도시부 지하도로 출구부와 신호교차로 이격거리에 따른 지체시간 산정연구 = A study on determination of required distance between a signalized intersection and an exit of underground road

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Underground roads are operated and installed in Korea such as Shinwol-YeouI underground roads and Seobu Underground Expressway, and are expected to be continuously installed. The distance formula of the exit of the underground road presented in the 'Urban Underground Road Design Guideline (2016)' is divided into two types, minimum distance, and functional distance. However, there was a limit to the part that presented the distance because it presented the distance considering only one vehicle. Also, there was an error that the distance varies depending on the location of the vehicle and the amount of rotation. Therefore, this study aims to present the appropriate distance according to the delay time generated by dividing certain scenarios and items by setting the exit part of the underground road to the front signal intersection as an analysis section.
The delay time generated according to the separation distance between the exit of the underground road and the front signal intersection was analyzed using the traffic simulation VISSIM(7.00). The guideline analyzed the parts that were not considered because they did not consider the type of exit of underground road, traffic volume, rotation ratio. The analysis results showed that the appropriate type was presented by comparing the traffic volume level, the rotation traffic ratio, and the delay time generated according to the distance according to the type of underground road exit.
Other variables include driving behavior, signal cycle, vehicle setting, and lane width. The driving behavior of the driver was different between the ground road and the underground road in order to vary the driving behavior according to the road environment. Signal cycle, vehicle setting, geometric structure, etc. were referred to Shinwol-Yeo underground road, T-GIS.Simulation divided the case to analyze various cases, and scenario execution was performed 14,000 times in total.
The results of the experiment analysis show that the difference in delay time according to the type of exit of the underground road was insufficient in the case of 4-lane road, and the difference in the number of lanes between the exit of the underground road and the ground road was found to be affected by the same conditions. The level of access traffic with delay time of less than 70seconds was analyzed to be about 1,600 to 2,400veh/hour. The higher the right-turning ratio of the variable lane type, the less delay time than the central lane type. The higher the left turn travel ratio, the higher the delay time than the variable lane type.
In the case of the one-way 6-lane, the difference in delay time according to the type of exit of the underground road was shown to occur. The number of one-way lanes was high, and it was shown that there was an effect according to the number of changes in the lane and the rotation rate. The level of access traffic with delay time of less than 70 seconds was analyzed to be about 2,400-3,600veh/hour. The higher the right-turning ratio of the variable lane type, the higher the delay time than the central lane type, and the higher the left-turning travel ratio, the lower the delay time than the variable lane type.
This study analyzed the delay time generated according to the distance between the exit type of the underground road and the front signal intersection. Due to the nature of the underground road, if you stay in the underground due to the closed environment, you will be inconvenienced to drivers due to various factors such as psychological pressure and stress.Therefore, in order to reduce the delay time generated for more than a certain time, the appropriate distance for the road environment was suggested.

국문 초록 (Abstract)

지하도로는 신월-여의 지하도로, 서부 간선 지하도로 등 국내에서 운영 및 설치되고 있으며, 지속적으로 설치될 것으로 보여지고 있다. 지하도로가 설치됨에 따라 ‘도시지역 지하도로 설계지침(2016)’이 제정되었으며, 지침에서는 지하도로 출구부 이격거리를 최소 이격거리, 기능적 거리 두 가지 유형으로 나누어 제시하고 있다. 하지만 지침에서 제시한 이격거리 공식에서는 한 대의 차량만을 고려하여 적절한 이격거리를 제시하기에 적절하지 않았으며, 회전통행량과 지하도로 출구부 유형 등에 따라 이격거리가 달라지는 부분을 고려하지 못했다. 이에 본 연구에서는 지하도로 출구부~전방 신호교차로를 분석구간으로 설정하여 일정한 시나리오와 항목들을 나누어 발생되는 지체시간에 따른 적정 이격거리를 제시하고자 한다.
지하도로 출구부와 전방 신호교차로의 이격거리에 따라 발생되는 지체시간을 분석하기 위해 교통류 미시적 시뮬레이션인 VISSIM(7.00)을 이용하여 분석하였다. 지침에서는 지하도로 출구부 유형, 교통량 수준, 회전통행비율, 이격거리 등을 고려하지 않기에 고려하지 않은 부분을 분석하였다. 분석된 결과를 통해 지하도로 출구부 유형에 따라 교통량 수준과 이격거리 등에 따라 발생되는 지체시간을 도출하였다.
분석을 위해 사용된 추가 변수는 운전자 주행행태, 신호주기, 차량 설정, 차로폭 등이 있다. 변수 중 운전자 주행행태는 도로환경에 따라 주행행태를 달리하기 위해 지상도로와 지하도로의 차이를 두었고, 연구사례를 통해 일부 설정 값들에 적용하였다. 신호주기나 차량 설정, 기하구조 등은 신월-여의 지하도로, 교통안전시설물관리시스템(T-GIS, Transportation - Geographic Information System) 등을 참고하였다. 시뮬레이션은 다양한 경우를 분석하기 위해 시나리오로 나누었고, 시나리오 실행은 총 14,000번 실행했다.
실험 분석 결과 편도 4차로는 지하도로 출구부 유형(가변차로형, 중앙차로형)에 따라 도출된 지체시간의 차이가 미비한 것으로 분석되었다. 지체시간이 70초 미만인 경우 차로당 교통량이 400~600대/시 수준으로 분석되었다. 가변차로형은 우회전 통행비율이 높을수록 중앙차로형보다 지체시간이 적은 것으로 분석되었고, 중앙차로형은 좌회전 통행비율이 높을수록 가변차로형보다 지체시간이 높은 것으로 분석되었다.
편도 6차로는 편도 4차로에 비해 차로수, 교통량 등의 차이로 지하도로 출구부 유형(가변차로형, 중앙차로형)에 따라 도출된 지체시간이 다른 것으로 분석되었다. 지체시간이 70초 미만인 경우 차로당 교통량이 2,400~3,600대/시인 것으로 분석되었다. 가변차로형은 우회전 통행비율이 높을수록 중앙차로형보다 지체시간이 높고, 중앙차로형은 좌회전 통행비율이 높을수록 가변차로형보다 지체시간이 적은 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 통해 지하도로 출구부 유형과 전방 신호교차로간 이격거리에 따라 발생되는 지체시간을 분석해보았다. 지하도로 특성상 폐쇄적인 환경으로 인해 지하에서 많이 머물게 되면 심리적인 압박감, 스트레스 등 다양한 요인으로 운전자들에게 불편함을 제공한다. 따라서 일정시간 이상 발생되는 지체시간을 감소시키기 위해 도로환경에 맞는 적정 이격거리를 제시해보았다.

목차 (Table of Contents)

• <제목 차례>
• 제 1 장 서 론 1
• 제1절 연구의 배경 및 목적 1
• 제2절 연구의 범위 및 방법 3
• 1. 연구 범위 3
• 2. 연구 검토 4
• 3. 연구 방법 7
• 4. 연구 수행절차 9
• 제 2 장 현황 및 기존 문헌 검토 10
• 제1절 국내·외 지하도로 현황 10
• 1. 국내 시설물 현황 10
• 2. 국내 지하도로 설치 현황 및 계획 11
• 3. 터널 진출입구 개선 사례 12
• 4. 국외 지하도로 설치 및 운영 13
• 제2절 국내·외 지하도로 및 터널 설계지침 및 연구 검토 14
• 1. 국내 지하도로 및 터널 설계지침 및 연구 검토 14
• 2. 국외 지하도로 및 터널 설계지침 및 연구 검토 19
• 제3절 국내·외 지하도로 및 터널 인적요인 연구 검토 21
• 1. 국내 지하도로 및 터널 인적요인 연구 21
• 2. 국외 지하도로 및 터널 인적요인 연구 23
• 3. 기타 인적요인 연구 26
• 제4절 국내·외 지하도로 및 터널 진출입부 위치 검토 27
• 1. 국내 지하도로 및 터널 진출입부 위치 선정 27
• 2. 국외 지하도로 및 터널 진출입부 위치 선정 28
• 제 3 장 연구 방법론 29
• 제1절 시뮬레이션 구성 29
• 1. 분석 프로그램 29
• 2. 분석 기준 30
• 제2절 시뮬레이션 구현 32
• 1. 시뮬레이션 네트워크 구축 32
• 2. 시나리오 설정 33
• 3. 시뮬레이션 설정 35
• 제 4 장 분석 결과 40
• 제1절 사전 검토 및 분석 40
• 1. 사전 분석 대상지 설정 40
• 2. 사전 분석 시나리오 구성 및 분석 결과 41
• 제2절 시뮬레이션 분석 결과 46
• 1. 편도 4차로 비교·분석 46
• 2. 편도 6차로 비교·분석 54
• 제 5 장 결론 및 향후 연구과제 62
• 참고문헌 65
• [국내문헌] 65
• [해외문헌] 66
• 부록 69
• Abstract 75
• 감사의 글 79
• <표 차례>
• <표 1-1> 차로변경거리 계산값 5
• <표 1-2> 기능적 거리산정 6
• <표 2-1> 국내 지하도로 설치 현황 및 계획 11
• <표 2-2> 해외 지하도로 사례 검토 13
• <표 2-3> 해외 지하도로 및 터널 설계 메뉴얼 검토 19
• <표 2-4> 해외 지하도로 및 터널 지침 및 가이드 주요 내용 정리 20
• <표 2-5> 설계요소 항목별 지상도로와 지하도로 분기점 차이 정리 23
• <표 2-6> 기타 인적요인 연구 사례 정리 26
• <표 3-1> 신호교차로의 서비스 수준 기준 31
• <표 3-2> 시나리오 변수 설정 34
• <표 3-3> 차량 설정 36
• <표 3-4> Wiedemann 99 Model 설정 37
• <표 3-5> 인지반응시간 설정 38
• <표 4-1> 신월-여의 지하도로 여의도 공원 앞 시뮬레이션 지체시간 분석 결과 43
• <표 4-2> 평균 구간 속도(km/h) 비교 44
• <그림 차례>
• [그림 1-1] 이격거리 도식화 4
• [그림 1-2] 편도 차로수별 차로변경 위치 정리 5
• [그림 1-3] 연구 수행절차 과정 9
• [그림 2-1] 2016~2020년 1종 터널 개수(개소) 및 연장(km) 10
• [그림 2-2] 신림~봉천터널 진출입부 개선전·후 12
• [그림 2-3] 터널 출구부~감속차로 변이구간 길이 14
• [그림 2-4] 분기구간 지하도로 연결로와 지상도로 접속 조건 15
• [그림 2-5] 터널 진입부 가속차로 설계요소 16
• [그림 3-1] VISSIM을 이용한 지상도로 구축 31
• [그림 3-2] VISSIM을 이용한 지하도로 구축 31
• [그림 3-3] 편도 4차로 - 중앙차로형 32
• [그림 3-4] 편도 4차로 - 가변차로형 32
• [그림 3-5] 편도 6차로 - 중앙차로형 33
• [그림 3-6] 편도 6차로 - 가변차로형 33
• [그림 3-7] 지하도로 속도 설정 38
• [그림 3-8] 지상도로 속도 설정 38
• [그림 3-9] Node 설정 범위 39
• [그림 4-1] 신월-여의 지하도로 지하도로 출구부 41
• [그림 4-2] 신월-여의지하도로 및 인근 교차로 구축 42
• [그림 4-3] 신월-여의지하도로 및 인근 교차로 구축 43
• [그림 4-4] 신월-여의 지하도로 관측 구간 44
• [그림 4-5] 편도4차로 가변차로형 이격거리 100m 47
• [그림 4-6] 편도4차로 중앙차로형 이격거리 100m 47
• [그림 4-7] 편도4차로 가변차로형 이격거리 200m 48
• [그림 4-8] 편도4차로 중앙차로형 이격거리 200m 49
• [그림 4-9] 편도4차로 가변차로형 이격거리 300m 50
• [그림 4-10] 편도4차로 중앙차로형 이격거리 300m 50
• [그림 4-11] 편도4차로 가변차로형 이격거리 400m 51
• [그림 4-12] 편도4차로 중앙차로형 이격거리 400m 52
• [그림 4-13] 편도4차로 가변차로형 이격거리 500m 53
• [그림 4-14] 편도4차로 중앙차로형 이격거리 500m 53
• [그림 4-15] 편도6차로 가변차로형 이격거리 100m 55
• [그림 4-16] 편도6차로 중앙차로형 이격거리 100m 55
• [그림 4-17] 편도6차로 가변차로형 이격거리 200m 56
• [그림 4-18] 편도6차로 중앙차로형 이격거리 200m 57
• [그림 4-19] 편도6차로 가변차로형 이격거리 300m 58
• [그림 4-20] 편도6차로 중앙차로형 이격거리 300m 58
• [그림 4-21] 편도6차로 가변차로형 이격거리 400m 59
• [그림 4-22] 편도6차로 중앙차로형 이격거리 400m 60
• [그림 4-23] 편도6차로 가변차로형 이격거리 500m 61
• [그림 4-24] 편도6차로 중앙차로형 이격거리 500m 61