회전교차로 제11장

 

 

 

 

1. 개요

2. 방법론

3. 적용방법

4. 예제

 

 

 

1 개 요

 

(1) 기본 정의

    회전교차로는 교통류가 신호등 없이 교차로 중앙의 원형교통섬을 중심으로 회전하여 교차부를 통과하도록

    하는 평면 교차로의 일종이다. 운영방식은 진입자동차가 교차로 내부의 회전차로에서 주행하는 자동차에게

    양보하는 것을 기본원리로 한다.

    회전교차로는 교차로 중앙에 원형교통섬을 두고 교차로를 통과하는 자동차가 원형교통섬을 우회

    하도록 하는 교차로 형식이다. 일반 비신호교차로에 비해 상충 횟수가 현저하게 적고 저속으로 운영

    되기 때문에 운전자의 의사결정이 간단하여 운전자의 피로를 줄일 수 있다.

 

(2) 회전교차로 유형

    회전교차로는 기본유형(Ⅰ)과 특수유형(Ⅱ)으로 구분된다.

    Ⅰ-① 소형 회전교차로 Ⅰ-② 1차로형 회전교차로 Ⅰ-③ 2차로형 회전교차로

    Ⅱ-① 초소형 회전교차로 Ⅱ-② 평면형 회전교차로 Ⅱ-③ 입체형 회전교차로

    본 편람에서는 기본유형(I)의 1차로형 회전교차로와 2차로형 회전교차로의 서비스수준 분석방법을 제시한다.

    회전교차로의 기본유형은 설계기준자동차와 진입차로 수에 따라 소형, 1차로형, 2차로형의 세 가지

    종류로 나누어진다. 특수유형은 설치 형태에 따라 초소형, 평면형, 입체형의 세 가지 종류로 나누어진다.

 

1) 소형 회전교차로

   소형자동차를 설계기준으로 회전부 설계속도(20~30km/h), 내접원 지름(22~25m), 중앙교통섬

   지름(13~17m), 진입차로 폭(3.5m), 회전차로 폭(4.0~4.5m) 등의 기하구조를 결정한 회전교차로를

   말한다. 계획교통량이 일 12,000대 수준으로 소방차 등의 긴급자동차의 통행을 위하여 중앙교통섬을

   사면돋움하거나 노면표시로 설치하여 횡단을 가능하게 하는 특징이 있다.

 

 

2) 1차로형 회전교차로

   계획교통량이 일 20,000대 수준으로 진입 ․ 진출 차로 수 및 회전차로 수가 1차로인 회전교차로를

   말한다. 대형자동차 또는 세미트레일러를 설계기준으로 회전부 설계속도(20~30kph), 내접원 지름

   (30~55m), 중앙교통섬 지름(19~44m), 진입차로 폭(4.5~5.5m), 회전차로 폭(4.5~6.0m) 등의 기하

   구조를 결정한다.

 

3) 2차로형 회전교차로

   계획교통량이 일 32,000대 수준으로 회전차로 수가 2차로이고 어느 한 접근로에 진입 ․ 진출 차로

   수가 2차로로 구성된 회전교차로를 말한다. 대형자동차 또는 세미트레일러를 설계기준으로 회전부

   설계속도(20~30kph), 내접원 지름(40~65m), 중앙교통섬 지름(18~43m), 진입차로 폭(11m), 회전

   차로 폭(11~12m) 등의 기하구조를 결정한다.

 

4) 초소형 회전교차로

   평균 주행속도가 50kph 미만인 도시지역에 공간이 부족할 경우 최소한의 설계제원으로 설치 할 수

   있는 회전교차로를 말한다. 대형차의 통행을 위하여 중앙교통섬 전체를 사면돋움하거나 노면표시로

   설치하는 특징이 있다.

 

5) 평면형 회전교차로

   직결형과 쌍구형이 있으며 비대칭 교차로, 4지 이상의 교차로, 특정 접근로에 용량이 과포화되어

   분산처리가 바람직한 교차로, 좌회전 혹은 직진 교통량이 특히 많은 교차로, 두 개의 교차로가 매우

   가까운 거리에 인접한 경우에 설치하는 회전교차로를 말한다.

 

6) 입체형 회전교차로

   간선도로와 접속되는 고속도로 연결로 입체시설에 단구형이나 쌍구형으로 설치하는 회전교차로를

   말한다. 다이아몬드 입체교차로의 좋은 대안으로 특히 좌회전 교통량이 많은 연결로에 유리한 특징이

   있다.

 

 

(3) 회전교차로 통행우선권

    회전교차로의 통행우선권은 회전차로 내부를 주행 중인 회전교통류에 있다.

    교차로에 진입하는 자동차는 회전 중인 자동차에게 양보를 해야 한다.

    회전교차로의 기본 운영원리는 회전자동차에 통행우선이 주어지는 것으로 진입자동차는 회전자동차에

    양보하여야한다. 따라서 교차로에 진입하는 자동차는 회전차로 내에 안전한 차두 간격이 확보될 때까지

    정지선에서 대기하며 기다려야 한다.

 

그림 11-1 회전교차로의 통행우선권

 

(4) 회전교차로 상충교통량 및 상충지역

    상충교통량은 진입하는 교통류와 상충을 일으키는 회전교통류로 정의한다. 또한 각 접근로의 정지선

    앞부분은 회전교통류와 진입교통류가 상충을 일으키는 지역을 상충지역으로 정의한다.

    진입로에 대기하고 있는 자동차가 회전차로로 진입할 때 회전교통류가 있는 경우 정지선에서 대기

    하고 있다가 임계간격에 따라 진입을 결정한다. 이 때, 각 진입 접근로의 정지선 앞 부분은 회전

    교통류와 진입교통류가 상충을 일으키는 지역으로 상충지역으로 정의한다. 진입로 교통류는 회전차로를

    주행하는 회전교통류에 양보를 하기 때문에 상충교통량이 클수록 용량이 작아진다.

 

 

그림 11-2 회전교차로의 상충교통량

 

<그림 11-2>의 북방향 진입접근로의 진입교통량에 따른 상충교통량은 (식 11-1)로 산정한다.

 

                 (식 11-1)

 

여기서,

   = 북향 진입교통류의 상충교통량(vph)

  = 동향 좌회전 진입 교통량(vph)

  = 동향 직진 진입 교통량(vph)

   = 남향 좌회전 진입 교통량(vph)

   = 북향 유턴교통량을 제외한 각 접근로의 유턴교통량의 합(vph)

 

각 접근로에서 유턴차량이 있는 경우 북향을 제외한 유턴 교통량은 북향 진입교통류의 상충교통량에

포함된다. 이 이외에 상충지역에서 직접 상충교통량을 조사하여 반영할 수 있다.

 

 

(5) 효과척도 및 LOS 기준

   회전교차로의 효과척도는 차량 당 평균지체를 사용한다.

 

① 접근로 평균지체             ② 교차로 평균지체

 

서비스수준은 A~F까지 6단계를 적용한다.

회전교차로의 운영효과를 평가하기 위해서는 신호교차로의 효과척도와 동일한 지체시간을 적용

한다. 산정 방식은 신호교차로에 적용한 방식과 같이 회전교차로의 접근로에 따른 평균지체를 산정한

후 교통량 가중평균을 이용하여 회전교차로 평균지체를 산출하여 효과척도로 사용한다.

 

<표 11-1> 서비스수준(LOS) 기준

 

서비스수준 (LOS) 평균지체 (초/대) 교통량 대 용량비 (V/c)

A 0∼10

≤ 1.0

B 10∼15

C 15∼25

D 25∼35

E 35∼50

F 50∼ ＞ 1.0

 

(6) 입력자료

    회전교차로의 용량분석을 위하여 필요한 자료는 기하구조 특성, 교통량 및 교통류 특성으로 나뉜다.

    기하구조 특성으로는 각 접근로별 진입차로 수와 회전차로 수가 있고, 교통량 및 교통류 특성으로는

    각 접근로에서의 시간당 유입 교통량, 횡단 보행자 수, 중차량 비율이 요구된다.

 

 

(7) 분석범위 및 한계

    회전교차로 설계지침(2010)에서 제시한 유형은 기본 유형과 특수 유형으로 나뉜다. 본 편람에서는

    새로 개정된 회전교차로의 설계지침에 따라 회전교차로가 건설되고 있는 현실을 반영하여 기본 유형

    중 1차로형과 2차로형을 대상으로 분석방법을 정립하였다.

    운전자의 행태나 지역적 특성이 반영된 회전교차로의 용량분석을 위해서는 현장자료 수집이 필수

    이다. 우리나라는 회전교차로가 설치되기 시작한 이후 우리나라 여건이 반영된 회전교차로 설계지침이

    2010년에 개정되었다. 회전교차로 설계지침에 준하여 설치된 회전교차로에서 통행우선권이 지켜지는

    현장자료 수집이 어렵고 다년간의 현장자료를 활용하여 용량분석을 하는 것이 타당하다. 본 편람에서는

    회전교차로 용량분석에 관한 연구를 토대로 일부 현장에서 수집된 자료를 이용하여 현 여건에 맞는

    파라메터 값을 추정하여 용량을 분석하는 방법을 제시하였다.

 

(8) 용어 정의

  ◦ 차두시간(Headway) : 임의의 지점을 연속으로 통과하는 자동차 간의 시간 간격으로, 연속으로

    오는 두 대의 자동차 중 선행자동차의 앞 범퍼가 통과한 시각과 후행자동차의 앞 범퍼가 통과한

    시각을 한 지점에서 측정한 시각 차이.

  ◦ 수락간격(Accepted gap) : 진입로의 대기차량이 회전차로에 진입했을 때 회전차로 내 주행하는

    선두차량과 후미차량의 차두간격.

  ◦ 거부간격(Rejected gap) : 진입로의 대기차량이 회전차로에 진입을 하지 못했을 때 회전차로

    내 주행하는 선두차량과 후미차량의 차두간격.

  ◦ 임계간격(Critical gap) : 진입로에서 회전차로로 진입이 가능한 자동차들간 차두시간의 최소값.

    (임계값)으로, 일반적으로 이 간격보다 크면 진입할 수 있으나 작으면 진입할 수 없는 간격.

  ◦ 추종시간(Follow-up time) : 진입로에서 회전차로로 진입하는 자동차들 간의 평균차두시간.

  ◦ 상충교통류(Conflict volume) : 진입로의 자동차가 회전차로로 진입할 때 상충을 일으키는 교통류.

  ◦ 회전차로(Circulatory roadway) : 회전교차로 내부의 회전부 차로.

  ◦ 진입로(Approach roadway) : 회전교차로로 진입하는 차로.

 

 

2. 방법론

   본 절은 회전교차로의 용량 분석 모형과 서비스수준을 분석하는 절차에 대하여 설명한다.

 

(1) 분석개요

    회전교차로의 용량분석은 간격수락이론을 기반으로 한 분석적 모형을 이용한다.

    회전교차로의 용량분석 모형은 경험적 모형(Empirical Models)과 분석적 모형(Analytical Models)

    으로 크게 두 가지로 나뉜다. 경험적 모형은 회귀모형(Regression Models)과 같이 교차로의 기하구조

    특성과 효과척도-용량과의 관계를 확률적으로 표현한 모형이다. 분석적 모형은 운전자의 운전특성과

    효과척도-용량과의 관계를 간격수락이론(Gap Acceptance Theory)에 근거하여 구현한 모형이다.

    회전교차로 기하구조 특성을 반영하기 위해서는 회전교차로 설계지침(국토해양부, 2010)에 준하여

    준공된 다수의 회전교차로에서 지속적으로 현장자료를 수집하여 분석해야 한다. 그러나 기본 조건의

    기하구조를 갖는 회전교차로의 수가 부족하고 통행우선권 등의 운영원리도 확립이 되지 않은 상황이기

    때문에 경험적 모형을 쓰기에는 어려운 실정이다.

    따라서 기본 조건으로 설치된 일부 회전교차로에서 운전자의 특성을 조사하고, 기하구조 특성은

    모의실험을 통해 얻은 파라메터값을 이용하여 분석적 모형을 구축하였다.

 

(2) 용량분석 모형

    회전교차로의 용량분석 모형은 상충교통량, 운전자의 특성, 기하구조 특성, 횡단 보행자수를

    반영한 모형을 이용한다.

 

 





 

 × min ∙

 ∙ 





    min

 

× 

 

(식 11-2)

 

여기서,

 : 진입로의 용량(pcph)

 : 상충교통량(pcph)

 : 임계간격(초)

 : 추종시간(초)

min : 회전차로 최소 차두간격(초)

 : 진입차로수 영향계수

 : 횡단 보행자 영향계수

 

 

회전교차로의 진입로 용량은 (식 11-1)로 산출한 상충교통량, 현장자료를 통해 얻은 임계간격, 추종

시간, 회전차로 최소 차두간격, 모의 실험을 통해 추정한 진입차로수 영향계수, 횡단 보행자수 영향

계수를 이용하여 산정한다.

임계간격은 회전교차로 설계지침(국토해양부, 2010)에 준하여 설치된 회전교차로를 대상으로 수락

간격과 거부간격을 조사하여 추정하였다. 추종시간은 진입로에서 회전차로로 진입할 때 회전차로 하나의

차두시간 동안 연속적으로 진입하는 두 차량 간의 평균 차두시간으로 산출하였다. 회전차로 최소 차두

간격은 회전교통류의 최소 차두간격을 조사하였다.

진입차로수 영향계수는 진입차로수와 회전차로수의 조합에 따른 모의실험을 토대로 추정하였다.

진입차로수가 2차로여도 실제 차로를 이용하는 비율은 바깥차로에 많이 몰리기 때문에 차로 이용

비율에 따른 용량의 영향을 모의실험을 통해 분석하였다.

 

<표 11-2> 임계간격, 추종시간, 회전차로 최소 차두간격

 

1차로형 회전교차로 2차로형 회전교차로

임계간격(초) 3.21 3.21

추종시간(초) 3.15 3.15

회전차로 최소 차두간격(초) 2.05 0

진입차로수 영향계수 1 1.7

횡단 보행자 영향계수는 횡단 보행자수를 증가시킴에 따라 회전교차로의 용량변화를 모의실험으로

분석하여 계수를 추정하였다. <그림 11-3>은 시간당 보행자가 100명부터 400명까지일 때의 회전교차로

용량에 영향을 주는 것을 그래프로 나타낸 것이다.

횡단보행자 영향계수 횡단보행자 영향계수

 

 

그림 11-3 1차로형 횡단보행자 영항계수(左)와 2차로형 횡단보행자 영향계수(右)

 

 

상충교통량별 횡단보행자수 영향계수를 <표 11-3>을 이용한다.

 

 

<표 11-3> 횡단 보행자 영향계수 산출표

 

보행량

(인/시)

상충

교통량

(pcph)

1차로형 회전교차로 2차로형 회전교차로

0~50 51~150 151~250 251~350 351~ 0~50 51~150 151~250 251~350 351~

0~100 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

101~200 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

201~300 1.0 0.9 0.8 0.7 0.7 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

301~400 1.0 0.9 0.8 0.7 0.7 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

401~500 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

501~600 1.0 0.9 0.9 0.8 0.8 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

601~700 1.0 0.9 0.9 0.8 0.8 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

701~800 1.0 1.0 0.9 0.9 0.9 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7

801~900 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7

901~1,000 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.8 0.8 0.7

1,001~1,100 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 0.9 0.8

1,101~1,200 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 0.8

1,201~1,300 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 0.8

1,301~1,400 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9

1,401~ 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

 

(3) 분석 절차

    회전교차로의 용량 및 서비스수준 분석은 총 8단계로 수행된다.

 

1단계 : 교통량 보정(첨두시, 중차량)

￬

2단계 : 진입 교통량 산출

￬

3단계 : 상충 교통량 산출

￬

4단계 : 횡단 보행자수 산출

￬

5단계 : 진입 용량 산출

￬

6단계 : 교통량 대 용량비 산정

￬

7단계 : 평균지체 산정

￬

8단계 : 서비스수준 판단

 

그림 11-4 회전교차로 서비스수준 분석절차

 

1) 1단계 : 교통량 보정

    첨두시간계수(PHF)를 이용하여 (식 11-3)에 따라 첨두시간 교통류율로 환산한다.

 

  



(식 11-3)

 

여기서,

   = i 진입로 첨두시 교통량(vph)



= i 진입로 교통량(vph)

 = 첨두시간계수

 

(식 11-4)에 따라 중차량 환산계수를 도출하고, 이를 반영하여 시간당 승용차 교통량을 산출한다.

 

 



  

  



   



 

 

(식 11-4)

 

여기서,



  = i 진입로 교통량(pcph)

  = i 진입로 교통량(vph)

 = 중차량 환산계수

 = 중차량 혼합 비율

 = 중차량의 승용차 환산계수(<표 11-4>)

 

<표 11-4> 중차량의 승용차 환산계수

 

중차량 비율(%) 0~5 5~10 10~15 15~

1차로형 회전교차로 2.4 2.4 2.4 2.5

2차로형 회전교차로 2.5 2.5 2.6 2.7

 

2) 2단계 : 진입 교통량 산출

   각 접근로의 방향별 교통량을 입력하여 접근로별 진입교통량을 (식 11-5)를 이용하여 산출한다.

   회전차로를 지나지 않는 우회전 전용차로가 있을 경우 이에 해당하는 우회전 교통량은 진입 교통량에서

   제외하고 (식 11-6)을 이용하여 진입교통량을 산출한다.

 

▪ 우회전 전용차로가 없는 경우

 

                   (식 11-5)

 

여기서,

  : i 방향 진입 교통량(pcph)





:

i

방향 좌회전 교통량(pcph)



  : i 방향 직진 교통량(pcph)



  : i 방향 우회전 교통량(pcph)



  : i 방향 유턴 교통량(pcph)

 

▪ 우회전 전용차로가 있는 경우

 

   

   

   

 

 

(식 11-6)

3) 3단계 : 상충교통량() 산출

    각 접근로별 상충교통량은 (식 11-7)을 이용하여 산출한다.

 

                  (식 11-7)

 

여기서,

  = 북향 진입교통류의 상충교통량(pcph)

 = 동향 좌회전 진입 교통량(pcph)

 p = 동향 직진 진입 교통량(pcph)

 = 남향 좌회전 진입 교통량(pcph)

  = 북향 유턴교통량을 제외한 각 접근로의 유턴교통량의 합(pcph)

 

이 외에 접근로별 회전교차로의 상충지역에서 직접 상충교통량을 조사하여 반영할 수 있다.

 

4) 4단계 : 횡단 보행자 영향계수() 산출

    접근로별로 시간당 보행자수를 조사한 후 <표 11-3>의 횡단 보행자 영향계수표에 따라 각 접근로의

    횡단 보행자 영향계수를 산출한다.

 

예시) 1차로형 회전교차로에서 보행량 200인/시, 상충교통량이 440pcph 일 때

<표 11-5>에서 1차로형 회전교차로의 보행량 151에서 250 사이인 구간을 선택한 후 상충

교통량 401대에서 500대 구간을 선택하여 횡단 보행자 영향계수 0.9를 산출한다.

 

 

<표 11-5> 횡단 보행자 영향계수 산출표(예시)

 

보행량

(인/시)

상충교통량

(pcph)

1차로형 회전교차로 2차로형 회전교차로

0~50 51~150 151~250 251~350 351~ 0~50 51~150 151~250 251~350 351~

… … …

401-500 1.0 0.9 0.8 0.8 0.7 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

… … …

 

5) 5단계 : 진입 용량(c ) 산출

   각 진입로의 용량을 <표 11-6>의 예시에 따라 산출한다.

 

<표 11-6> 진입 용량 산출(예시)

 

1차로형 회전교차로 2차로형 회전교차로

상충교통량() 3단계 상충교통량 산출

임계간격() 3.21초

추종시간( ) 3.15초

회전차로 최소 차두간격(min) 2.05초 0초

진입차로수 영향계수( ) 1 1.7

횡단보행자수 영향계수() 4단계 횡단 보행자 영향계수 산출

진입 용량 산출()  





 

 ×min ∙

 ∙

 

      min

 

×

 

6) 6단계 : 교통량 대 용량비 산정

   각 접근로별로 산출한 진입 용량(5단계)과 진입교통량(2단계)으로 교통량 대 용량비()를 (식 11-8)로

   산정한다. 교통량 대 용량비는 평균지체를 산정할 때 사용되므로 단위를 시간당 차량대수 기준으로 역환산

   하여 사용한다.

 

  

   

  ×   ×   (식 11-8)

 

여기서,

 = 진입로 포화도

  = 진입교통량(vph)

 = 진입용량(vph)

 

7) 7단계 : 평균지체 산정

    회전교차로의 운영효율을 판단하기 위하여 효과척도인 평균지체를 산출한다. 평균지체는 (식 11-9)를

    이용하여 각 접근로별로 지체를 산정한다.

 

  



 



 





  





  







 

 

  × min





 

(식 11-9)

 

여기서,

 = 평균지체(초/대)

 = 접근로 교통량(vph)

 = 접근로 용량(vph)

 = 분석시간(15분 권장, 0.25)(h)

 

회전교차로의 평균지체는 (식 11-10)과 같이 교통량 가중평균을 이용하여 산정한다.

 

 

            

  ×     ×      ×       ×  

 

(식 11-10)

 

여기서,

 = 교차로 I의 평균지체(초/대)

  = 접근로 i의 진입교통량(vph); i = {EB, WB, NB, SB}

 = 접근로 i의 평균지체(초/대)

 

8) 8단계 : 서비스수준 결정

    6, 7단계의 분석 방법을 이용하여 상속된 교통량 대 용량비와 접근로별 평균지체를 이용하여 접근로별

    서비스수준을 판정한다. 교차로 평균지체를 이용하여 교차로 전체의 서비스 수준을 판단한다.

 

 

3. 적용방법

(1) 지역적 특성을 반영한 분석 방법

    2절에서 제시한 용량분석 모형은 회전교차로의 기본유형 중 1차로형과 2차로형 회전교차로에서 사용할

    수 있는 방법이다.

    따라서 본 편람을 이용하여 회전교차로 용량을 분석하고자 할 때 해당 지역 특성에 맞게 임계간격과

    추종시간을 사용할 수 있도록 수락간격, 거부간격, 추종시간 조사방법을 <그림 11-5>에 제시하였다.

    본 편람에서는 임계간격 산출 방법으로 NingWu(2006) 방법을 이용하였다.

 

표기 회전교차로 내부차량 : 진입차량(도착:정지) : 진입차량(진입:출발)

수락

간격

단일간격 (  )

거부

간격

단일간격 (   ) 연속간격 (   ,   )

추종

시간

단일간격 (   ,    )

 

그림 11-5 수락간격, 거부간격, 추종시간 조사방법

 

(2) 비전형적인 회전교차로 분석 방법

    접근로가 3개 혹은 5개 이상인 비전형적인 회전교차로의 용량분석 방법을 정립하였다. 기본 유형과

    분석방법은 동일하나 상충교통량 산출방법과 평균 지체시간을 산출할 때 일부 차이가 발생한다.

    3지로 구성된 회전교차로의 상충교통량은 <그림 11-6>과 같이 정의된다.

 

그림 11-6 3지 회전교차로의 상충교통류

 

이를 토대로 각 접근로의 상충교통량을 산출하면 <표 11-7>로 정리할 수 있다.

 

<표 11-7> 3지 회전교차로의 상충교통량 산출방법

 

접근로 상충교통량 설명

 

1

  



 





: 접근로 i에서 접근로 j로 가는 교통량

  : 접근로 i의 유턴교통량을 제외한 유턴교통량 합

2

  



 

3

  



 

 

 

같은 방법으로 5지 회전교차로의 상충교통량의 분석방법을 적용한다. 각 접근로의 상충교통량을

구하기 위하여 구하고자 하는 접근로를 i라고 할 경우 우측에 있는 접근로는 i+1이라고 가정하였다.

반시계 방향으로 우측 두 번째 접근로는 i+2, 세 번째 접근로는 i+3, 네 번째 접근로는 i+4로 가정

하였다. 이럴 경우 접근로 i의 상충교통량은 (식 11-11)을 이용하여 산출할 수 있다.

                           (식 11-11)

 

여기서,

  = 접근로 i의 상충교통량(pcph)



    = 접근로 i+1에서 접근로 i+1까지의 교통량



    = 접근로 i+4에서 각 접근로 i+1, i+2로의 이동 교통량



    = 접근로 i+4에서 각 접근로 i+1, i+2, i+3로의 이동 교통량



    = 접근로 i+4에서 각 접근로 i+1, i+2, i+3, i+4로의 이동 교통량

 

상충교통량을 위와 같은 방법으로 구하고 7단계의 평균지체 산출시 교통량 가중평균을 이용하여

교차로의 평균지체를 (식 11-12)를 이용하여 도출한다.

 

 

   

 

(식 11-12)

 

여기서,

 = 교차로 I의 평균지체(초/대)

 = 접근로 i의 진입교통량(vph)

 = 접근로 i의 평균지체(초/대)

 

이 이외에 회전차로가 2차로이면서 진입차로가 1차로인 경우가 존재한다. 이에 대한 회전교차로

용량분석 방법은 진입용량을 산정할 때 <표 11-8>의 계수 값을 적용하도록 한다.

 

 

<표 11-8> 회전차로 2차로이면서 진입차로 1차로 경우의 계수 값

 

1차로형 회전교차로 2차로형 회전교차로

회전차로 2차로,

진입차로 1차로

임계간격() 3.21초

추종시간( ) 3.15초

회전차로 최소 차두간격(min ) 2.05초 0초 0초

진입차로수 영향계수( ) 1 1.7 1

회전차로 최소 차두간격은 회전차로 2차로에 해당하는 계수값인 0초로 적용하고, 진입차로수 영향

계수는 진입차로 1차로에 해당하는 계수값인 1로 적용하여 진입용량을 산출한다.

 

4 예 제

<예제 1> 1차로형 회전교차로 서비스수준 판정

․ 도로기하구조 및 교통량

․ 교통량 단위(vph)

․ 중차량 혼합비율 10%

․ 첨두시간 계수(PHF) 0.95

․ 동측접근로 우회전전용차로

․ 횡단보행자수

- 서측접근로 100인/시

- 동측접근로 150인/시

 

<풀 이>

① 1단계 교통량 보정

▪ 첨두시간 환산      

     

   

▪ 중차량 환산            

  

         

  

   

        

       

     

 

방향별 교통량(vph) 첨두시 보정(vph) 중차량 환산(pcph)

동향

(서측접근로)

유턴 50 53 60

좌회전 190 200 228

직진 280 295 336

우회전 85 89 102

서향

(동측접근로)

유턴 20 21 24

좌회전 110 116 132

직진 395 416 474

우회전 100 105 120

북향

(남측접근로)

유턴 30 32 36

좌회전 105 111 126

직진 210 221 252

우회전 50 53 60

남향

(북측접근로)

유턴 20 21 24

좌회전 175 184 210

직진 95 100 114

우회전 90 95 108

 

② 2단계 진입교통량 산출

   ▪ 우회전 전용차로가 없는 서측, 남측, 북측 접근로는 (식 11-5)를 이용하여 산출

   ▪ 우회전 전용차로가 있는 동측 접근로는 (식 11-6)을 이용하여 산출

 

방향별 교통량(pcph) 우회전 전용차로 적용 진입교통량(pcph)

동향

(서측접근로)

유턴 60 -

 726

좌회전 228 -

직진 336 -

우회전 102 -

서향

(동측접근로)

유턴 24 -

 630

좌회전 132 -

직진 474 -

우회전 120 → 0 pcph

북향

(남측접근로)

유턴 36 -

 474

좌회전 126 -

직진 252 -

우회전 60 -

남향

(북측접근로)

유턴 24 -

 456

좌회전 210 -

직진 114 -

우회전 108 -

 

 

③ 상충교통량 산출

▪ (식 11-7)에 준하여 각 접근로별 상충교통량 산출

방향별 교통량(pcph) 상충교통량(pcph)

동향

(서측접근로)

유턴 60

         

= 210 + 114 + 132 + (24 + 36 + 24)

= 540

좌회전 228

직진 336

우회전 102

서향

(동측접근로)

유턴 24

         

= 126 + 252 + 228 + (60 + 36 + 24)

= 726

좌회전 132

직진 474

우회전 120

북향

(남측접근로)

유턴 36

         

= 228 + 336 + 210 + (60 + 24 + 24)

= 882

좌회전 126

직진 252

우회전 60

남향

(북측접근로)

유턴 24

         

= 132 + 474 + 126 + (60 + 24 + 36)

= 852

좌회전 210

직진 114

우회전 108

 

④ 횡단보행자 영향계수 산출

   ▪ 접근로별 횡단 보행자수와 상충교통량을 정리한 후, <표 11-3>에서 횡단보행자 영향계수 산출

 

방향 상충교통량(pcph) 횡단 보행자수(인/시) 횡단보행자 영향계수( )

동향 (서측접근로) 540 100 0.900

서향 (동측접근로) 726 150 1.000

북향 (남측접근로) 882 0 1.000

남향 (북측접근로) 852 0 1.000

 

⑤ 진입용량 산출

▪  





 

 × min ∙

 ∙ 





    min

 

× 

 

여기서,

임계간격() = 3.21초

추종시간( ) = 3.15초

회전차로 최소 차두간격(min) = 2.05초

진입차로수 영향계수( ) = 1

방향 상충교통량(pcph) 횡단보행자 영향계수( ) 진입용량(pcph)

동향 (서측접근로) 540 0.900 758

서향 (동측접근로) 726 1.000 729

북향 (남측접근로) 882 1.000 630

남향 (북측접근로) 852 1.000 649

 

⑥ 교통량 대 용량비 산정

▪ 진입교통량과 진입용량 차량기준 환산       ×  

▪ (식 11-8)을 이용하여 교통량 대 용량비 산정

방향

진입교통량

(pcph)

진입교통량

(vph)

진입용량

(pcph)

진입용량

(vph)

교통량 대 용량비

동향

(서측접근로)

726 637 758 665 0.96

서향

(동측접근로)

630 553 729 639 0.86

북향

(남측접근로)

474 416 630 552 0.75

남향

(북측접근로)

456 400 649 569 0.70

회전교차로 제11장

512

 

⑦ 평균지체 산출

▪ (식 11-9)를 이용한 접근로 평균지체 산출(서측접근로)

  



 



 





  





  







 

 

  × min









  × 





   

    × 











  × min  

 

▪ (식 11-10)을 이용한 회전교차로 전체 평균지체 산출

 

 

            

  ×     ×      ×       ×  



      

 ×    ×    ×    × 

 

방향

교통량 대

용량비

진입교통량(vph) 진입용량(vph) 평균지체(초/대)

동향(서측접근로) 0.96 637 665 49.9

35.9

서향(동측접근로) 0.86 553 639 35.3

북향(남측접근로) 0.75 416 552 27.5

남향(북측접근로) 0.70 400 569 23.4

 

⑧ 서비스수준 판정

▪ <표 11-1>의 서비스수준 기준표를 이용하여 서비스 수준 판정

방향 교통량 대 용량비 평균지체(초/대) 서비스 수준(LOS)

동향(서측접근로) 0.96 49.9 E

서향(동측접근로) 0.86 35.3 E

북향(남측접근로) 0.75 27.5 D

남향(북측접근로) 0.70 23.4 C

교차로전체 - 35.9 E

<예제 2> 2차로형 회전교차로 서비스수준 판정

․ 도로기하구조 및 교통량

․ 교통량 단위(vph)

․ 중차량 혼합비율 2%

․ 첨두시간 계수(PHF) 0.95 ․ 횡단보행자수

- 서측접근로 100인/시

- 동측접근로 150인/시

 

<풀 이>

① 1단계 교통량 보정

 

▪ 첨두시간 환산    



 



 

▪ 중차량 환산       



     



 



   

    

  

 

 

방향별 교통량(vph) 첨두시 보정(vph) 중차량 환산(pcph)

동향

(서측접근로)

유턴 0 0 0

좌회전 280 295 304

직진 620 653 672

우회전 60 63 65

서향

(동측접근로)

유턴 0 0 0

좌회전 450 474 488

직진 300 316 325

우회전 90 95 98

북향

(남측접근로)

유턴 0 0 0

좌회전 60 63 65

직진 120 126 130

우회전 50 53 54

남향

(북측접근로)

유턴 0 0 0

좌회전 240 253 260

직진 60 63 65

우회전 400 421 434

 

② 2단계 진입교통량 산출

    ▪ 모든 접근로에 우회전 전용차로가 없으므로 (식 11-5)를 이용하여 산출

      방향별 교통량(pcph) 우회전 전용차로 적용 진입교통량(pcph)

 

동향

(서측접근로)

유턴 0 -

1,041

좌회전 304 -

직진 672 -

우회전 65 -

서향

(동측접근로)

유턴 0 -

911

좌회전 488 -

직진 325 -

우회전 98 -

북향

(남측접근로)

유턴 0 -

249

좌회전 65 -

직진 130 -

우회전 54 -

남향

(북측접근로)

유턴 0 -

759

좌회전 260 -

직진 65 -

우회전 434 -

 

 

③ 상충교통량 산출

    ▪ (식 11-7)에 준하여 각 접근로별 상충교통량 산출

      방향별 교통량(pcph) 상충교통량(pcph)

 

동향

(서측접근로)

유턴 0

          =813

좌회전 304

직진 672

우회전 65

서향

(동측접근로)

유턴 0

          =499

좌회전 488

직진 325

우회전 98

북향

(남측접근로)

유턴 0

          =1,236

좌회전 65

직진 130

우회전 54

남향

(북측접근로)

유턴 0

          =878

좌회전 260

직진 65

우회전 434

 

④ 횡단보행자 영향계수 산출

▪ 접근로별 횡단 보행자수와 상충교통량을 정리한 후,

  <표 11-3>에서 횡단보행자 영향계수 산출

 

방향 상충교통량(pcph) 횡단 보행자수(인/시) 횡단보행자 영향계수( )

동향(서측접근로) 813 100 0.900

서향(동측접근로) 499 150 0.900

북향(남측접근로) 1,236 0 1.000

남향(북측접근로) 878 0 1.000

 

 

⑤ 진입용량 산출

▪  





 

 × min ∙

 ∙ 





    min

 

× 

여기서,

임계간격() = 3.21초

추종시간( ) = 3.15초

회전차로 최소 차두간격(min) = 0초

진입차로수 영향계수( ) = 1.7

방향 상충교통량(pcph) 횡단보행자 영향계수( ) 진입용량(pcph)

동향

(서측접근로)

813 0.900 1,209

서향

(동측접근로)

499 0.900 1,394

북향

(남측접근로)

1236 1.000 1,108

남향

(북측접근로)

878 1.000 1,304

 

⑥ 교통량 대 용량비 산정

▪ 진입교통량과 진입용량 차량기준 환산       ×  

▪ (식 11-8)을 이용하여 교통량 대 용량비 산정

방향

진입교통량

(pcph)

진입교통량

(vph)

진입용량

(pcph)

진입용량

(vph)

교통량 대 용량비

동향

(서측접근로)

1,041 1,011 1,209 1,173 0.86

서향

(동측접근로)

911 884 1,394 1,354 0.65

북향

(남측접근로)

249 242 1,108 1,076 0.23

남향

(북측접근로)

759 737 1,304 1,266 0.58

 

⑦ 평균지체 산출

▪ (식 11-9)를 이용한 접근로 평균지체 산출(서측접근로)

  



 



 





  





  







 

 

  × min









  × 





   

    × 











  × min  

▪ (식 11-10)을 이용한 회전교차로 전체 평균지체 산출

 

   

 ×   ×   ×   × 



      

 ×    ×    ×    × 

 

방향

교통량 대

용량비

진입교통량(vph) 진입용량(vph) 평균지체(초/대)

동향(서측접근로) 0.86 1011 1173 22.7

14.2

서향(동측접근로) 0.65 884 1354 10.8

북향(남측접근로) 0.23 242 1076 5.4

남향(북측접근로) 0.58 737 1266 9.6

 

⑧ 서비스수준 산출

▪ <표 11-1>의 서비스수준 기준표를 이용하여 서비스 수준 산정

방향 교통량 대 용량비 평균지체(초/대) 서비스 수준(LOS)

동향(서측접근로) 0.86 22.7 C

서향(동측접근로) 0.65 10.8 B

북향(남측접근로) 0.23 5.4 A

남향(북측접근로) 0.58 9.6 A

교차로전체 - 14.2 B

<예제 2를 신호교차로로 가정하여 결과를 산출한 후 회전교차로와 결과 비교>

 

Ⓐ 신호시간 산정

▪ 주어진 교통량과 기하구조 조건을 토대로 신호시간을 산출

(독립교차로 신호시간 분석을 통하여 신호시간을 가정)

1 현시 2 현시 3 현시 4 현시

동시신호

주기 150초 39초 56초 39초 16초

분리신호

주기 150초 37초 54초 21초 38초

 

Ⓑ 포화도, 지체시간, 서비스 수준 산출(서비스 수준은 8장 신호교차로의 서비스수준 기준을 적용함)

▪ 동시신호일 때의 결과

방향 포화도[V/c] 진입교통량(vph) 진입용량(vph) 평균지체(초/대) 서비스수준(LOS)

동향

(서측접근로)

0.79 1,011 1,272 16.7 B

서향

(동측접근로)

1.02 884 864 58.5 D

북향

(남측접근로)

0.78 242 312 46.1 C

남향

(북측접근로)

0.85 737 864 27.2 B

교차로 전체 - - - 34.7 C

▪ 분리신호일 때의 결과

방향 포화도[V/c] 진입교통량(vph) 진입용량(vph) 평균지체(초/대) 서비스수준(LOS)

동향

(서측접근로)

0.99 1,011 1,272 46.1 C

서향

(동측접근로)

0.87 884 864 25.6 B

북향

(남측접근로)

0.38 242 312 11.0 A

남향

(북측접근로)

1.16 737 864 111.3 F

교차로 전체 - - - 53.6 D

 

Ⓒ 회전교차로와 신호교차로의 결과 비교 분석
▪ 주어진 예제는 2차로로 운영되며 좌회전과 직진의 교통량 비율 특성에 따라 분리신호보다는

  동시신호가 더 적합

▪ 동시신호의 결과와 회전교차로의 결과를 비교 분석

▪ 회전교차로를 설치할 경우 신호교차로와 대비하여 교차로 전체의 평균지체시간이 59% 감소

 

비교분석

동향

(서측접근로)

서향

(동측접근로)

북향

(남측접근로)

남향

(북측접근로)

교차로 전체

신호교차로

(동시신호)

포화도[V/c] 0.79 1.02 0.78 0.85 -

지체시간[초/대] 16.7 58.5 46.1 27.2 34.7

회전교차로

(2차로형)

교통량 대

용량비[V/c]

0.86 0.65 0.23 0.59 -

지체시간[초/대] 22.7 10.8 5.4 9.6 14.2

지체시간 증감율 36% 증가 82% 감소 88% 감소 65% 감소 59% 감소

 

상충교통량을 산정한다. <그림 11-7>은 기존 다이아몬드 인터체인지 평면부 교차로를 회전교차로로

설치하는 쌍구형 입체교차로의 형태로 1번 접근로에서 진출하는 교통류에 대한 상충교통량()을

해당 상충지역을 지나는 교통류의 합으로 (식 11-13)을 이용하여 산정한다.

그림 11-7 쌍구형 입체교차로의 상충교통류

 

     →   →   →   →   →

     →   →   →   →

     →   →   →   →   →

     →   →   →   →

(식 11-13)

 

여기서,

   = 접근로 i의 상충교통량(pcph)

  → = 접근로 O에서 접근로 D로 이동하는 교통량(pcph)

상충교통량을 구한 후 7단계의 평균지체는 (식 11-12)의 교통량 가중평균을 이용하여 산출한다.

 

 

<부록 B> 부호 정의

 

◦  = 접근로 i의 진입로 용량(pcph)

◦  = 임계간격(초)

◦  = 추종시간(초)

◦ min = 회전차로 최소 차두간격(초)

◦  = 진입차로수 영향계수

◦  = 횡단 보행자 영향계수

◦ 

 

 = 접근로 i의 교통량(vph)

◦   = j방향 상충교통량(vph)

◦   = 접근로 i의 진입 교통량(vph)

◦  = j 방향 좌회전 교통량(vph)

◦  = j 방향 직진 교통량(vph)

◦  = j 방향 우회전 교통량(vph)

◦  = j 방향 유턴 교통량(vph)

◦   = 접근로 i의 첨두시 교통량(vph)

◦ 

 

  = 접근로 i의 승용차 환산 교통량(pcph)

◦  = 진입로 i의 교통량 대 용량 비

◦  = 접근로 i의 평균지체(초/대)

◦  = 교차로 I의 평균지체(초/대)

◦  = 첨두시간계수

◦  = 중차량 환산계수

◦  = 중차량 혼합 비율

◦  = 중차량의 승용차 환산계수

◦  = 분석시간