개념 한 쪽
신호 교차로 분석은 포화교통량, 유효녹색시간, 신호주기, 손실시간 등을 이용해 접근로의 용량과 포화도(v/c)를 평가하는 절차다. 포화교통량은 차로 물리적 조건을 보정하여 산정하고, 교차로 용량은 포화교통량에 유효녹색률을 곱해 구한다. 포화도와 임계 V/c 비를 통해 손실시간을 유도할 수 있다.
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출제기준 단원 「분석 방법론」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 포화도 계산 | 1 | 유효녹색률로 용량을 구해 실제 교통량과의 비율을 계산하라 |
| 총 손실시간 유도 | 1 | 임계 V/c 비와 주기에서 총 손실시간을 도출하라 |
| 포화교통량 산정 요소 판별 | 1 | 포화교통량 산정에 포함되지 않는 요소를 고르라 |
포화도(v/c)는 특정 접근로의 실제 교통량을 그 접근로가 신호 주기 동안 처리할 수 있는 용량으로 나눈 비율을 의미한다. 값이 1을 넘으면 과포화 상태로 해석하고, 1 미만이면 원활하게 통과한다고 본다. 포화도 계산의 핵심은 유효녹색률(g/C)을 정확히 적용하여 용량을 먼저 구하는 것이다.
용량은 기본 최대흐름량에 유효녹색시간 비율을 곱해 구한다. 포화교통량은 한 차로가 녹색일 때 시간당 처리할 수 있는 차량 수를 의미하며, 차로폭·경사·정류장 위치·주차 허용 여부 등의 도로 물리적 조건을 보정하여 산정한다. 유효녹색시간은 실제 사용할 수 있는 녹색시간이며, 신호주기로 나눈 유효녹색률을 곱해 주기당 또는 시간당 용량을 얻는다.
임계 V/c 비는 주기(C)와 총 손실시간(L)의 관계로 표현되며, 임계 V/c 비 = (C - L) / C 공식을 통해 정의된다. 이 식을 변형하면 총 손실시간은 L = C(1 - V/c)로 계산할 수 있다. 따라서 주기와 임계 V/c 비가 주어지면 교차로의 총 손실시간을 직접 구할 수 있다.
포화교통량 산정과 교차로 용량 산정은 구분하여 생각해야 한다. 포화교통량 산정에는 물리적 보정요소가 포함되며, 유효녹색시간 비는 포화교통량에 곱하여 교차로가 주기당 또는 시간당 제공할 수 있는 실제 용량을 산정할 때 사용한다. 문제 풀이에서는 각 단계의 단위를 확인하고 주기와 초단위를 시간 단위와 혼동하지 않도록 주의한다.
문항 유형 요약: 포화도 문제는 먼저 유효녹색률을 계산하고 이를 포화교통량에 곱해 용량을 만든 다음 실제 교통량을 나누는 두 단계 계산을 요구한다. 임계 V/c 비 관련 문제는 V/c = (C-L)/C를 알고 있으면 손실시간을 L = C(1-V/c)로 곧바로 구할 수 있다. 포화교통량 산정 문제는 차로폭·경사·버스정류장 등 도로 물리적 조건의 보정 여부를 묻는 출제 패턴이 빈번하다.
다음 중 교차로의 포화교통량(saturation flow rate) 산정시 고려되지 않는 요소는?
정답 ① · 교차로의 포화교통량(Saturation Flow Rate)은 교차로 진입 차로에서 신호가 녹색일 때 최대로 소화할 수 있는 시간당 교통량(대/시)을 의미합니다. 이는 실제 도로 조건에 따라 보정계수를 곱하여 산정하며, 차로의 유효 폭, 경사도, 주차 허용 여부, 버스 정류장의 위치 등 물리적인 도로 조건 요소가 보정 항목으로 고려됩니다.
포화교통량 산정은 도로 물리적 조건을 보정하며, 신호 운영 요소인 유효녹색 시간비는 포함되지 않는다.
신호교차로가 90초의 주기로 운영되고, 임계차로 군의 교통량비의 합이 0.72일 때, 교차로 전체의 임계 V/c 비 값으로 0.76을 얻었다. 이 교차로의 주기당 총 손실시간은?
정답 ② · 문제는 교차로 주기와 임계 V/c 값으로 주기당 총 손실시간을 구하는 문제이다. 임계 V/c는 (C−L)/C로 정의되므로 이를 L에 대해 정리하면 L = C(1 − V/c)이다.
임계 V/c 비 공식 V/c = (C-L)/C를 변형하여 총 손실시간 L = C(1 - V/c)로 계산하면 90×(1-0.76)=21.6초가 나온다.
어느 교차로의 한 접근로에서 포화교통량이 1800대/h, 접근 교통량이 350대/h, 유효 녹색 신호 시간이 30초, 신호주기가 150초 일 때 이 접근로의 v/c의 비는?
정답 ④ · 신호교차로의 특정 접근로에서 교통량 대 용량비(v/c ratio)를 구하기 위해서는 해당 접근로의 실제 교통량을 신호 현시에서 주어지는 최대 용량(포화교통량 × (녹색시간/신호주기))으로 나누어야 합니다. 문제의 조건에 따르면 접근 교통량(v)은 350대/h, 포화교통량은 1800대/h, 유효 녹색시간 30초, 신호주기 150초입니다.
v/c비는 실제 교통량을 신호 주기당 제공 가능한 용량(포화교통량×유효녹색비)으로 나눈 값으로 계산된다.
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