교통시뮬레이션 모형

정의

교통시뮬레이션 모형은 도로망의 교통류를 컴퓨터로 재현하여 교통 대안을 분석·평가한다.

정의를 답안에 옮길 때는 대상, 방법, 목적의 세 요소를 빠뜨리지 않는다.

대상은 교통류, 방법은 컴퓨터 재현, 목적은 대안 분석과 평가다.

실제 도로를 고치기 전에 가상의 도로에서 먼저 검증하는 도구다.

구성 요소

교통시뮬레이션은 입력 자료, 모형 엔진, 출력 분석의 세 부분으로 구성된다.

입력 자료는 도로망, 교통수요, 신호 조건이다.

엔진은 차량의 생성, 추종, 차로변경, 신호 응답을 시간 단위로 계산한다.

출력은 통행시간, 지체, 대기행렬 길이 같은 성능 지표다.

차로 수나 신호 주기가 실제와 다르면 엔진이 정밀해도 결과는 어긋난다.

미시·중시·거시 비교

교통시뮬레이션은 분석 단위의 크기에 따라 미시, 중시, 거시 모형으로 나뉜다.

미시 모형은 개별 차량의 위치와 속도를 초 단위 이하로 추적한다.

거시 모형은 교통량, 밀도, 속도 같은 집계량으로 교통류를 다룬다.

중시 모형은 두 방식의 중간으로 차량 군 단위의 흐름을 본다.

분석 단위가 작을수록 재현은 정밀해지지만 계산 부담도 커진다.

교통류 기본 관계식

교통량 q, 밀도 k, 속도 v는 q = k × v로 묶인다.

밀도가 커지면 속도가 떨어지고, 교통량은 어느 밀도에서 최대가 된 뒤 줄어든다.

가상의 예로 밀도 30대/km, 속도 60km/h를 관측하면 교통량은 1,800대/h다.

단위를 정리하면 대/km × km/h는 대/h가 된다.

단일 차로의 시간당 교통량으로 상식적인 수준이다.

미시 시뮬레이션의 신뢰성

미시 모형은 난수로 차량을 생성하고 경로와 행태를 정하므로 실행마다 결과가 다르다.

그래서 난수 시드를 바꿔 여러 번 실행하고 평균과 산포를 함께 본다.

시작 직후는 빈 도로 상태이므로 워밍업 기간을 두어 결과 집계에서 뺀다.

워밍업 구간은 준정상 상태에 도달하기 전이라 분석에서 제외한다.

보고서에는 시드 수, 워밍업 기간, 반복 횟수를 함께 적는다.

헷갈리기 쉬운 점

가장 흔한 혼동은 두 모형의 분석 단위를 섞는 것이다. 비교 기준부터 맞춰야 한다.

애니메이션은 정성적 비교에 그쳐 수치 판단의 근거로는 부족하다.

시험에서는 정의와 미시·중시·거시 분류를 함께 묻는 경우가 많다.

핵심 정리

정리하면 교통시뮬레이션은 대안을 가상에서 분석하고 평가하는 모형이다.

미시 모형은 난수 사용, 다회 실행, 워밍업 기간 제외가 기본 원칙이다.

거시 모형은 기본도로 유량, 밀도, 속도의 관계를 다룬다. 모형은 목적에 맞춰 고른다.