차량방호 안전시설

 

 

실물충돌시험 업무편람

 

 

 

 

 

 

2021. 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 목 차 -

차량방호안전시설 성능시험업무 처리지침 vi

 

Ⅰ. 총 론 1

1. 목적 1

2. 적용 범위 1

3. 관련 기준 및 법규 1

4. 용어의 정의 1

 

Ⅱ. 시험 기준 5

1. 일반사항 5

1.1 충격도의 산정 5

1.2 시험조건 6

1.2.1 시험 대상물 선정 6

1.2.2 시험 차량 중량 6

1.2.3 충돌 속도 6

1.2.4 충돌 각도 6

1.2.5 충돌 지점 7

1.2.6 지반 조건 8

1.3 탑승자 안전 평가 요소 11

1.3.1 THIV(탑승자 충돌속도) 산정 12

1.3.2 PHD(탑승자 가속도) 산정 15

1.3.3 ASI(Acceleration Severity Index)의 정의 15

1.3.4 THIV와 PHD의 계산 절차 16

1.3.4 ASI의 계산 17

1.4 측정 오차 18

1.5 충돌시험 시스템 18

1.5.1 시험시스템의 구성 19

1.5.2 시험시설의 규격 19

2. 방호울타리 본선구간 22

2.1 충돌시험 조건 22

2.2 성능 평가 기준 24

3. 방호울타리 전이구간 27

4. 방호울타리 단부처리시설 28

4.1 시험 대상물 28

4.2 충돌조건 28

4.3 충돌조건의 허용오차 30

4.4 성능평가 기준 31

4.5 측정항목 및 측정방법 33

5. 구조물용 충격흡수시설 34

5.1 충돌시험 조건 34

5.2 성능 평가 기준 36

5.2.1 탑승자 보호 성능 36

5.2.2 충격흡수시설의 거동 36

5.2.3 충돌 후 차량의 거동 38

6. 트럭탈부착용 충격흡수시설(TMA) 39

6.1 충돌시험 조건 40

6.1.1 시험 대상물 40

6.1.2 TMA 장착차량 40

6.2 성능평가기준 46

6.2.1 탑승자 보호성능 46

6.2.2 TMA의 거동 47

6.2.3 충돌 후 충돌차량 및 장착차량의 거동 48

 

Ⅲ. 시험 방법 49

1. 지반 조건 49

2. 시험 대상물의 설치 49

2.1 시험 대상물의 설치 49

2.2 충돌 지점의 설정 50

3. 시험차량의 준비 50

3.1 시험차량의 선정 50

3.2 시험차량의 인수 및 검사 51

3.3 시험차량의 준비 51

3.4 차량 중량 52

3.5 계측기 및 센서 설치 53

3.6 기타 준비사항 54

4. 측정 항목 및 측정 방법 56

4.1 측정 항목 56

4.2 차량 관련 측정 60

4.3 시험 대상물 관련 측정 62

4.4 촬영 62

5. 보고서 작성 64

5.1 보고서 64

5.2 시험성적서 65

 

Ⅳ. 지주의 수평지지력시험 83

1. 일반사항 83

2. 시험 대상물의 설치 83

3. 시험 준비 83

3.1 반력벽(지지물) 83

3.2 하중 재하 장비 84

3.3 측정장비 84

3.4 기타 준비사항 85

4. 측정 항목 및 측정 방법 85

4.1 측정 항목 85

5. 보고서 작성 86

 

부록 89

부록 1. 계측기기의 특성에 관한 요건 91

부록 2. 계측기기의 특성 상세 93

 

- 표 차례 -

표 2.1 탑승자 보호 성능 평가 기준 11

표 2.2 시험항목에 대한 오차 18

표 2.3 차량방호안전시설 평가 시험시스템 19

표 2.3 차량방호안전시설 평가 시험시스템(계속) 20

표 2.4 시험시설의 규격 21

표 2.5 강도성능 평가를 위한 시험조건 23

표 2.6 탑승자보호성능 평가를 위한 시험조건 23

표 2.7 탑승자보호성능 평가기준(방호울타리) 26

표 2.8 단부처리시설의 충돌시험 조건 30

표 2.9 시험항목에 대한 허용오차표 30

표 2.10 탑승자보호성능 평가기준(단부처리시설) 31

표 2.11 충격흡수시설 충돌시험 조건 35

표 2.12 탑승자보호성능 평가기준(충격흡수시설) 36

표 2.13 충격흡수시설의 변형 정도에 따른 등급 37

표 2.14 충격흡수시설 탈출 박스 경계선 39

표 2.15 차량의 탈출 범위에 따른 충격흡수시설 Z의 등급 39

표 3.1 방호울타리 본선구간 및 전이구간 계측항목 및 계측방법 56

표 3.2 방호울타리 단부처리시설의 계측항목 및 계측방법 57

표 3.3 구조물용 충격흡수시설 계측항목 및 계측방법 58

표 3.4 트럭탈부착용 충격흡수시설 계측항목 및 계측방법 59

표 3.5 충돌속도의 검출 방법 60

표 3.6 시험차량 및 시설물의 손상상태에 관한 육안 관찰항목 62

표 3.7 카메라의 기종 및 촬영부위(방호울타리, 전이구간 기준) 63

표 3.8 카메라의 기종 및 촬영부위(충격흡수시설, 단부처리시설 기준) 63

표 4.1 지주 수평 지지력 시험 계측항목 및 계측방법 85

 

- 그림 차례 -

그림 1.1 Rolling, Pitching, Yawing 4

그림 1.2 충돌차량의 충돌속도, 충돌각도, 탈출박스 4

그림 2.1 충격도 산정 5

그림 2.2 방호울타리 충돌지점 기준 7

그림 2.3 전이구간 실물충돌시험의 충돌위치 8

그림 2.4 수평지지력시험 결과(예) 10

그림 2.5 차량과 지상좌표 12

그림 2.6 머리가 왼쪽 벽에 충돌하는 경우 15

그림 2.7 동적최대 변형거리(D)와 최대 점유폭(W) 25

그림 2.8 종방향 방호울타리의 탈출박스 27

그림 2.9 충돌차량의 충돌위치 및 충돌방향 29

그림 2.10 단부처리시설의 변형거리 32

그림 2.11 충돌 차량의 충돌 위치 및 충돌 방향(시험 ①～시험 ⑤) 34

그림 2.12 충격흡수시설의 변형 한계 37

그림 2.13 가상의 탈출 박스 38

그림 3.1 방호울타리 및 전이구간 충돌시험 카메라 배치도 64

그림 3.2 충격흡수시설 및 단부처리시설 충돌시험 카메라 배치도 64

그림 3.3 방호울타리 성능평가 충돌시험성적서(예시) 66

그림 3.4 방호울타리 성능평가 충돌시험 결과 총괄표 67

그림 3.5 충격흡수시설 성능평가 충돌시험성적서(예시) 70

그림 3.6 충격흡수시설 성능평가 충돌시험 결과 총괄표 71

그림 3.7 단부처리시설 성능평가 충돌시험성적서(예시) 73

그림 3.8 단부처리시설 성능평가 충돌시험 결과 총괄표 74

그림 3.9 TMA 성능평가 충돌시험성적서(예시) 76

그림 3.10 TMA 성능평가 충돌시험 결과 총괄표 77

그림 4.1 지주 수평지지력 시험성적서(예시) 87

 

차량방호안전시설 성능시험업무 처리지침

제1장(총칙)

제1조(목적) 이 지침은 차량방호안전시설의 성능시험절차 등에 관한 사항을 정하여 차량방호안전시설의 품질 및 안전성을 확보함으로써 도로안전에 기여하고 공공의 복지를 증진함을 목적으로 한다.

 

제2조(정의) 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다.

1. "도로안전시설"이라 함은 도로법 제2조 및 도로의 구조·시설기준에 관한 규칙 제38조에 따라 국토교통부 장관이 정한 시설을 말한다.

2. "차량방호 안전시설"이라 함은 방호울타리(노측용, 중앙분리대용, 교량용, 보도용, 전이구간, 단부처리시설 등)과 충격흡수시설(구조물용, 지주용, 트럭탈·부착용 등)을 말한다.

3. "성능시험"이라 함은 "도로안전시설 설치 및 관리지침"으로 규정한 내용에 따라 도로안전시설에 대하여 형상, 규칙, 성능 등(이하 "성능 등"이라 한다.)에 관하여 실물을 통하여 시험하는 것을 말한다.

4. "성능시험기관"이라 함은 차량방호안전시설에 관하여 성능시험 할 수 있는 업무기능, 기술인력 및 시험시설을 갖춘 비영리법인 또는 비영리단체로서 국토교통부장관이 지정한 자를 말한다.

 

제2장(성능시험)

제3조(성능시험 대상) ① 성능시험대상은 차량방호안전시설을 제작·수입·판매하는 자가 해당시설의 성능 등이 국가기준에 적합한지에 관하여 공정하고 객관적으로 평가받기 위하여 시험의뢰하는 제품 등을 대상으로 하며 개발시험 등은 이 지침의 적용을 받지 아니한다.

② 제1항의 규정에 의하여 성능시험을 받는 차량방호안전시설에 대하여 성능에 영향을 미치는 형상, 규격 등을 변경하여 제작·수입·판매하고자하는 경우에는 변경된 차량방호안전시설에 대한 성능시험을 받아야 한다.

 

제4조(성능시험기관의 지정, 연장 및 취소) ① 국토교통부장관은 성능시험기관을 지정할 때에는 업무기능, 기술인력 및 시험시설 구비여부 등을 실사하여야 한다.

② 국토교통부장관은 성능시험기관을 지정한 때에는 별지 제1호 서식에 의한 차량방호안전시설 성능시험기관 지정서를 교부하여야 하며, 별지 제2호 서식에 의한 업무수행능력, 업무수행실태 등을 감독하여야 한다. 지정 후 매 3년 마다 실태조사를 통해 감독하여야 한다.

③ 국토교통부장관은 성능시험에 관한 정책에 변경이 있거나, 또는 지정한 성능시험기관이 당해 업무수행에 부적합하다고 판단되는 경우 성능시험기관의 지정을 취소할 수 있다.

④ 국토교통부장관은 성능시험기관을 지정 또는 취소한 때에는 이를 관보에 게재하여야 한다.

 

제5조(성능시험에 따른 위험부담 등) ① 이 지침과 관련한 성능시험 등의 업무수행 중 발생하는 제반 손해 또는 위험부담 사유가 발생한 때에는 성능시험기관이 이를 부담하여야 한다.

② 성능시험기관의 이전 또는 지정 후 매 3년 마다 업무수행능력, 업무수행실태 등의 실태조사 비용은 성능시험기관이 이를 부담하여야 한다.

 

제6조(시험성적서 교부 및 관리) ① 성능시험기관이 차량방호안전시설에 대한 성능을 시험할 때에는 도로안전시설 설치 및 관리지침에 정한 바에 따라 시험하여야 한다.

② 성능시험기관은 시험성적의 사후관리를 위하여 의뢰 받은 시험제품에 관한 설계도면, 재료분석표, 화학·물리적 시험성적서 등(이하 "도면 등"이라 한다.)과 주요부재 시료를 확보하여야 한다.

③ 성능시험결과는 공개를 원칙으로 하며, 성능시험결과 제반규정에 적합한 경우 성적서 1부를 국토교통부장관에게 제출하고, 1부는 성능기관에서 성능시험결과보고서 및 도면 등과 함께 10년 동안, 주요부재 시료는 3년 동안 보관·관리하여야 한다.

 

제7조(성능시험 처리기간 및 수수료 등) ① 처리기간, 성능시험 수수료 및 납부 방법 등 필요한 사항은 성능시험기관이 따로 정한다.

② 제1항에 의한 수수료는 성능시험에 필요한 실비로 한다.

 

제8조(기타사항 등) 기타 이 지침에서 정하지 않은 사항은 성능시험기관이 국토교통부장관과 협의하여 따라 정하는 바에 따른다.

 

[별지 제1호] 차량방호안전시설 성능시험기관 지정서

 

차량방호안전시설 성능시험기관 지정서   기관의 명칭 : ○○○○○○○○○   대표장 성명 : ○○○   주소(주사무소) : ○○○○○○○○○○   성능시험이 가능한 차량방호안전시설 : 차량방호울타리, 충격흡수시설   위 기관(법인 등)을 차량방호안전시설 성능시험기관으로 지정합니다.   ○○○○년 ○○월 ○○일   (유효기간 : ○○○○년 ○○월 ○○일)       국토교통부장관

 

 

[별지 제2호] 차량방호안전시설 성능시험장 실태조사

차량방호안전시설 성능시험장 실태조사 항목

 

업무수행 능력	점검 내용	평가 결과
		적합	부적합
[기술인력]
1. 실물충돌시험을 위한 책임자 인력 확보	- 책임자(정) : 1인, 책임자(부) : 1인 (시험의 신뢰성 확보를 위해 정규직으로 구성)
2. 시험차량 준비 및 개조 인력 확보	- 정비사 : 1인 이상 (시험의 신뢰성 및 일관성 확보를 위해 정규직으로 구성)
3. 충돌시험의 원활한 진행을 위한 보조 시험원 확보	- 시험준비 및 시험진행을 위한 보조 시험인력 최소 2인 이상 (정규직 또는 계약직)
4. 데이터 분석 및 시험결과 분석 능력	- 탑승자 안전지수, 고속카메라, 충돌거동 등을 분석할 수 있는 시험인력 확보 여부
[시험시설]
1. 시험차량 구동장비 및 시험장	- 시험차량을 구동하는 장비의 적정성 - 시험차량이 시험속도에 이르는 가속구간의 적정성
2. 탑승자보호성능 계측장비	- 최소 6채널 이상, 2000Hz 이상 등 편람에서 요구하는 데이터 계측기의 규격에 적합할 것 - 탑승자 안전지수(THIV, PHD, ASI)의 산출을 위한 검증된 소프트웨어 확보
3. 데이터 계측용 센서	- 가속도 센서 3축, 각속도 센서 3축 측정을 위한 최소 수량 확보 - 가속도 센서, 각속도 센서의 최대 2년 주기 교정
4. 고속카메라	- 고속카메라 3대 이상, 초당 500frames 이상 - 고속 사진 분석을 위한 소프트웨어 확보
5. 충돌시험 속도측정 장비	- 최소 1대 이상, 정도 : 1% 이내 - 최대 2년 주기 교정 확인
6. 시험차량 중량측정 장비	- 대형차와 소형차의 축하중을 측정할 수 있는 측정 장비 확보 - 최대 2년 주기 교정 확인
7. 지주 수평지지력 측정장비	- 성토부 사면 지주의 횡방향 지지력을 평가하기 위한 측정 장비 확보 - 로드셀, 변위계의 최대 2년 주기 교정 확인
8. 시험품 주요부재 보관장	- 주요부재 시료를 5년간 보관․관리할 수 있는 장소 확보
[운영실태]
1. 충돌시험관련 문서․데이터 등 보관	- 시험관련 문서․데이터 등 보관의 적정성
2. 충돌시험 준비 및 수행과정의 적정성	- 시험차량 준비과정 - 시험품 설치 후 제원확인 - 시험항목에 대한 허용차 확인 등
3. 충돌시험결과 처리과정의 적정성	- 객관적이고 공정한 평가 여부 - 성능시험결과 공개 - 시험성적서 국토교통부장관에게 제출
4. 시험성적서의 사후관리	- 설계도, 재료분석표, 화학․물리적 시험성적서, 주요부재 시료 등 확보 및 관리

 

 

 

 

점검자
소속	직급	이름

 

 

 

Ⅰ. 총 론

 

1. 목적

본 편람은 차량의 주행로 이탈, 정면충돌 등과 같은 치명적인 교통사고의 피해를 감소시키기 위해 설치하는 차량방호 안전시설의 성능 시험에 관한 전반적인 업무내용을 기술한 것으로, 차량방호 안전시설의 성능을 공정하고 객관적으로 평가할 뿐만 아니라 품질 및 안전성이 검증된 차량방호 안전시설의 설치를 유도함으로써 도로 이용자의 안전성 향상 도모 및 공공복리 증진을 목적으로 한다.

 

2. 적용 범위

본 편람은 도로안전시설 중 방호울타리(노측용, 중앙분리대용, 교량용, 전이구간용)와 충격흡수시설(방호울타리 단부처리용, 구조물용, 트럭탈부착용) 등과 같은 차량방호 안전시설을 대상으로 하여 그 성능에 대한 시험 기준, 시험 방법 등에 관련된 사항을 규정한다.

 

3. 관련 기준 및 법규

∙도로안전시설 설치 및 관리 지침 - 차량방호안전시설 편(국토교통부, 2014)

 

4. 용어의 정의

본 편람에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다.

∙차량방호 안전시설 : ｢도로법｣ 및 ｢도로의 구조ㆍ시설 기준에 관한 규칙｣에 규정된 시설 중 차량의 이탈이나 정면충돌 등과 같은 치명적인 교통사고의 피해를 줄이기 위해 설치하는 방호울타리(노측용, 중앙분리대용, 교량용, 전이구간용)와 충격흡수시설(방호울타리 단부처리용, 구조물용, 트럭탈부착용)

∙차량 방호울타리 : 차량이 주행 중 정상적인 주행 경로를 벗어나 길 밖, 대향차로 또는 보도 등으로 이탈하는 것을 방지하는 동시에 탑승자의 상해 및 차량의 파손을 최소한도로 줄이고 차량을 정상 진행 방향으로 복귀시키는 것을 주목적으로 설치하는 시설물

∙노측용 방호울타리 : 차량이 길 밖으로 이탈하는 것을 방지하기 위하여 도로의 길어깨 측에 설치하는 방호울타리

∙중앙분리대용 방호울타리 : 왕복방향으로 통행하는 차량들이 대향차도 쪽으로 이탈하는 것을 방지하기 위해 도로 중앙의 분리대 내에 설치하는 방호울타리

∙교량용 방호울타리 : 교량 위에서 차량이 차도로부터 교량 바깥, 보도 등으로 벗어나는 것을 방지하기 위해서 설치하는 방호울타리

∙연성 방호울타리 : 방호울타리를 강성에 따라 구분한 것으로, 차량의 충돌시에 구성 부재가 일정 한도 내에서 변형되는 방호울타리

∙강성 방호울타리 : 방호울타리를 강성에 따라 구분한 것으로, 차량의 충돌시에 구성 부재가 거의 변형되지 않는 방호울타리

∙방호울타리 전이구간 : 상이한 강도나 형식을 갖는 방호울타리들이 연결되어, 구조물의 강성이나 단면이 변화되는 구간으로 강도나 단면을 완만하게 변화시켜 연속성을 준 구간

∙방호울타리 단부처리시설 : 차량이 방호울타리의 끝 부분을 충돌할 때 차량의 거동이 불안하게 되거나 방호울타리의 단부가 차량을 관통할 수 있으므로 이를 방지하기 위해 방호울타리 단부에 설치하는 시설

∙구조물용 충격흡수시설 : 주행 차로를 벗어난 차량이 고정된 구조물 등과 직접 충돌하는 것을 방지하여, 교통사고의 치명도를 낮추는 시설

∙주행 복귀형(redirection type) 충격흡수시설 : 차량 충돌시 본래의 주행차로 방향으로 복귀시켜 정상 주행이 가능하게 하는 기능을 가진 충격흡수시설을 말함

∙주행 비복귀형(non-redirection type) 충격흡수시설 : 차량의 충격을 시설이 흡수하여, 차량이 정지하도록 하는 기능을 가진 충격흡수시설을 말함

∙트럭탈부착용 충격흡수시설(TMA) : 도로 상의 작업자 및 탑승자의 안전확보를 위해 작업용 차량에 탈부착하는 충격흡수시설

∙실물충돌시험 : 일정 충돌조건에서 실물차량을 차량방호 안전시설에 충돌시킨 후, 탑승자, 차량, 차량방호 안전시설의 거동을 분석함으로써 그 성능을 평가하는 시험

∙컴퓨터 충돌 시뮬레이션 : 컴퓨터로 충돌시험하여 탑승자, 차량, 차량방호 안전시설의 거동을 분석함으로써 그 성능을 평가하는 방법

∙충격도(Impact Severity ; IS) : 방호울타리의 충돌 면에서 직각으로 얻어지는 차량의 운동 에너지를 말하며, 본 편람에서는 차량방호울타리 등급 강도를 정의하기 위해서 사용함

∙Rolling, Pitching, Yawing : 그림 1.1에서와 같이 Rolling은 고정좌표계 X축에 관한 차량의 회전을 말하고, Pitching은 고정좌표계 Y축에 대한 차량의 회전이며, Yawing은 고정좌표계 Z축에 대한 차량의 회전을 의미함

∙충돌속도, 충돌각도, 탈출박스 : 다음 그림 1.2에서 안전시설물에 충돌할 때의 속도와 각도를 충돌속도와 충돌각도라 말하며, 충돌 후 차량의 탈출거동을 규정한 것을 탈출박스라 함

∙스내깅(Snagging) : 차량 충돌시 연성 방호울타리의 지주나 수직부재가 차량의 바퀴나 몸체나 부딪쳐 과다한 감속도를 유발하는 현상

∙포켓팅(Pocketing) : 차량 충돌시 연성 방호울타리가 주머니와 같은 과다한 변형이 발생하여 차량의 진출각도가 커지거나 차량의 진행방향을 가로막아 감속도를 유발하는 현상

 

그림 1.1 Rolling, Pitching, Yawing

 

 

그림 1.2 충돌차량의 충돌속도, 충돌각도, 탈출박스

Ⅱ. 시험 기준

 

1. 일반사항

1.1 충격도의 산정

차량방호 안전시설의 성능 확인은 등급에 따른 충격도를 실물차량 충돌시험을 통해 평가하는 것으로 한다. 충격도(IS ; Impact Severity)란 차량 충돌시 생기는 운동에너지이다. 충격도는 그림 2.1과 같은 충돌 조건에서 다음 식에 의해 계산된다.

 

 

 

 

여기서,	IS	:	충격도	(kJ)
	m	:	충돌 차량의 중량	(ton)
	V	:	충돌 속도	(km/시)
	θ	:	충돌 각도	(도)

 

그림 2.1 충격도 산정

1.2 시험조건

1.2.1 시험 대상물 선정

시험 대상물은 개수는 각 시설물의 충돌 조건에 대하여 1개씩으로 한다.

 

1.2.2 시험 차량 중량

방호울타리의 강도 성능 평가를 위한 시험에서는 중량 8,000kg의 대형차를 표준으로 하고, 상위 등급의 시험에는 14,000kg 트럭을, 그리고 필요에 따라 특수한 경우 25,000kg 또는 36,000kg의 트럭을 사용한다. 탑승자 보호 성능 평가를 위한 소형차 시험은 1,300kg 및 900kg 을 사용한다.

전이구간에 대한 시험은 방호울타리의 본 구간 시험과 동일한 조건으로 시험하며 단부처리는 1,300kg의 차량을 사용한다.

충격흡수시설의 충돌시험에 사용되는 차량의 중량은 승용차 900kg 및 1,300kg으로 한다.

 

1.2.3 충돌 속도

충돌속도는 대상 시설의 시험 기준에 따라, 방호울타리의 강도성능 평가를 위한 시험인 경우에는 55, 65, 80, 85km/시의 속도를 적용하며, 탑승자 보호성능 평가를 위한 시험인 경우에는 60, 80, 100, 120km/시의 속도를 적용한다.

전이구간에 대한 시험은 방호울타리의 본 구간 시험과 동일한 조건으로 시험하며 단부처리는 60, 80, 100km/시의 속도를 적용한다.

충격흡수시설의 시험에는 60, 80, 100, 120km/시의 충돌속도를 적용한다.

 

1.2.4 충돌 각도

충돌각도는 충돌시험 조건에 따라 방호울타리 시험인 경우, 강도성능 평가시험에는 15°, 탑승자 보호성능 평가 시험에는 20°로 한다. 전이구간의 시험은 방호울타리 본 구간과 동일하고 단부처리시설과 충격흡수시설 시험인 경우에는 정면, 혹은 측면으로 해당 시험 기준을 적용한다.

 

1.2.5 충돌 지점

충돌지점(Impact Point)이란 시험차량이 시험 대상물에 접촉하는 초기지점을 말하며, 동일한 방호울타리라도, 충돌지점에 따라 충돌시험 결과가 상이할 수 있으므로 가장 취약한 지점을 CIP(Critical Impact Point)로 선정하여야 한다. CIP는 구조물의 종류에 따라 다르고 스내깅(Snagging) 및 포켓팅(Pocketing)에 대한 CIP와 베리어 빔의 파단 위험성에 대한 CIP가 각각 다르다. 따라서 CIP는 충돌 시뮬레이션을 통하여 정확한 위치를 구하고 이 방법이 일반화되기까지는 시설물 별로 다음을 병용해서 쓰기로 한다.

 

1) 방호울타리 본선구간

본선의 충돌지점은 소형차 실험의 경우, 지주간격의 1/4∼1/2지점, 대형차 실험의 경우 파단이 우려되는 보의 접합부위로 부터 지주간격의 1/4∼1/2 지점을 설정한다.

 

2) 방호울타리 전이구간

전이구간의 충돌지점은 소형차 실험의 경우 강성이 큰 방호울타리에서 전이구간 전체길이의 1/4 지점, 대형차 실험의 경우 전체길이의 1/2 지점을 충돌지점으로 한다.

 

3) 단부처리시설 : 4장의 충돌시험 조건을 참조한다.

4) 충격흡수시설 : 5장의 충돌시험 조건을 참조한다.

5) 트럭탈부착용 충격흡수시설(TMA): 6장의 충돌시험 조건을 참조한다.

 

1.2.6 지반 조건

1) 모든 시험에서 지반조건은 차량방호 안전시설이 설치되는 곳의 표준적인 현장조건과 같도록 한다.

 

2) 성토부 충돌시험의 지반

①성토부는 시방규정(도로설계편람, 국토해양부)에 따른 표준토를 이용하고 시방규정에 제시된 노반에 대한 표준다짐방법으로 요구된 다짐시험을 실시하며 1:1.5(V:H)의 경사로 조성한다. 성토고는 지주매입깊이 + 10cm 이상으로 한다.

②지주의 설치위치는 성토비탈면 시작점(BP: Break Point)으로 한다.

③성토부시험 시 지주에 대한 수평지지력을 별도로 측정하여 기록하여야 한다.

 

3) 평지부 충돌시험의 지반

①지주가 설치되는 중심선을 따라서 지주주변의 지반이 시공현장과 동일하게 될 정도의 충분한 폭과 깊이 (최소폭: 2m, 최소 깊이: 지주 매입깊이+10cm)로 시험장의 자연지반을 굴착한 후 시방규정(도로설계편람, 국토해양부)에 따라 표준토를 시방규정에 제시된 노반에 대한 표준다짐방법으로 요구된 다짐시험을 실시한다.

(단, 지주만 단독으로 굴착 시공할 경우는 오거드릴 등으로 지름 60cm이상 최소깊이(지주 매입깊이+10cm)이상 되게 굴착한 다음 표준다짐방법으로 되메움 한다.)

③평지부시험 시 지주에 대한 수평지지력을 별도로 측정하여 기록하여야 한다.

 

4) 지주의 수평지지력시험

위 2), 3)에서 수평지지력을 측정하여 기록하는 것은 방호울타리가 시험장의 지반조건과 다른 현장에 설치될 수 있는지를 판단하기 위해서이다.

지주의 수평지지력은 유압실린더 등 적절한 가력장비를 이용하여 지주를 수평방향으로 인장 또는 압축하여 평가한다. 성토부의 경우에는 지주가 성토부 방향으로 변형되도록 힘을 가한다. 횡방향의 가력높이는 지표면으로부터 650mm로 하고 가능한 지주가 더 이상의 하중에 저항하지 못할 때까지의 하중-변위 관계를 계측한다.

하중 재하와 지주 변위량을 동시에 측정하고 하중-변위 곡선은 제품의 시험성적서에 명기하고 변위가 350mm일 때의 하중을 지주의 수평지지력으로 본다. 만일 최대하중이 변위 350mm 이전에 나타나면 그 하중을 수평지지력으로 본다.

지주의 수평지지력 시험은 충돌시험장에서 1개소, 설치현장에서 최소 1개소 이상(1km당 2개소) 실시한다.

지주의 수평지지력시험 결과는 다음과 같이 정리하여 기록한다.

 

시험기관 및 위치 : 자동차안전연구원	시험일시 : 2012. 03. 14.

 

그림 2.4 수평지지력시험 결과(예)

1.3 탑승자 안전 평가 요소

탑승자의 보호 성능은 시험차로서 승용차를 사용하고 등급별 시험 조건에서 THIV 및 PHD를 계산하여 표 2.1의 기준에 따라 평가한다. 현재 유럽연합의 기준으로 ASI를 계산하여 사용하고 있기 때문에 계측된 가속도를 이용하여 이를 계산하여 기록하면 외국과 시험결과를 공유하기 편리하기 때문에 평가에 관계없이 기록하기로 한다. THIV 및 PHD를 계산할 때에는 소수 첫째 자리에서 반올림하여 정수로 표시하고, ASI의 경우에는 소수 둘째 자리에서 반올림하여 소수 첫째 자리까지 표시하는 것으로 한다.

 

 

기준 항목	단위	한계 값
탑승자-컴파트먼트 충돌속도 (종․횡방향) THIV	km/시	33
탑승자-컴파트먼트 충돌 후 최대 가속도(종․횡방향) PHD	g	20

 

주) g : 9.8

 

THIV(Theoretical Head Impact Velocity, 탑승자-컴파트먼트 충돌속도): 차량이 안전시설에 충돌할 때 탑승자의 충돌 위험도를 평가하기 위한 지수들 중의 하나로 탑승자의 머리가 차량의 충돌속도로 자유 비행한다고 보고, 차량이 시설물과 충돌하여 감속되는 동안 머리가 자유 비행하여 차량 내부공간의 가상 면에 부딪칠 때의 차량과 이상화된 탑승자 머리의 순간 상대속도를 말한다.

PHD(Post-impact Head Deceleration, 탑승자-컴파트먼트 충돌 후 최대 가속도)는 탑승자가 차량 내부공간의 가상 면에 부딪힌 후 접촉을 유지하여 차량의 가속도를 그대로 받게 된다고 보아 THIV가 계산된 이후 계산된 차량의 10msec 평균가속도의 최대치를 말한다.

1.3.1 탑승자 충돌 속도(THIV) 산정

차량이 구조물에 접하는 순간 차량은 직선 운동을 하기 때문에 차량과 탑승자의 머리는 같은 평면상에서 일정속도 Vo를 갖는다고 가정할 수 있다. 충돌이 진행되는 동안 충돌 차량은 평면상에서만 운동한다고 가정할 수 있다. 차량이 전복되지 않는 한 차량의 Rolling, Pitching, Yawing은 시설의 성능평가에 있어 주된 관심사항이 아니고, 극단적인 수직운동은 육안 혹은 필름 분석으로 합격 여부를 판단할 수 있기 때문에 계측에서는 고려할 필요는 없다.

 

 

THIV의 계산에는 그림 2.5와 같은 두 가지 좌표를 사용한다. 는 차량 좌표계로 x는 종방향, y는 횡방향을 나타낸다. C는 차량 중심 부근점으로 두 개의 가속도계와 각속도계(yaw rate sensor)를 부착하여, , , 를 계측한다. 는 지상 좌표계로, X축은 속도 와 동일한 방향이고, O는 C의 초기 위치와 일치한다. (t)와 (t)는 C의 지상 좌표이고, (t) (t)는 머리의 지상 좌표이다.

 

1) 차량의 운동

시간 t=0에서의 초기 조건은 다음과 같이 표현된다.

 

 

요각(Yaw angle) ψ를 지상에 설치된 수직 카메라의 기록으로부터 구하거나, 측정한 각속도 를 적분하여 구한다.

 

..........................................(식 2-1)

 

그 다음 를 이용하여 차량가속도 , 를 다음과 같이 지상좌표계 의 가속도로 바꿀 수 있다.

 

..........................................(식 2-2)

 

시간 t에서의 차량 속도와 위치는 다음과 같이 적분으로 구한다.

 

, ,	..........................................(식 2-3)

 

여기서 , : 차량의 속도, , : 차량의 위치

 

2) 지상좌표계에 대한 이론적인 머리(Theoretical head)의 운동

시간 t=0에서의 초기 조건은 다음과 같이 표현된다.

 

, ,	..........................................(식 2-4)

 

머리가 등속운동을 계속한다면, 시간 t에서 머리의 위치는

 

..........................................(식 2-5)

 

 

3) 차량 좌표계에 대한 이론적인 머리의 운동

차량 좌표계에 대한 머리의 상대속도는 다음과 같이 구할 수 있다.

 

.................................................(식 2-6)

 

차량 좌표계에 대한 머리의 위치 좌표는 다음과 같이 구할 수 있다.

 

..........................................(식 2-7)

 

여기서, ,

 

4) 비행시간

차량 안에서 머리가 충돌하는 가상면은 xy면에 수직한 면이라고 본다.

최초 머리의 위치로부터 충돌면까지의 거리(Flail 거리)는 종 방향을 Dx, 횡 방향 Dy로 하여, 각각 Dx=0.6m, Dy=0.3m로 한다.

머리의 비행시간은 머리가 그림 2.7에서처럼 가상의 충돌면 3곳 가운데 어느 한 지점에 부딪친 시간으로, 다음 식을 만족하는 T중 최소값이 된다.

............................(식 2-8)

 

5) THIV의 계산

위에서 계산한 머리 비행시간 T로 부터 THIV는 다음과 같이 구한다.

 

..........................................(식 2-9)

 

여기서, , 는 차량 좌표계에 대한 머리의 상대속도

그림 2.6 머리가 왼쪽 벽에 충돌하는 경우

 

1.3.2 탑승자 가속도(PHD)의 산정

탑승자의 머리가 차량 내부의 벽에 부딪힌 후 차량의 충돌이 끝날 때 까지 벽에 밀착되어 있다고 가정한다면, t>T 이후의 차량이 받는 가속도를 탑승자의 머리가 받는다고 볼 수 있다.

따라서, PHD는 충돌 후 (t>T)로 계측된 , 의 10ms(millisecond) 평균 가운데 최대값을 구하며, 다음과 같이 계산한다.

 

t>T	...................(식 2-9)

 

여기서, 는 10ms 평균 가속도

 

1.3.3 ASI(Acceleration Severity Index)의 정의

ASI는 차량 x, y, z 각 방향 50ms 평균가속도의 각 한계가속도에 대한 비의 합을 나타내는 수치로 무차원의 스칼라로 표현된다. ASI는 항상 양의 값을 가지며, 1 보다 클수록 탑승자의 위험도는 커지게 된다.

여기서,

; ; , , , , ,

 

1.3.4 THIV와 PHD의 계산 절차

절차(1) : 차량 가속도( , ) 및 각속도( )를 초당 S회 계측하여 저장한다. 기록된 자료를 , 및 (k=1,2,…,N)라 정한다. 파일의 자료 간 시간 간격 h=kt-(k-1)t=1/S이다. 예를 들어, S가 500이면 h는 2ms가 된다.

절차(2) : 계측된 를 적분하여 를 얻는다.

 

; ;... ;

..(식 2-11)

 

절차(3) : 지상 좌표계 XY에 대한 차량 가속도를 구한다.

 

........................................(식 2-12)

 

절차(4) : 지상 좌표계에 대한 차량 가속도를 적분한다.

 

, , , ,

.....................(식 2-13)

 

절차(5) : 탑승자 머리의 상대 위치와 상대 속도의 시간이력을 계산한다.

 

............................(식 2-14)

 

여기서, , : 상대 위치

, : 상대 속도

절차(6) : 아래 세 식을 만족시키는 j중 최소값을 구한다.

 

{j=min(j)} 또는 또는

.....................(식 2-15)

 

절차(7) : THIV를 계산한다.

 

........................................(식 2-16)

 

절차(8) : 10ms의 평균 및 를 계산하여, 다음과 같이 최대값을 PHD로 한다.

 

t>T	................(식 2-17)

 

 

1.3.5 ASI의 계산

절차(1) : 차량 무게중심의 3방향 가속도( , , )를 초당 S회 계측하여 저장한다. 기록된 자료를 , , (k=1,2,…,N)라 정한다. 파일의 자료 간 시간 간격 1/S이다.

절차(2) : 동안의 자료의 수 m을 결정한다. m=INT( *S)= INT(0.05*S)로 결정되며 INT(R)은 R에 가장 가까운 정수이다. 예를 들어 S=500이면 m=25이다.

절차(3) : 아래의 식을 사용하여 평균가속도를 결정한다.

절차(4) : 아래 식을 이용하여 일련의 를 계산한다.

절차(5) : 일련의 값 중에서 최대값이 이다.

 

1.4 측정 오차

표 2.2 시험항목에 대한 오차

 

항 목	허용 오차
	방호울타리 및 전이구간시험	충격흡수시설 및 단부처리시설 시험
차량 중량	±5%
충돌속도	0.0%～+7.0%
충돌각도	±1.5°
충돌 지점	․시설물 : ±30cm, ․차 량 : ±0.05W	․시설물 : ±30cm(측면충돌), ․±0.05W(정면충돌 혹은 옵셋) ․차 량 : ±0.05W

 

주) W : 차량폭

 

1.5 충돌시험 시스템

시험기관은 충돌시험을 수행하기 위해 필요한 시설을 비롯한 충돌시험 시스템을 구비해야 한다. 이에 대해서는 본 편람에서 기술하는 시스템 구비 조건을 갖추고, 시험기관으로서 국제적인 요건에 부합하도록 하기 위해서는 ISO 17025에 규정된 시험 및 교정 기관의 자격에 대한 일반 요구사항을 만족할 필요가 있다.

 

1.5.1 시험시스템의 구성

차량방호 안전시설의 충돌성능 평가를 위한 시험시설로는 옥외 충돌시험장, 충돌차량 가속 및 유도시스템, 데이터 계측 및 분석장비, 고속카메라, 일반카메라, 데이터 계측용 센서, 시험속도 측정장치, 차량중량 측정장치 등이 필요하며 각 장비별 용도 및 규격은 표 2.3와 같다.

 

1.5.2 시험시설의 규격

차량방호 안전시설의 충돌성능 평가를 위한 시험시설인 충돌시험장과 각종 장비의 규격은 표 2.4과 같으며, 이들은 기준에서 정한 최소한의 규격을 나타낸 것이다.

데이터 계측 및 분석에 관한 사항은 차량방호 안전시설의 탑승자 안전 등 충격도를 측정하고 그 결과를 산출하는 것으로 SAE J211에서 규정하고 있으며 이들 규정에서 요구하는 계측기기의 특성에 대한 요건은 <부록-표 1>과 같다. 계측장비로는 <부록-표 1>을 만족하는 장비를 확보하는 것이 필요하다.

 

표 2.3 차량방호안전시설 평가 시험시스템

 

시험시스템	용도 및 규격	비고
① 충돌 시험장	방호울타리, 충격흡수시설 등 차량방호 안전시설을 평가하기 위한 옥외 충돌시험장으로서 시험 대상물을 설치하고 차량을 시험 대상물에 충돌시켜 충돌 후 그 궤적 등을 평가하기 위한 충분한 공간의 충돌시험장과 충돌차량을 시험속도까지 가속시키기 위한 주행로로 구성

 

 

 

 

 

 

표 2.3 차량방호안전시설 평가 시험시스템(계속)

 

시험시스템	용도 및 규격	비고
②충돌차량 가속 및 유도시스템	충돌차량 가속시스템으로 견인차량 이용, 대규모 전기모터 사용, 또는 윈치(winch)시스템 사용 방법 등이 있으며, 차량 유도 장비로 가속주행로에 고정레일을 설치하는 방법과 케이블을 사용하는 방법이 있음. 차량 가속시스템과 유도장비의 조합에 따라 다양한 시스템의 구성이 가능하며, 시험장의 규모에 적합한 시스템 설치. 속도, 조향, 기어변속을 원격조정하는 구동장비를 사용하는 방법도 있음
③ 데이터 계측 및 분석장비	차량방호 안전시설의 충돌시험시 탑승자 안전도를 측정하기 위하여 탑재용 데이터 계측장비를 차량에 설치하고 가속도계 및 각속도계로부터의 신호 데이터를 계측하고 분석하기 위한 장비 - 차량탑재 데이터 계측장비
④고속카메라	매우 짧은 시간에 일어나는 시험 대상물의 차량 충돌 순간을 고속으로 촬영하는 장비
⑥일반카메라	시험 대상물 및 충돌차량 등을 시험전․후에 촬영하기 위한 카메라
⑦ 데이터 계측용 센서류 등	차량 또는 인체모형에 설치하여 충격량을 계측하기 위한 가속도계와 차량의 각속도를 측정하기 위한 각속도계 등 센서류
⑧ 시험속도 측정장비	레이져 또는 테이프스위치 등에 의해 시험차량의 속도를 측정하는 장비
⑨ 중량측정 장치	시험차량, 시험 대상물 등의 축중 및 중량을 측정하는 장비

 

표 2.4 시험시설의 규격

 

장 비 명	세 부 사 항	규 격
① 충돌 시험장	․충돌시험장       ․충돌차량 가속주행로	․시험 대상물 설치와 차량의 궤적 등을 평가하기 위한 충분한 공간 ․경사 : 2.5% 이하로 평평한 포장면일 것 ․충돌차량을 필요한 속도로 가속시킬 수 있을 것
② 충돌차량 구동장비	․용량	․시험차량을 기준에서 정한 시험속도로 구동할 수 있을 것
③데이터계측 및 분석장비	․계측 채널수 ․데이터채널 선형오차 ․채널 주파수 등급 ․디지털 데이터 처리 - 견본 추출율 - 해상도 ․탑승자안전 분석 소프트웨어 ․기타	․4채널 이상 ․채널 증폭 등급 값의 2.5% 이하 ․Class 1000 또는 Class 180 이상   ․2,000Hz 이상 ․8 Bit 이상 ․THIV, PHD 등의 산출을 위한 소프트웨어를 갖출 것 ․부록 2. ‘계측기기의 특성 상세’를 만족할 것
④고속카메라	․수량 ․촬영 속도	․3대 이상 ․초당 500장 이상
⑥일반카메라	․수량	․1대 이상
⑦데이터 계측용 센서	․가속도계 - 수량 ․각속도계 - 수량	․3개 이상   ․1개 이상
⑧ 시험속도 측정장치	․설치위치 ․수량 ․정도	․충돌지점 전 6m 이내 ․2대 ․1% 이내
⑨ 중량 측정장치	․총용량 ․정도	․25톤 이상 ․±0.5% 이내

 

2. 방호울타리

차량 방호울타리의 실물차량 충돌시험은 크게 방호울타리의 구조적인 안전성을 평가하기 위한 강도 성능 시험조건과 탑승자의 안전성을 평가하기 위한 탑승자 보호성능 시험조건으로 나눈다.

방호울타리는 강도가 높아질수록 대형차의 방호에 효과적이지만, 충격 흡수 능력이 상대적으로 저하되어 탑승자의 안전성 측면에서는 바람직하지 못하다. 따라서, 적절한 등급을 선정하여 차량의 방호와 탑승자의 안전을 균형 있게 고려한 시험을 실시하는 것이 필요하다.

교량구간 및 추락 혹은 차로 이탈시 심각한 사고가 예상되는 위험구간에서의 사고는 일반구간의 사고에 비해 상대적으로 사고 피해의 정도가 크므로 등급의 선택에 유의해야 하며, 자동차 전용도로 등 설계속도가 높은 도로의 교량에는 사고 시 피해의 정도 등을 감안하여 강도가 큰 방호울타리의 설치를 고려해야 한다.

방호울타리를 설치할 때는 운전자의 안전 운전 의무 수행을 기본으로 하여, 사고 시 피해의 정도에 따라 적절한 안전성을 확보할 필요가 있다. 각 등급에 부합하는 시설의 적용은 도로 및 지형 조건과 기술 수준 등을 종합적으로 고려하여 결정하는 것으로, 구체적인 적용 방법은 차량방호 안전시설 설치 및 관리 지침에 따른다.

 

2.1 충돌시험 조건

방호울타리의 성능 평가를 위한 충돌시험은 각 시설의 강도 성능을 평가하기 위한 시험과 탑승자의 안전성을 평가하기 위한 시험으로 구분하여 실시한다.

 

(1) 강도 성능 평가를 위한 시험 조건

방호울타리는 표 2.5와 같이 적용도로의 설계속도별 시설물의 강도에 따라 9개 등급으로 구분되고, 각 등급에 적합한 시설물의 강도를 가질 수 있도록 각 조건에 따라 성능을 평가하기 위한 시험을 수행한다.

표 2.5 강도성능 평가를 위한 시험조건

 

등 급	충돌 속도 (km/시)	차량 중량 (kg)	충돌 각도 (°)	기준 충격도 (kJ)
SB1	55	8,000	15	60
SB2	65			90
SB3	80			130
SB3-B	85			150
SB4	65	14,000		160
SB5	80			230
SB5-B	85			270
SB6	80	25,000		420
SB7		36,000		600
주) SB : Safety Barrier

 

 

(2) 탑승자 보호 성능 평가를 위한 시험 조건

탑승자의 안전성을 평가하기 위한 시험 조건은 표 2.6에 나타낸 바와 같이 적용도로의 설계속도별로 각 시설의 성능에 적합한 동급의 조건에 따라 시험한다.

 

표 2.6 탑승자보호성능 평가를 위한 시험조건

 

등 급	충돌 속도(km/시)	차량 중량(kg)	충돌 각도(°)
SB1	60	900a) 1,300	20
SB2, SB4	80
SB3	100
SB5, SB6, SB7
SB3-B, SB5-B	120
a) : 900kg승용차 시험 권장, 충분한 연구가 있을 때 까지 1300kg승용차로 시험 실시, 900kg승용차 시험 통과 시설에 대해서는 1300kg승용차 시험 필요 없음.

 

충돌 시에 차량이 받는 가속도는 차량의 중량 등과 관련하여 일반적으로 작은 차일수록 커지고 위험하므로, 탑승자의 안전성은 승용차로 평가하도록 한다.

따라서 성능 평가를 위한 시험 조건에서도 탑승자의 안전성을 고려하여, 1,300kg 차량을 평가 대상차량으로 한다. 차량의 충돌 각도는 일반적으로 20°내외이므로 탑승자의 안전성 측면과 외국의 기준을 참고하여 20°를 기준으로 한다. 충돌속도는 탑승자의 안전도를 높이기 위해서 설계속도를 그대로 적용하여 시험을 하도록 한다.

 

2.2 성능 평가 기준

실물 차량 충돌시험 후 방호울타리의 성능은 구조 성능, 탑승자 보호 성능, 충돌 후 차량의 거동 등의 3가지 항목에 대해 객관적이고 공정한 평가를 실시한다.

 

(1) 구조 성능

차량의 이탈 방지를 위한 시설의 구조 성능은 방호울타리가 갖추어야 할 주요한 성능 가운데 하나이다. 이러한 구조 성능의 만족 여부의 확인은 대형 차량을 이용한 시험에서 방호울타리의 부재나 결합 부위의 파손 등으로 차량이 방호울타리를 돌파하지 않는 것을 확인하는 것으로 한다.

연성 방호울타리에 과다한 변형이 발생했을 경우 차량이 도로에서 밀려져 나와 밖으로 떨어지거나 보도로 침범할 우려가 있기 때문에 허용할 수 있는 최대 충돌변형거리를 규정한다.

여기서 최대충돌변형거리란 차량이 방호울타리와 충돌할 때 차량의 충돌로 인해 방호울타리면이 원위치로부터 바깥 방향으로 밀려나온 거리(차도와 직각방향) 중 최대값을 말한다. 연성 방호울타리의 경우는 최대 충돌변형거리가 지주를 흙속에 매입한 경우 1.0m 이하, 콘크리트 기초에 설치할 경우에는 0.3m 이하이어야 한다.(여기서 충돌변형거리는 충돌시험 후 측정한 변형량)

 

 

또한 충돌실험에서 연성 방호울타리의 변위가 어떻게 일어나는지를 정확히 기록하여 사용처로 하여금 어떤 방호울타리를 어디에 적용하는 것이 타당한지를 객관적으로 결정할 수 있게 하여야 한다. 유사하게 충돌차량의 일부가 방호울타리를 넘어서 어떻게 이동하는지, 예를 들면 적재함의 이동 위치 등이 충돌 성능에 중요한 요소가 될 수도 있다. 이는 도로변의 각종 지주와 같은 구조물을 방호울타리에 얼마나 인접하게 설치할 수 있는지를 결정하기 때문이다. 따라서 방호울타리의 동적최대변형거리(D)와 차량 혹은 방호울타리의 최대 점유폭(W; Working Width)를 정확히 기록하여 도로 설계자가 방호울타리와 방호울타리 밖의 다른 구조물 사이에 얼마간의 간격을 두어야하는지 알 수 있게 하여야 한다. D와 W는 충돌 시 고속촬영 기록으로부터 구할 수 있으며, 촬영 각도에 따라 정확한 영상을 확보하지 못한 경우 시험책임자가 획득 가능한 영상자료를 분석하여 결정한다.

방호울타리와 차량의 충돌 시 방호울타리의 구성 부재가 도로 상이나 도로 밖으로 비산하여 탑승자나 제3자에게 피해를 주는 일이 없음을 확인하여야 한다. 개별중량 2kg 이상의 비산물이 충돌시험품의 앞쪽에서 2m 이상 비산하지 않아야 한다.

 

(2) 탑승자 보호 성능

탑승자의 보호 성능은 탑승자 보호 성능 평가를 위한 시험 조건을 적용하여 표 2.7의 기준에 따라 평가한다.

 

표 2.7 탑승자보호성능 평가기준(방호울타리)

 

기준 항목	단 위	한계 값
탑승자 충돌속도(종․횡방향) THIV	km/시	33
탑승자 가속도(종․횡방향) PHD	g	20

 

주) g : 9.8 m/s2

차량 충돌 시 방호울타리의 구성 부재가 차량안으로 침범함으로써 탑승자에게 피해를 줄 가능성이 없음을 확인한다.

차량과 시설물의 직접적인 충돌로 인한 차량내부공간의 변형을 다음과 같이 제한하여 과다한 변형으로부터 탑승자를 보호한다.

∙차량의 지붕 변형은 충돌 후 100mm 이하여야 한다.

∙차량의 전면유리(Windshield)가 시설물과의 직접 접촉으로 깨지지 않아야 하며, 충돌 후 변형이 75mm 이하여야 한다.

∙충돌 측 창문이 시설물과의 직접접촉으로 깨지지 않아야 한다.

∙차량의 앞문 측방향 내부변형이 230mm 이하여야 한다.

 

(3) 충돌 후 차량의 거동

차량이 방호울타리에 충돌했을 때, 충돌 차량의 거동이 후속차량에 미치는 영향은 충돌 차량과 후속 차량과의 차간 거리나 회피할 수 있는 측방 여유의 유무 등에 따라 다르다. 이때 충돌 차량이 방호울타리와 충돌하여 급정지하거나, 전도되어 차도 안에 정지하지 않아야 하며, 또한 대향차나 병행하여 주행하는 차량에 큰 영향을 미치는 거동도 일어나지 않도록 다음을 만족해야 한다.

∙승용차 충돌 후 차량의 Roll 및 Pitch의 최대 회전각은 75°이하이어야 한다. 트럭 충돌의 경우 충돌중이나 충돌후에 차량의 전도가 없어야 한다.

∙충돌 후 충돌시험 차량의 바퀴는 탈출박스 경계 B선을 침범하지 않아야 한다.

∙충돌차량이 탈출박스안에 멈추는 경우 차량이 최외측 차선을 침범하지 않아야 한다.

 

3. 방호울타리 전이구간

전이구간에 대한 성능평가는 방호울타리의 본선 구간과 동일하다.

 

4. 방호울타리 단부처리시설

특별히 처리되지 않고 노출된 방호울타리의 단부는 그 구조적 특성상 차량을 관통하여 탑승자에게 큰 상해를 제공할 가능성이 높기 때문에 가능한 방호 대상 물체의 이동이나 도로 입출구의 제한 등의 방법으로 단부 개소를 최소화할 수 있도록 해야 하며 설치된 단부처리 시설은 주행로를 벗어난 차량의 충격에너지를 흡수하여 차량을 안전하게 멈추게 하거나 차량의 방향을 복귀시켜 주는 기능을 갖추어야 한다.

방호울타리의 차량 진입측 단부는 본 절의 평가 절차를 통하여 성능이 입증된 단부장치를 설계도면에 따라서 설치한다.

 

4.1 시험 대상물

단부처리시설의 충돌 변형거리 등을 고려하여 단부처리시설의 성능이 충분히 발휘될 수 있도록 방호울타리의 설치길이를 충분히 설치하고 방호울타리의 길이방향과 동일한 방향으로 단부처리시설을 설치하여야 한다.

단부처리시설의 설치길이, 단면형상 등은 설계조건과 동일하여야 하며 시험대상물의 도면을 확인하고 결과보고서에 첨부하여야 한다. 시험대상물의 개수는 각 시험의 충돌조건에 따라 1개씩으로 한다.

 

4.2 충돌시험 조건

표 2.8에 나타낸 등급별 충돌시험 조건은 설치장소에 따른 방호능력이 증가함에 따라 분류된 것이며 사용자는 설치하고자 하는 도로의 설계속도 등을 감안하여 적당한 등급의 충돌시험 조건을 선택하여야 한다. 일반적으로 특정한 등급으로 시험에 만족한 성능을 보인다면 보다 낮은 등급의 시험조건에서도 만족할 것이다.

그림 2.9는 각 충돌방법에 따른 충돌차량의 충돌위치 및 충돌방향을 나타낸 것이고 표 2.8은 시험등급별 충돌시험 조건을 나타낸 것이다.

단부처리시설의 설치 목적은 대형차량의 방호성능을 위한 것이기 보다는 소형차량이 방호울타리의 단부에 충돌할 경우 단부가 차량을 찌르거나 차량이 전복되는 충돌상황을 방지하여 탑승자의 안전을 확보하기 위한 시설이므로 차량의 중량은 1.3ton 소형차량으로 한다.

국내 도로의 설계속도를 감안하여 차량의 충돌속도는 시험등급에 따라 60km/h, 80km/h, 100km/h로 구분하였으며, 충돌각도는 일반적인 충돌차량의 진입각도를 고려하고 외국의 시험기준을 참고하여 0°, 15°, 165°로 한다.

각 충돌시험 조건에 대한 일반적인 사항은 다음과 같다.

∙시험 ①의 충돌방향은 방호울타리의 길이방향과 평행하여야 하고 단부처리시설의 끝단과 차량의 중심이 일치하여야 한다.

∙Critical Point가 명확히 판단되지 않는 한 시험 ②와 시험 ③의 충돌지점은 그림 2.9와 같이 수행되어야 한다. 단, 사용자나 시험자의 판단에 따라 취약지점이나 가장 안좋은 조건의 충돌지점이 판단된다면 충돌지점의 위치를 조정할 수 있다.

∙중앙분리대에 설치되는 단부처리시설의 경우 시험 ③을 수행하여야 하지만 노측용이나 교량용 방호울타리의 단부처리시설은 시험 ③을 생략한다. 단, 대향차로 주행차량이 중앙선을 넘어 침범할 수 있다고 판단되는 구간에 설치한다면 시험 ③을 수행하여야 한다.

∙곡선의 형상으로 설치되는 단부처리시설의 경우 시험 ③의 충돌지점의 접선과 교통류의 진행방향의 각도 가 5°보다 작을 경우 시험 ③을 생략한다.

∙평지부용 단부처리시설은 모든 시험을 평지부에서 실시하고, 성토부용 단부처리시설은 시험 ②와 시험 ③을 성토부에 설치한다.

 

 

표 2.8 단부처리시설의 충돌시험 조건

 

시험 등급	충돌 속도 (km/h)	차량 중량 (kg)	충돌 방법	충돌 방향
ET1	60	1,300	시험 ①	정면충돌 (시설중앙)
			시험 ②	측면 15〫충돌
			시험 ③	측면 165〫충돌
ET2	80	1,300	시험 ①	정면충돌 (시설중앙)
			시험 ②	측면 15〫충돌
			시험 ③	측면 165〫충돌
ET3	100	1,300	시험 ①	정면충돌 (시설중앙)
			시험 ②	측면 15〫충돌
			시험 ③	측면 165〫충돌

 

주) : 1. ET - End Treatment

2. 중앙분리대에 설치되는 단부처리시설의 경우 시험 ③을 수행하여야 하며 노측용이나 교량용 방호울타리의 경우에는 시험 ③을 생략한다. 단, 대향차로 주행차량이 중앙선을 넘어 침범할 수 있다고 판단되는 구간에는 시험 ③을 수행한다.

3. 곡선의 형상으로 설치되는 단부처리시설의 경우 시험 ③의 충돌지점의 접선과 교통류의 진행방향의 각도 가 5°보다 작을 경우 시험 ③을 생략한다.

 

4.3 충돌조건의 허용오차

시험차량의 무게, 충돌속도, 충돌각도로 정의되는 충돌조건을 정확히 맞추기는 어려우며 합리적인 오차범위를 설정하는 것이 필요하다. 표 2.9는 각 충돌조건에 대한 허용오차를 나타낸 것이다.

 

 

시험 항목	허용오차
차량 중량	±5%
충돌 속도	0.0% ～ +7.0%
충돌 각도	±1.5°
충돌 지점	정면충돌 : ±0.05W 측면충돌 : ±30cm
주) : W - 시험차량의 폭

 

 

4.4 성능평가 기준

실물차량 충돌시험 후 단부처리시설의 성능은 탑승자 보호성능, 단부처리시설의 거동, 충돌 후 차량의 거동 등의 3가지 항목으로 크게 구분되며 객관적이고 공정한 평가를 수행하여야 한다.

 

4.4.1 탑승자 보호성능

단부처리시설은 탑승자의 안전성능을 평가하기 위하여 탑승자 충돌속도(THIV)와 탑승자 가속도(PHD)를 계산하여 표 2.10의 평가기준 한계 값에 만족하여야 한다.

 

 

기준 항목	단위	한계 값
탑승자 충돌속도(종․횡방향) THIV	km/h	44 (시험 ①)
		33 (시험 ②, ③)
탑승자 가속도(종․횡방향) PHD	g	20
주) : g = 9.8 m/s2

 

 

4.4.2 단부처리시설의 거동

(1) 단부처리시설의 부재가 분리되거나 변형되어 인접 차로를 침범하지 않는 것이 가장 바람직하나 설치장소에 따라 요구되는 변형성능이 다르기 때문에 변형 한계치를 설정하는 것은 무리가 있다. 따라서 충돌시험에서 발생된 변형거리를 정확히 측정하고 기록함으로써 도로관리자가 적용하고자 하는 단부처리시설의 변형거리를 정확히 파악할 수 있도록 하여 객관적인 판단을 할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

(2) 단부처리시설의 거동은 다음의 평가기준을 만족하여야 한다.

∙단부처리시설의 부재가 차량의 내부공간을 관통하지 말아야 하며 탑승자에게 큰 부상을 줄 수 있는 차량 내부공간의 변형이 없어야 한다. 내부공간 변형은 방호울타리 편에 제시된 제한치 이하여야 한다.

∙단부처리시설은 차량 충돌 시에 구성부재가 도로상이나 도로 밖으로 비산하여 탑승자나 제3자에게 피해를 줄만한 요소를 제공해서는 안 된다. 개별중량 2kg 이상의 비산물이 충돌시험품의 앞쪽에서 2m 이상 비산하지 않아야 한다. 이를 시험결과보고서에 기록하고 사진을 첨부하여 도로관리자가 도로여건 등을 판단하여 적정 시설을 선택할 수 있도록 한다.

(3) 단부처리시설의 변형거리를 기록함에 있어 일관성을 기하고자 그림 2.10과 같이 기록하도록 한다. 예를 들어 충돌 측으로의 변형거리가 1.2m이고 충돌후방으로의 변형거리가 3.1m이었다면 “D 1.2-3.1”로 표기한다.

 

 

변형거리 표기 예시 :	D	0.0	-	0.0
	변형거리	충돌 측(m)		충돌후방(m)

 

 

4.4.3 충돌 후 차량의 거동

(1) 충돌 후 차량의 거동을 평가하는 이유는 일차충돌 후 충돌차량의 궤적에 따라 다른 차량과의 이차충돌이 발생되거나 다른 고정 시설물에 충돌할 수 있는 잠재성을 평가하기 위함이다.

(2) 차량이 단부처리시설에 충돌하여 다소 큰 Rolling, Pitching, Yawing 거동을 보이더라도 차량은 충동중이나 충돌 후에 지면에 바로 서있어야 한다.

(3) 시험 ②, ③의 경우 충돌차량이 단부처리시설에 충돌하여 급정지하거나 전도되어 차도 안에 정지하지 않아야 한다.

 

4.5 측정항목 및 측정방법

단부처리시설의 충돌시험 계측항목 및 계측방법은 표 3.2와 같다.

 

 

 

5. 구조물용 충격흡수시설

충격흡수시설은 탑승자와 충돌차량을 효과적으로 보호할 수 있는 기능을 가져야 하며, 이러한 기능은 실물 충돌시험에 의해 평가된다.

충격흡수시설의 실물차량 충돌시험은 3개의 시험등급으로 분류하여 이에 적절한 충격흡수시설을 설치하고자 하는 도로에 맞는 시험을 할 수 있도록 한다. 그리고 충돌시험 후, 성능 평가 기준에 따라 시설물의 성능을 확인해야 한다.

 

5.1 충돌시험 조건

충격흡수시설에 대한 충돌시험은 그림 2.11, 표 2.11과 같이 3개의 등급으로 구분하여 충돌시험을 실시한다.

시험 ①, ②는 각각 충격흡수시설 정면의 중앙지점과 이격된 지점에 충돌시키는 방법이며, 시험 ③은 시설 정면에 15°각도로 충돌하는 시험 방법이다. 그리고 시험 ④, ⑤는 충격흡수시설의 측면에 각각 15°와 165°로 충돌시키는 방법이다.

충격흡수시설의 설치장소와 위치에 따라 표 2.11과 같이 조건을 달리하여 시험을 수행한다. 시험조건 중 충돌속도는 탑승자의 안전을 중요시하여 설계속도를 그대로 적용하며, 차량 중량을 설정함에 있어 승용차의 구분은 승차자의 안전이 가장 우려되는 소형 승용차, 일반 승용차 군으로 이분하여 차량의 중량을 선정하였다.

그림 2.11 충돌 차량의 충돌 위치 및 충돌 방향(시험 ①～시험 ⑤)

표 2.11 충격흡수시설 충돌시험 조건

 

등 급	충돌 속도 (km/시)	차량 중량 (kg)	충돌 방법
CC1	60	900 1,300	시험 ① 시험 ④
CC2	80	900 1,300 900 1,300 1,300 1,300	시험 ① 시험 ① 시험 ② 시험 ③ 시험 ④ 시험 ⑤
CC3	100	900 1,300 900 1,300 1,300 1,300	시험 ① 시험 ① 시험 ② 시험 ③ 시험 ④ 시험 ⑤
CC4	120	900 1,300 900 1,300 1,300 1,300	시험 ① 시험 ① 시험 ② 시험 ③ 시험 ④ 시험 ⑤
주) 1. CC : Crash Cushion 2. 위 표는 주행복귀형 충격흡수시설에 해당하며, 주행 비복귀형 충격흡수시설은 시험 ④, ⑤를 생략하지만 측면 충돌 고려시에는 시험 ④를 수행한다. 3. 대향차로 주행차량이 중앙선을 넘어올 수 없는 구간에 설치할 경우에는 시험 ⑤를 생략한다.

 

 

표 2.11의 시험조건은 주행 복귀형 충격흡수시설에 대한 시험 조건이며, 주행 비복귀형 충격흡수시설에 대해서는 충돌방법 ④, ⑤를 생략한다. 그러나 주행 비복귀형 충격흡수시설로서 측면 충돌을 고려할 때에는 시험 ④를 수행한다.

또한 주행 복귀형 충격흡수시설이라 할지라도 중앙분리대가 설치되어 대향 차로를 주행하고 있는 차량이 중앙선을 넘어올 수 없는 구간에 설치하고자 하는 경우에는 시험 ⑤를 생략한다.

 

주행 복귀형 충격흡수시설은 차량을 본래의 주행차로로 복귀시켜 주행의 연속성이 유지되도록 해주는 기능을 가진 시설을 말하며, 주행 비복귀형 충격흡수시설은 차량 충돌 시 차량의 충돌에너지를 흡수하여 안전하게 정지하도록 하는 기능을 갖는 시설이다.

 

5.2 성능 평가 기준

5.2.1 탑승자 보호 성능

충격흡수시설은 탑승자의 안전을 위하여 탑승자 충돌속도(THIV) 및 탑승자 가속도(PHD)를 계산하여 표 2.12과 같은 기준을 만족하여야 한다.

 

표 2.12 탑승자보호성능 평가기준(충격흡수시설)

 

기준 항목	단위	한계 값
탑승자 충돌속도(종․횡방향) THIV	km/시	44 (시험 ①, ②, ③)
		33 (시험 ④, ⑤)
탑승자 가속도(종․횡방향) PHD	g	20

 

주) g : 9.8 m/s2

 

5.2.2 충격흡수시설의 거동

충격흡수시설의 거동은 다음의 평가 기준을 만족하여야 한다.

∙충격흡수시설의 어느 부분도 차량의 내부공간을 관통하지 말아야 한다. 또한, 탑승자에게 큰 부상을 줄 수 있는 차량 내부공간의 변위도 없어야 한다.

∙기능상 요구되는 경우를 제외하고는, 시설물의 주요 부분이 분리되거나 인접 차로를 침범해서는 안 된다. 차량과의 충돌 후, 중량 2kg 이상의 충격흡수시설 부재가 분리되거나, 다른 차로에 침범할 수 있는 최종 위치 Da, Dd의 범위에 따라, 충격흡수시설의 변형등급을 D1～D5까지 구분한다(그림 2.12, 표 2.13 참조). 시험보고서에는 이 등급을 기록함으로써 도로관리자가 현장 여건에 부합하는 수준의 시설을 선택하여 설치한다.

 

또한 충격흡수시설은 차량 충돌 시에 구성 부재가 도로 상이나 도로 밖으로 비산하여, 탑승자나 제3자에게 피해를 주는 일이 없도록 해야 한다.

충돌 후, 비산 부재의 양과 비산 상황을 확인한 후, 후속 차나 도로밖에 있는 제3자에게 영향을 미칠 수 있는 내용을 시험 결과표에 기록하고 도면과 사진을 첨부하여 도로관리자가 도로여건 등을 판단하여 적정 시설을 선택할 수 있도록 한다.

 

그림 2.12 충격흡수시설의 변형 한계

 

 

표 2.13 충격흡수시설의 변형 정도에 따른 등급

 

변형 등급	변형 거리(m)
	Da	Dd
D1	0.5 이하	0.5 이하
D2	1.0 이하	1.0 이하
D3	2.0 이하	2.0 이하
D4	3.0 이하	3.0 이하
D5	3.0 초과	3.0 초과

 

 

5.2.3 충돌 후 차량의 거동

충돌 후 차량의 Roll 및 Pitch각은 75°이하 이어야 한다. 차량이 충돌 중에는 약간의 Rolling, Pitching, Yawing이 있더라도 충돌 후에는 지면에 바로 서 있어야 한다. 충돌 후 차량의 거동에 대한 평가는 그림 2.13과 같이, 충격흡수시설의 외곽과 외곽에서 일정 거리를 두고 그은 경계선(가상의 탈출 박스)을 통해 이루어진다.

 

그림 2.13 가상의 탈출 박스

 

그림에서, 충격흡수시설의 외곽 경계선 'F'는 충격흡수시설의 중심선에 수직하고, 충격흡수시설 박스 앞 6m에 위치한다. 경계선 'A'와 'D'는 충격흡수시설 외곽의 양 측면에 수평한 선으로, 충격흡수시설 외곽과 이 선 사이의 거리인 Za와 Zd도 평가 항목에 포함되어 있다. 경계선 'R'은 충격흡수시설의 중심선에 수직하고, 충격흡수시설의 끝을 나타낸다.

차량의 충돌 후 거동에 대한 평가는 다음과 같다.

∙어느 경우라도 구조물의 전면을 나타내는 점선으로 충돌 차량이 진입해서는 안 된다.

∙①～⑤시험에 있어, 어느 경우에도 차량의 바퀴가 표 2.14에 제시된 충격흡수시설 외곽 주위의 경계선 A, D, F, R에 접근해서는 안 된다(단, 경계선에 접근할 때 차량중심의 접근속도가 충돌 속도의 10% 이하일 때는 제외).

 

 

 

표 2.14 충격흡수시설 탈출 박스 경계선

 

시험 종류	탈출 박스 경계선
시험 ①	F, A, D, R
시험 ②, ③, ④	F, A, D
시험 ⑤	A

 

∙충격흡수시설의 외곽에서 경계선 A와 D까지의 거리인 Za와 Zd의 거리에 따라 차량의 탈출 범위에 따른 충격흡수시설 Z의 등급을 다음 표 2.15와 같이 Z1, Z2, Z3로 구분한다(그림 2.14 참조). 시험보고서에는 이 등급을 기록함으로써 도로관리자가 현장 여건에 부합하는 수준의 시설을 선택하여 설치한다.

 

표 2.15 차량의 탈출 범위에 따른 충격흡수시설 Z의 등급

 

Z의 등급(m)	Za	Zd
Z1	4 이하	4 이하
Z2	6 이하	6 이하
Z3	6 초과	6 초과

 

 

6. 트럭탈부착용 충격흡수시설(TMA)

트럭탈부착용 충격흡수시설(TMA)은 도로상의 공사구간, 사고처리 및 청소 등의 구간에 한시적으로 설치하며, 위험 구간을 인지하지 못한 차량이 충돌할 경우 차량의 충격에너지를 흡수하여 차량을 안전하게 멈추게 하거나 차량의 방향을 복귀시켜 주는 기능을 갖추어야 한다.

트럭탈부착용 충격흡수시설(TMA)의 사용 장소에 따른 특성에 따라 차량의 충돌 방향을 예측하여 설치하여야 하며, 실물충돌시험을 통한 성능평가를 거쳐 그 성능이 검증된 장치를 등급에 맞게 설치하도록 하는 것이 중요하다.

트럭탈부착용 충격흡수시설(TMA)은 차량 유도 및 안내 차량에 부착하는 장치로써 부착된 차량에 따라 거동에 영향을 미치므로, 관리주체별 대표되는 장착차량을 선정하여 성능평가를 위한 충돌시험에 사용해야 하며, 충돌시험 시 장착차량(지지차량)의 상태(기어위치, 브레이크 상태)와 동일한 조건으로 현장에 적용되어야 한다.

 

6.1 충돌시험 조건

6.1.1 시험 대상물

TMA의 제원 및 TMA 장착차량(지지차량)과의 부착방법 등은 설계조건과 동일하여야 하며 시험대상물의 도면을 확인하고 결과보고서에 첨부하여야 한다. 시험대상물의 개수는 각 시험의 충돌조건에 따라 1개씩으로 한다.

 

6.1.2 TMA 장착차량

시험에 사용되는 TMA 장착차량은 형태나 중량이 현장에서 실제 사용되는 차량을 대표하여야 하며, TMA 장착차량은 표 6.1과 같은 트럭을 사용한다.

 

 

TMA 장착차량	내 용
차량중량(kg)	10,000 이상
적용근거	작업용 트럭 대표 중량

 

 

모든 시험의 TMA 장착차량은 깨끗하고 건조한 포장면 위에서 실시하며, 타이어와 포장면의 마찰을 줄이는 어떠한 처리를 해서는 안 된다.

충돌시험 시 TMA 장착차량은 현장 상황을 최대로 반영하여 표 6.2와 같이 적절한 시험 조건을 선정한다.

 

 

장착차량 조건	내 용
모든 조건의 충돌시험 시	- 엔진 정지 - 기어 중립 - 주차브레이크 On - 조향각도는 0°(앞바퀴를 좌우로 움직이지 말 것) - 자동 브레이크 장치를 장착한 차량은 자동 브레이크 장치를 On

 

 

(1) 충돌조건

표 6.3에 나타낸 등급별 충돌시험 조건은 설치장소에 따른 방호능력이 증가함에 따라 분류된 것이며 사용자는 설치하고자 하는 도로의 설계속도 등을 감안하여 적당한 등급의 충돌시험 조건을 선택하여야 한다. 일반적으로 특정한 등급으로 시험에 만족한 성능을 보인다면 보다 낮은 등급의 시험조건에서도 만족할 것이다.

그림 6.1은 각 충돌방법에 따른 충돌차량의 충돌위치 및 충돌방향을 나타낸 것이고 표 6.3은 시험등급별 충돌시험 조건(안)을 나타낸 것이다.

그림 6.1 충돌차량의 충돌위치 및 충돌방향

 

 

 

 

등급	충돌속도 (㎞/h)	차량중량 (㎏)	충돌방법	충돌방향
TMA1	60	900	시험①	중앙 정면
		1,300	시험②	중앙 정면
			시험③ (선택)	1/3W offset 정면
			시험④ (선택)	1/4W offset 10°
TMA2	80	900	시험①	중앙 정면
		1,300	시험②	중앙 정면
			시험③ (선택)	1/3W offset 정면
			시험④ (선택)	1/4W offset 10°
TMA3	100	900	시험①	중앙 정면
		1,300	시험②	중앙 정면
			시험③ (선택)	1/3W offset 정면
			시험④ (선택)	1/4W offset 10°
주1) TMA - Truck Mounted Attenuator 주2) 충돌시험방법은 시험 ①∼ 시험 ④ 모두를 만족하는 것이 원칙이나, 현재의 기술수준을 고려하여 시험 ①과 시험 ②를 만족하는 경우에도 TMA로 사용가능

 

 

TMA의 목적은 대형차량의 방호성능을 위한 것이기 보다는 소형차량이 작업구간의 시설물, 작업자 및 작업 차량과 충돌할 경우 차량이 전도 등의 이상거동을 예방하고, 탑승자 및 작업자의 안전을 확보하기 위한 시설이므로 차량의 중량은 900㎏ 및 1,300㎏의 승용차로 하였다.

국내 도로의 설계속도를 감안하여 차량의 충돌속도는 시험등급에 따라 60km/h, 80km/h, 100km/h로 구분하였다. 시험③ 및 시험④의 충돌각도의 경우 충격흡수시설의 경우 15°이나 충돌조건에 대한 대응력을 갖춘 경제적인 시스템의 설계를 확신할 수 없다는 최근 국제적 동향을 반영한 기술적인 이유로 10°를 선택하게 되었다.

∙시험①은 TMA의 구조적 적합성, 충돌차량 탑승자의 위험도를 검토하기 위한 시험

∙시험②는 TMA의 구조적 적합성, 충돌차량 탑승자 및 TMA 장착차량 운전자의 위험도와 차량이 TMA에 충돌할 때 TMA 장착차량이 이동하는 거리를 검토하기 위한 시험으로, TMA 장착차량의 이동 거리는 TMA 장착차량의 중량, 브레이크 상태 등에 따라 달라진다. TMA 장착차량의 이동거리는 TMA 장착차량과의 거리를 확보하여 장착차량 앞에서 작업하는 작업자들을 보호하기 위해 필요한 거리이다.

 

(2) 충돌조건의 허용오차

시험차량 및 장착차량의 무게, 충돌속도, 충돌각도로 정의되는 충돌조건을 정확히 맞추기는 어려우며 합리적인 오차범위를 설정하는 것이 필요하다. 표 6.4는 각 충돌조건에 대한 허용오차를 나타낸 것이다.

 

 

시험 항목	허용오차
충돌차량 중량	±5%
충돌 속도	±4%
충돌 각도	±1.5°
충돌 지점	±0.05W
주) : W - 시험차량의 폭

 

차량의 중량, 속도 및 각도에 대한 허용오차 외에 이들을 종합한 충격도(Impact Severity, IS)에 대한 허용오차를 검토해야하며, 충격도(IS)는 다음과 같다.

여기서, : 충격도(kJ)

: 충돌 차량의 질량(ton)

: 충돌 속도(㎞/h)

: 충돌 각도(°)

특정한 충격도(IS)를 갖도록 하기 위해서는 중량, 속도 및 각도를 각각 혹은 조합하여 변경할 수 있으나 충격도(IS)가 각도에 민감하기 때문에 필요시 특정한 충격도(IS)를 갖도록 하는데 있어서 속도를 변수로 하는 것이 타당하다.

- 충격도 오차범위의 계산

 

(-) 허용오차 중량 및 충돌 각도는 표 15 사용 여기서, (- 허용오차, 표 16) (-) 허용오차

(+) 허용오차 중량 및 충돌 각도는 표 15 사용 여기서, (+ 허용오차, 표 16) (+) 허용오차

 

 

목표 충격도(IS) 및 TMA 시험 충격도(IS)의 허용 오차를 표 5에 나타내었으며 TMA 시험에서의 실측 충격도(IS)가 목표 충격도(IS) 이상이 되어야 한다. 만일 실측 충격도(IS)가 목표 충격도+허용오차(+허용오차) 이상이 되고 실험 결과가 만족스럽다면 재시험이 필요 없지만, 실측 충격도(IS)가 목표 충격도의 허용오차 미만인 경우 재시험이 필요하다.

 

 

시험 등급	시험방법	목표충격도(IS, kJ)	허용오차(kJ)
TMA 1	1	125.0	-26.5	+27.5
	2	180.6	-38.3	+39.7
	3	180.6	-38.3	+39.7
	4	175.1	-37.1	+38.5
TMA 2	1	222.2	-35.5	+36.5
	2	321.0	-51.3	+52.7
	3	321.0	-51.3	+52.7
	4	311.3	-49.7	+51.1
TMA 3	1	347.2	-44.5	+45.5
	2	501.5	-64.3	+65.7
	3	501.5	-64.3	+65.7
	4	486.4	-62.3	+63.7

 

 

 

 

6.2 성능평가기준

실물차량 충돌시험 후 TMA의 성능은 ①탑승자 보호성능, ②TMA의 거동, ③충돌 후 충돌차량 및 TMA 장착차량의 거동 등의 4가지 항목으로 크게 구분되며 객관적이고 공정한 평가를 수행하여야 한다.

 

6.2.1 탑승자 보호성능

TMA는 탑승자의 안전성능을 평가하기 위하여 탑승자 충돌속도(THIV)와 가속도 지수(ASI)를 계산하여 표 6.6의 평가기준 한계 값에 만족하여야 한다. 현재 국내의 도로안전시설지침에서는 THIV와 PHD를 탑승자 보호성능을 평가하기 위한 안전지수로 사용하고 있으나 최근 유럽의 경우에는 PHD(Post-Impact Head Deceleration)의 항목을 삭제하고 THIV(Theoretical Head Impact Velocity)와 ASI(Acceleration Severity Index) 지수만을 사용하고 있지만 국내 TMA 성능평가 기준에서는 ASI, THIV, PHD 모두 평가항목으로 하였다.

 

기준 항목	단 위	한계 값
가속도 지수(삼축 가속도) ASI	-	1.9
탑승자 충돌속도(종․횡방향) THIV	km/h	44
충돌 후 탑승자 최대 가속도(종․횡방향) PHD	g	20

 

 

6.2.2 TMA의 거동

TMA의 부재가 분리되거나 변형되어 인접 차로를 침범하지 않는 것이 가장 바람직하다. 하지만 현장여건이나 설치장소에 따라 요구되는 변형성능이 다르기 때문에 변형 한계치를 설정하는 것은 무리가 있다.

TMA의 변형이 과도하게 클 경우 인접 차선을 침범하여 2차사고 및 제3자에게 피해를 줄만한 원인을 제공하지 않아야 하며, 충돌시험 후 충격흡수 장치의 최대 폭과 발생된 변형거리를 정확히 측정하고 보고서에 기입하도록 한다. 도로관리자는 적용하고자 하는 충격흡수 장치의 변형 후 최대 폭과 변형거리를 객관적인 판단하여 활용 할 수 있도록 한다.

TMA의 거동은 다음의 평가기준을 만족하여야 한다.

∙충격흡수 장치의 부재가 차량의 내부공간을 관통하지 말아야 하며 탑승자에게 큰 부상을 줄 수 있는 차량 내부공간의 변형이 없어야 한다.

∙충격흡수 장치는 차량 충돌 시에 2㎏ 이상의 구성부재가 이탈해서는 안되며, 어떠한 부재라도 인접차선을 침범해서는 안 된다.

 

6.2.3 충돌 후 충돌차량 및 장착차량의 거동

충돌 후 충돌차량의 거동을 평가하는 이유는 1차충돌 후 충돌차량의 궤적에 따라 다른 차량과의 2차충돌이 발생되거나 다른 고정 시설물에 충돌할 수 있는 잠재성을 평가하기 위함이다.

충돌차량은 충돌 전·후로 지면에 바로 서 있어야 하며, 허용 최대 Roll 및 Pitch 각은 75°이다.

TMA 장착차량의 이동 거리 및 궤적은 작업 공간내의 구조물 및 작업자의 안전과 관련된 것으로, 충돌 후 이동 거리 및 궤적을 기록하여 보고서에 기입하여야 한다.