고속도로 기본 구간 제2장

 

 

 

1. 개요

2. 분석방법론

3. 분석 과정

4. 특수사항

5. 예제

 

 

1 개 요

 

(1) 고속도로의 정의

    고속도로는 중앙분리대가 설치되어 있고, 한 방향 2차로 이상의 차로를 가진 최상급 도로로서, 이 도로를

    이용하는 차량은 반드시 연결로를 통해서만 본선으로 출입할 수 있는 완전 출입통제 방식을 취한다.

    고속도로는 완전한 형태의 연속 교통류를 유지하는 도로로서, 교통 신호등과 같이 교통류의 운영

    상태에 영향을 미치는 시설 요인이 없는 도로를 말한다.

    고속도로에는 관련 법규에 의한 고속국도와 자동차 전용도로가 해당된다. 자동차 전용도로에는 도시

    고속도로와 지방부 일반도로 중 자동차 전용도로로 지정된 도로가 포함된다.

 

(2) 고속도로 구성 요소

    고속도로는 다음 세 가지 요소로 구성되어 있다.(<그림 2-1>참조)

 

① 기본 구간

② 엇갈림 구간

③ 연결로 및 연결로 접속부

 

1) 기본 구간

    엇갈림 구간, 연결로 접속부에서 엇갈림과 합류 및 분류 차량의 영향을 받지 않는 구간을 말한다.

    즉, 고속도로 부가차로(가 ․ 감속차로)가 없는 구간을 의미한다.

 

2) 엇갈림 구간

    교통 통제시설의 도움 없이 두 교통류가 맞물려 동일 방향으로 상당히 긴 도로를 따라가면서 서로

    다른 방향으로 엇갈리는 구간을 말한다. 엇갈림은 합류 구간에 이어 분류 구간이 있는 구간 또는 유입

    연결로 바로 다음에 유출 연결로가 있어 이 두 연결로가 연속된 보조 차로로 연결되어 있는 구간에서

    발생한다.

 

3) 연결로 접속부

   유입 연결로 또는 유출 연결로가 고속도로 본선에 접속되는 구간을 말한다. 이러한 접속부에서는

   합류 또는 분류 차량의 집중으로 본선의 교통 흐름이 방해를 받는다.

   고속도로의 기본 구간은 엇갈림 또는 연결로의 영향권을 벗어난 고속도로의 구간에 위치한다. 엇갈림

   구간이나 연결로 접속부의 영향권은 도로 ․ 교통 조건에 따라 변한다. 정상적인 상태인 경우에는 용량

   상태에 가까워질 때 그리고, 교통사고가 일어나거나 교통수요가 늘어나 해당 구간이 혼잡할 때에는 혼잡

   발생 지점부터 상당히 긴 상류부에까지 영향이 미친다.

   연결로 및 연결로 접속부

   고속도로 기본구간 엇갈림 구간

 

그림 2-1 고속도로 구성 요소

 

4) 구성요소의 영향권

   고속도로 기본 구간은 엇갈림 또는 연결로 차량의 영향권을 벗어난 구간에 위치하는데, 일반적으로

   엇갈림 구간 또는 연결로 접속부의 영향권은 다음과 같이 설정하며(<그림 2-2> 참조), 이 영향권에

   따라 구간을 분할하여 서비스수준을 분석한다.

① 엇갈림 구간 : 엇갈림이 시작되는 진입 연결로의 100m 상류 지점부터 엇갈림이 끝나는 진출 연

    결로의 100m 하류 지점까지의 구간

② 진입 연결로 : 연결로 접속부의 100m 상류 지점부터 400m 하류 지점까지의 구간

③ 진출 연결로 : 연결로 접속부의 400m 상류 지점부터 100m 하류 지점까지의 구간

 

분류 합류

고속도로 기본구간

400m 100m 100m 400m

분류 분류

고속도로 기본구간

400m 100m 400m 100m

합류 합류

고속도로 기본구간

100m 400m 100m 400m

합류 분류

고속도로 기본구간

100m 400m 400m 100m

100m

합류 분류

분류는 상류부 방향으로 750m 이상 영향을 미친다.

100m

기본구간

기본구간

 

그림 2-2 고속도로 구성 요소의 영향권

 

(3) 고속도로 기본 구간의 특성

 

1) 기본조건

    고속도로의 기본조건은 도로 기하구조, 교통 조건 그리고 주변 환경이 차량의 통행에 지장을 주지

    않는 조건을 말하며, 다음과 같은 조건에 해당한다.

 

① 차로폭 3.5m 이상

② 측방여유폭 1.5m 이상

③ 승용차만으로 구성된 교통류

④ 평지

 

이러한 조건들은 용량과 서비스수준 측면에서 기본 조건에 해당하며, 안전 측면을 고려한 것이

아니다.

 

2) 교통류에 영향을 미치는 요인

    기본 구간의 교통류에 영향을 미치는 요인은 다음과 같다.

 

① 차로폭 및 측방여유폭

② 중차량

③ 기타 조건

 

(가) 차로폭 및 측방여유폭

    차로폭은 차로를 구분 짓는 차선(차로와 차로 경계 표시선)의 중심선에서 중심선까지의 거리를 말하며,

    적정 차로폭은 3.5m이다. 차로폭이 3.5m보다 좁을 경우 운전자들은 다른 차로의 차량과 측방여유를

    확보하기 위하여 서로 떨어지려고 한다. 이 때문에 운전자들은 동일 차로에서 차량간의 간격을 넓게

    유지하면서 운행하려는 경향이 있다.

    측방여유폭은 바깥 차로의 차선 끝에서부터 장애물까지의 거리를 말하며, 기본 조건의 측방여유폭은

    1.5m 이상이다. 중앙분리대용 방호벽은 차로 끝에서부터 1.5m 내에 있어도 장애물로 간주하지

    않는다.

    측방여유폭의 제한에도 운전자들은 차로폭을 제한할 때와 비슷한 반응을 보인다. 도로 우측면 또는

    중앙분리대의 장애물이 차로 끝에 위치한 경우 운전자들은 보통 기본조건의 상태보다 더욱 멀리

    장애물로부터 떨어져 운행하려고 한다. 이와 같은 현상은 차로 내의 차량들 간에 정해진 속도에서 차량

    간격을 더 넓게 하여 용량을 감소시킨다. 또, 일정한 간격으로 통행하고 있으나 차로폭 또는 측방

    여유폭의 제한으로 서행하여야 하는 경우도 용량을 감소시킨다.

 

(나) 중차량

      교통류에 포함된 중차량들은 교통류에 다음과 같은 영향을 미친다.

 

① 차량 크기가 승용차보다 크므로 더 넓은 공간을 차지한다.

② 차량 운행 능력(감속, 가속, 속도 유지 등)이 일반적으로 승용차보다 떨어진다.

③ 중차량은 승용차 운전자에게 물리적, 심리적 영향을 미친다.

 

이와 같은 영향 때문에 중차량이 승용차 교통류에 들어오면 속도가 떨어지고, 차량 간격이 커져서

도로 용량이 감소한다.

(다) 기타 조건

      도로의 노면 상태가 불량한 경우 이로 인하여 차량의 속도가 떨어지거나 용량이 감소할 수 있다.

      그러나, 노면 상태는 항상 양호한 상태를 유지하는 것이 바람직하므로, 기본조건의 도로는 양호한 노면

      상태를 갖는 것으로 가정한다.

      기후 조건에 따라서도 노면 상태가 변하지만, 용량은 일반적으로 양호한 기후 조건의 교통 흐름에서

      나타나므로 기후 조건은 양호한 상태라고 간주한다.

      본 장에서는 고속도로의 기본 구간에 대한 운영 상태 분석, 계획 및 설계 분석에 대한 상세한 절차를

      설명하며, 엇갈림 구간은 제 3장에서, 연결로 접속부는 제 4장에서 분석 절차를 각각 설명한다. 그리고,

      고속도로의 인접 구성 요소들간의 상호 작용을 감안하여 고속도로 전 구간의 운영 상태를 분석하는

      고속도로 종합 분석은 본 편람 제 5장에서 언급하고 있다.

 

(4) 용어 정의

 

○ 경사 : 지형의 높낮이를 일컫는 말(%).

 

- 경사 구간 : 평지가 아닌 구간.

- 경사 길이 : 경사가 시작되는 지점에서 도로의 중심선을 따라 경사가 끝나는 지점까지의 거리.

- 복합 경사 : 도로 구간마다 종단경사가 변하며, 그러한 지형이 차량의 운행에 미치는 영향이

                계속 누적될 수 있는 지형일 때, 종단경사가 차량 운행에 미치는 영향을 종합적으로 고려하여

                하나의 대표적인 종단경사로 바꾼 값.

- 상향 경사 : 오르막 구간의 경사를 일컫는 말. 대향 교통은 하향 경사가 됨.

- 특정 경사 구간 : 경사가 3 % 이상이고, 경사 길이가 500 m 이상인 단일 경사 구간.

- 하향 경사 : 내리막 구간의 경사.

 

○ 고속도로 : 차로 수가 편도 2차로 이상이고 중앙분리대가 설치된 도로로서 차량 진 ․ 출입이 완전

                  통제된 도로. 도로법에 의한 고속국도와 자동차 전용도로가 이에 해당됨.

 

○ 고속도로 기본 구간 : 고속도로에서 엇갈림 구간, 연결로 접속부 등에서 엇갈림이나 합류 및 분류

                               차량의 영향을 받지 않는 구간.

 

○ 교통량 : 도로의 한 지점을 일정 시간에 통과한 차량의 수.

 

- 계획 교통량 : 도로 계획의 기본이 되는 교통량으로서, 목표년도의 연평균 일교통량(AADT)을 말함.

- 설계시간 교통량(design hourly volume, DHV) : 도로 설계의 기본이 되는 장래 교통량으로,

  설계 대상 구간을 지날 것으로 예상되는 1시간 교통량으로 주어지는 연평균 일교통량(AADT)에

  설계시간 계수(K)를 곱하여 산출.

- 승용차 환산 교통량 : 혼합 교통량을 승용차만으로 구성되었다고 가정하여 환산한 교통량(pcph).

- 시간 교통량 : 실제 또는 예측한 한 시간 교통량(vph).

- 첨두시간 환산 교통량(VP) : 1시간 관측 교통량 또는 중방향 설계시간 교통량(DDHV)을 첨두시간

  계수(PHF)로 나눈 교통량. 적용 여건에 따라 승용차 단위 또는 대 단위로 표현할 수 있음.

- 최대 관찰 교통량 : 현장 조사를 통하여 조사한 교통량 중 가장 많은 교통량.

- 최대 서비스 교통량(MSF) : 기본조건과 주어진 서비스수준에서의 최대 1시간 환산 교통량(pcphpl).

- 1시간 교통량 : 1시간 동안 관측한 교통량(vph).

- 1시간 환산 교통량 : 1시간 이하의 교통량을 1시간 단위로 환산한 교통량(vph). 교통류율

  (flow rate)이라고도 함.

- 연평균 일교통량(average annual daily traffic, AADT) : 한 해 동안 도로의 한 지점 또는 일정

  도로 구간을 지나는 양방향 교통량을 365일로 나눈 교통량.

 

○ 교통량 대 용량비(V/c) : 통과 교통량 대 용량의 비.

○ 기본 조건 : 도로 조건과 교통 조건이 개선되더라도 더 이상 용량이 증가되지 않는 조건. 고속

    도로의 경우, 평지 구간, 차로폭 3.5m 이상, 측방여유폭 1.5m 이상인 도로에서 교통류가 승용차

    만으로 구성되어 있을 때를 나타냄.

○ 도로 용량 : 주어진 도로 조건에서 15분 동안 무리없이 최대로 통과할 수 있는 승용차 교통량을

    1시간 단위로 환산한 값.

○ 밀도 : 특정 시각, 단위 구간에 들어 있는 차량의 대수. 특정 시각에 한 차로를 점유하고 있는

    차량 수를 구간 길이로 나눈 값.

○ 보정계수 : 기본 조건의 서비스 교통량을 주어진 도로 조건과 교통 조건을 반영하는 서비스

    교통량으로 바꾸기 위하여 곱하는 계수.

○ 부가차로(auxiliary lane) : 차량의 원활한 통행을 위하여 본선에 덧붙여 설치한 차로.

    - 양보차로(turnout) : 저속 주행 차량이 고속 주행 차량에게 통행권을 양보하기 위하여 잠시 대피해

      있을 수 있는 차로.

    - 오르막 차로(climbing lane) : 경사 구간에서 저속 주행 차량이 주행 차로에서 벗어나 경사

      구간을 통행할 수 있도록 설치한 차로.

    - 앞지르기 차로(passing lane) : 고속 주행 차량이 저속 주행 차량을 앞지를 수 있도록 상당히 긴

      구간에 한 차로를 추가로 설치한 곳에서, 고속 주행 차량이 주행하는 차로.

○ 서비스수준 : 도로를 이용하는 차량의 운행 상태의 질을 나타내는 기준.

○ 서비스 교통량 : 해당 서비스수준이 유지될 수 있는 수준에서 해당 도로를 통과할 수 있는 첨두

    시간 환산 교통량. 기본 조건의 최대 서비스 교통량에서 차로폭 및 측방여유폭과 중차량을 고려

    하여 산정.

○ 설계시간계수(K) : 연평균 일교통량(AADT)에 대한 설계시간 교통량(DHV) 비.

○ 속도 : 단위 시간에 대한 거리 변화율(kph)

- 설계속도(design speed) : 차량의 주행에 영향을 미치는 도로의 기하구조를 일정하게 설계하기

  위하여 결정하는 속도로서, 도로 설계 요소의 기능이 충분히 발휘될 수 있는 조건에서 보통의

  운전 기술을 가진 운전자가 도로의 어느 구간에서도 쾌적성을 잃지 않고 안전하게 주행할 수

  있는 속도.

- 자유 속도(free flow speed) : 교통량이 거의 없는 상태에서, 다른 차량의 영향을 받지 않고,

  차량이 자유스럽게 주행할 수 있는 속도.

- 주행 속도(running speed) : 도로의 일정 구간을 차량이 주행할 때, 구간의 길이를 주행한

  시간으로 나눈 값.

- 통행 속도(travel speed) : 도로의 일정 구간을 주행할 때, 구간 길이를 통행 시간으로 나눈 값.

○ 승용차 환산계수(PCE) : 중차량 한 대와 대체될 수 있는 승용차 대수.

○ 시간

- 주행 시간(running time) : 차량이 특정 도로 구간을 지나는 데 걸린 시간으로, 정체 시간과

  휴식 시간 등은 제외됨.

- 통행 시간(travel time) : 차량이 특정 도로 구간을 통과하는 데 걸린 시간. 정체 시간과 휴식

  시간을 포함함.

○ 용량 : 도로의 한 지점 또는 일정 구간을 일정 시간에 통과할 수 있는 최대 차량 수.

○ 중방향 : 도로의 양방향 중에서 교통량이 많은 방향.

- 중방향 계수(D) : 양방향 교통량에 대한 중방향 교통량의 비.

- 중방향 설계시간 교통량(directional design hourly volume, DDHV) : 교통량의 방향별 분포

  차이를 고려한 설계시간 교통량. 연평균 일 교통량에 설계시간 계수(K)와 중방향 계수(D)를

  곱하여 산출.

○ 중차량 : 승용차보다 주행 성능이 떨어지는 차량으로서, 트럭과 버스, 특수차량을 지칭함. 소형,

   중형, 대형 차량으로 구성됨.

○ 중차량 혼입률(중차량 구성비) : 교통류 중에 중차량의 구성비를 말하며 %로 나타낸다.

○ 첨두시간계수 : 한 시간동안 교통수요의 시간적 변동을 나타내는 계수로, 첨두시간에 관측된 15분

    교통량 중에서 가장 많은 15분 교통량을 1시간 기준으로 환산한 교통량에 대한 해당 첨두시간

    교통량의 비로 나타냄.

○ 측방여유 : 길가에 우측 차로 선 또는 중앙분리대측 차로의 좌측 차로 선에서 장애물까지의 거리.

○ 첨두시간계수(peak hour factor, PHF) : 하루 중 가장 교통량이 많은 1시간 동안의 교통량을

    그 시간대에서 가장 차량 통행이 많은 15분 동안의 1시간 환산 교통량으로 나눈 값.

○ 효과척도(measure of effectiveness, MOE) : 차량 통행 상태의 질을 나타내는 기준(예를 들면,

    운행 속도, 지체, 밀도, 교통량 대 용량 비 등).

○ 총중량/엔진성능 = 트럭의 성능을 나타내는 단위로, 트럭의 총중량을 엔진성능으로 나누어 준 값(kg/kw).

 

2 분석 방법론

 

효과 척도와 도로 용량의 개념을 바탕으로 하여 고속도로 기본구간의 서비스수준을 분석하며, 용량에

영향을 미치는 인자들을 고려한다.

 

(1) 서비스수준의 효과척도

    고속도로를 운행하는 운전자에게 고속도로가 제공하는 서비스의 수준을 나타내는데 다음과 같은 효과척도를

    사용한다.

 

① 밀도

② 교통량 대 용량비

 

1) 밀도

   밀도는 특정 시각, 단위 구간에 들어 있는 차량의 대수를 말한다. 밀도는 운전자들이 원하는 대로

   움직일 수 있는지의 여부 또는 고속도로 통행의 안전 측면에서 매우 중요한 앞뒤 차량과의 거리를

   나타낼 수 있는 좋은 기준이므로 고속도로 서비스수준을 나타내는 주 효과척도로 사용한다.

 

2) 교통량 대 용량비

   교통량 대 용량비는 통과 교통량 대 용량의 비를 말하며, 해당 시설을 이용하는 교통류의 상태를

   설명해주는 또 다른 효과척도로, 계획 및 설계 단계에서 유용하게 이용된다.

   참고로, 평균통행속도(단위 시간당 통행할 수 있는 거리의 평균값)는 운전자들에게 교통류의 서비스

   수준을 느낄 수 있는 좋은 판단 기준이 되나, 고속도로에서 교통량의 변화에 따른 속도의 변화가 거의

   없으므로 속도를 효과척도로 사용하지 않는다.

 

(2) 도로 용량과 서비스수준

 

1) 도로 용량 : 도로 용량이란 주어진 도로 조건에서 15분 동안 최대로 통과할 수 있는 승용차 교통량을 1시간

   단위로 환산한 값이다.

 

2) 서비스수준 : 도로의 서비스수준이란 도로를 이용하는 차량의 운행 상태의 질을 나타내는 기준이다. 서비스

   수준의 기준은 해당 도로의 특성을 가장 잘 반영할 수 있어야 하므로 도로의 종류에 따라 다를 수 있다.

   서비스수준은 교통류의 질에 따라 A에서 F까지 여섯 단계로 구분한다.

 

1) 도로 용량

   도로의 용량은 기본 조건의 용량과 주어진 조건의 용량으로 구분한다. 대부분의 도로는 기본 조건을

   만족하지 못하기 때문에 각 구간의 도로 용량은 주어진 조건에 따라 다르다. 주어진 특정 구간의

   용량은 기본 조건의 도로 용량에 도로 및 교통 조건에 따른 감소 요인을 반영한 보정계수를 곱하여

   구한다.

 

2) 서비스수준

    고속도로 기본 구간의 서비스수준은 밀도를 주 효과척도로 하여 판정한다. <표 2-1>은 설계 속도별

    서비스수준이다. 서비스수준 A와 D의 최대 밀도 값은 관측 자료를 바탕으로 한 것이다. 서비스수준 E의

    최대 밀도값은 용량 상태에서 교통류가 지속적으로 발생할 경우 예상되는 최대값이다. 이 표에서

    교통량과 관련된 척도(교통량, )는 기본 조건에 대한 것으로 도로 및 교통 조건이 바뀔 경우 적용에

    유의할 필요가 있다.

 

<표 2-1> 고속도로 기본 구간의 서비스수준

 

서비스수준

밀도

(pcpkmpl)

설계 속도 120kph 설계 속도 100kph 설계 속도 80kph

교통량

(pcphpl)

비

교통량

(pcphpl)

비

교통량

(pcphpl)

비

A ≤ 6 ≤ 700 ≤ 0.30 ≤ 600 ≤ 0.27 ≤ 500 ≤ 0.25

B ≤ 10 ≤ 1,150 ≤ 0.50 ≤ 1,000 ≤ 0.45 ≤ 800 ≤ 0.40

C ≤ 14 ≤ 1,500 ≤ 0.65 ≤ 1,350 ≤ 0.61 ≤ 1,150 ≤ 0.58

D ≤ 19 ≤ 1,900 ≤ 0.83 ≤ 1,750 ≤ 0.80 ≤ 1,500 ≤ 0.75

E ≤ 28 ≤ 2,300 ≤ 1.00 ≤ 2,200 ≤ 1.00 ≤ 2,000 ≤ 1.00

F ＞ 28 - - - - - -

 

주) 이 표의 교통량 관련 기준은 각 설계 속도 수준에서 기본 조건의 도로 및 교통상태에서 정해진 것임.

    정체 상태를 나타내는 서비스수준 F는 고속도로에서 대기 행렬이 형성되었을 때 발생된다. 서비스

    수준 F의 밀도는 발생된 대기 행렬 내에서 급격하게 증가하는 경향이 있고 서비스수준 E의 밀도 기준

    보다 급격하게 커진다.

 

<그림 2-3>은 고속도로 기본 구간의 속도-교통량 관계 곡선이고, <그림 2-4>는 고속도로 기본 구간의

밀도-교통량 관계 곡선이다.

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

500 1000 1500 2000 2500

교통량(승용차대/시/차로)

속도(km/시)

서비스

수준 A

서비스

수준 C

서비스

수준 D

서비스

수준 E

서비스

수준 F

서비스

수준 B

설계속도 120km/시

설계속도 100km/시

19pc/km/ln

설계속도 80km/시

6pc/km/ln

10pc/km/ln

14pc/km/ln

28pc/km/ln

 

그림 2-3 고속도로 기본 구간의 속도-교통량 곡선과 서비스수준

 

60

50

40

30

20

10

0

400 800 1200 1600 2000 2400

19pc/km/ln

28pc/km/ln

서비스 수준 A

서비스 수준 B

서비스 수준 D

서비스 수준 E

서비스 수준 F

0

교통량 (승용차/시/차로)

밀도 (승용차/km/차로)

설계속도 80km/시 서비스 수준 C

6pc/km/ln

10pc/km/ln

14pc/km/ln

설계속도 100km/시

설계속도 120km/시

 

그림 2-4 고속도로 기본 구간의 밀도-교통량 곡선과 서비스수준

 

(3) 서비스수준별 운행 특성

    각 서비스수준에서 교통류의 운행 특성은 다음과 같다.

 

① 서비스수준 A : 서비스수준 A는 원칙적으로 완전한 자유 통행 상태를 나타낸다. 차량들은 교통류

    속에서 거의 방해받지 않고 운행할 수 있기 때문에, 운전자들에게 물리적으로나 심리적으로

    아주 편안한 수준을 제공한다. 가벼운 사고나 고장의 영향은 이러한 서비스수준에서는 쉽게 흡수될

    수 있다.

② 서비스수준 B : 서비스수준 B는 상당히 양호한 자유 통행 상태를 나타낸다. 이러한 교통류 속의

    운전자들은 통행하는 데 약간의 제한을 받으며, 물리적, 심리적으로 편안함을 느낀다. 가벼운

    사고나 고장의 영향은 아직은 쉽게 흡수될 수 있는 상태이지만, 부분적으로 서비스수준 A보다는

    다소 악화될 수 있다.

③ 서비스수준 C : 서비스수준 C는 안정된 운행 상태를 제공하지만 교통량이 조금만 증가하더라도

    서비스 질이 많이 떨어지는 범위에 접근한 교통류 상태이다. 교통류 속에서 통행 자유도는

    상당히 제한을 받으며 차로를 변경하는 데 주의를 기울여야 한다. 이 서비스수준에서, 가벼운

    사고의 영향은 흡수될 수 있지만, 사고 발생시 서비스수준은 크게 떨어진다. 운전자들은 안전

    하게 운행하기 위해 더욱 더 주의를 기울여야 하기 때문에 다소 긴장한다.

④ 서비스수준 D : 서비스수준 D는 안정된 흐름이지만, 이 수준을 조금만 넘어서도 서비스 질이

    크게 떨어지며, 불안정 교통류가 된다. 교통류 속에서 통행 자유도는 상당히 제한되며, 운전자들은

    물리적, 심리적으로 심하게 압박 받는다. 가벼운 사고나 고장이 발생해도 교통류가 그로 인한

    영향을 흡수할 여유가 없으므로, 상당히 지체하게 된다.

⑤ 서비스수준 E : 서비스수준 E에서 차량들은 매우 불안정한 상태로 통행한다. 통행을 방해하는

    요소들, 즉 연결로부터의 유입 차량, 차로 변경 차량 등이 있을 때 통행 차량들은 이러한 차량

    들의 진입에 의해 통행이 제약을 받으며, 이로 인한 교통류 방해파는 상류로 전파된다. 서비스

    수준 E와 서비스수준 F 사이의 경계는 용량 상태를 나타낸다. 용량 상태의 교통류는 어떠한 사소한

    방해 요인도 분산시켜 흡수할 여유가 없으므로 가벼운 혼잡 요인이 개입되어도 오래 동안

    교통류가 지체된다.

⑥ 서비스수준 F : 서비스수준 F는 교통 수요가 교통 용량을 넘어서서 통행이 와해된 상태를 말한다.

    이러한 통행 와해 상태는 다음과 같은 곳에서 발생한다.

 

㉮ 교통사고로 인하여 용량이 일시적으로 감소하는 곳.

㉯ 도착 교통량이 그 지점을 통과할 수 있는 교통량보다 많은 곳으로서, 특히 합류부, 엇갈림 구간,

    차로 축소 지점은 차로 기하구조상 혼잡이 자주 일어나는 곳.

㉰ 예측 상황에서, 첨두시간 교통량이 용량을 초과하는 지점.

 

(4) 서비스 교통량과 용량보정계수

 

1) 기본 조건에서 차로당 최대 서비스 교통량

   <표 2-1>은 설계 속도별로 기본 조건에서 차로당 최대 서비스 교통량 값을 나타낸 것이다. 서비스

   수준별 최대 서비스 교통량은   비율과 관계가 있다.

 

 

   ×    (식 2-1)

 

여기서,

 

 = 서비스수준 i에서 차로당 최대 서비스 교통량(승용차/시/차로, pcphpl)

 = j 설계 속도의 용량(pcphpl)

   = 서비스수준 i에서 교통량 대 용량비

 

2) 서비스 교통량

    주어진 도로 조건과 교통 조건에 대한 서비스 교통량(vph)은 기본 조건의 최대 서비스 교통량

    (pcphpl)을 기준으로 차로폭 및 측방여유폭과 중차량을 고려하여 산출한다.

 

    

 ×  ×  ×   (식 2-2)

  ×    ×  ×  ×   (식 2-3)

 

여기서,

  = 서비스수준 i에서 주어진 도로 및 교통 조건에 대한 서비스 교통량(vph)

 = 편도 차로 수

 = 차로폭 및 측방여유폭 보정계수

  = 중차량 보정계수

 

3) 첨두시간계수( )

    첨두시간계수는 한 시간동안 교통수요의 시간적 변동을 나타낸다. 이 계수는 첨두시간에 관측된 15분

    교통량 중에서 가장 많은 15분 교통량을 1시간 기준으로 환산한 교통량에 대한 해당 첨두시간 교통량의

    비로 나타낸다. 이 값이 1.00에 가까울수록 교통량의 시간적 변화가 적은 것을 의미한다. 교통류를

    관측해 보면, 첨두 15분 동안 가장 많이 관측된 교통류가 한 시간동안 지속되지 않는데, 첨두시간계수

    ( )는 이러한 현상을 반영한 것이다.

 

4) 용량 보정계수

 

(가) 차로폭 및 측방여유폭 보정계수

      차로폭 및 측방여유폭에 대한 보정계수는 차로폭과 측방여유폭이 교통류에 미치는 영향을 반영하는

      보정계수이다. 측방여유폭은 길어깨 차로 및 중앙분리대 차로의 포장단에서부터 운전자에게 인식되는

      장애물까지의 거리를 말한다. 설치된 장애물의 성격에 따라 그 여유폭이 교통류에 미치는 영향이 달라지지만,

      용량 산정 절차에서는 장애물의 특성에 따른 세밀한 분석은 수행하지 않는다. 또, 운전자의 통행에 별다른

      영향을 미치지 않는 방호울타리나 중앙분리대 등은 장애물로 간주하지 않는 것이 보통이다.

      차로폭 및 측방여유폭에 대한 보정계수()는 기본 조건인 차로폭 3.5m 이상과 측방여유폭 1.5m

      이상을 기준으로 하여 산출한다.

 

<표 2-2>는 고속도로 차로폭 및 측방여유폭에 대한 보정계수이다.

(나) 중차량 보정계수

      중차량 보정계수는 중차량이 교통류에 미치는 영향을 나타내기 위한 보정계수이다. 중차량에 대한

      보정계수를 얻기 위해서는 다음 2가지 단계를 거쳐야 한다.

 

① 해당 도로의 교통 조건 및 도로 조건을 고려하여, 중차량에 대한 승용차 환산계수를 산출한다.

    중차량의 차종 분류는 평지 구간에서 2.5톤 미만의 트럭과 16인승 미만 승합차는 소형, 2.5톤

    이상의 트럭과 16인승 이상 버스는 중형, 세미 트레일러 또는 풀 트레일러는 대형으로 각각

    구분하고 경사 구간에서는 모든 중차량을 하나의 중차량으로 간주한다.

② ①단계에서 산출한 승용차 환산계수와 각 중차량의 구성비를 고려하여 지형별로 중차량 보정

    계수( )를 결정한다.

 

<표 2-2> 고속도로 기본 구간의 차로폭 및 측방여유폭 보정계수

 

측방여유폭(m)

한쪽에만 장애물이 있을 때1) 양쪽에 장애물이 있을 때2)

차로폭(m)

3.5 이상 3.25 3.00 2.75 3.5 이상 3.25 3.00 2.75

4차로(편도 2차로) 고속도로

1.5 이상 1.00 0.96 0.90 0.80 0.99 0.96 0.90 0.80

1.0 0.98 0.95 0.89 0.79 0.96 0.93 0.87 0.77

0.5 0.97 0.94 0.88 0.79 0.94 0.91 0.86 0.76

0.0 0.90 0.87 0.82 0.73 0.81 0.79 0.74 0.66

6차로 이상(편도 3차로 이상)인 고속도로

1.5 이상 1.00 0.95 0.88 0.77 0.99 0.95 0.88 0.77

1.0 0.98 0.94 0.87 0.76 0.97 0.93 0.86 0.76

0.5 0.97 0.93 0.87 0.76 0.96 0.92 0.85 0.75

0.0 0.94 0.91 0.85 0.74 0.91 0.87 0.81 0.70

주1) 일반적으로 콘크리트 방호벽 형태의 중앙분리대가 설치된 대부분의 (고속)도로가 해당된다.

주2) 콘크리트 방호벽 형태 이외의 중앙분리대가 설치된 경우 또는 중앙분리대가 설치되지 않은 경우(중앙선 표시)에 적용한다.

      중앙선이 복선 또는 이격 설치된 경우는 대향 교통류도 장애물로 간주할 수 있으므로, 좌측의 측방여유폭은 중앙선의

      중심선에서부터 차로의 포장단까지로 하며 좌측과 우측의 측방여유폭을 평균하여 구한다.

      승용차 환산계수는 교통 구성뿐만 아니라 종단 경사에도 큰 영향을 받으므로 종단 경사에 따라

      고속도로에서는 다음과 같이 두 지형 조건에 대해 승용차 환산계수 값을 선정한다.

▪ 일반지형 : 도로의 전반적인 지형 특성만을 고려하여 평지, 구릉지 및 산지로 나누어 그에 맞는

  승용차 환산계수를 적용하여 중차량 보정계수를 구하는 방법.

▪ 특정 경사 구간 : 구간 종단 경사가 3% 이상이며, 경사 길이가 500m보다 긴 구간의 경우 특정

  경사 구간으로 별도 구분하여 세부 도로 조건별 승용차 환산계수를 적용하여 중차량 보정계수를

  구하는 방법.

 

[일반지형에 대한 승용차 환산계수]

일반지형은 다음 세 가지로 구분한다.

▪ 평 지 : 종단 경사, 평면선형 및 종단선형 조합에서 중차량이 지형 조건에 영향을 받지 않고

  승용차와 거의 같은 속도로 주행할 수 있는 지형으로, 이 구간에는 일반적으로 2% 미만인 짧은

  경사 구간이 포함된다.

▪ 구릉지 : 종단 경사, 평면선형 및 종단선형 조합에서 중차량의 속도가 승용차보다 감소하지만,

  상당히 긴 시간동안 오르막 한계속도로 주행하지 않는 곳이다. 이 구간에는 일반적으로 2% 이상

  5% 미만의 경사 구간이 포함된다.

▪ 산 지 : 중차량이 종단 경사, 평면선형 및 종단선형 조합으로 인하여 상당히 긴 구간을 오르막

  한계속도로 주행하거나, 자주 오르막 한계속도로 주행하는 곳이다. 이 구간에는 일반적으로 5%

  이상의 경사 구간이 포함된다.

  <표 2-3>은 고속도로 일반지형에서 중차량의 승용차 환산계수이다.

 

<표 2-3> 고속도로 일반지형에서 중차량의 승용차 환산계수

 

지 형

차종 구분

평 지 구 릉 지 산 지

소 형 (2.5톤 미만 트럭, 16인승 미만 버스) 1.0 1.2 1.5

중 형 (2.5톤 이상 트럭, 16인상 이상 버스) 1.5

3.0 5.0

대 형 (세미 트레일러 또는 풀 트레일러) 2.0

 

※ 중차량에 대한 별도의 언급이 없으면 중형으로 간주함.

 

[특정 경사 구간에 대한 승용차 환산계수]

종단 경사가 3% 이상이고 경사 길이가 500m 이상인 구간 또는 이 조건과 같은 교통류 상태인 종단

경사와 경사 길이를 가진 구간은 별도의 구간으로 고려하여야 한다.

특정 경사 구간에서 중차량에 대한 승용차 환산계수는 <표 2-4>와 같다.

[복합 경사 구간에 대한 승용차 환산계수]

대부분 고속도로의 종단선형은 연속적으로 다양한 경사로 구성되어 있다. 이런 다양한 경사 구간에서

중차량의 영향을 분석하기 위해서는 우선 분석 대상 지점의 평균 경사를 산정할 필요가 있다. 평균

경사는 복합 경사의 시작점부터 분석 대상 지점까지의 높이를 전체 경사 길이로 나누어 구한다.

평균 경사 방법은 모든 경사가 4%이하일 때 혹은 복합 경사의 총 길이가 1,000m보다 짧을 때 적용

된다. 이보다 더 심한 경사로 이루어졌을 경우, 상세한 적용 방법을 부록에 제시하였다. 이런 상세한

방법은 동등 환산 단일 경사를 결정하기 위하여 중차량의 가 ․ 감속 곡선과 속도를 이용한다.

 

<표 2-4> 고속도로 특정 경사 구간의 승용차 환산계수

 

경사

(%)

경사 길이

(km)

중차량 구성 비율(%)

＜ 5 ＜ 10 ＜ 20 ＜ 30 ＜ 40 ≥ 40

＜ 2 모든 경우 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

＜ 3

≤ 0.0 ~ 0.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

≤ 0.5 ~ 1.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

≤ 1.0 ~ 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

≤ 1.5 ~ 1.8 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5

≤ 1.8 ~ 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

＞ 2.5 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0

＜ 4

≤ 0.0 ~ 0.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

≤ 0.5 ~ 1.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

≤ 1.0 ~ 1.2 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5

≤ 1.2 ~ 1.5 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0

≤ 1.5 ~ 1.8 3.5 3.0 2.0 2.0 2.0 2.0

＞ 1.8 4.0 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0

＜ 5

≤ 0.0 ~ 0.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

≤ 0.4 ~ 0.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

≤ 0.5 ~ 0.8 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5

≤ 0.8 ~ 1.0 4.0 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0

≤ 1.0 ~ 1.5 5.0 4.0 3.0 3.0 2.5 2.0

＞ 1.5 5.5 4.0 3.5 3.0 3.0 2.5

＜ 6

≤ 0.0 ~ 0.4 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

≤ 0.4 ~ 0.5 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5

≤ 0.5 ~ 0.8 4.0 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0

≤ 0.8 ~ 1.0 6.0 4.5 4.0 3.0 3.0 2.5

≤ 1.0 ~ 1.5 6.5 5.0 4.0 4.0 3.0 3.0

＞ 1.5 7.0 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0

＜ 7

≤ 0.0 ~ 0.4 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5

≤ 0.4 ~ 0.5 4.0 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0

≤ 0.5 ~ 0.8 6.0 4.5 4.0 3.0 2.5 2.5

≤ 0.8 ~ 1.0 7.5 6.0 5.0 4.5 4.0 3.5

≤ 1.0 ~ 1.5 8.0 6.0 5.5 5.0 4.0 3.5

＞ 1.5 8.0 6.5 5.5 5.0 4.0 3.5

＜ 8

≤ 0.0 ~ 0.4 3.0 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0

≤ 0.4 ~ 0.5 6.0 5.0 4.0 3.0 2.5 2.0

≤ 0.5 ~ 0.8 8.0 6.0 5.0 4.5 4.0 3.5

≤ 0.8 ~ 1.0 9.0 7.5 6.5 6.0 5.0 4.0

≤ 1.0 ~ 1.5 9.5 7.5 7.0 6.0 5.0 4.0

＞ 1.5 9.5 7.5 7.0 6.0 5.0 4.0

≥ 8

≤ 0.0 ~ 0.4 5.0 3.5 3.0 2.0 2.0 2.0

≤ 0.4 ~ 0.5 8.0 6.0 5.5 4.0 4.0 3.5

≤ 0.5 ~ 0.8 10.0 8.0 7.0 6.5 5.5 4.5

≤ 0.8 ~ 1.0 10.5 9.0 8.0 7.0 5.5 4.5

≤ 1.0 ~ 1.5 11.0 9.0 8.0 7.0 5.5 4.5

＞ 1.5 11.0 9.0 8.0 7.0 5.5 4.5

 

[중차량 보정계수의 계산]

승용차 환산계수와 각 중차량의 구성비에 대해 다음 식에 따라 중차량 보정계수를 계산한다.

 

▪ 일반지형의 경우,

 

  

                              



 

(평지) (식 2-4)

 

             



 

(구릉지, 산지) (식 2-5)

 

▪ 특정 경사 구간의 경우,

 

             



 

(식 2-6)

 

여기서,

   = 소형, 중형, 대형 중차량의 승용차환산계수(<표 2-3>)

   = 소형, 중형, 대형 중차량의 구성비

 = 중차량에 대한 승용차 환산계수(<표 2-3>, <표 2-4>)

 = 중차량 구성비

 

3.분석 과정

  고속도로 기본 구간의 서비스수준 분석 과정은 운영 상태 분석, 계획 및 설계 단계 분석으로 나누어 적용한다.

  운영 상태 분석은 기존 도로 또는 계획도로의 서비스수준을 분석하는 데 사용하며, 계획 및 설계 단계 분석은

  장래의 추정 교통량에 따라 요구되는 수준에 적절한 고속도로의 차로수를 결정하는 데 사용한다.

 

(1) 고속도로 분석 대상 구간의 분할

    용량이나 서비스수준의 분석 대상 구간은 교통 조건과 도로 조건이 가능한 같아야 한다.(동질성 구간)

    고속도로에는 동질성 구간을 세분하기 위한 경계가 있다. 예를 들면, 교통량의 변화가 있는 연결로

    접속부나 특정 경사 구간의 시 ․ 종점이 동질성 구간을 나누는 경계로 이용된다.

    고속도로 분석 대상 구간을 분할하는 데에는 다음과 같은 특징들을 이용한다.

 

▪ 연결로 접속부

▪ 차로수가 변하는 구간

▪ 차로폭 및 측방여유폭이 변하는 구간

▪ 특정 경사 구간

 

(2) 운영 상태 분석

    운영 상태 분석은 고속도로의 특정 구간에 대해 현재 또는 장래의 운영 상태를 나타내는 서비스수준을 분석하는

    것이다. 이 결과를 도로 공급 정책의 판단 지표로 삼거나 기존 도로의 효과적인 운영 개선 대안을 모색하는

    데에 활용한다. 고속도로 기본구간의 운영 상태 분석은 <그림 2-5>의 분석표를 이용한다.

    <그림 2-5>에서 제시한 분석표는 다음 절차에 따라 사용한다.

 

1) 분석대상 도로의 도로 조건과 교통 조건을 명시한다.

 

① 도로 조건 : 설계속도, 차로폭, 측방여유폭, 차로수, 지형 구분 혹은 특정 경사 구간 등

② 교통 조건 : 교통량, 차량 구성 비율(%), 첨두시간계수( ) 등

 

2) 주어진 도로 및 교통 조건에 대해 관련 보정계수(,  )를 산출한다.

 

①  = 차로폭 및 측방여유폭 보정계수(<표 2-2>)

②   = 중차량 보정계수(다음 식을 이용)

 

▪ 일반지형일 경우

 

  

                              



 

(평지)

 

             



 

(구릉지, 산지)

 

여기서,

   = 소형, 중형, 대형 중차량의 승용차환산계수(<표 2-3>)

   = 소형, 중형, 대형 중차량의 구성비

 = 중차량(소형, 중형, 대형 모두 포함)의 구성비

 = 중차량의 승용차 환산계수(<표 2-3>, <표 2-4>)

 

 

▪ 특정 경사 구간일 경우

 

             



3) 현재 또는 장래 교통량(V)을 첨두시간 환산 교통량(Vp)으로 환산한다.

    교통량 단위는 대 단위 외에 승용차 단위로도 할 수 있는데, 비교되는 용량 또는 서비스 교통량 단

    위와 일관성을 갖게 해야 한다.

 

   



 

(vph) (식 2-7)

 

4) 주어진 도로 및 교통 조건에 대한 용량(c)을 산출한다.

    이때 기본이 되는 용량값은 <표 2-1>의 용량 상태의 값인데, 해당 설계속도에 따른 용량(cj, 차로당)을

    뜻한다.

 

   × ×  ×   (vph) (식 2-8)

 

5) 수요 교통량(Vp)과 용량(c)에서 교통량 대 용량비(Vp/c)를 산출한다.

 

6) 산출한 교통량 대 용량비로 <표 2-1>에서 그에 상응하는 밀도값을 보간법으로

    찾고 서비스수준을 판정한다.

    속도를 구할 필요가 있는 경우 이 밀도값과 앞의 수요 교통량에서 계산하면 된다.

    교통량과 용량 단위를 대 단위(vph)가 아닌 차로당 승용차 단위(pcphpl)로 할 경우 다음과 같이 하여

    서비스수준을 판정한다.

 

  



,   × ×  ×  Vp/c → 밀도 → LOS vph 단위

  × ×  × 



,    Vp/c → 밀도 → LOS pcphpl 단위

 

(3) 계획 및 설계 분석

    계획 및 설계 분석은 장래의 추정 교통 수요나 도로 조건에 따라 요구되는 서비스수준을 만족하는 차로수를

    결정하는 분석이다. 계획과 설계 분석의 차이는 분석 자료의 내용적 수준 차이에 있다. 계획 분석의 경우, 연평균

    일교통량을 이용하여 중방향 설계시간 교통량을 산정하고, 입력 자료는 일반적인 값을 적용한다. 고속도로 기본

    구간의 계획 및 설계 분석은 <그림 2-5>의 분석표를 사용한다.

    계획 및 설계 분석의 분석 절차에서는 다음 절차를 이용하여 고속도로 구간별 서비스수준 및 방향별

    소요 차로수를 구하거나, <그림 2-5>의 분석표를 이용하여 서비스수준을 분석한다.

    차로수를 구하는 과정은 다음과 같다.

 

1) 설계속도, 차로폭, 측방여유폭, 차로수, 지형 구분 또는 특정 경사를 포함한 예상

    도로 조건을 명시한다.

 

2) 중방향 설계시간 교통량( ) 이외에 차량 구성 비율(%), 첨두시간계수( ),

   속도를 포함한 예상 교통 조건을 명시하고, 수요 교통량( )을 산출한다.

 

▪ 첨두 설계시간 교통량( ) 계산

 

  





 ×  × 

 

(식 2-9)

 

여기서,

 = 첨두 설계시간 교통량(vph)

 = 중방향 설계시간 교통량(vph)

 = 계획 목표년도의 연평균 일교통량(대/일, vph)

 = 설계시간 계수,  = 중방향 계수,  = 첨두시간계수

 값과  값은 해당 지역의 교통 수요 패턴에 따라 변하는데, 매년 발간되는 교통량 상시조사 자료

 

(국토해양부, 도로교통량 통계 연보, 각 연도)를 활용하여 해당 사업에 맞게 도출하여 적용하면 된다.

적정 값을 구할 수 없는 경우 <표 1-3>, <표 2-5>의 값을 사용할 수 있다.

 

<표 2-5> 지역에 따른 중방향 계수( )

 

구 분 도시 지역 지방 지역

중방향 계수( ) 0.60 (0.55 ~ 0.65) 0.65 (0.60 ~ 0.70)

3) 주어진 도로 및 교통 조건에 대해 관련 보정계수( ,   )를 산출한다.

 

①  = 차로폭 및 측방여유폭 보정계수(<표 2-2>)

②  = 중차량 보정계수(다음 식을 이용)

▪ 일반지형일 경우

 

  

                              



 

(평지)

 

              



 

(구릉지, 산지)

 

▪ 특정 경사 구간일 경우

 

              



 

4) 공급 서비스 교통량( )을 계산한다.

 

    

 ×  ×  

 

5) 소요 차로수(N)를 계산한다.

 

  서비스교통량

수요교통량   



 

계산된  은 대부분 소수로 표시되는데, 여건에 따라 이 소수보다 크거나 작은 정수를 택할 수 있다.

고속도로 구간별 차로수의 결정은 분석 대상 도로 전체를 종합적으로 고려하여 균형 있게 결정하여야

한다. 특정 구간의 차로 감소 또는 증가는 주 교통 흐름과 차로의 연속성을 유지하는 선에서 적절하게

결정하여야 한다.

 

(4) 복합 경사 구간

    다양한 경사가 연이어 있는 복합 경사 구간에 대한 운행 상태 분석을 위해서는 별도의 적용 방법이 필요한데,

    이에 대해서는 본 편람의 예제와 부록을 통하여 설명한다.

 

고속도로 기본구간 분석

 

대상구간 : __________________________ 분 석 자 : __________________________

분석일자 : __________________________ 분석시간 : __________________________

□ 운영(LOS) □ 계획 및 설계(LOS) □ 계획 및 설계(N)

도로 조건 교통 조건

설계 속도 ___________kph 교통량 ( V ) ___________vph

차로폭 ___________m AADT ___________vpd

측방여유폭 ___________m 설계시간계수( K) ___________

차로수(일방향) ___________ 중방향 비( D) ___________

일반 지형구간 □ 평 지       ×  ×  ___________vph

□ 구릉지 중차량 비율 ___________%

□ 산 지 소형(2.5톤 미만) ___________%

특정 경사 구간 길 이 _____m 중형(버스,2.5톤이상) ___________%

구 배 _____% 대형(세미 또는 풀 트레일러) ___________%

첨두시간계수( PHF ) ___________

속도(S) ___________kph

보정계수

N ___________ f W ___________

□ 평지 구간 □ 구릉지, 산지, 특정 경사 구간

E T1 (소형)

_____

E T2 (중형)

________

 (대형)

________ E HV (중차량) ___________

           

 =____      

 = __________

운영상태분석(LOS) 계획 및 설계 분석(N)

  × × × 

 ___________

(pcphpl) PDDHV=

DDHV

PHF

___________vph

□ 현재 운영상태 분석 MSF i ___________pcphpl

밀도( d) =

V P

S

_________(pcpkmpl) SF i = MSF i × f W × f HV ___________vphpl

차로수(N) =

PDDHV

SF i

___________

서비스수준 _________

□ 장래 운영상태 분석

SF i = MSF i × N × f W × f HV

SF i 서비스수준 ___________ vph

서비스수준 ___________ vph

서비스수준 ___________ vph

서비스수준 ___________ vph

서비스수준 ___________ vph

서비스수준 ___________

 

그림 2-5 고속도로 기본구간 분석표

 

4 특수상황

 

고속도로의 용량은 통상 주어진 도로 및 교통 조건 하에서 산정되지만, 도로운영 조건의 변화나 환경

조건에 의해서도 영향을 받는다. 그와 같은 대표적인 조건들이 고속도로 부지 상에서의 도로점용공사

(work-zone)와 기상악화/악천후(inclement weather) 등이 될 수 있겠는데, 이 같은 상황은 반복적으로

나타나며 사전적 예측이 가능한 것들로 본 편람에서는 특수상황이라고 칭하기로 한다.

특수상황을 좀 더 구체적으로 보면 도로점용공사는 고속도로의 각종 유지보수 활동 때문에 본선의

차로를 하나 이상 점용하고 시행되는 단·중기 공사를 의미하며, 악천후는 본선에 내리는 강우, 강설

그리고 어둠(darkness)을 포함한다. 이러한 공사 및 강우, 강설, 주 ‧ 야 등 악천후의 영향을 반영한

고속도로 용량은 아래의 공식처럼 계획 및 운영분석에 쓰이는 정상적인 상황에서의 기본구간 용량 혹은

공사구간 용량에 날씨 보정계수( ), 주‧야간 보정계수( )를 선택적으로 적용하여 산정하도록 한다.

다만 공사로 인한 용량 값의 보정은 앞에서 제시된 용량 산정식을 이용하여 공사구간 용량( )을 구

할 수 있다.

 

 ′   (혹은  ) ×  ×  

 

여기서,

 ′ = 특수상황(공사구간, 날씨, 주야간)이 반영된  설계속도의 용량(vph)

 =  설계속도인 고속도로 구간의 용량(vph)

 = 공사구간의 용량(vph)

 = 날씨 보정계수

  = 주야간 보정계수

 

고속도로의 일반적인 분석은 특수상황 조건을 전혀 고려하고 있지 않으므로 시설의 합리적인 운영을

위해서는 빈번한 도로상의 유지보수공사와 국지적이고 돌발적인 기상악화가 가지는 반복적인 용량감소

영향을 이해하고 특정 노선, 특정 구간의 운영상태 분석을 통한 사전적 계획과 대응전략 마련에 힘을

기울일 필요가 있다.

 

(1) 공사구간에 의한 영향

 

1) 공사구간의 정의 및 종류

   도로 공사장은 도로에서 유지활동 및 도로 점용공사가 이루어지고 있어 통행에 제한을 주는 도로의 일정한

   구역 또는 구간을 말하며, 구간별 교통관리를 위해 도로 공사구간이라고도 한다.

   공사의 종류는 기간에 따라 단기·중기·장기 공사로 구분되고, 공사구간은 크게 주의구간, 완화구간, 작업

   구간, 종결구간으로 구분한다.

   고속도로의 공사구간은 높은 속도로 주행하던 차량들이 도로 공사장 부근에서 급격한 감속이 이루어

   지고, 다른 차로로 합류하기 위한 끼어들기 등으로 지정체가 심화되고 있다. 이러한 교통기능의 손실에

   영향을 미치고 있어 집중적인 교통관리가 필요한 구간이다.

   공사의 종류는 자동차 전용도로와 고속국도에서 적용하는 기준이 약간 다르다. 자동차 전용도로에서의

   장기공사는 3일 초과하여 동일지점에서 공사가 수행되며, 중기 공사는 1일 이상 ∼ 3일 이내 동일 지점,

   단기공사는 1일 주간의 1시간 초과 동일지점 또는 야간 공사, 단시간 공사는 1일 주간의 1시간 이내

   동일지점에서 수행되는 공사로 각각 구분한다. 고속국도에서는 단기와 장기공사로 구분되고, 장기공사는

   1일(24시간) 이상 동일지점에서 교통제한을 행하는 공사(당일 공사완료 후 교통제한을 해제하는

   경우는 제외)를 말하고 그 외는 단기공사이다.

   공사구간은 주의구간, 완화구간, 작업구간(완충구간 포함), 종결구간 4개 구간으로 나누며, <그림 2-6>은

   공사구간의 구분에 관한 그림이다. 공사구간 용량관측지점의 기준은 차로차단으로 인해 차로수가 완전히

   줄어든 완화구간의 최하류지점(즉 완충구간의 시작점)에서 작업구간까지로 한다.

 

 

그림 2-6 공사구간의 구분

 

 

2) 분석대상 및 목적

    고속도로의 공사구간은 설계속도 100kph 이상의 고속국도와 설계속도 80kph의 도시부 자동차 전용도로에서

    이루어지는 도로점용공사를 대상으로 하고 공사의 종류는 중기 ․ 단기공사만을 분석대상으로 한다.

    공사구간의 분석목적은 도로점용공사 시 차로차단 등 교통제한으로 인해 교통류에 미치는 영향을 최소화할

    수 있도록 공사구간의 용량을 결정하고 사전에 공사계획 시 주변 교통류에 미치는 영향을 최소화할 수 있는

    작업일시와 차단 차로 수 규모를 결정하는 것이다.

    고속도로는 고속국도와 자동차 전용도로가 해당되고 앞에서 기술된 고속도로 기본구간의 용량과 서비스

    수준에서 제시되고 있는 설계속도 120kph와 100kph, 그리고 80kph와 동일한 분석기준을 적용하여

    고속도로 기본구간에서 공사구간에 의한 영향을 분석한다.

    공사의 종류는 크게 단기 ․중기공사와 장기공사로 구분되며, 장기공사는 도로의 선형개량 또는 도로

    확장 등의 필요로 인해 실시되는 경우가 대부분이고 주로 고속도로 공사구간 주변의 본선차로수를 확보,

    유지하면서 공사를 진행함으로써 차로차단이 발생하지 않는다. 다만, 공사구간을 우회하는 차로 설치 시

    차로폭의 축소나 선형의 변화가 발생하게 되는데 차로폭이 축소되는 경우는 기본 구간의 차로폭 감소에

    대한 영향과 동일할 것이며 선형의 급격한 변화에 대한 영향은 공사구간에서 기본 구간보다 더 낮은

    속도제한을 함으로써 교통류에 영향을 크게 미치지 않는다. 이에 반해 단기․중기공사는 짧은 기간 안에

    공사를 완료하여 교통제한을 해제하는 것으로써 일반적으로 시설물의 보수 및 설치 등 1개 이상의 차로를

    차단하고 공사를 마무리함으로써 주변 교통류에 영향을 크게 미친다.

    장기공사의 경우 공사구간 주변 본선차로수와 동일하게 도로공사장 내 차로수가 확보, 유지되므로

    교통류 영향이 미미한 것으로 판단하여 본 분석대상에서는 제외하고 장기공사에 대한 분석필요시

    고속도로 기본구간 분석과정과 동일하게 수행하는 것으로 한다.

    공사계획 단계에서 사전에 공사구간 용량을 산정한 후 작업시간, 차단 차로수 등을 결정하여 시행

    하게 되지만 운영 단계에서 수요가 용량을 초과하는 경우에 대한 교통영향 분석은 5장에 있는 통행

    와해 상태의 분석 내용을 참고하여 대기행렬길이, 해소시간 등을 추정한다.

 

3)공사구간의 기본 용량 제시

   공사구간의 기본 용량은 공사구간의 기본 조건의 도로 및 교통상황에서 15분 동안 최대로 통과할 수 있는

   승용차 교통량을 1시간 단위로 환산한 값이다.

   고속도로의 경우 높은 속도로 주행하던 차량들이 도로 공사장 부근에서 차로변경, 합류, 가감속 등의

   영향으로 공사구간 용량이 기본구간 용량보다 약 20%로 감소하고 도로 공사장 상류부에 혼잡이 자주

   발생하여 심화된다.

 

고속도로 공사구간의 기본 용량을 설계속도에 따라 제시하면, 설계속도 80kph일 때 1,650pcphpl,

설계속도 100kph일 때 1,700pcphpl, 120kph일 때 1,750pcphpl로서 설계속도별로 약간 증가한다.

<표 2-6>에서 제시된 공사구간의 기본 용량은 모든 차로감소 유형(차로차단 방식)에 대해 동일하게

적용되는 값이다.

 

<표 2-6> 설계속도별 공사구간의 기본 용량

 

설계속도

공사구간

80kph 100kph 120kph

기본 용량 1,650pcphpl 1,700pcphpl 1,750pcphpl

 

주) * 이 표의 기준은 각 설계 속도 수준에서 기본조건의 도로 및 교통상황에서 정해진 것임.

    ** 설계속도 80kph는 도시지역 자동차전용도로에서 자료를 수집하여 분석, 결정된 용량값이고 설계속도

 

100kph 및 120kph는 전국 고속국도에서 관측된 용량값임.

공사구간 교통류에 영향을 미치는 요인은 고속도로 기본구간과 마찬가지로 차로폭 및 측방여유폭,

중차량에 의한 영향을 받으며 이 외에도 공사유형 및 강도(공사장 근로자수, 사용되는 작업차량의 수와

크기 등), 공사구간 주변 연결로의 존재 유무, 공사구간 길이 등에 의해 추가로 영향을 받는다. 그러나

공사로 인한 추가 영향 요인들은 아직 충분한 조사분석이 이루어지지 않았고 공사구간 기본 용량 결정

시 공사유형 및 강도를 포함한 여러 지점에서 관측된 용량값을 종합적으로 분석하여 결정한 값이므로

추가로 고려하지 않는다.

 

4) 공사구간 용량 산정식

   공사구간 용량 산정은 기본 조건하에서 설계속도별 공사구간 기본 용량을 기준으로 공사 시 편도

   차로 수, 차로폭 및 측방여유폭, 그리고 중차량을 고려하여 (식 2-10)을 적용하여 산출한다.

 

   × ×  ×   (식 2-10)

 

여기서,

 = 공사구간의 용량(vph)

 =  설계속도의 공사구간 기본 용량(pcphpl)

 = 공사 시 편도 차로 수

 = 중차량 보정계수

 = 차로폭 및 측방여유폭 보정계수

 

①  설계속도의 공사구간 기본 용량( )

     설계속도의 공사구간 기본 용량은 <표 2-6>을 참고한다.

 

② 중차량 보정계수( )

    중차량 보정계수( )는 일반지형의 경우 (식 2-4)와 (식 2-5), 특정 경사 구간의 경우 (식 2-6)을

    사용하여 산정하고 승용차 환산계수는 <표 2-3>, <표 2-4>를 참고한다.

 

③ 공사 시 편도 차로 수( )

    공사 시 편도 차로 수는 편도 총 차로 수(정상 편도 차로 수)에서 공사로 인해 폐쇄된 차로 수를

    뺀 값을 의미한다.

 

④ 차로폭 및 측방여유폭 보정계수()

    p.25의 내용 및 <표 2-2>를 참고한다.

 

(2) 기상악화 및 야간 상황에 의한 영향

    기상악화/악천후(Inclement Weather) 및 야간(Darkness)의 변화는 운전자의 시거 및 도로 노면상태에 영향을

    주어 운전자로 하여금 운전행태에 변화를 나타나게 한다. 이는 기본조건(기상 양호 및 주간)의 상황에 비해 도

    로의 운영 효율을 저하시키고, 차량의 차두간격과 속도, 운전자의 시거 등에 영향을 주어 교통량이 감소하는

    요인으로 작용한다.

    기상악화/악천후 상황은 크게 강우와 강설의 두 가지 상황으로 구분하였으며, 기후 양호시에는 주간과 야간의

    두 가지 상황으로 구분하여 도로의 용량변화를 산출한다.

 

1) 기상악화 및 야간 상황의 용량 산정식

   기상악화 및 야간 상황의 고속도로 용량산정을 위한 서비스교통량을 산정하기 위하여, 기존 고속도로

   용량 산정식에 날씨 보정계수(fIW)와 야간 보정계수(fDK)를 추가 적용하였다. 각 설계속도 수준의 기본

   용량(pcphpl)을 기준으로 차로폭 및 측방여유폭과 중차량 및 기상악화, 야간의 영향을 고려한 고속도로의

   용량(vph)을 (식 2-11)과 같이 산출한다.

 

   ×  ×  ×   ×  ×   (식 2-11)

 

여기서,

 = 고속도로 구간의 용량(vph)

 = j 설계속도에 따른 기본 용량(pcphpl)

 = 편도 차로 수

 = 차로폭 및 측방여유폭 보정계수

 = 중차량 보정계수

 = 날씨보정계수

 = 야간보정계수

 

2) 기상악화 및 주ㆍ야 상황의 교통 특성

 

(가) 강우시

    매년 기상청 관측 자료에 의하면 강우일수는 1년의 약 1/3로 관측되고 있으며, 최근에는 여름철

    국지성 폭우가 발생하는 등 이상기후의 영향이 빈번하게 발생하고 있다. 강우 현상의 발생은 운전자의

    행태와 노면 상태뿐만 아니라 차두간격과 속도에 영향을 미치게 되어 용량이 감소하게 되는 요인으로

    작용한다. 따라서 강우에 따른 운행 차량의 속도 및 교통량 변화가 고속도로 기본구간의 용량 변화에

    어떠한 영향을 미치는지에 대해 살펴보도록 한다.

 

① 강우강도 정의 및 측정방법

    고속도로의 강우에 의한 영향을 분석하기 위해서는 강우강도를 설정해야 한다. 강우강도는 단위면

    적당 시간당 강우량()을 이용하며, 강우량은 분석지점에서 직접 측정하거나 기상청의 DB를

    이용한다.

 

② 강우수준에 따른 임계교통량의 감소율

    기후 양호시 대비 강우시 임계교통량의 변화량을 강우 수준별로 나누어 살펴본 결과 임계교통량의

    감소율 및 날씨보정계수( )는 <표 2-7>과 같으며, 강우수준에 따라서 임계교통량이 다르게 나타나므로

    강우를 고려한 고속도로 기본구간의 용량 및 서비스 수준 산정 시 <표 2-7> 감소율을 활용한다.

 

<표 2-7> 고속도로 기본 구간의 강우량별 임계교통량 감소율

 

강우량 구분(mm/h) 설계속도 80kph 설계속도 100kph 설계속도 120kph

0 0.0% 0.0% 0.0%

0 초과∼5.0 미만 3.5% 5.8% 8.5%

5.0 이상∼10.0 미만 7.6% 10.3% 13.8%

10.0 이상 9.6% 13.8% 19.1%

 

(나) 강설시

 

① 강설강도 설정

    강설강도는 시간당 강설량(cm/h)으로 기상청의 강설량 측정 및 기록 단위를 준용한다. 시간당 강설

    강도와 강설량별 강설빈도에 따라 강설강도는 <표 2-8>과 같이 3단계로 분류한다.

 

<표 2-8> 강설강도 분류

 

강설량 구분(cm/hour) 비고

0.1 미만 눈은 오지만 도로상에 쌓이지 않음

0.1 ~ 2.0

2.1 이상 대설 및 폭설 등이 포함됨

 

② 강설량별 최대 교통량 감소율

    최대 관측교통량(대/시)은 대상 지점을 통과한 시간당 최대 교통량(하루 동안의 시간당 교통량

    중 상위 5%의 평균)으로, 일반적인 고속도로 기본구간 용량 및 서비스수준 분석 과정에 <표 2-9>의

    감소율을 나타낸다.

③ 강설강도에 따른 평균 통행속도 변화

    기후 양호시 대비 강설시 평균 통행속도는 전반적으로 낮아지는 경향을 보이며, 강설강도가 셀수록

    감소율 증가한다. 평균 통행속도는 교통류율 수준에 따라 다른데, 용량상태에 접근할수록 평균 통행

    속도는 낮아진다. 따라서 교통류율 수준이 낮을 때 보다 용량상태에 가까워질수록 강설에 의한 영향이

    더 높아질 것이기 때문에 기상상태를 고려한 용량 보정이 요구된다.

 

<표 2-9> 고속도로 기본 구간의 강설량별 최대 관측교통량 및 평균통행속도 변화량

 

강설량 구분(cm/h) 최대 관측교통량 평균 통행속도

0 0.0% 0.0%

0.1 미만 13.1% 13.2%

0.1 ~ 2.0 25.0% 18.6%

2.1 이상 32.7% 32.0%

 

(다) 주야

 

① 주 ․야 상황 구분 기준

    주간과 야간의 구분은 한국천문연구원에서 제시하고 있는 시민박명시각(인공조명이 없이 인간이

    활동을 할 수 없는 시간)을 기준으로 하여 주간과 야간을 구분한다.

 

② 주 ․야 변화에 따른 임계교통량의 감소율

    주간 상황 대비 야간 상황의 임계교통량의 변화량을 살펴본 결과 임계교통량의 감소율 및 야간보정

    계수( )는 <표 2-10>과 같다.

 

<표 2-10> 고속도로 기본 구간의 주ㆍ야간 임계교통량의 감소율

 

구분 설계속도 80kph 설계속도 100kph 설계속도 120kph

주간 0.0% 0.0% 0.0%

야간 3.3% 6.9% 8.8%

 

3) 기상악화 및 야간 상황의 용량산정을 위한 보정계수

    고속도로 기본구간의 기상악화 및 야간 상황의 용량산정을 위한 날씨 및 야간 보정계수는 <표 2-11>과

    같다.

    기상악화 및 야간 상황의 용량산정을 위한 보정계수는 기본적인 도로 ․ 교통조건 하에서 기상악화 및

    야간 상황이 교통류에 미치는 영향을 나타내는 계수이므로, 기본 조건이 아닌 기상악화 및 야간 상황

    의 경우에는 타 보정계수와 함께 적용한다.

 

<표 2-11> 고속도로 기본구간의 기상악화 및 야간 상황의 용량산정 보정계수

 

구분 설계속도 80kph 설계속도 100kph 설계속도 120kph

강우

(fIW)

0mm/h 1.00 1.00 1.00

0∼5.0mm/h 0.97 0.94 0.92

5.0∼10.0mm/h 0.92 0.90 0.86

10.0mm/h 이상 0.90 0.86 0.81

강설

(fIW)

0cm/h 1.00

0.1cm/h 미만 0.87

0.1~2.0cm/h 0.75

2.1cm/h 이상 0.67

주야

(fDK)

주간 1.00 1.00 1.00

야간 0.97 0.93 0.91

 

5 예 제

 

<예제 1> 기본 구간의 운영 상태 분석

 

다음과 같은 도로 및 교통 조건을 갖는 지방지역 고속도로가 있다. 이 도로의 서비스수준을 평가하라.

도로 및 교통 조건

 

- 설계속도 100kph

- 양방향 4차로

- 차로폭 3.5m

- 중앙분리대측 여유 1.0m, 길어깨측 여유 2.5m

- 지형은 구릉지

- 첨두시간계수(PHF) 0.95

- 첨두시간 교통량 2,000vph(일방향)

- 중차량 구성비 20%

 

가 정

- 포장 상태와 기후 조건은 양호한 상태로 가정

- 중차량 구성은 2.5톤 이상의 트럭으로 가정

 <풀 이>

 

1) 보정계수 값을 찾는다.

 

① 차로폭 및 측방여유폭 보정계수( ,〈표 2-2〉참조)

 

  

 

② 중차량 보정계수(  ,〈표 2-3> 참조)

 

    에서

             



       



 

 

2) 교통량(V)을 첨두시간 교통량(VP)으로 환산한다.

 

   



 

 

= 2,105vph

 

3) 주어진 도로 및 교통 조건에 대한 용량(c)을 산출한다.

    <표 2-1>에서 설계속도 100kph일 때 용량 cj = 2,200이다.

 

   × ×  ×      ×  ×  ×  = 3,062vph

 

4) 교통량 대 용량비(VP/c)를 산출한다.

 

VP/c = 2,105/3,062 = 0.69

 

5) <표 2-1>에서 VP/c에 상응하는 밀도값을 보간법으로 찾고 서비스수준을 판정한다.

 

VP/c = 0.69 → 밀도 = 15.8, 서비스수준 = D

 

<예제 2> 복합 경사 구간의 운영 상태 분석

 

다음과 같은 도로 및 교통 조건을 갖는 지방지역 고속도로가 있다. 첨두시간 동안 오르막 방향의 운영 서비스수준을

평가하라.

 

도로 및 교통 조건

- 설계속도 120kph

- 양방향 4차로

- 차로폭 3.6m

- 중앙분리대쪽 측방여유는 1.0m, 노측 차로끝

   부터 3.0m 떨어져 암벽 있음

- 1,500m의 3%와 500m의 6%의 연속된 경사를

   가진 복합 경사 구간

- 첨두시간계수(PHF) 0.95

- 첨두시간 교통량 1,800vph(일방향)

- 중차량 구성비 30%

 

가 정

- 포장 상태와 기후 조건은 양호한 상태로 가정

- 중차량 구성은 2.5톤 이상의 트럭으로 가정

   고속도로 기본 구간 제2장

 

<풀 이>

1) 동등 환산 단일 경사를 산정한다.

   부록의 방법에 따라 산출한 동등 환산 단일 경사는 5.0%, 경사 길이 2,000m이다.

2) 보정계수 값을 찾는다.

① 차로폭 및 측방여유폭 보정계수( , <표 2-2> 참조)

 

  

 

② 중차량 보정계수(  , <표 2-4> 참조) : 중차량 30%, 경사 5.0%, 경사 길이 2,000m

 

    에서

             



       



 

 

3) 교통량을 첨두시간 교통량으로 환산한다.

 

   



 

 

= 1,895vph

 

4) 주어진 도로 및 교통 조건에 대한 용량(c)을 산출한다.

 

<표 2-1>에서 설계속도 120kph일 때 용량 cj = 2,300이다.

 

   × ×  ×      ×  ×  ×  = 2,389vph

 

5) 교통량 대 용량비(VP/c)를 산출한다.

VP/c = 1,895/2,389 = 0.79

6) <표 2-1>에서 VP/c에 상응하는 밀도값을 보간법으로 찾고 서비스수준을 판정한다.

VP/c = 0.79 → 밀도 = 17.9, 서비스수준 = D

 

<예제 3> 현재와 3년 이후의 기본구간 운영 상태 분석 및 확장 시기 결정

 

다음과 같은 도로 및 교통 조건을 갖는 도시지역 고속도로가 있다. 이 지역의 교통 수요는 매년 4%정도의 증가 추세를

보일 것으로 예측된다. 현재와 3년 후의 서비스수준을 평가하고 확장이 필요한 시기를 결정하라.

도로 및 교통 조건

 

- 설계속도 80kph

- 양방향 6차로

- 차로폭 3.5m

- 측방여유폭 1.5m

- 지형은 평지

- 첨두시간계수(PHF) 0.95

- 첨두시간 교통량(일방향)

    : 3,000 vph(현재), 3,375 vph(3년 후)

- 중차량 구성비 10%

 

가 정

- 포장 상태와 기후 조건은 양호한 상태로 가정

- 중차량 구성은 2.5톤 이상의 중형 트럭으로 가정

- 확장이 요구되는 서비스수준은 D(하한치)로 가정

 

<풀 이>

 

1) 보정계수 값을 찾는다.

 

① 차로폭 및 측방여유폭 보정계수( , <표 2-2> 참조)

  

 

② 중차량 보정계수(  , <표 2-3> 참조)

 

    에서

 

  

                              



       



 

 

2) 교통량을 첨두시간계수로 보정하여 첨두시간 교통량을 산출한다.

 

   



 

 

= 3,158vph(현재)

 

 

 

= 3,553vph(3년 후)

 

3) 주어진 도로 및 교통 조건에 대한 용량(c)을 산출한다.

<표 2-1>에서 설계속도 80kph일 때 용량 cj = 2,000이다.

 

  × ×  ×    ×  ×  ×  = 5,700vph

 

4) 현재와 3년 후의 교통량에 대해 각각의 교통량 대 용량비를 계산하여 밀도를

산출, 서비스수준을 판정한다.

 

① 현 재 : VP/c = 3,158/5,700 = 0.55 → 밀도 = 13.3 → 서비스수준 C

② 3년 후 : VP/c = 3,553/5,700 = 0.62 → 밀도 = 15.2 → 서비스수준 D

 

5) 교통량이 확장 서비스수준(LOS D) 하한치를 초과할 때의 연도를 구한다.

    설계속도 80kph에서 cj = 2,000, V/c = 0.75이므로,

 

    ×  × ×  ×  에서

 

   ×  ×  ×  ×   4,275vph

  ×    에서   7.72년

 

따라서, 확장 사업 완공이 되어야 하는 시기는 7년 후이며, 공사 기간이 3년이 소요된다면 4년 후

확장을 시작해야 한다.

 

<예제 4> 지방지역 고속도로의 설계시 차로수 결정

 

다음과 같은 도로 및 교통 조건을 갖는 지방지역 고속도로를 설계하고자 한다. 이 도로의 운영 상태를 C로 유지하려면

몇 차로로 설계해야 하는가?

 

도로 및 교통 조건

- 설계속도 100kph

- 차로폭 3.5m

- 측방여유폭 1.5m

- 지형은 평지

- 첨두시간계수(PHF) 0.90

- 중방향 설계시간 교통량(DDHV) 3,500대/방향

- 중차량 구성비 25%

(2.5톤 이상의 트럭 23%, 세미트레일러 차량 2%)

 

가 정

- 포장 상태와 기후 조건은 양호한 상태로 가정

 

<풀 이>

 

1) 설계시간 교통량을 첨두시간계수로 보정한다.

 

 



 

 

 

 3,889vph

 

2) 최대 서비스 교통량을 계산한다.( <표 2-1> 참조)

 

 (설계속도 100kph) = 1,350pcphpl

 

3) 보정계수 값을 찾는다.

 

① 차로폭 및 측방여유폭 보정계수( , <표 2-2> 참조)

 

  .

 

② 중차량 보정계수( , <표 2-3> 참조)

 

         에서

  

                              





            



 

 

4) 공급 서비스 교통량 SFi 를 산정한다.

 

    

 

 ×  ×   에서

 

  1,350×1×0.88 = 1,188vphpl

 

5) 차로수(N)를 결정한다.

 

   



  

 

 

= 3.27 차로/방향

 

따라서, 설계 서비스수준이 C인 점을 감안하면 편도 4차로가 필요하다.

 

<예제 5> 도시부 고속도로의 계획시 차로수 결정

 

다음과 같은 도로 및 교통 조건을 갖는 도시 순환 고속도로를 계획하고자 한다. 이 도로가 서비스수준 D로 운영되도록

하기 위한 적정 차로수를 결정하라.

도로 및 교통 조건

 

- 설계속도 80kph

- 차로폭 3.5m

- 측방여유폭 1.5m

- 지형은 구릉지

- 첨두시간계수(PHF) 0.95

- 연평균 일교통량(AADT) 50,000 vpd

- 설계시간계수(K) 0.09

- 중방향 비(D) 0.60

- 중차량 구성비 15%

 

가 정

- 포장 상태와 기후 조건은 양호한 상태로 가정

- 중차량 구성비는 2.5톤 이상의 트럭으로 가정

 

<풀 이>

 

1) 연평균 일교통량을 첨두 설계시간교통량으로 환산한다.

 

 

 ×  × 

  

  ×  × 

= 2,842vph

 

2) 최대 서비스 교통량 

 

 을 계산한다.(<표 2-1> 참조)

 (설계속도 80kph) = 1,500pcphpl

 

3) 보정계수의 값을 찾는다.

 

① 차로폭 및 측방여유폭 보정계수( , <표 2-2> 참조)

 

  

 

② 중차량 보정계수(  , <표 2-3> 및 <표 2-4>참조)

 

    에서

             



       



 

 

4) 서비스 교통량 기준( )을 계산한다.

 

    

 ×  ×   에서

 

   ×  ×  = 1,155vphpl

 

5) 차로수(N)를 결정한다.

 

   



  

 

= 2.46 차로/방향

 

따라서, 설계 서비스수준이 D인 점을 감안하면 편도 3차로가 필요하다.

 

<부록 A> 복합 경사 구간 분석

고속도로의 분석 대상 구간이 다양한 경사가 연이어 있을 경우, 경사가 3%보다 크지 않거나 경사

길이가 1km를 초과하지 않을 경우는 평균 경사 방법으로 경사를 산정하여 분석에 적용하면 된다.

산정된 평균 경사는 전체 경사를 대표할 수 있다.

그러나, 경사 조건이 다른 경우, 즉 총 경사 길이가 1km를 넘거나 경사가 3% 이상일 경우는 복합

경사 분석 방법을 사용한다. 복합 경사 분석 방법은 다양한 경사 구간에서 발생하는 트럭의 최저 속도와

동일하게 주행할 수 있는 경사와 경사 길이를 산정하여 분석에 활용한다.

본 절에서 적용한 가 ․ 감속 성능 곡선은 총중량/엔진성능이 100kg/kw(170lb/hp)인 트럭의 성능

곡선이다. 이 곡선은 동일 환산 단일 경사를 산정하기 위하여 사용된다.

다음은 복합 경사 구간을 동등한 단일 경사 구간으로 환산하는 과정을 설명하기 위한 예이다.

1,500m의 3% 상향 경사 구간과 500m의 6% 상향 경사의 연속된 경사를 가진 복합 경사 구간이다.

만약, 이러한 복합 경사 구간을 평균값의 개념을 이용하면 다음과 같이 평균 경사를 도출해 낼 수

있다.

 

․ 총 경사 높이 = (1,500×0.03) + (500×0.06) = 75m

․ 평균 경사 = 75/2,000 = 0.0375 (3.75%)

 

이러한 분석 방법은 교통 상태를 지나치게 단순화시켜 분석하여 제대로 규명하지 못하는 한계가

있다. 반면, 이를 복합 경사 구간으로 간주하여 상세히 분석해 보면 다음과 같은 결과를 얻을 수

있다(<그림 2-6> 참조).

 

(가) 트럭 가 ․ 감속 곡선의 수평축 1,500m 지점에서 수직으로 직선 ①을 그어 3% 감속 곡선과의

     교점을 찾는다. 이 점에서 수직 축까지 수평으로 직선을 그어 수직 축과의 교점 ②, 즉 트럭

     속도 70kph를 찾는다. 이 때의 속도 70kph는 3% 경사 구간 종점(1,500m 지점)의 속도이면서

     동시에 6% 경사 구간 시점의 속도를 나타낸다.

 

(나) ② 70kph의 수평선과 6% 감속 곡선과의 교점 ③에서 수직으로 직선 ④를 긋는다. 이는 3% 경사

     구간의 1,500m 경사 길이를 주행했을 때의 속도(70kph)는 6% 경사 구간을 250m 주행했을 때의

     속도(70kph)가 동일한 영향을 줌을 의미한다.

 

(다) 250m에서 500m를 더한 750m 지점에서 수직으로 직선 ⑤를 그어 6% 감속 곡선과의 교점 ⑥을

     찾는다. 이 점에서 수평으로 직선을 그어 수직 축과의 교점 ⑦, 즉 트럭의 속도 48kph를 찾는다.

     이 때의 속도는 6% 경사 구간 종점(500m 지점)의 트럭의 주행속도를 나타내며, 분석 대상

     구간에서 트럭의 최종 속도를 의미한다.

 

(라) 동등 환산 단일 경사 구간은 속도 48kph의 수평축과 경사 구간 길이 2,000m 지점의 수직

    축과의 교점 ⑧에 의해 경사 5.0%와 경사 길이 2,000m로 결정된다. 이 결과는 앞의 평균 경사

    산출법에 의한 결과(3.75%, 2,000m)와는 차이가 있다. 따라서, 승용차환산계수( )의 계산은

    50% 경사와 2,000m 경사 길이에 기초하여 계산할 수 있다.

 

그림 2A-1 동등 환산 단일 경사를 산정하기 위한 예시도

 

복합 경사 구간의 동등 환산 단일 경사를 찾기 위한 일반적인 방법은 다음과 같이 요약할 수 있다.

 

(가) 첫 번째 구간의 경사와 경사 길이를 <그림 2A-2>에 표기한다. 여기서, 첫 번째 구간 종점에서의

     트럭 속도를 찾는다.

(나) 1단계에서 산정된 트럭 속도와 두 번째 구간의 경사가 교차되는 점으로부터 경사 길이를 찾는다.

     이 점은 다음 구간의 출발 지점으로 사용한다.

(다) 2단계에서 구한 경사 길이에 두 번째 구간의 경사 길이를 더한 다음, 이 경사 길이에서부터

     두 번째 구간의 종점의 속도를 결정한다.

(라) 만약, 이후에 다른 경사 구간이 있을 경우, 1 ~ 3단계를 반복한다.

(마) 동등 환산 단일 경사를 산정하기 위하여 최저 트럭 속도와 총 경사 길이를 <그림 2A-2>에

     표기한다.

 

그림 2A-2 표준 트럭(7PS/톤, 100kg/kw, 170lb/hp)의 가․감속 곡선

 

복합 경사 구간 분석에 있어서 가장 중요한 것은 트럭의 최저 속도를 찾는 것이다. 왜냐하면 트럭의

속도가 최저가 될 때 교통의 흐름에 가장 큰 영향을 주기 때문이다. 그리고 트럭의 속도가 최저가 되는

지점은 연속적인 다양한 경사 구간에서 언제나 마지막 구간에서 나타나는 것은 아니다. 예를 들면,

2,000m의 4% 경사 구간 다음에 연속적으로 1,000m의 2% 경사 구간이 존재한다면 트럭의 최저 속도가

되는 지점은 4% 경사 구간의 종점이다.

트럭의 가 ․ 감속 곡선을 이용한 복합 경사 구간 분석은 모든 경우의 복합 경사에서 적용이 가능한

것은 아니다. 만약, 첫 번째 경사 구간이 하향 경사이고 경사 길이가 길거나 너무 짧은 경우는 트럭의

가․감속 곡선을 이용한 분석을 수행할 수 없다. 이러한 경우는 현장에서 관측한 속도를 토대로 적절한

승용차 환산계수를 적용해야 할 것이다.

 

<부록 B> 공사구간 용량 관측지점 및 다양한 공사유형별 기본 용량

공사구간의 용량 관측지점은 <그림 2B-1>과 같이 완화구간이 끝나는 이후인 작업구간과 실 공사

구간에서 관측되는 것이 일반적이다. 완화구간의 테이퍼 종점부는 본선 차로의 차량들이 개방 차로로

이동하기 위하여 차로 변경을 시도하는 구간으로서 2개 이상의 차로 교통류가 개방 차로로 합류하는

과정을 모두 마친 상태에서 관측되는 교통량으로 규정할 수 있다. 이는 완화구간 이후 차로 변경이 모두

끝난 차량들이 동일한 차로에서 일정거리 이상 하류부로 주행하면서 발생하는 대기행렬 풀림교통류

(Queue Discharge Flow rate)가 이에 해당된다.

 

용량 관측지점

 

그림 2B-1 용량 관측지점

 

본 편람에서는 설계속도별로 구분하여 기본 조건에서의 공사구간 기본 용량을 제시한다. 이 외에도

공사구간 기본 용량은 다양한 형태로 제시할 수 있지만, <표 2B-1>은 전국 고속국도에서 관측된 다양한

공사유형별 기본 용량을 제시한 것이다.

 

<표 2B-1> 공사유형별 공사구간 기본 용량

 

구분 기본 용량(pcphpl)

공사유형

교량 보수 1,680

노면 보수 1,700

시설물 보수 1,720

차선 도색 1,730

 

<부록 C> 부호 정의

◦ AADT = 계획 목표년도의 연평균 일교통량(대/일)

◦  =  설계속도에서의 용량(pcphpl)

◦  =  설계속도의 공사구간 기본 용량(pcphpl)

◦  = 공사구간의 용량(vph)

◦ D = 중방향 계수

◦ DDHV = 중방향 설계시간 교통량(vph)

◦ DHV = 설계시간 교통량(vph)

◦ EHV = 중차량에 대한 승용차 환산계수

◦ ET1, ET2, ET3 = 소형, 중형, 대형 중차량에 대한 승용차 환산계수

◦   = 야간 보정계수

◦  = 날씨 보정계수

◦ fw = 차로폭 및 측방여유폭 보정계수

◦ fHV = 중차량 보정계수

◦ K = 설계시간 계수

◦ MSFi = 서비스수준 i에서 차로당 최대 서비스 교통량(pcphpl)

◦ PHV = 중차량 구성비

◦ PT1, PT2, PT3 = 소형, 중형, 대형 중차량 구성비

◦ PHF = 첨두시간계수

◦ SFi = 서비스수준 i에서 주어진 도로 및 교통조건에 대한 서비스 교통량(pcphpl)

◦ (V/c)i = 서비스수준 i에서 교통량 대 용량 비

◦ Vp = 첨두시간 환산 교통량(vph)

 

<부록 D> 2001년 도로용량편람과 개정 편람과의 차이점

 

구 분 2001 편람 2013 편람

대표트럭

및 성능곡선 개정

120kg/kw ≒ 200lb/hp 100kg/kw ≒ 170lb/hp

내용 추가 -

- 특수상황에 관한 분석 추가

- 부록 추가

: 부록 B. 공사구간 용량 관측지점 및 다양한 공사 유형별

  기본 용량