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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. 설계속도는 도로설계의 기초가 되는 자동차의 속도로서,

도로의 구조면과 주행면으로 나누어 정의할 수 있다.

1) 도로 구조면

: 자동차의 주행에 영향을 미치는 도로의 물리적 형상들을 상호 관련시키기 위하여 정해진 속도

2) 차량 주행면

: 도로 설계요소의 기능이 충분히 발휘될 수 있는 조건하에서, 평균기량의 운전자가 쾌적성을 잃지 않고 유지할 수 있는 속도

2. 또한 설계속도는 도로의 기하구조를 검토하는데 기본이 되는 속도이다.

- 곡선반경, 편경사, 시거와 같은 선형요소는 설계속도와 직접 관계되며,

- 차로 및 길어깨의 폭원 등 횡단구성요소 결정에 간접적인 영향을 준다.

3. 따라서 여기서는 자동차의 설계속도에 직접적으로 관련이있는 곡선반경, 곡선길이, 완화곡선길이, 편경사, 종단경사, 종단곡선, 시거 등에 대하여 기하구조의 관련성을 기술하고자 한다.

Ⅱ. 설계속도

1. 설계속도 결정시 고려사항

1) 계획도로의 중요도

2) 지형 및 지역여건

3) 계획교통량과 경제성

4) 부대시설의 배치간격(IC, B/S, T/G 등)

5) 고속주행의 효율성

2. 설계속도기준(도로의 구조시설 기준에 괸한 규정)

1) 설계속도는 도로의 구분에 따라 다음표의 값 이상으로 한다.

(단위:km/hr)

2) 다만 지형상황등을 참작하여 부득이 하다고 인정하는 경우에는 상기표의 속도에서 20km/hr를 뺀속도를 설계속도로 할수 있다.

Ⅲ. 주행속도

1. 주행속도는 도로의 선형에 따라 지형조건, 연도환경등을 감안, 운전자가 속도를 선택하여 주행하는 속도를 말한다.

2. 도로의 각지점에서 주행속도와 설계속도는 다르게 나타난다.

3. 따라서 기하구조 설계시 설계속도는 주행속도를 적절히 감안하여 결정한다.

Ⅳ. 설계속도와 관련된 기하구조

1) 최소곡선반경

도로의 곡선부에서도 직선부와 마찬가지로 안전하고 쾌적한 주행이 가능하도록 곡선부의 최소곡선반경을 구한다.

여기서 : 편구배(6%)

: 마찰계수(0.10～0.16)

: 설계속도(km/h)

2) 정지시거

정지시거는 차량이 제동정지하는데 요구되는 거리이므로 기준치 이상의 시거가 모든 도로상에서 확보되어야 한다.

3) 완화구간 및 완화곡선

① 도로가 직선부에서 곡선부로 혹은 큰 곡선부에서 작은 원곡선으로 변하는 부분에서는 차량이 속도를 감속하는 일이 없이 주행할 수 있도록 하기 위해 완화곡선 혹은 완화구간을 설치한다.

② 자동차 전용도로의 전구간 및 일반도로 중 설계속도가 80km/h 이상인 도로의 곡선부에는 완화곡선을 설치해야 한다. 이때 완화곡선장은 2초간의 완화주행을 고려한다.

③ 일반도 중 설계속도가80km/h 미만인 도로의 곡선부에서 완화곡선을 설치하지 않는 경우에는 직선구간과 원곡선구간을 직접 연결하고 곡선부에는 완화구간을 설치하여 편구배와 확폭을 접속설치한다.

4) 편구배

① 곡선부를 주행하는 차량은 원심력을 받는다. 이 원심력의 영향을 작게 하기 위하여 곡선부의 횡단면에 곡선의 안쪽으로 향하여 경사를 붙이는데 이를 Superelevation(편구배)라고 한다.

② 편구배는 당해 도로가 위치하는 지역의 적설정도, 당해 도로의 설계속도, 곡선반경, 지형 등을 감안하여 적정하게 결정한다.

에서

가 된다.

5) 곡선장

도로 곡선부 최소의 곡선길이를 결정하기 위한 조건은 각 설계속도에 따라

① 운전자가 핸들조작에 곤란을 느끼지 않을 것

② 교각이 작은 경우 곡선반경이 실제보다 작게 보이는 착각을 막을 정도의 길이 이상으로정하여야 한다.

6) 종단구배

차도의 종단구배는 당해 도로의 설계속도와 지형에 따라 결정한다. 특히 구배 구간의 오르막 특성이 차종마다 크게 달라 모든 차량의 설계속도를 확보하도록 하는 것은 경제적인 면에서 타당하지 못하므로 종단구배의 기준은 경제적인 면에서 허용할 수 있는 범위내로 하고 가능한 속도저하가 작아지도록 하여 교통용량의 감소 및 안전성저하를 방지하도록 하여야 한다.

7) 종단곡선의 변화비율

종단곡선 변화비율은 두 종단구배의 대수차가 1% 변화하는데 확보하여야 하는 수평거리이며, 설계속도 및 당해 종단곡선의 형태에 따라 기준비율 이상으로 한다.

8) 충격완화를 위한 종단곡선의 길이

다른 두 구배구간을 주행하는 차량의 운동량변화로 충격을 완화하여 주행의 쾌적성을 확보하기 위하여 종단곡선의 길이는 다음 식이 적용된다.

여기서 : 종단구배의 대수차

9) 차로 폭

10) 노견폭

길어깨폭 : 설계속도에 따라 3.00, 2.00, 1.75, 1.25, 1.00m차등 적용

Ⅴ. 결 론

1. 설계속도는 도로의 선형설계를 하기 위한 기본이 되는 속도로서 기하구조의 한계값 결정에 직접적인 관계가 있으며 이들의 결정은 교통량과 예상되는 조건에 충분한 안전성을 갖는 값이어야 한다.

2. 설계속도는 도로의 기능(이동성, 접근성)과 도로의 중요도, 지형 및 지물, 환경여건, 경제성 등에 충분한 타당성을 갖고 주행 안전성과 쾌적성이 확보되어야 한다.

3. 설계속도와 기하구조의 관계에서 산출된 최소기준치는 충분한 여유가 없는 값이며,d여기에 안전율을 감안 1.5～3.0배의 바람직한 값을 채택하는 것이 주행 안전성과 쾌적성 확보 측면에서 바람직하다.

4. 지형 및 지역여건상, 기하구조기준의 최소값 적용시는 안전시설등 부대시설과 연관시킬 것

5. 운전자가 지형여건이 좋은 곳에서는 설계속도이상의 주행속도를 선택하는 경향이 있다. 이는 설계속도가 높은 도로에 많은 형상으로 주행안정성면에서 바람직한 값의 선택이 요구된다 하겠다.

6. 향후 연구사항

1) 속도와 기하구조를 관련시켜 안전성 검토

2) 설계속도와 주행속도의 정립

3) 주행속도가 교통량증가에 따라 어떻게 변화하는가 연구

7. 향후 개선사항

-「도로의 구조․시설기준에 관한 규칙」에서 적용속도간격을 20km/hr → 10km/hr로 세분함에 따라 설계적용시에도 설계구간의 연속성 확보와 설계속도 변화구간의 속도차이를 적게하는 방안을 적극검토 필요.

- 외국의 경우 도시구간에 대한 설계속도(일본 60km/hr)에 비하여,

우리나라는 고규격인 경향이 있으므로 경제성을 고려하여 이에 대한 세부검토 필요