도로의 설계속도와 주행속도 설명, 기하구조와의 상관성

1.서론

-설계속도는 기후가 양호하고 교통밀도가 낮으며 차량의 주행조건이 도로의 구조적인 조건만으로 지배되고있을 때 평균의 운전기술을 가진 운전 자가 안전하고 쾌적성을 잃지않고 주행할 수 있는 속도이다

-설계속도는 차량에 영향을 미치는 도로의 물리적 현상을 결정하여 이들을 상호관련시키기 위하여 정해진 속도이다.

-직접관련 되는 요소는 곡선반경, 편구배, 종단구배, 시거 등이며 차선폭 길어깨폭 등 횡단구성 요소도 영향을 받는다.

-설계속도는 도로기하구조 결정의 주요요소로서 도로의 중요도, 기능, 교통량, 지형 및 지역여건에 따라 결정되며 도로의 성격, 경제성, 국가 의 경제부담 능력을 감안 결정

-주행속도란 차량이 측정대상구간을 통과하는데 소요된 평균속도로서 설계속도의 약 85%정도

2. 설계속도와 주행속도

가. 설계속도

1)설계속도는 측정이 불가능한 속도

2)설계속도는 기후가 양호하고 교통밀도가 낮으며 차량의 주행조건이 도로의 구조적인 조건만으로 지배되고있을 때 평균의 운전기술을 가진 운전자가 안전,쾌적하게 주행할수 있는 속도

3)설계속도의 값 : 도로의 성격, 지역(도시,지방)에 따라 구분

구 분              고속도로     주간선도로     보조간선도로     집산도로

지방지역  산지      100               60                  50                 50

              평지      120              80                    70               60

도시지역              100              80                  60                50

 

 

4)설계구간

-설계구간이란 도로가 존재하는 지역 및 지형 상황과 계획교통량에 따라 동일한 설계기준을 적용할수 있는 구간이며 동일한 도로구분을 적용하는 구간

.설계구간 길이 : 20-30Km

.부득이한 경우 설계속도10-20Km감한구간 1-2개소 존재

.설계속도 20Km 감속시 10Km씩 점차적으로 줄임

.설계속도차가 20Km넘는 구간의 접속은 피할것

.설계구간의 변경점 : 무의식적으로 상황감지가 가능한곳(IC,터널등)

나. 주행속도

1)주행속도는 측정이 가능한 속도임

2)측정대상구간의 길이를 먼저측정하고 차량이 구간을 통과하는데 소요되는 평균주행시간을 관측한후 길이를 주행시간으로 나눈값

-평균주행속도 =n×L/∑ti

3)평균주행속도는 설계속도의 약85% 정도임

3.설계속도와 기하구조와의 상관성

가.평면선형

1)평면선형의 곡선반경과 이론적배경

①횡방향 미끄럼이 일어나지않는 조건

Z=원심력(GV²/gR)

i=편구배

G=차량무게

f=횡방향 마찰계수

V=설계속도

-유도식

Zcosα-Gsinα=f(Zsinα+Gcosα) 양변을 cosα로 나누면

Z-Gtanα=f(Ztanα+G) tanα=i이므로

Z-Gi=f(Zi+G) G=V²/gR 이므로 대입하여 정리하면

R=V²/127(f+i) ------------------------(식1)

②곡선반경과 편구배는 식(1)에의거 반비례의 상관성

③최소곡선반경은 f=0.1-0.16적용 산출 바람직한 값은 f=0.05적용

2)최소곡선길이: L=vt=v/3.6*t(t=4초)

3)직선의 길이:독일기준

-최대길이:20v

-최소길이:2v(다른방향으로 굽은 곡선사이 길이)

-같은방향 곡선사이 길이 :6v

4)완화곡선

-80Km/h이상 :완화곡선, 80Km/h이하 완화구간 설치

5)완화곡선길이

-최소길이: L=vt(t=2초)

-생략가능곡선반경: L=0.064v(이정량 20cm이하) 계산값에3배정도적용

.100Km/h: 2000m, 120Km/h: 3000m

나.종단선형

 

 

1)종단구배(표준)

-중량대마력비가 225lb/hp 표준트럭이 허용최저속도로 주행할수 있는 구배 길이

.허용최저속도:설계속도 80Km/h이상 60Km/h

" " 미만설계속도-20

2)부득이한 경우 종단구배 : 표준종단구배 2-3%더함 이때 구배제한장 적용

3)종단곡선

-충격완화에 필요한 종단곡선 길이와 변화비율

L=v²*l/360, K=v²/360

-시거확보에 필요한 종단곡선 길이 및 변화비율

.볼록형: K=S²/385

.오목형: K=S²/120+3.5S

-최소종단곡선장 : L=vt(t=2초)

다.시거

1)시거에는 정지시거,추월시거,피주시거 등이 있으나 이중 정지시거

가 기하구조 결정에 가장기본적 요소

2)정지시거:운전자가 장애물 인지후 정지할수 있는 거리

D=vt/3.6 + 1/2gf(v/3.6)²

라.도로폭, 길어깨폭, 완화구간장도 설계속도에따라 서로다른값 적용

구 분                   도로폭             길어깨폭             완화구간장

80Km/h이상            3.5m                2-3m              q=1/150-200

60-80미만              3.25m              1.75-2m           q=1/125-150

60미만                  3.0m                 1.25m             q=1/125이하

마.기타

중분대개구부 길이,가감속차로 연장 등

 

4.결론

-선형설계의 제조건은 안전하고 쾌적한 주행을 확보하며 교통류를 원활 하게 소통시키므로서 사고예방과 용량저하를 막고 시간 및 주행경비면 에서 경제적 손실방지

-차량이 곡선부를 주행할 때 원심력에 의한 차량의 미끄러짐이 작용하게 되므로 이를 일정한도이하로 하여 안정성과 주행쾌적성을 유지

-원심력의 한도는 차량의 주행속도와 도로의 곡선반경, 편구배, 노면의 횡방향 마찰계수에 좌우되며 이외에 종단구배, 시거, 도로폭 및 길어깨 폭과 부대시설에 따라 달라진다.

-속도와 기하구조는 서로 밀접한 상관관계가 있으며 이는 도로용량에 큰 영향을 미치므로 적정한 조화로서 도로의 통행에 안정성과 쾌적성 및 용량을 증대시켜야 할것이다.