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교통기사 확률식의 개요 — 도착분포와 간격분포

교통류의 도착과 간격을 다루는 확률모형은 두 가지 축으로 이해한다: 단위 시간당 도착 대수를 다루는 계수분포와 차량 간 시간 간격을 다루는 간격분포를 구분하여 적용한다.

2026-10-23 기준 · 교통기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「확률식의 개요」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
포아송 확률 계산1주어진 단위 시간 평균을 단위 시간에 맞춰 변환한 뒤 포아송 공식을 대입하여 특정 도착수 확률을 계산한다
PDF 정의와 해석1피크 1시간 교통량을 일평균교통량으로 나누어 PDF의 의미와 변화 요인을 설명한다
간격분포 선택1차량 간의 시간 간격을 다룰 때 지수분포(음지수)를 적용하는지 판단한다

뜻

임의 도착 교통류에서는 단위 시간당 도착 대수는 포아송분포를 따른다고 본다. 포아송분포는 주어진 평균 λ에 대해 이산확률로 특정 횟수 x가 발생할 확률을 P(x) = (λ^x e^-λ) / x!로 계산한다.

포아송 도착과 관련하여 차량 간의 시간 간격은 음지수분포(지수분포)를 따른다고 본다. 지수분포는 연속형 분포로서 차두간격이나 최초 도착까지 걸리는 시간 등 '간격'을 다룰 때 사용한다.

각 계수·간격분포의 적용 예를 구분하여 기억한다: '몇 대가 오는가'를 묻는 문제에서는 포아송분포를, '두 차량 사이 시간이 얼마인가' 또는 '특정 시간 내에 한 대도 오지 않을 확률'을 묻는 문제에서는 지수(음지수)분포를 적용한다.

교통량의 집중도를 나타내는 지표로 PDF(피크-데일리-팩터)와 PHF(피크아워팩터)가 있다. PDF는 피크 1시간 교통량을 일평균교통량으로 나눈 값으로 피크 집중도를 나타낸다. PHF는 1시간 총 교통량을 15분 첨두교통량의 4배로 나눈 값으로 같은 시간 안의 변동성을 나타내며 일반적으로 1.0 이하이다.

속도분포에서는 85% 속도가 대다수 차량이 주행하는 속도로 간주되며 안전 기준 속도로 보고 교통 운영 기준에 반영한다.

예제

포아송 과정에서 λ와 x가 같을 때의 확률은 대표적으로 약 0.089 값을 보이는 사례가 자주 등장한다는 점을 확인한다.

대표 기출 3문항

어느 주차장에 도착하는 차량의 교통량이 360대/시간일 경우 이 주차장에 1분당 3대가 도착할 확률은?

  1. 0.535
  2. 0.553
  3. 0.581
  4. 0.612
정답과 해설 보기

정답 ① · 이 문제는 단위 시간당 도착률을 포아송분포로 계산하도록 되어 있으나 지문의 단위 변환이나 숫자 해석에 오류가 있어 경고가 붙어 있다. 시간당 360대라면 분당 평균 λ는 6이므로 분당 3대가 도착할 확률은 포아송 P(3)=e^{-6}6^3/3!로 계산되어 약 0.089이 된다.

포아송 분포를 사용하여 시간당 6대(분당 0.1대)의 평균 도착률로 1분당 3대 도착 확률을 계산한다.

피크 1시간 교통량을 일평균 됴통량으로 나눈 값인 PDF 계수에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. PHF와 같은 의미이다.
  2. 도시부에서는 지방부보다 더 작은 값을 가진다.
  3. 도로시설의 증가보다 교통량의 증가가 빠른 도시에서는 PDF가 감소한다.
  4. PDF는 특정 도시에는 하나의 값으로 통일하는 것이 좋다.
정답과 해설 보기

정답 ③ · 문항은 PDF 계수(피크 1시간 교통량을 일평균 교통량으로 나눈 값)에 대한 성질을 묻고 있다. PDF는 특정 시간대의 집중도를 나타내며, 교통량이 도로시설의 증가보다 빠르게 증가하면 피크 집중도가 분산되어 PDF 값이 감소할 수 있다.

PDF는 피크시간교통량÷일평균교통량이며, 교통량 증가가 빠르면 감소한다.

임의로 도착하는 차량간의 간격을 계산할 때 이용되는 확률분포 모형은?

  1. 포아송분포
  2. 음지수분포
  3. 정규분포
  4. 감마분포
정답과 해설 보기

정답 ② · 교통류에서 차량의 도착이 임의적이고 독립적인 포아송 분포를 따를 때, 차량 간의 '시간 간격(headway)'은 연속적인 확률분포인 음지수분포(Negative Exponential Distribution)를 따르게 됩니다. 포아송 분포는 단위 시간당 도착하는 차량의 '대수'를 계산하는 데 쓰이고, 음지수 분포는 두 차량 사이의 '시간 간격'을 확률적으로 모델링할 때 이용됩니다.

임의 도착 차량의 '시간 간격'은 음지수분포를 따르며, 단위 시간당 '도착 대수'는 포아송분포를 따릅니다.

자주 묻는 물음

포아송분포와 지수분포는 어떻게 구분하여 적용하나?
단위 시간당 도착 대수를 묻는 문제에는 포아송분포를 적용하고, 두 차량 사이 시간이나 최초 도착까지의 시간처럼 간격을 묻는 문제에는 지수분포(음지수분포)를 적용한다.
PDF와 PHF의 차이는 무엇인가?
PDF는 피크 1시간 교통량을 일평균교통량으로 나눈 값으로 하루 전체 대비 피크 집중도를 나타내고, PHF는 1시간 내 변동성을 보기 위해 1시간 교통량을 15분 첨두교통량의 4배로 나눈 값으로 1.0 이하가 되는 지표이다.
속도분포에서 어느 값을 교통운영 기준으로 삼나?
속도분포에서 하위 85%의 차량이 그 속도 이하로 주행하는 85% 속도를 대다수 차량의 주행속도로 보고 안전 기준 속도로 판단하여 교통 운영 기준에 반영한다.
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