차로수 산정

왜 배우는가: 차로수 산정은 고속도로 설계의 출발점이며, 교통 수요 예측과 도로용량 개념이 함께 들어간다. 계산 절차와 단위가 얽혀 있어 정의와 원리를 먼저 정확히 잡아야 한다. 이 절은 정의, 개념 풀이, 등장 배경을 다룬다.

출제 이력: 제134회 3교시 6번, 제122회 4교시 1번, 제93회 3교시 2번, 제90회 4교시 1번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

차로수 산정은 장래 설계교통량을 차로 하나의 서비스교통량으로 나누어 필요한 차로 수를 정하는 과정이다.

차로수는 도로가 처리할 교통량의 크기를 결정하는 기본 설계 요소다. 차로가 부족하면 혼잡과 서비스 수준 저하가 생긴다. 차로가 남으면 건설비와 유지관리비가 낭비된다. 그래서 장래 교통량을 예측하고 이를 처리할 최소 차로 수를 정하는 절차가 필요하다.

차로수 산정은 고속도로 기본구간뿐 아니라 일반 간선도로에도 같은 원리로 적용된다. 다만 기준이 되는 교통량 시간대와 차로당 처리 능력은 도로 종류와 설계속도에 따라 달라진다. 답안에서는 기준 교통량을 먼저 정하고 그다음 차로 수를 계산하는 순서를 지킨다.

이 절의 핵심 키워드는 다음과 같다.

• 연평균일교통량(AADT): 1년 동안의 일 교통량을 평균한 값이다.
• 설계시간교통량(DHV): 설계 기준이 되는 첨두 1시간 교통량이다.
• 설계시간계수(K): 연평균일교통량에 대한 설계시간교통량의 비율이다.
• 중방향계수(D): 양방향 교통량 중 설계 방향이 차지하는 비율이다.
• 승용차환산계수(E): 대형차를 승용차 대수로 바꾸는 계수다.
• 설계서비스교통량: 설계 조건에서 차로 하나가 1시간에 처리할 수 있는 승용차 교통량이다.
• 서비스 수준(LOS): 교통류의 주행 쾌적도를 A부터 F까지 등급으로 나눈 기준이다.

2. 개념 풀이

차로수 산정을 쉬운 말로 풀면 이 도로에 차로가 몇 개 있어야 막히지 않고 차가 지나갈지 계산하는 일이다. 먼저 교통량을 설계 기준 시간의 값으로 바꾸고, 차로 하나가 감당하는 양으로 나눈다. 계산의 출발점은 교통량을 어떤 시간 단위로 볼지 정하는 것이다.

정식으로 말하면 차로수 산정은 방향별 설계시간교통량을 차로당 설계서비스교통량으로 나누는 절차다. 여기서 설계시간교통량(Design Hourly Volume, DHV)은 장래 연평균일교통량에서 설계 기준 시간의 교통량을 얻는 값이다. 이 값은 두 단계로 구한다.

$DHV = AADT \times K$ $DDHV = DHV \times D$

설계시간교통량은 연평균일교통량에 설계시간계수를 곱하여 구한다. 방향별 설계시간교통량은 설계시간교통량에 중방향계수를 곱하여 구한다. 여기서 AADT는 연평균일교통량(대/일), K는 설계시간계수(무차원), DHV는 설계시간교통량(대/h), D는 중방향계수(무차원), DDHV는 방향별 설계시간교통량(대/h)이다.

설계시간계수(K)는 교통이 가장 몰리는 시간대를 기준으로 정한다. 설계시간계수 K는 연간 30번째로 많은 시간대 교통량을 연평균일교통량으로 나눈 비율이다. 값이 클수록 첨두 시간에 교통이 집중된다는 뜻이다.

교통량은 요일, 계절, 시간대에 따라 변한다. 그래서 설계시간교통량은 평균 교통량이 아니라 첨두 시간의 값을 기준으로 삼는다. 평균으로 차로를 정하면 첨두 시간에 차로가 부족해진다.

중방향계수(D)는 설계 방향으로 흐르는 교통량의 비율이다. D가 0.55이면 양방향 교통량의 55%가 설계 방향으로 흐른다고 본다. 이 값은 방향별로 차로 수를 가르는 입력이 된다.

교통량은 단위 시간당 차량 수로 나타낸다. 실제 차량 수는 대/h로 쓰고, 차로 용량과 비교할 때는 승용차 기준 값인 pcphpl(승용차 기준 차로당 시간당 대수)로 바꾼다. 단위를 맞추지 않으면 차로 수 계산이 크게 틀어진다.

도로용량은 주어진 도로 조건에서 15분 동안 최대로 통과할 수 있는 승용차 교통량을 1시간 단위로 환산한 값이다. 용량은 도로가 처리할 수 있는 상한이므로 차로수 산정의 기준선이 된다.

승용차환산계수(E)는 트럭이나 버스 같은 대형차 한 대가 교통 흐름에서 차지하는 영향을 승용차 대수로 바꾼 값이다. 대형차 비율이 높을수록 같은 차로에서 처리할 수 있는 승용차 교통량은 줄어든다. 따라서 차종 구성비를 알아야 설계교통량을 승용차 기준으로 맞출 수 있다.

설계서비스교통량은 설계 조건에서 차로 하나가 1시간 동안 처리할 수 있는 승용차 교통량이다. 설계속도, 차로폭, 측방여유폭 같은 도로 조건이 이 값을 보정한다. 설계속도가 달라지면 차로당 설계서비스교통량도 달라진다.

차로수는 설계시간교통량을 차로당 설계서비스교통량으로 나누어 구한다.