, 구간단속, 가변속도제어, 램프 미터링 등 교통 운영관리 시설물의 효과평가 시 보조지표로 활용 가능하며, 이 외에도 다양한 교통정책의 개발 및 평가 측면에서 다양한 활용방안을 가짐. 또한 본 연구에서 제시한 교통 시스템 회복탄력성 평가 방법론은 네트워크 레벨의 다수단 교통 시스템으로 그 범위를 확장할 수 있으며, 고속도로 외에도 다양한 유형의 교통 및 타 시스템의 회복탄력성 평가에도 적용할 수 있음.