1. 연구 배경

현재 실시되고 있는 교통사고 대책의 상당수는, 사고에 관한 통계적 데이터나 현지 도로 교통 상황을 근거로, 현장 기술자의 경험적 판단에 의해 계획․실시되고 있어 일반적으로 이러한 안전 대책의 효과는 사고 발생 건수에 의해 평가되는 경우가 많다. 하지만, 이러한 사고 발생 건수에 착안한 수법은 신뢰성이 낮고, 무엇보다도 사전 평가가 어렵다는 과제가 있다. 또, 비록 사고로 표면화되지 않았어도, 사고 위험이 있는 위기 일발(Near miss) 등의 교착 거동이 자주 발생하고 있다면, 사고 발생 건수가 적다고 해서 안전하다고는 할 수 없다. 보다 효과적인 교통사고 대책을 실시하기 위해서는, 현장 기술자가 개선 효과를 사전에 적확하게 판별할 수 있도록, 교차로 개선 효과를 과학적․객관적으로 평가할 수 있는 방법이 요구된다.

2. 연구 목적

본 연구에서는, 신호 교차로에서 사고 발생과 관련성이 높은 신호 변경시의 차량이나 보행자의 진입 등의 위험 행동, 속도 변화, 궤적의 차이 등에 착안해, 그 행동의 차이를 운전자의 심리적 요인을 비롯해 교차로의 도로 구조, 신호 제어 등의 도로 환경요인으로부터 명확히 하는 것을 목적으로 한다. 또, 이들 차량이나 보행자의 동태를 상세하게 재현 가능한 시뮬레이션 모델을 개발하여, 도로 구조 및 신호 제어를 변경했을 때, 차량 거동이나 보행자 거동의 변화를 시간적․공간적으로 재현함으로써 교차로 개선 대안의 안전성능을 사전에 그리고 정량적으로 평가하는 방법을 구축하는 것을 목적으로 한다.

3. 연구 내용

가. 조사 대상 교차로의 선정

차량이나 보행자의 거동 데이터를 수집하기 위해 필요한 조사 대상 교차로를 선정하였다. 본 연구에서는, 주로 나고야(名古屋) 시내의 사고 다발 교차로를 비롯한 10개소 정도의 신호 교차로를 대상으로 하였다.

나. 비디오 관측 조사․주행 실험

선정된 교차로에서 비디오 촬영 조사를 실시해, 차량 및 보행자 거동을 관측하였다. 비디오 촬영 조사는 신호 변경시의 차량 거동을 관측할 수 있도록 피크 시간대를 대상으로 조사를 실시하였다. 또 한산한 시간에서의 차량 거동, 보행자와 차량과의 교착에 대해서도 관측할 수 있도록, 피크시를 포함한 전후 3～5시간 정도에 걸쳐 촬영을 실시하였다. 일부의 교차로에서는, 촬영 후에 실시하는 화상 처리에 의한 거동 데이터의 정밀도 검증을 목적으로, GPS 차량 거동 계측 장치를 탑재한 차량을 이용해 주행 실험을 실시하였다. 여기서 촬영된 비디오 영상은 차후 보행자 거동 분석에도 사용할 예정이다.

                <화상 처리 시스템에 의한 차량이동의 관측>

다. 차량 거동 데이터의 수집/분석

촬영된 비디오 영상으로부터 차량의 주행 궤적을 화상 처리에 의해 추출하여, 신호 변경시의 차량 거동을 분석하였다. 본 연구에서는, 1) 황색 신호 변경시의 정지/통과 거동, 2) 녹색 변경시의 발진 거동, 3) 좌우회전 차량의 교차로 내 주행 궤적 등 신호 변경 시에 위험이 되는 거동에 대해 미시적인 분석을 실시하였다. 또, 신호 변경시의 진입이나 플라잉 스타트(Flying start) 등의 위험 거동의 발생 상황에 대해서도 거시적인 분석을 실시하였다.

라. 차량 거동 모델의 구축

교차로 개선시의 안전성 평가에 대해서는 도로 구조 및 신호 제어의 개선으로 인한 안전성에 영향을 미치는 차량이나 보행자의 거동 변화를 정확하게 추정할 수 있는 것이 요구된다. 이를 위해서는, 도로 구조나 신호 제어가 다른 다수의 교차로에서 관측된 차량 거동 데이터를 기본으로 차량 거동에 미치는 영향 요인을 명확히 하는 것이 필요하다. 따라서 먼저 수집된 데이터로부터 신호 변경시의 차량 거동에 영향을 미치는 요인에 대하고 분석을 실시한다. 정지 선택 모델, 발진 거동, 주행 궤적 추정 모델의 구축을 실시하고 구축된 차량 거동을 시뮬레이션 모델에 조합하여, 교차로 개선시의 차량 거동 변화를 재현할 수 있게 된다.

마. 차량 거동과 사고 발생과의 관련 분석

사고 발생 데이터로부터 당사자별 사고 유형에 대해 교차로간에서 비교를 실시하여, 교차로의 도로 구조 및 신호 제어의 실태 및 차량 거동 분석 결과에 근거해, 각 교차로의 사고 발생 상황에 대해 고찰을 실시하였다.

바. 보행자 거동 데이터의 수집/분석

보행자 거동 모델 및 차량 보행자의 상호 회피 행동 모델의 구축을 위한 기초 데이터 수집을 실시하고, 교차로별 좌회전 차량과 횡단자와의 교착 특성에 대해 분석하였다.

4. 연구 결과

가. 교차로 통과시의 속도 변화 분석

교차로 좌우 회전시의 속도 변화 프로파일을 관측하고, 도로 구조 및 차량의 교차로 진입 타이밍과의 관련 분석을 실시했다. 그 결과, 교차로 규모가 클수록 좌우 회전시의 속도 변화가 불규칙한 것을 확인하였다.

나. 교차로내의 차량 동선의 분석

주행 궤적을 정량적으로 분석하기 위해서 우회전 주행 궤적을 복수의 선형 요소로 분할 근사하여 매개변수화해, 이들 매개 변수값과 교차로의 도로 기하 구조 및 차량의 주행 조건과의 관련에 대해 정밀 조사하였다.

그 결과 우회전 주행 궤적은 교차로의 내부 공간이 큰 경우에는 궤적의 곡선 반경과 그 격차가 모두 커지고 교차로 진입 속도가 높아지면 쇼트컷(Shortcut) 궤적이 되는 것이 분명해졌다. 또 좌회전 주행 궤적은 교차 각도의 영향 등이 큰 것으로 나타났다. 이러한 분석 결과를 근거로 도로 구조 및 좌우 회전 차량의 진입 조건에 따른 우회전시 및 좌회전시의 주행 궤적을 확률적으로 추정 가능한 모델을 구축하였다.

▣ 원문제목 : 効果的な交通安全対策立案のための信号交差点安全性定量評価シュミレーション手法の開発