개념 한 쪽
신호교차로 설계와 분석에서는 포화교통량, 포화도, 용량, 신호제어 방식, 최소녹색시간 산정식 등이 핵심 개념으로 작용한다고 본다. 이상적 조건은 포화교통량 산정의 전제이며, 감응제어는 교통량 변동에 대응하는 방법으로 사용한다. 포화도와 용량은 신호주기, 유효녹색시간, 포화류율 등의 요소를 적용하여 계산한다.
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출제기준 단원 「신호 교차로의 개요」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 포화교통량 이상적 조건 판별 | 1 | 이상적 조건 항목 가운데 기준 거리 등을 바탕으로 옳지 않은 것을 고르기 |
| 신호제어 방식 적합성 판단 | 1 | 교통량 변동성에 따른 적합한 신호제어 방식 선택 |
| 포화도 계산 | 1 | 주기·녹색시간·차두간격 등을 이용해 포화도 또는 용량 값 산출하기 |
포화교통량(saturation flow)은 이상적 조건 하에서 한 차로가 녹색신호 동안 초당 또는 시간당 통과시킬 수 있는 최대 차량 수를 말한다. 이상적 조건에는 차로폭이 3.0m 이상이며 차량구성이 승용차로 이루어지고, 교차로 부근이 평지인 상태처럼 방해 요인이 없는 상태가 포함된다고 본다. 또한 버스정류장 등 상류의 방해물은 일정 거리 이내에 없어야 이상적 조건으로 간주한다고 본다.
이상적 조건의 구체적 수치로는 접근부 상류 250m 이내에 방해물이 없어야 한다는 기준이 설명에 제시된다. 따라서 100m 기준은 이상적 조건의 정의와 일치하지 않는 것으로 판단한다. 기본 포화 교통류율로는 이상적 조건에서 2200pcphgpl을 기준으로 하는 설명이 존재하므로, 이 값은 100% 녹색 시간과 같은 전제와 함께 이해해야 한다.
포화도(v/c)는 실제 교통량을 신호주기와 녹색시간을 고려하여 산정한 용량으로 나눈 값이며, 값이 1에 가까울수록 포화 상태에 근접한다고 본다. 포화도 계산에는 실제 교통량의 단위 환산(예: 초 단위 관측치를 시간당 교통량으로 변환)과 포화류율과 신호의 시간 비율을 일치시키는 단위 변환이 필요하다고 본다. 포화류율과 차로수, 유효녹색시간 비율의 곱으로 접근로의 용량을 산정할 수 있다.
신호제어 방식은 교차로의 교통 특성에 따라 선택해야 한다고 본다. 유입 교통량의 변동이 심하고 시간대별 패턴이 다른 독립 교차로에는 감지기 기반으로 실시간 수요에 반응하는 감응제어가 가장 적합하다고 본다. 고정식이나 정주기 제어는 변동성이 큰 상황에서 비효율을 초래할 수 있다고 본다.
최소녹색시간은 보행자가 횡단할 수 있는 최소한의 시간을 보장하는 요소에 의해 결정된다고 본다. 녹색 시간 산정에는 검지기 위치와 대기 차량 수, 차량 점유 길이, 단위 연장시간, Greenshields 등의 소요녹색시간 산정식 등 주어진 조건을 적용하여 계산해야 한다고 본다.
1) 이상적 포화교통량 여부 판단 예시 문제에서 이상적 조건 여부를 묻는다면 차로폭≥3.0m, 승용차 구성, 구배 0% 등 표준 항목을 먼저 확인한다. 접근부 상류의 방해물 기준으로 250m가 제시되면 100m를 근거로 한 보기는 이상적 조건이 아님을 이유로 배제한다.
2) 포화도 및 용량 계산 예시 포화도 계산 시 실제 교통량을 시간당 단위로 환산하고, 용량은 포화류율에 유효녹색시간 비율을 곱하여 구한다. 예컨대 포화류율 s=2000대/시/차로, 차로수 N=2, 유효녹색시간 g=60초, 신호주기 C=180초이면 용량은 2000 × 2 × (60/180) = 1200대/시가 된다. 포화도 산정 예로서 120초 주기에 녹색시간 40초 동안 평균 18대/차로가 통과했다면 실제 교통량은 18 × (3600/120) = 540대/시이고, 용량은 2000 × (40/120) ≈ 666.7대/시이므로 포화도는 540 ÷ 666.7 ≈ 0.81이 된다.
3) Greenshields 소요녹색시간 적용 예시 검지기가 정지선 후방 30m이고 차량 1대가 차지하는 길이가 5m이면 대기 차량 수는 30 ÷ 5 = 6대이다. Greenshields의 식 1.6n + 2.6에 n=6을 대입하면 1.6×6+2.6 = 12.2초가 된다. 단위 연장시간 등 추가 보정 요소가 문제에서 주어지면 이를 반영하여 최종 최소 녹색시간을 산정해야 한다.
다음중 신호교차로의 포화교통량 산정을 위한 이상적인 조건에 해당하지 않는 것은?
정답 ④ · 신호교차로의 포화교통량을 구하기 위한 이상적인 조건은 차로폭이 3.0m 이상, 교통류가 모두 승용차로만 구성, 구배가 0%(평지), 주차가 없고, 버스 정류장의 방해가 없는 등의 상황을 가정합니다. 보기 4번 '교차로 부근 100m 이내에 버스정류장이 없을 것' 역시 이상적인 조건에 포함되는 요소가 아니지만, 제시된 정답 기준에 따라 처리합니다.
포화교통량 산정 시 버스정류장 유무는 이상적 조건이 아니며, 차로폭, 차량종류, 구배 등이 주요 조건이다.
독립 신호교차로에 유입되는 교통량이 변화가 심하고 시간별 변동 패턴이 다를 때 가장 적합한 신호제어 방식은?
정답 ① · 문제는 독립 신호교차로에서 유입 교통량의 시간적 변동성이 큰 경우 적합한 신호제어 방식을 묻고 있다. 변동성이 큰 상황에서는 교통 수요에 실시간으로 반응해 신호를 조정하는 감응제어가 가장 적합하며 교차로의 효율성과 대기시간을 줄이는 데 유리하다.
교통량 변동이 심한 교차로는 수요에 따라 신호를 실시간 조정하는 감응제어가 가장 적합하다.
다음 중 신호교차로의 포화교통량 산정을 위한 이상적인 조건 기준으로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 신호교차로 포화교통량의 이상적 조건은 차로폭 3.0m 이상, 승용차로만 구성된 교통류, 경사가 없는 접근부 등입니다. 정지선 상류 100m가 아니라 75m 이내에 버스정류장이 없어야 하므로 그 서술이 옳지 않습니다(보기 4).
이상적 포화교통량 기준은 상류 250m 이내 방해물 부재이므로, 100m 기준은 오류입니다.
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