자동차 전조등 시거를 이용한 무조명 도로의 주행 안전성 평가 방법 개발 = Nighttime safety evaluation for unlit roadway based on the sight distance of vehicle headlamps
저자
발행사항
용인 : 단국대학교, 2014
학위논문사항
학위논문(박사) -- 단국대학교 대학원 , 토목환경공학과 교통공학전공 , 2014
발행연도
2014
작성언어
한국어
KDC
534.04 판사항(5)
DDC
629.04 판사항(21)
발행국(도시)
경기도
형태사항
xi, 148 p. : 도표 ; 30 cm
일반주기명
권말부록: 피사체 인지 거리 및 조도 측정 결과 ; 차량 시뮬레이터 실험 결과(인지반응시간)
참고문헌: p. 135-140
소장기관
Although stopping sight distance (SSD) is provided on every roadway, there are potential safety problems in unlit roadways during the night. SSD is not sufficient to ensure vehicle’s safe operation in unlit roads where drivers must depend on their vehicle headlamps for proper illumination. The horizontal alignments of roads are at a higher risk than straight sections for safety related problems. In addition, there are higher risks in a curve to the left than a curve to the right because of the vehicle's position in the lane and the illumination area of the headlamps of the vehicle.
This study establishes the supplied stopping sight distance by the headlamps of vehicles(SSSDHl) by developing a regression model of the extent to which the headlamp illuminates by the horizontal radius on an unlit road during the night. SSSDHl is based on the distance and illumination that a driver require to perceive an object by their vehicle’s headlamps. Additionally, this study analyzes the distribution characteristics of the isolux curve of vehicles currently in use to determine the extent to which drivers can perceive objects on unlit roads. A field study measured the distance and illumination of different vehicle types(van and sedan) and object’s colors(black, white and gray). The results show that there is a statistically significant difference in the distance required for the driver’s perception by a vehicle’s headlamps using different vehicle types and objects of different colors: white objects appeared to yield the longest perception distance, and drivers of vans appeared to perceive the object farther than when driving a sedan. No difference was shown in the illumination of objects of different colors and types. The study used 5 lx as the minimum illumination for a driver to perceive an object.
In this study, a driver’s perception-reaction time(PRT) plus time to stop on an unlit roadway is assumed to be different from the amount used in standard road design. Based on this assumption, the study used a vehicle simulator to analyze the PRT and the pattern of the deceleration ratio. The PRT is the time for a driver to switch from the acceleration pedal to the brake pedal. The results show that the average PRT is 0.58 seconds and that the 85%-tile brake distance is 51.10 m. Additionally, the average deceleration ratio is 7.56m/s2
With the results of this study, a safety evaluation method was developed for unlit roadways. The safety evaluation method is based on the difference between the RSSDN and SSSDHl, which is represented by the insufficient sight distance at night(ISDN) parameter. The safety evaluation was implemented on unlit roadways, considering the roadway’s design speed, and then it was classified as requiring SSSDHl provision or not. In addition, this study suggested alternatives for the insufficient SSSDHl segment.
The developed safety evaluation method was applied to unlit roadways at night and suggested an appropriate interval of roadway lighting and a speed limit installation to improve the safety of unlit roadways.
도로 설계 기준을 만족하고 정지시거가 확보된 도로라 할지라도 야간에 조명이 없는 도로에서는 자동차 전조등이 조사(照射)되는 길이와 폭만큼만 운전자가 전방을 볼 수 있기 때문에 안전상 문제가 발생할 수 있다. 즉, 무조명 도로에서 주간과 동일한 속도로 주행시 필요한 정지시거를 확보할 수 없어 위험에 노출될 수 있다. 이는 직선 구간보다 곡선 구간에서 안전에 더 취약할 것이며 평면곡선부 중에서도 좌로 굽은 곡선이 우로 굽은 곡선에 비하여 안전에 더 취약하다. 그 이유는 주행 차로 내에서 운전자 위치와 전조등 조사 영역이 평면곡선의 방향에 따라 차이가 발생하기 때문이다.
본 연구에서는 야간 무조명 도로구간의 위험성을 판단할 수 있도록 자동차 전조등에 의하여 제공되는 “공급시거” 모형식을 개발하고 무조명 도로에서 필요로 하는 최소 “요구시거” 산정 식을 제시하였다. 우선, 공급시거는 자동차 전조등 조사 영역 내에서 운전자가 사물을 인식할 수 있는 거리와 조도를 측정하여 시각 한계를 규명하였다. 또한, 국내에서 양산되는 자동차의 등조도곡선 분포 특성을 분석하여 운전자가 전방 사물을 볼 수 있는 범위를 확인하였다.
무조명 도로구간에서 자동차 전조등에 의한 사물 인식 거리와 조도 측정은 도로 설계 기준에서 제시된 15 cm 피사체를 이용하여 피사체 색상 및 차종별로 수행하였다. 그 결과, 사물 인식 거리에 대한 피사체 색상과 차종별 차이는 95% 신뢰수준에서 차이가 있다는 것으로 나타났으며 동일 차종에서 흰색 피사체가 가장 멀리 인지되었다. 차종간 피사체를 인식할 수 있는 조도의 차이는 없는 것으로 검정되었다. 이는 피사체 인식 거리와는 달리, 운전자가 피사체를 인식하는 차종별 조도의 크기는 차이가 없다는 것을 의미한다. 즉, 승합차의 전조등 조사 길이가 승용차보다 길어 더 먼 곳에 있는 피사체를 인식할 수 있지만 그 때의 조도 크기는 승용차와 같다는 것이다. 따라서 운전자가 사물을 볼 수 있는 최소 조도는 5 lx를 기준 값으로 설정하였다.
무조명 도로에서의 운전자 인지반응시간과 제동 특성은 일반적으로 도로 설계에 적용되는 값과는 다를 것으로 판단되어 본 연구에서 조사하였다. 인지반응시간은 차량 시뮬레이터를 이용하여 분석하였고 감가속도는 국내에 판매되는 자동차의 제동 성능 시험 자료를 근거로 분석하였다. 인지반응시간 측정은 차량 시뮬레이터 시나리오 구성 후 주간 및 야간에 대하여 직선과 곡선이 조합된 도로에서 운전자가 전방 물체를 인식하고 가속페달에서 브레이크로 발이 옮겨가는 시간을 측정하였으며 그 결과는 0.58초로 나타났다. 또한 국내에 판매되는 자동차 84종의 85%-tile 제동거리는 분석 결과 51.10 m로 나타났으며 정지시거 모형식을 이용하여 무조명 도로에서의 감가속도(a) 7.5581 m/s2 를 도출하였다.
위험구간 분석은 야간 무조명 도로에서 주행속도, 평면선형, 전조등 조건이 고려된 공급시거와 요구시거의 차이를 이용하여 부족시거로 제시하였다.
무조명 도로 안전성 평가는 설계속도별 설계 기준 시거 대비 전조등 공급시거 및 설계속도별 최소 요구시거 대비 전조등 공급시거를 비교하여 설계속도별 위험도 평가를 실시하였다. 위험도 평가는 시거 확보 가능 영역과 미확보 영역으로 구분하여 미확보 영역에 대한 시거 확보 방안을 제시하였다.
자동차 전조등 시거를 이용한 무조명 도로 안전성 평가 방법을 토대로 주행속도 기반 야간 무조명 도로 위험구간을 평가하였다. 또한 야간 도로 안전성 향상을 위한 무조명 도로 안전성 평가 방법의 적용은 최소 조명(Minimal Lighting) 조건을 고려한 도로 조명 설치 간격을 제안하였고 교통 운영 측면에서 야간 무조명 도로에서 공급시거 기반 권장 제한속도를 제안하였다.
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