과포화 좌회전 이동류를 반영한 신호교차로 지체 산정 모형 개발 = Development of a Delay Estimation Model for a Signalized Intersection Reflecting Over-saturated Left- turn Flow

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Delay is used as a fundamental measure of effectiveness to capacity planning and evaluation of the signalized intersection level of service. However, even though some useful delay estimation models that reflect over-saturated conditions have been developed using shockwave models such as Cell Transmission Model and Kinematic Wave Model, turning vehicles were not considered. The purpose of this study is to suggest a delay estimation model for an isolated signalized intersection that can be considered for oversaturation in a situation of separation of through flow and left-turn flow. We derive Kinematic Wave Model to reflect over-saturated traffic flow conditions at the signalized intersection. To consider left-turning vehicles, two classification rules were used: FIFO and Non-FIFO. To validate the effect, we analyze traffic delays by comparing the new model to Highway Capacity Manual delay model. We set the over-saturated situation of the left-turn flow as a scenario and analyze the delay changes according to FIFO and Non-FIFO using a proposed model in this study. If this model is developed into a network form in future studies, it will be possible to build a network-type delay model that can reflect progression.

국문 초록 (Abstract)

신호교차로에서 지체시간은 용량과 서비스 수준을 분석하기 위한 기본적인 효과척도로 사용되고 있다. 신호교차로 성능의 정확한 평가에 있어 지체시간은 필수적 요소로 이를 측정하기 위한 다양한 지체 산정 모형들이 개발되었다. 과포화 상태를 반영하기 위해 Cell Transmission 모형과 Kinematic Wave 모형 등 충격파 모형을 사용하여 지체를 산정하는 연구는 활발히 수행되었다. 그러나 직진과 좌회전 분리 상황을 반영하여 지체를 산정하는 모형에 대한 연구는 미흡하다. 본 연구에서는 독립교차로를 설계 범위로 하여 직진과 좌회전 분리 상황에서 과포화를 고려할 수 있는 신호교차로 지체 산정 모형을 개발하였다. 충격파 모형인 Kinematic Wave 모형을 차용하여 과포화 상황을 고려하고 직진과 좌회전이 분리되는 상황을 반영하기 위해 FIFO, Non-FIFO 두 가지 분류 규칙을 사용하였다. 본 연구에서 구축한 모형의 정확성 검증을 위하여 기존 지체 산정 모형인 Webster 지체 모형과 HCM 지체 모형을 기준으로 지체를 비교하여 결과 값이 유사함을 확인하였다. 또한 좌회전 이동류 과포화 상황에서 FIFO, Non-FIFO에 따른 변화를 살펴보고자 본 연구의 모형과 HCM 지체 모형을 사용해 산정한 지체와 미시적 시뮬레이션 프로그램 VISSIM에서의 지체를 비교하였다. 그 결과 VISSIM과 본 연구에서 개발한 모형의 오차범위는 10% 미만으로 나타났다. 향후 연구에서 위 모형의 설계 범위를 네트워크로 확장시킨다면 네트워크 단위의 지체 모형을 구축할 수 있을 것으로 판단된다.

참고문헌 (Reference)

1 김원규, "충격파를 이용한 신호교차로 지체산정 모형 개발 (비포화 2차로 신호교차로 상에서의 버스혼합교통류 지체산정모형)" 대한교통학회 28 (28): 75-84, 2010

2 한여희, "지체시간과 연동성을 동시에 고려하는 신호교차로 시뮬레이션 모형의 개발" 한국ITS학회 11 (11): 15-22, 2012

3 Webster F. V., "Traffic Signal Settings, Department of Scientific and Industrial Research" Her Majesty’s Stationary Office 1958

4 Akcelik R., "The Highway Capacity Manual Delay Formula for Signalized Intersections" 58 : 1988

5 Lebacque J. P., "The Godunov Scheme and What It Means for First-order Traffic Flow Models" Elsevier 647-677, 1996

6 Daganzo C. F., "The Cell Transmission Model II : Network traffic" 29 (29): 79-93, 1995

7 Richards P. I., "Shock waves on the highway" 4 (4): 42-51, 1956

8 Lighthill M. J., "I. Flow Movement in Long Rivers. II. A Theory of Traffic Flow on Long Crowded Roads" 229 : 281-345, 1955

9 Fambro D. B., "Generalized Delay Model for Signalized Intersections and Arterial Streets" 1572 : 1997

10 Edie L. C., "Discussion of Traffic Stream Measurements and Definitions" OECD 13 : 139-154, 1965

11 Dion F., "Comparison of Delay Estimates at Under-saturated and Over-saturated Pre-timed Signalized Intersections" 38 : 2004

12 Newell G. F., "A Simplified Theory of Kinematic Waves in Highway Traffic, Part I. General Theory" 27B (27B): 281-287, 1993

13 Daganzo C. F., "A Finite Difference Approximation of the Kinematic Wave Model of Traffic Flow" University of California 1994