설계속도와 기하구조의 관계

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)

구 분		지 방 지 역		도시지역
		평 지	산 지
고속도로		120	100	100
일 반 도 로	주간선도로	80	60	80
	보조간선도로	70	50	60
	집 산 도 로	60	40	50
	국 지 도 로	50	40	40

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

설계속도(km/h)	차선의 최소폭(m)
80 이상	3.5
60～80	3.25
60미만	3.0

 

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