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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.

Ⅰ. 개 요

1. 도로의 선형이란,

도로설계의 기준이 되는 기하학적인 선이 평면적, 종단적으로 그리는 선의 형태,

또는 3차원적으로 그리지는 기하학적인 선의 형상을 말한다.

( 평면선형, 종단선형, 입체선형)

2. 선형설계의 기본방침은,

자동차 주행의 안전성, 쾌적성 및 운전자의 시각적, 심리적 안전성을 확보하는 동시에

주변환경(지형, 지물, 경관 등)과 조화를 이루어야 한다.

3. 도로의 선형은 도로가 완성된 후에는 개량이 거의 불가능하고,

반영구적으로 자동차의 주행을 규제하게 된다.

따라서, 선형설계는 도로설계의 기본요소이며 도로의 생명이라 할 수 있다.

Ⅱ. 선형설계시 기본적인 고려사항

1. 주변환경(지형, 지물, 경관 등)과의 조화.

2. 설계구간은 가급적 길게 하여 선형의 연속성 유지.

3. 자동차 주행상 안전성, 쾌적성 확보 및 운전자의 시각적, 심리적 안정감 확보

4. 공사비와 편익비의 균형으로 경제적 타당성을 갖을 것

5. 평면선형과 종단선형 상호조합에 유의할 것.

6. 곡선이 주요한 설계요소가 되도록 할 것.

7. 종단선형은 차량의 등판능력을 고려하여 계획

8. 평면선형, 종단선형, 횡단구성과의 조화 → 입체적 선형계획

9. 당해도로 기능에 부합된 선형설계

․고급도로 - 속도의 연속성, 안전성, 쾌적성 중시, 이동성 부여

․저급도로 - 접근성부여, 교통집산역활

10. 도시부, 평지부 도로 → 직선이 주요설계요소

지방부, 산지부 도로 → 곡선이 주요설계요소

Ⅲ. 선형설계 요소

1. 평면선형 요소

가. 직 선

1) 설 치 : 평탄지, 산사이 넓은 골짜기, 시가지, 직선가로망지역, 장대교, 터널구간

2) 최대길이 : 설계속도의 20배

3) 최소길이 : 반대방향으로 굴곡하는 곡선사이에 삽입된 직선 : 2V 이상

나. 원 곡 선

1) 설 치 : 직선설치 불가능 지역, 긴직선의 단조로움 해소, 산지부의 공사비 절감

2) 최소 곡선반경(R) ≥ V2 / 127(i+f)

3) 최소 곡선길이(L) = (V×t)/3.6

다. 완화곡선

1) 설 치 : 직선과 원곡선의 접속시, 대원과 소원의 접속시

2) 최소길이 : 120km/h(70m), 100km/h(60m), 80km/h(50m)

(60km/h이상 도로에 설치)

2. 종단선형 요소

가. 종단구배

: 절성토의 균형과 자동차의 성능을 고려하여 설계

1) 최소종단구배 : 노면배수 고려(0.3～0.5% 이상)

2) 최대종단구배 : 트럭의 등판능력고려 (100km/h이상 : 3%, 80km/h이상 : 5%)

나. 종단곡선

: 구배변화시 충격완화 및 시거확보를 위해 종단곡선 설치

1) 충격완화를 위해 필요한 길이 : L = I․V2 / 360

3) 시거확보를 위해 필요한 길이 : (볼록곡선 L = I․S2 / 385

: (오목곡선 L = I․S2 / (120+3.5 S)

Ⅴ. 선형조합시 유의사항

1. 평면선형과 종단선형의 조화

가. 양선형의 크기에 균형을 유지할 것 : 평면곡선이 종단곡선을 포용하도록 할 것

나. 평면곡선과 종단곡선을 1:1로 대응시킬 것

다. 종단구배와 횡단구배의 합성구배가 0.5%～8.0% 범위로 적당하게 되도록 할 것.

2. 선형조합시 피해야 할 선형

가. 종단곡선의 정,저점부에 급한 평면곡선 삽입 금지 : 시선유도불량, 급핸들 조작

나. 종단곡선의 정,저점부에 배향곡선의 변곡점 금지 : 시선유도불량, 급핸들 조작

다. 하나의 평면곡선 반경내에서 반복요철을 피할 것 : 시거 불량

라. 긴 직선구간내 오목형 종단곡선은 피할 것 : 과속우려

마. 같은 방향으로 굴곡시 짧은 직선구간은 피할 것

바. 저급도로(설계속도40km/h이하)에 불리한 선형끼리의 조합은 피할 것

3. 도로환경과의 조화

가. 내리막구배 평면곡선부 식재

나. CREST에서의 식재

다. 곡선부 절토부의 식재

라. IC등의 식재

4. 안전성을 고려한 도로설계

가. 운전자의 습성, 통행습관을 고려한 교통심리학적 측면 고려한 설계

나. 적정 기하구조기준 준수

다. 도로 교차시설의 입체화 및 안전시설의 설치

Ⅵ. 결 론

1. 선형설계는 차량의 고속화, 중량화에 따른 교통사고의 대형화 추세에 대응하여,

안전성, 쾌적성, 연속성 및 경제성에 유의하여 설계하여야 한다.

2. 도로의 기능 및 성격에 따라 중요시하고 강조되어야 할 요소(경제성, 사회성, 교통기술측면, 구조기술측면, 환경적 측면)들을 종합적으로 검토

3. 특히 반영구적인 도로를 만들기 위해서는 설계기준의 최소치 규정에 구애됨이 없이 설계조건, 지형조건 등에 따라 가능한한 큰 값을 적정하게 사용

4. 또한, 컴퓨터에 의한 선형설계기법 도입으로

도로 전산화에 의한 선형설계 및 검토가 이루어져, 보다 양질의 선형설계가 되도록 최선을 다하여야 하겠다.