고속도로 정체길이 산정모형 개발에 관한 연구

Abstract

연속류인 고속도로 교통류에서 발생하는 정체는 크게 반복적 정체 (Recurrent congestion)와 비반복적 정체(Non-recurrent congestion)로 구분 된다. 특히, 반복적 정체는 출퇴근시간대 혹은 주말에 차량수요의 증가, 병목구간에서 발생하는 교통상충이 주된 원인이다. 병목구간 중 합류부에서 발생하는 정체는 주로 고속도로로 진입하는 교통량과 본선 교통량간 상충 발생으로, 합류부의 용량이 저하되기 때문에 발생한다. 따라서 고속도로상 에서 발생하는 교통혼잡을 관리하기 위해서는 이러한 합류부 혼잡 발생에 대한 명확한 분석을 통하여 교통수요를 적절히 조절･관리하는 것이 중요하다.

고속도로의 경우 설·추석 명절과 휴가철·주말 등의 연휴기간에는 고속 도로를 이용한 교통수요가 단기간에 집중되어 극심한 교통체증이 발생하는 상황이 매년 반복되고 있다. 주5일 근무제 확대 및 여가수요 증대로 이제는 주말에도 고속도로 주요 구간에서 극심한 정체가 발생하여, 고속도로 용량 등을 감안한 적극적 교통 수요 관리를 통한 정체구간 해소의 필요성이 대두 되고 있다.

이에 본 연구에서는 고속도로 정체길이와 이에 영향을 미치는 교통요인 들을 분석하고 실시간 수집가능한 데이터를 토대로 정체길이를 예측할 수 있는 모형을 개발하였다. 정체길이 예측 모형의 개발 방향은 도로 및 교통 조건을 기반으로 현실적인 적용성, 예측 및 검증으로 설정하였다. 도로 및 교통조건은 모형의 적용성을 고려하여 운영단계에서 실시간 수집이 용이한 교통변수로 선정하였다. 통계적 기법을 이용하여 노선별 예측모형을 개발 하여 도로 및 교통조건을 다중으로 고려하여 정체길이 분석 및 평가를 수행할 수 있도록 하였다. 최종 개발된 모형은 유의수준 5%에서 진단 결과 모두 유의한 것으로 나타났으며, 검증결과 관측치와 모형치가 근사하여 통계적 으로 우수한 설명력을 갖는다고 할 수 있다. 또한 자기회귀모형을 개발하여 시계열자료로 회귀모형 개발시에 나타날 수 있는 허구적 회귀를 제거하였다. 분석결과 종속변수인 정체길이가 현 시점의 교통변수 뿐만이 아니라 이전 시점의 교통소통 상태에도 영향을 받는다는 것을 실증하였다.

본 연구는 실제 관측된 정체길이와 교통특성을 분석하고 충분한 통계적 유의성을 확보한 정체길이 산정모형을 개발하였다는 점에서 의의를 가질 수 있다. 정체구간내 잔류교통량, 특히 정체구간내 진입교통량을 감소시키면 정체길이 감소에 효과가 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 개발된 정체길이 산정 모형을 고속도로 교통운영시 현황 및 소통상황 예측에 활용될 수 있으며, 현재 도로공사에서 수행중인 진입조절관리의 이론적 토대가 되어 향후 정책결정에 기여할 것으로 판단된다.