고속도로 화물차의 군집주행이 교통류에 미치는 영향 및 전용차로 효과 연구

Abstract

화물차 군집주행이 화물교통량 증가에 따른 도로 혼잡 증가 및 사고발생 위험, 에너지 사용 증가 문제 등의 해결을 위한 대안이 될 수 있기에 선진국에서는 화물차 군집주행 상용화를 위한 기술개발 및 실증연구가 이루어져왔다. 자율주행 사회로의 성공적인 전환을 위해서는 우리나라도 자율주행 기술과 법제도, 인프라 정비 등 다양한 방면에서 준비가 필요하다. 이처럼 자율주행 시대를 대비하기 위해서는 자동차 기술 뿐 아니라 도로 운영전략 등 인프라 차원의 검토가 함께 필요하다는 점을 감안하여 국내 도로·교통 조건을 기반으로 화물차 군집주행이 교통류에 미치는 영향과 군집주행 전용차로 도입 효과를 분석하는 연구를 수행하였다. 연구결과, 화물차 군집주행이 교통류에 미치는 영향으로는 교통량이 많고 화물차 혼입률이 높을수록 자율주행화물차의 군집비율이 높아지고 최대 군집형성 규모가 증가함에 따라 화물차 군집주행으로 인한 평균속도 증가효과가 더 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 따라서 교통량이 많고 화물 통행량이 많은 노선에서 화물차 군집주행은 긍정적으로 검토될 수 있을 것이다. 하지만, 진출입 등으로 대기행렬이 발생한 경우에는 군집주행으로 인한 평균속도 증가효과는 기대하기 어려우며 오히려 전체 네트워크의 처리량이 감소할 수 있는 것으로 분석되었으므로 군집주행 효과를 극대화하기 위해서는 접속부의 용량 확보 등 접속도로와 연계된 교통운영 전략이 필요하다는 점을 확인할 수 있었다. 다음으로, 군집 전용차로의 효과로는 자율주행화물차 비율(MPR)이 100%가 되어 한 개 차로가 완전히 자율주행화물차만으로 운영될 경우에만 전용차로 미도입 시 보다 평균속도 및 처리량 증가, 비자율차 상충률 감소 등 모든 측면에서 긍정적인 효과를 얻을 수 있었으나, 접속부의 용량이 부족할 경우 평균속도가 크게 감소할 수 있는 결과가 나타났으므로 본선에 일괄적으로 전용차로를 도입하기에 앞서 고속도로 접속부 및 연결도로의 용량이나 속도, 교통량 등에 기반하여 구간별 운영전략 수립이 필요하다는 점을 확인하였다. 이처럼 본 연구는 국내 도로·교통 조건을 시나리오에 반영하여 군집주행의 영향을 종합적으로 분석하였다. 연구결과를 통해 고속도로 구간별, 시간대별로 군집주행 및 전용차로의 영향을 가늠해 볼 수 있으므로 향후 화물차 군집주행을 고려한 도로 운영전략 수립이나 관리에 기초자료로 사용할 수 있을 것이다.

Truck platooning has the potential to solve the problems of road congestion, risk of accidents, and increased energy usage with increasing demand of freight transport. Technology development and empirical research have been conducted in advanced countries to commercialize truck platooning. For the transition towards a shared road network with an increasing number of automated vehicles, Korea also needs to prepare in various ways. Some of these ways include autonomous driving technologies, legal systems, and infrastructure. Considering the need for an infrastructure-level review, which would include not only automotive technology, but also road operation strategies, this study analyzed the impact of truck platooning on freeway traffic flow and the effects of dedicated lanes based on domestic road and traffic conditions. According to the study, the higher traffic volume and truck ratio, the ratio of platoons and the size of the platoons formed increase with increasing traffic volume and truck ratio, which increase the average speed of the network. Therefore, routes with heavy traffic and heavy cargo traffic could be positively considered for truck platooning. On the other hand, an increase in the average speed of the entire network is difficult to expect during a queue because of entry and exit. Hence, the overall throughput of the network can be reduced. Accordingly, traffic operation strategies associated with the access road, such as securing the capacity of the connection, are needed to maximize the effects of truck platooning. When it comes to the effect of dedicated lane, it could have a positive effect only if one lane was fully operated by automated trucks under the condition of 100% MPR, which allowed positive effects in all aspects, such as higher average speed, throughput, and reduced conflict rates. However, since the results showed that the average speed could be greatly reduced if the capacity of connections was insufficient, it was confirmed that the operation strategy for each section was needed based on the capacity, speed, and traffic volume of the highway connection and connecting roads before introducing the dedicated lanes all together. As such, this study comprehensively analyzed the impact of truck platooning by reflecting domestic road and traffic conditions in the scenario. Since the results of the study can be used to measure the impact of truck platooning and dedicated lane by section and time of highways, it can be used as basic data for the establishment or management of road operation strategies considering the truck platooning in the future.