다판단요소를 고려한 최적도로노선 선정 방법론 개발

Abstract

도로계획 과정에 있어서 도로선형상의 제반 설계기준을 수용하면서 환경, 교통안전, 경제성 등 다양한 관련자 요구를 최대한 수용하면서도 경제성을 확보하여야 하는 것은 향후 도로계획분야의 중요한 도전이다. 서로 상충하는 여러 요소들을 균형 있게 배려하여 최적 도로설계대안을 만들어 내는 방법에 대한 필요성은 매우 높으나 방법론이 제시되어 있지 않고 기술적으로도 난해하다. 본 연구의 목적은 기하구조와 경제성 요소 위주의 기존 계획과정에 도로안전, 환경 요소 등 다 판단요소를 추가한 최적 도로노선선정 방법론을 개발하자는 것이다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다: 기하구조, 환경, 교통안전, 경제성 등 다판단요소를 종합적으로 고려하여 최적노선을 선정하는 방법론을 제시하였다. 기하구조 요소를 평가하는 기존방법에 대한 문제점 분석을 실시하였으며, 이와 더불어 전문가 설문조사도 병행하여 기존 기하구조 요소를 구성하는 평가항목의 변별력을 개선한 총 15개의 평가항목을 제시하였다. 또한 설문조사 결과에 대한 통계분석 결과 및 새로운 분석기법인 ANP(Analytic Network Process) 기법을 활용하여 계층별/단계별 평가항목을 선정하였다. 이는 기하구조 요소를 구성하는 각 항목별 가중치 산정을 위한 AHP(Analytic Hierarchy Process) 기법 적용에 따른 공선성 문제를 개선한 것으로 판단된다. ANP 기법과 AHP 기법 적용시의 가중치 산정 결과를 비교 분석한 결과 ANP 기법 적용이 유용함을 확인하였다. 도로설계시 안전도 요소를 반영하기 위하여 최근 3년간 총연장 2,851Km의 고속도로에서 발생한 교통사고자료와 기하구조간의 관계를 분석하였다. 직선구간 길이, 곡선구간 길이, 곡선 반경, 종단경사 등 총 4개 항목이 안전도 평가에 적용성이 높은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발된 최적노선선정 방법론의 현장 적용가능성을 타진하기 위하여 실제 도로설계프로그램을 이용한 검증 결과 그 유용성을 확인하였다. 본 연구결과는 서로 상충하는 여러 개의 판단요소를 종합적으로 고려하여 최적노선 선정에 적용 가능한 새로운 방법론을 제시하였다는데 그 의의를 갖는다. 본 연구결과는 향후 도로계획과정에서 최적노선을 선정하는데 새로운 방향을 제시할 것으로 기대되며, 사회적 여건 변화에 따른 도로의 요구기능 변화에 부응하여 이용자 중심의 도로설계기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.; The objective of this study is to develop an optimal highway route selection method based on multi evaluation factors such as environment, safety, economy, and road geometric element. Findings of this research are summarized as follows: Optimal route selection task is formulated as an optimization problem where objective function is formed as the summation of multi evaluation factors. Four main variables, in objective function are highway geometry, traffic safety, environment factors and construction cost. Given route alternatives, mathematical values for each factors are calculated to reach optimal alternative. A comparative study of the AHP and the ANP (Analytic Network Process) method on geometric elements have shown that ANP performed better. A safety evaluation model for geometric elements was developed as the regression model form, where three years of accident data at Korea expressway system were collected and analyzed. Tangent length, curve length, radius of curve, grade were found to be significant geometric elements affecting highway safety. The proposed route selection method was evaluated by case study. It was concluded that the proposed optimal highway route design model may be an effective tool incorporating multi evaluation criterions. Further researches need to be done to develop more rigorous optimization routine and reduce computing time.