명절 연휴기간 통행시간 오차 원인 분석을 통한 통행시간 추정 모델 개발에 관한 연구

Abstract

지속적인 도로망 구축으로 인하여 고속도로 네트워크가 복잡해짐에 따라 노선을 선택할 수 있는 가장 중요한 요소 정보인 통행시간에 대한 이용자의 요구는 매우 높은 실정이다. 이러한 요구를 충족하기 위하여 과거부터 통행시간을 예측하기 위한 연구가 끊임없이 수행되어져 왔다. 하지만, 특별한 교통패턴을 보이는 명절 연휴기간의 극심한 혼잡상황에서의 통행시간 예측은 매우 미흡한 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 동 기간 동안의 통행시간 예측을 통계적 방법을 통하여 모델을 구축하였다.

본 연구에서는 과거 3개년 명절 연휴동안 한국도로공사 통행료 수납관리시스템(TCS : Toll Collection System)에서 산출되어지는 실제 차량의 시간대별 통행시간과 고속도로에 설치되어 있는 영상식 차량감지장치(VDS : Vehicle Detection System)로부터 산출되어지는 시간대별 주행시간의 편차를 비교하여 보고, 이러한 통행시간의 편차가 발생하는 원인에 대한 분석을 통계적으로 검증해보고자 한다. 또한, 통행시간 예측에 필요한 최적의 변수를 도출하여 향후 고속도로 명절 연휴 시 통행시간의 예측을 보다 정밀하고 편리하게 하기 위한 통행시간 예측모형을 제공하고자 시행하였다.

본 논문에서 통행시간에 영향을 미치는 다양한 변수를 모두 추출하여 상호간 상관 관계를 계량화하는 것은 일반적으로 한계가 있을 수 있으나, 1차적으로 통행시간에 영향을 미칠 수 있는 5가지 변수(연결로수, 휴게소수, 시간대별 정체길이, 시간대별 진입교통량, 출발시각)들을 설정하고 이의 통계적 유의성을 검정하여 독립변수가 시간대별 정체 길이, 연결로수, 휴게소수, 출발시각으로 이루어진 최적의 모델을 회귀분석(regression analysis)을 통하여 개발하였으며, 이는 결정계수가 93.5%로서 통계적으로 매우 유의한 수준으로 분석되었다. 특히, 시간대별 정체 길이가 가장 높은 상관성을 보였으며, 연결로수, 휴게소수, 출발시각 순으로 상관관계가 높은 것으로 증명되었다.

본 연구모형은 현재 한국도로공사에서 활용하고 있는 VDS(Vehicle Detection System)와 TCS(Toll Collection System)데이터를 실시간으로 활용하여 향후 명절 연휴 시 매시간대별로 통행시간을 예측하여 운전자들에게 통행시간 정보를 실시간으로 제공할 수 있는 모델이며, 적절한 시간 범위 내에서 예측을 위한 연산이 이루어질 수 있도록 개발되었다. 따라서, 향후 통행시간 예측시 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.