도로 선형설계

도로 선형설계란

도로 선형설계는 자동차가 안전하고 쾌적하게 달리도록 길의 모양을 정하는 작업이다.

평면 선형과 종단 선형, 두 요소를 설계속도에 맞춰 기하학적으로 정하는 것이다.

직선으로만 이으면 좋겠지만 산과 강을 피하려면 곡선이 필요하다.

선형의 구성요소

평면 선형은 직선, 원곡선, 완화곡선으로 이루어지고 종단 선형은 경사와 종단곡선으로 이루어진다.

직선은 주행 연속성을 확보하고, 원곡선은 방향을 바꾸는 역할을 한다.

완화곡선은 직선과 원곡선 사이에서 곡률이 점진적으로 변하도록 이어 준다.

종단에서는 경사와 종단곡선이 나오고 소요시거 확보가 핵심이다.

평면곡선 반지름

평면곡선 반지름은 원심력과 마찰력의 균형으로 정해진다.

반지름 R은 설계속도 V의 제곱에 비례하고 편경사와 마찰계수의 합에 반비례한다.

편경사가 커질수록 필요한 반지름은 작아지지만 최대 편경사 한계를 넘을 수 없다.

설계속도 100km/h, 편경사 0.06, 마찰계수 0.11을 대입하면 약 463m가 나온다.

설계속도별 최소 반지름

최소 평면곡선 반지름은 설계속도와 적용 최대 편경사에 따라 표로 정해진다.

설계속도가 낮을수록 최소 반지름이 작아지고, 편경사가 커지면 같은 속도에서 반지름이 줄어든다.

설계속도 100km/h 행을 보면 6%에서 460m, 8%에서 420m 이상이다.

문제를 풀어 보자. 표의 두 열을 함께 보고 답을 고른다.

정답 확인과 일관성 검토

정답은 420m다. 8% 열의 100km/h 행을 읽으면 된다.

설계일관성은 인접 구간의 운행속도 변화로 판정한다.

설계속도는 선형의 하한만 정하므로, 구간 사이의 속도 차이가 큰 지점을 따로 찾아야 한다.

급변 지점에는 곡선 표지나 속도 저감 시설을 보강한다.

헷갈리는 점과 시험 포인트

설계속도는 설계의 기초가 되는 속도이고, 운행속도는 실제 주행 속도 분포다.

평면 기준과 종단 기준을 따로 쓰면 조합 검토를 빠뜨리기 쉽다.

곡선 정점에 볼록 종단곡선이 겹치면 시거가 급격히 줄어들므로 반드시 언급한다.

반지름 기준은 적용 편경사 조건과 함께 써야 정확한 답이 된다.

정리

설계속도, 편경사, 평면곡선 반지름은 선형설계의 기본 개념이다.

설계일관성은 인접 구간의 운행속도 변화로 평가한다.

평면과 종단을 조합할 때는 곡선 정점과 볼록 종단곡선의 겹침을 피한다.