실측자료를 이용한 속도기반의 ALINEA 모델 개발

Abstract

최근 개방식 고속국도 및 도시고속도로의 건설이 증가함에 따라 연속류의 효과적인 제어 및 관리 시스템의 필요성이 날로 중요하게 인식되어 가고 있으며, 특히 막대한 자본을 투자해서 새로운 교통시설을 건설하는 방안보다는 기존의 교통시설을 보다 효율적으로 이용하는 방안이 주를 이루고 있어 연속류 관리 시스템의 하나인 램프미터링의 운영에 대한 관심이 증가하고 있다. 램프미터링 전략 중의 하나인 ALINEA는 점유율을 변수로 이용하여 램프미터링율을 조절하는 전략으로 미국 및 유럽 등에서 널리 적용되어 지고 있으나, 점유율은 사실상 인지하기 어려운 변수이기 때문에 이를 바탕으로 시스템 관리자가 교통상황을 파악해내기란 쉽지 않은 실정이다. 따라서 관리자와 이용자 측면에서 인지하기 쉽고 사용이 간편한 변수인 속도를 이용하는 램프미터링 모델을 개발하는 것은 의미 있다고 사료된다. 본 연구의 주요 내용은 기존 ALINEA 제어전략에 대한 연구의 이론적인 검토를 통해 기존 ALINEA 제어전략의 단점과 선행연구의 한계를 파악하고, 문제제기를 통해 기존 ALINEA 제어전략을 보완할 수 있는 새로운 ALINEA 제어전략을 개발하였다. 그리고 개발된 전략을 CASE별 시뮬레이션 수행을 통해 기존 점유율 기반 및 GreenShield 기반의 ALINEA 모델과 개발된 실측 Data를 이용한 속도 기반의 ALINEA 모델을 비교ㆍ분석하여 개발된 제어전략의 적용성을 평가하였다. 시뮬레이션 평가결과 V/C가 0.6인 상황에서는 램프미터링을 실시하지 않는 것이 오히려 네트워크 전체 교통상황을 개선하는 측면에서 효과적이었으며, V/C가 0.8, 1.1에 해당하는 6개의 CASE에서는 본선 및 네트워크의 밀도는 -6.48~-13.85%, 통행시간은 -6.60~-14.97%, 통행속도는 11.69~16.42%, 통과교통량은 1.77~4.59%으로 실측 Data 기반인 CASE 2-3과 3-3의 개선효과가 가장 우수한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 V/C가 0.8, 1.1인 상황에서는 타 램프미터링 모델 적용에 비해 실측 Data를 이용한 속도 기반의 ALINEA 모델이 보다 높은 적용 효과를 나타내는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 제시하고 있는 실측 Data를 이용한 속도 기반의 ALINEA 모델은 고속도로 본선 교통상황을 개선하여 결과적으로 네트워크 전체의 운영상태를 개선하는 효과가 있는 것으로 분석되었다. 이러한 고속도로 운영상태 개선은 차량의 연료사용 절감 등으로 인한 연료비 지출 및 대기오염 감소 등의 사회비용을 줄이는 데 크게 기여할 수 있으며, 이용자의 통행시간 단축을 통한 시간비용 절감 등 의 효과를 얻을 수 있어 사회적 편익을 창출할 수 있을 것으로 기대된다.