ARTICLE 신호시간을고려한 PPLT 효율성에관한연구 남상범 1 김주현 2* 신언교 3 1 안양대학교도시정보공학과석박사통합과정, 2 안양대학교도시정보공학과교수, 3 안양대학교도시정보공학과겸임교수 A Study on the Efficiency of Protected/P

ARTICLE 신호시간을고려한 PPLT 효율성에관한연구 남상범 1 김주현 2* 신언교 3 1 안양대학교도시정보공학과석박사통합과정, 2 안양대학교도시정보공학과교수, 3 안양대학교도시정보공학과겸임교수 A Study on the Efficiency of Protected/Permitted Left-Turn (PPLT) by Variation of Signal Interval NAM, Sangbum 1 KIM, Ju Hyun 2* SHIN, Eon Kyo 3 1 The Ph.D. Program, Department of Urban Information Engineering, Anyang University, Gyeonggi 14028, Korea 2 Professor, Department of Urban Information Engineering, Anyang University, Gyeonggi 14028, Korea 3 Adjunct Professor, Department of Urban Information Engineering, Anyang University, Gyeonggi 14028, Korea *Corresponding author: jhkim@anyang.ac.kr J. Korean Soc. Transp. Vol.36, No.5, pp.305-318, October 2018 https://doi.org/10.7470/jkst.2018.36.5.305 pissn : 1229-1366 eissn : 2234-4217 ARTICLE HISTORY Received: 9 April 2018 Revised: 12 May 2018 Accepted: 26 October 2018 Copyright C Korean Society of Transportation This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract Many studies which considered volume and lanes of opposite straight traffic have been carried out to improve left-turn traffic flow at the signalized intersection. However, there were no studies reflect signal intervals which much influenced on the efficiency of the left-turn traffic flow. For the purpose of effective left-turn treatment, we considered signal intervals of the opposite straight traffic and left-turn traffic as well as the volume and lanes of opposite straight traffic. Based on the simulation results, left-turn delay of reduced significantly by the application of protected/permissive left-turn (PPLT) in case of congested left-turn traffic illustrated as left-turn signal time of 10 or 20second, but not as much as congested left-turn traffic in case of uncongested left-turn traffic such as left-turn signal time of 30second. Therefore, it is concluded that the heavier the left-turn traffic congestion, the greater the effect of protected/permissive left-turn (PPLT) in terms of reducing delay. Simulation results according to the variation of cycle length as well as the volume and signal interval of left-turn and opposite straight traffic can be used to find the best left-turn treatment among protected left-turn (PRLT), permissive left-turn (PELT) and protected/permissive left-turn (PPLT) at a signalized intersection. Keywords: delay time, permissive left-turn (PELT), protected left-turn (PRLT), protected/ permissive left-turn (PPLT), simulation 초록 지금까지신호교차로의좌회전운영효율성향상을위한많은연구가수행되어왔다. 하지만대향직진차로수와교통량만을고려한분석으로교차로의운영효율성을판단했다. 신호교차로의효율성판단시신호시간이중요한변수임에도불구하고이를고려하여체계적으로분석한연구는없었다. 이에본연구에서는대향직진신호시간, 좌회전신호시간등의신호조건을포함시켜좌회전처리방안 (PRLT, PELT, PPLT) 을분석했다. 또한조건변화에따른상호관계를고려하여교차로에서의효율적인좌회전처리방안을제시하였다. 분석결과좌회전신호시간이 10, 20초로짧아서혼잡한경우는 PPLT 적용후 PRLT보다좌회전지체시간이크게감소하 대한교통학회지, 제 36 권제 5 호, 2018 년 10 월 305

A Study on the Efficiency of Protected/Permitted Left-Turn (PPLT) by Variation of Signal Interval 였다. 반면에좌회전이혼잡하지않은 30초의경우는 PPLT 도입효과가크지않은것으로분석되었다. 따라서좌회전혼잡이큰교차로일수록 PPLT 도입필요성이높으며도입효과도클것으로판단된다. 차로별대향직진교통량과좌회전교통량, 신호시간 ( 대향직진신호시간, 좌회전신호시간, 신호주기 ) 등을조사하여시뮬레이션결과에적용하면효율적인좌회전처리방식인 PPLT와신호시간운영계획수립에활용될수있다. 주요어 : 지체시간, 비보호좌회전 (PELT), 보호좌회전 (PRLT), 보호 / 비보호좌회전 (PPLT), 시뮬레이션 서론 1. 배경및목적 신호교차로에서좌회전교통량처리문제는교차로전체의소통상태에큰영향을미치게된다. 좌회전교통량처리방법으로는 Table 1과같이보호좌회전 (Protected Left-Turn, PRLT), 비보호좌회전 (Permitted Left-Turn, PELT), 보호 / 비보호좌회전 (Protected/Permitted Left-Turn, PPLT) 등이있다. 교차로교통혼잡이심한국내의경우비보호좌회전은적용가능한곳이많지않은데반해, PPLT는 Table 1의 3) 과같이대향직진신호시간에비보호좌회전을허용한다음계속되는좌회전신호에보호좌회전이허용되므로직진용량을감소시키지않고좌회전용량을증대시켜교차로소통개선에도움을줄수있어도입이확대되고있다. Table 1. Method of left turn operation Method 1) PRLT 2) PELT 3) PPLT Opposite straight Left-turn : Permitted left-turn, : Protected left-turn 비보호좌회전의운영조건으로는대향직진교통량, 대향직진차로수등이주로사용된다. 이는비보호좌회전은대향직진차량의차간간격을이용하기때문에이를고려하기위해서이다. 무신호교차로에서의비보호좌회전의경우는상기두가지조건만을고려해도되지만신호교차로의비보호좌회전용량은대향직진교통량과대향직진차로수외에도대향직진대기차량발생및소거시간과대향직진신호시간등의영향도받게된다. 그리고 PPLT는신호교차로에서존재하므로상기신호교차로의비보호좌회전용량에영향을미치는조건외에도보호좌회전용량에영향을미치는좌회전신호시간에도영향을받게된다. 대부분의기존연구에서는최적화된신호시간, 대향직진교통량, 차로수변화만을고려하여 PPLT 등좌회전처리방안을결정하고신호특성은고려하지않았다. 그러나 Table 1과같이좌회전운영방법에따라시간특성이변화할경우신호최적화조건은변할수있다. 특히 PPLT의경우에는대향직진신호시간이직진은물론좌회전의용량에도영향을미치기때문에더욱그러하다. 따라서본연구에서는대향직진차로수, 방향별교통량, 대향직진신호시간, 좌회전신호시간등의조건변화에따른상호관계를고려한신호교차로좌회전처리방안 (PRLT, PELT, PPLT) 의효율성을분석 평가하여교차로에서의효율적인좌회전처리방안인 PPLT의적용기준을제시하고자한다. 2. 연구범위및방법 효율적인좌회전처리방안 (PRLT, PELT, PPLT) 에관한기존연구들은신호시간을최적화한다음그신호를토대로좌회전교통량처리에영향을주는변수로대향직진교통량이나대향직진차로수등을이용하여연구결과를 306 Journal of Korean Society of Transportation Vol.36 No.5 October 2018

NAM, Sangbum KIM, Ju Hyun SHIN, Eon Kyo 제시했다. 그러나최적신호시간은좌회전처리방안에따라변할수있기때문에기존연구들은 PRLT, PELT, PPLT 등어느하나만을대상으로평가할때는유효하게적용될수있지만이들을동시에고려하여평가하기는어렵다. 특히, PPLT까지포함되면대향직진교통용량은물론좌회전교통용량까지대향직진신호시간의영향을받기때문에특정신호시간을전제로좌회전처리방안을도출하는것은불합리하다. 본연구에서는신호교차로의단속류특성인신호대기시간 ( 적색신호시간 ) 동안발생되는대기차량발생과소멸, 비보호좌회전교차로에서의대향직진차량의차간간격을이용하는특성이잘반영될수있도록대향직진차로와좌회전차로를쌍으로대향직진신호시간, 좌회전신호시간등의신호조건을기존연구에서적용한변수에포함시켜좌회전처리방안 (PRLT, PELT, PPLT) 을분석하고자한다. 주어진신호조건에서좌회전처리방법중 PPLT 효율성은해당좌회전의대향직진영향만을받고다른 PPLT 분석단위 ( 좌회전 + 대향직진 ) 의영향을받지않는다. 4지교차로의경우 Figure 1과같이 4개의 PPLT 분석단위가생긴다. 각각 PPLT 분석단위의신호시간은교통량과차로수조건이같더라도교차로나다른 PPLT 분석단위의조건에따라다양하게나타난다. 따라서본연구에서는현재 PRLT로운영되고있는교차로의 Figure 2와같은 Dual ring 신호운영체계에서좌회전대향직진분석단위별 PPLT운영으로단축된좌회전신호시간을활용하여신호시간을조정한다음교차로전체에대한 PPLT 최적신호시간을산정하는순차적방안을제시한다. Figure 1. Analysis unit of PPLT Figure 2. Signal timing setting by dual ring system 또한좌회전교통량은좌회전혼잡시효과분석을위해충분한교통량인 500 대 / 시로고정하여분석한다. Table 2. Analysis preconditions Classification Geometric conditions Traffic conditions Signal conditions Item 1 Left-turn only lane 2 Number of opposite straight lane (1, 2, 3lnae) 1 Opposite straight traffic volume (100, 200, 400, 600, 800, 1,000, 1,200volume/hour/lane) 2 Critical gap 5.5second 3 Left-turn traffic volume fixed (500volume/hour, Left-turn jam crossroad) 4 Speed limit (60km/h) 5 Passenger car only 1 Cycle (120second) 2 Opposite straight signal time (20 30, 40, 50second) 3 Left-turn signal time (0 (PELT), 10, 20, 30second) Table 2와같이좌회전처리방안영향변수들에대한다양한시나리오를작성하고시뮬레이션을통하여지체시간과교차로를통과한좌회전교통량을지표로좌회전처리방안을비교평가한다. 이를위해미시적교통시뮬레이 대한교통학회지, 제 36 권제 5 호, 2018 년 10 월 307

A Study on the Efficiency of Protected/Permitted Left-Turn (PPLT) by Variation of Signal Interval 션프로그램인 VISSIM ver5.40으로분석교차로를시나리오별로 seed number 5개를구축하여시뮬레이션을수행하고평균값을평가지표로사용한다. 좌회전처리방법 (PRLT, PELT, PPLT) 시뮬레이션구현방법은다음과같다. 신호등설치는대향직진차로와좌회전차로에설치하고 PRLT과 PPLT 운영방법에따라다음과같이현시를부여한다. - PRLT: 1현시 대향직진 2현시 좌회전 3, 4현시 교차도로현시 - PPLT: 1현시 대향직진 + 좌회전 2현시 좌회전 3, 4현시 교차도로현시 PPLT 1현시좌회전신호는비신호좌회전차량을위한것으로 Priority rule 설치는대향직진차량에우선권을부여하는방법으로비보호좌회전차량에의한대향직진차량에영향이없도록설치한다. 이때 minimum gap time은 Table 3 도로용량편람 (Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2013) 의대향직진교통량별한 gap당비보호좌회전가능대수를이용하여보간법으로 gap당비보호좌회전가능대수가 1대일때를산정한 5.5초로적용한다. Table 3. Permitted left turn traffic volume per a gap between opposite straight traffic volumes Vo 100 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 P 14.1 6.35 2.57 1.39 0.84 0.54 0.37 0.25 0.18 0.13 Vo: Opposite straight traffic(vph) P: Average traffic volume to PELT straight traffic per gap Conflict area 설치는대향직진차량에우선권을부여하는것으로비보호좌회전하는차량에의한직진차량영향을파악하기위한것이다. 상충이발생하지않으면문제가없지만모든시뮬레이션상황을눈으로확인하기어려우므로 priority rule과중복설치하여비보호좌회전차량과대향직진차량상충이발생하지않도록하는것이다. 즉비보호좌회전하는차량에의한직진차량의영향을파악하기위한것이다. 마지막으로비보호좌회전차량이대향직진차량에감속등영향을미치면안되므로 PRLT와 PPLT 시뮬레이션결과를이용하여대향직진차량의지체시간및통과차량등이동일한지검증한다. 선행연구고찰 기존연구는좌회전처리방식에따른모형이나모델링관련연구와차로수및교통량변화에따른좌회전처리방식의선정에관한연구로크게구분된다. 본연구는대향직진차로수, 방향별교통량, 대향직진및좌회전신호시간등의조건변화에따른좌회전처리방안의효율성을분석 평가하는데목적이있으므로선행연구는본연구와관련된연구위주로고찰하고자한다. 교통신호기설치관리매뉴얼 (National Police Agency, 2011) 에서는대향직진교통량과좌회전교통량을기준으로 PRLT와 PELT으로운영여부를판단할수있는기준을제시하고있다. 평면교차로설계지침 (2004) 에서는비보호좌회전기준은직진교통량 ( 대 / 시 ) 과차로운영별좌회전교통량 ( 대 / 시 ) 의변화에따라결정하고있다. Agency(1987) 는간선도로상에서 PPLT를적용하여혼용좌회전운영시에통행시간절감이가능하나, 좌회전교통사고위험으로혼용좌회전체계의적용에있어안전적측면을강조했고, Bae(2003) 는 PPLT 현시의적용은정주기식제어기보다는완전감응식이나교통량-밀도제어기에서더욱큰효과가있으며, PPLT 현시의적용에따른안전상의문제는신호현시의순서와비보호표시형태를어떻게하느냐에따라해결할수있다고했다. 또한 Kim(2015) 은 PPLT 효과를분석하기위하여 4지신호교차로의현황분석을토대로교통량변화에따른 VISSIM 교통모의분석, 차량당평균지체시간및좌회전통행시간을분석하여 VISSIM 분석결과를바탕으로교통량변화에따른 SSAM 모형분석을통행상충횟수를측정했고, Yun et al.(2015) 은미시교통시뮬레이션모형을기반으로 PRLT, 308 Journal of Korean Society of Transportation Vol.36 No.5 October 2018

NAM, Sangbum KIM, Ju Hyun SHIN, Eon Kyo PELT, PPLT 신호운영방안에 7개의교통량시나리오를작성하여각각의이동성지표와안전성지표를추출하여효율성과안전성을분석했다. Park(2000) 은보호 비보호혼용좌회전으로이용되는교차로와보호좌회전운영교차로를대상으로좌회전교통량, 대향직진교통량, 교통량곱 1), 지체시간, 정지차량수등의교통류특성을이용하여보호 비보호혼용좌회전신호체계의적용기준을설정했고, Lee(2003) 는교차로에서의지체를줄이고교차로회전차량들을원활하게처리하기위해교통조건, 최적화신호조건, 도로조건등을입력변수로신호최적화와모의실험이동시에가능한 Transty-7F 를분석하고이를검정하기위해미시적시뮬레이션프로그램인 TSIS (Netsim) 을이용하여설치기준을검증했다. 또한 Song(2010) 은좌회전교통량, 대향직진교통량, 대향직진차로수를파악하고 VISSIM을적용한시뮬레이션을수행하여 PPLT의현시기준검증과정주기식, 교통감응식신호시간계획에따른교차로전체의평균제어지체시간를비교하여효과분석을시행했고, Won(2010) 은 4차로접근로신호교차로에서교차로진입차로에대한대기행렬및차로변경에따른상충위험감소로인한교차로효율성향상을위한교통운영체계의기준을제시했다. Jang and Oh(2015) 는 PPLT 신호운영에대한운전자설문조사를실시하고, 도로이용자 ( 개인속성, 운전태도, PPLT의기대심리등 ) 의다양한요인등의 PPLT 만족도에미치는영향요인을분석하였다. PPLT와관련된기존연구에서는 PPLT 운영상의대향직진차로수및대향직진교통량에따른효율적측면의내용이주를이루고있으며대향직진녹색시간, 좌회전녹색시간등의신호조건변화에따른 PPLT의효율성에대한분석은미미한실정이다. 기존연구들이좌회전처리방안을위하여주로사용한좌회전교통량, 대향직진차로수와교통량, 교통량곱이동일하더라도신호시간에따라대향직진과좌회전소통상태는크게다를수있기때문에이들변수만을고려하여좌회전처리방안을결정하는것은한계가있다. 분석시나리오작성 1. 분석시나리오개요 본연구의주목적은효율적인좌회전운영방안인 PPLT 효율성분석을위해좌회전교통량으로혼잡이발생하는교차로를대상으로분석했다. 국내좌회전차로가대부분 1차로인현실을감안하여좌회전은 500대 / 시로한정했다. 또한대향직진차로수가증가할수록비보호좌회전이어려워지므로대향직진차로수는 3차로이하로제한했다. 제한속도는 60km/h로설정하고, 차로폭과링크길이는각각 3.5m, 600m로설정하였다. 신호교차로에서비보호좌회전은대향직진의영향만받아이들두접근로만을평가대상으로하므로교차로형태에는구애받지않는다. 신호주기는우리나라신호주기현황과일반적으로적용하는범위를고려하여 120초로적용하고, 대향직진녹색시간은주기의 30-40%, 좌회전녹색시간은 0-30초 (0초는비보호, 10초단위 ) 로구분했다. 한편비보호좌회전은차로별대향직진교통량에영향을받기때문에다양한대향직직교통량시나리오를작성했다. 2. 대향직진교통량분석시나리오평면교차로설계지침 (2004) 의비보호좌회전기준은직진교통량 ( 대 / 시 ) 과차로운영별좌회전교통량 ( 대 / 시 ) 의변화에따라결정되며, 그기준은 Table 4와같다. 본연구에서는상기교통량범위를포함하고용량을초과할때까지의충분한대향직진교통량을분석시나리오에포함시켜대향직진교통량은차로당 100대 / 시, 200대 / 시, 400대 / 시, 600대 / 시, 800대 / 시, 1,000대 / 시, 1,200대 / 시로설정하였다. 따라서작성된시나리오는대향직진차로수 3가지, 대향직진차로별교통량 7가지, 대향직진녹색시간 4가지, 좌회전녹색신호시간 4가지등으로구성되어총 336개이다. 1) 대향직진교통량 좌회전교통량 대한교통학회지, 제 36 권제 5 호, 2018 년 10 월 309

A Study on the Efficiency of Protected/Permitted Left-Turn (PPLT) by Variation of Signal Interval Table 4. Criteria of permitted left turn traffic volume Straight traffic volume Left turn traffic volume (v/h) (v/h) 2lane 3lane 4lane 400 260 300 320 500 210 250 270 600 160 210 230 700 120 180 200 800 90 150 170 900 120 140 1,000 110 120 1,100 90 110 1,200 70 100 1,300 60 80 1,400 50 70 1,500 60 1,600 50 1,700 50 1,800 40 시뮬레이션결과분석 1. PPLT 적정성분석 본연구는시뮬레이션을기반으로분석하므로현실을최대한반영하도록시뮬레이션을구현하기위해 PPLT 운영시대향직진차량과비보호좌회전차량간의상충영향을검토하였다. 비보호좌회전차량이대향직진차량과충돌하거나감속등의영향을주는등의상황없이진행하는지검토하였다. 첫째, 상충발생여부를검토한결과대향직진및좌회전차량의소통사이에상충없이원활하게시뮬레이션이수행됨을확인했다. 둘째, PPLT로인한대향직진차량에대한비보호좌회전의영향을검토한결과 (Table 5) 대부분동일하며일부만미세한차이를보이는것으로나타났다. 따라서비보호좌회전차량이대향직진교통량통행에는영향을미치지않는것으로판단된다. Table 5. time and s passed intersection of opposite straight traffic (1lane) (unit: second/, /hour) Opposite straight traffic volume 100 200 400 600 800 Opposite Left-turn Classification straight time (s) time (s) 20 10 PRLT 36.1 92.6 36.8 185.8 46.6 378.2 154.3 499.8 174.6 501.4 PPLT 36.1 92.6 36.8 185.8 46.6 378.2 154.3 499.8 174.6 501.4 30 10 PRLT 36.1 92.6 36.8 185.8 46.6 378.2 154.1 500.6 174.5 501.4 PPLT 36.1 92.6 36.8 185.8 46.6 378.2 154.3 499.8 174.5 501.4 40 10 PRLT 36.1 92.6 36.8 185.8 46.6 378.2 154.1 500.6 174.5 501.4 PPLT 36.1 92.6 36.8 185.8 46.6 378.2 154.1 500.6 174.4 501.6 50 10 PRLT 36.1 92.6 36.8 185.8 46.6 378.2 154.1 500.6 174.5 501.4 PPLT 36.1 92.6 36.8 185.8 46.6 378.2 154.1 500.6 174.4 501.6 20 20 PRLT 28.7 92.6 31.4 185.6 34.8 376.8 46.4 572.4 112.6 658.2 PPLT 28.7 92.6 31.4 185.6 34.8 376.8 46.4 572.4 112.6 658.2 30 20 PRLT 28.7 92.6 31.4 185.6 34.8 376.8 46.4 572.4 112.6 658.2 PPLT 28.7 92.6 31.4 185.6 34.8 376.8 46.4 572.4 112.6 658.2 40 20 PRLT 28.7 92.6 31.4 185.6 34.8 376.8 46.4 572.4 112.6 658.2 PPLT 28.7 92.6 31.4 185.6 34.8 376.8 46.4 572.4 112.6 658.2 310 Journal of Korean Society of Transportation Vol.36 No.5 October 2018

NAM, Sangbum KIM, Ju Hyun SHIN, Eon Kyo Table 5. time and s passed intersection of opposite straight traffic (1lane) (continued) Opposite straight traffic volume 100 200 400 600 800 Opposite Left-turn Classification straight time (s) time (s) 50 20 PRLT 28.7 92.6 31.4 185.6 34.8 376.8 46.4 572.4 112.6 658.2 PPLT 28.7 92.6 31.4 185.6 34.8 376.8 46.4 572.4 112.6 658.2 20 30 PRLT 23.8 92.2 24.2 185.4 27.4 376.0 31.0 570.8 46.4 755.6 PPLT 23.8 92.2 24.2 185.4 27.4 376.0 31.0 570.8 46.4 755.6 30 30 PRLT 23.8 92.2 24.2 185.4 27.4 376.0 31.0 570.8 46.4 755.6 PPLT 23.8 92.2 24.2 185.4 27.4 376.0 31.0 570.8 46.4 755.6 40 30 PRLT 23.8 92.2 24.2 185.4 27.4 376.0 31.0 570.8 46.4 755.6 PPLT 23.8 92.2 24.2 185.4 27.4 376.0 31.0 570.8 46.4 755.6 50 30 PRLT 23.8 92.2 24.2 185.4 27.4 376.0 31.0 570.8 46.4 755.6 PPLT 23.8 92.2 24.2 185.4 27.4 376.0 31.0 570.8 46.4 755.6 2. 시뮬레이션결과분석분석조건은대향직진교통량은차로당 100대 / 시, 200대 / 시, 400대 / 시, 600대 / 시, 800대 / 시, 1,000대 / 시, 1,200 대 / 시, 대향직진차로수 1차로, 2차로, 3차로, 대향직진녹색시간 20초, 30초, 40초, 50초, 좌회전녹색신호시간 0초, 10초, 20초, 30초로설정했다. 분석결과좌회전지체가서비스수준 F에해당하는 220초가초과하는경우는현실적으로적용이어려우며시뮬레이션결과로제시하는것이비현실적임을고려하여좌회전지체 220초이하까지만제시하여결과를나타냈다. 시뮬레이션결과에의하면모든시나리오에서대향직진교통량이증가할수록교차로평균지체가증가하고비보호좌회전의지체시간이크게증가하는것으로나타났다. 그리고차로당대향직진교통량이동일하더라도차로수가증가할수록좌회전지체시간이크게증가하였다. 이는차로당교통량이동일할때대향직진차로수가증가할수록비보호좌회전할수있는차간간격을찾기가어렵기때문이다. 또한대향직진시간이길어질수록좌회전지체시간이크게감소하는것으로분석되었다. 이는대향직진신호시간이증가할수록대기차량이소거된후의직진신호시간이길어지기때문에이시간동안긴차간간격을이용하여비보호좌회전을할수있기때문이다. 분석시나리오를좌회전신호시간변화에따라상세하게분석하면다음과같다. 1) 비보호좌회전시분석 Figure 3-5는차로수별대향직진교통량과대향직진시간에따른비보호좌회전의평균지체결과이다. Figure 3 은대향직진차로수가 1차로일때대향직진교통량, 대향직진시간, 지체의분석결과이다. 먼저대향직진교통량 100대 / 시경우에는대향직진시간이 40초일때좌회전지체시간이 102초 / 대에서대향직진시간이 50초일때 42 초 / 대로감소했으며대향직진교통량 200대 / 시인경우에도 79초 / 대로크게감소하였다. Figure 4는대향직진차로수가 2차로일때의분석결과이다. 1차로분석결과와동일하게대향직진교통량이증가하고대향직진시간이감소할수록비보호좌회전의지체시간이크게증가했다. 대향직진시간이 50초, 대향직진교통량 100대 / 시에서만좌회전지체가 60초 / 대로분석되었다. Figure 5는대향직진차로수가 3차로의경우로분석경향은대향직진차로수 1, 2 차로와동일하게나타났다. 대향직진신호시간이 50초, 대향직진교통량 100대 / 시에서만좌회전지체가 167초 / 대로분석되었다. 분석결과에의하면차로별교통량이동일한상태에서대향직진차로수가증가할수록비보호좌회전으로통과해야할차로수가증가하게되고, 대향직진신호시간이감소할수록비보호좌회전이가능한시간 ( 대기차량소거후남는직진신호시간 ) 이짧아지므로대향직진교통량의임계간격을이용한비보호좌회전이어려워져지체가증가하게 대한교통학회지, 제 36 권제 5 호, 2018 년 10 월 311

A Study on the Efficiency of Protected/Permitted Left-Turn (PPLT) by Variation of Signal Interval 된다. 따라서교차로를 PELT로운영할경우대향직진차로수와대향직진교통량은물론대향직진신호시간을고려할경우 PELT 교차로의운영효율성을크게높일수있다. Figure 3. time of PELT left-turn traffic for 1lane Figure 4. time of PELT left-turn traffic for 2lane Figure 5. time of PELT left-turn traffic for 3lane 2) 좌회전 10초시분석 Figure 6-8은차로수별대향직진교통량과대향직진시간에따른 PPLT 좌회전의평균지체결과이다. 대향직진차로수가 1차로인 Figure 6은대향직진시간이 30초인경우에는대향직진교통량 100대 / 시에죄회전지체가 76초 / 대로나타났다. 대향직진시간이 40초인경우대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시에서좌회전지체가각각 40, 61 초 / 대로나타났다. 대향직진시간이 50초인경우대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시, 400대 / 시에서좌회전지체가각각 29, 38, 217초 / 대로나타났다. 대향직진차로수가 2차로인 Figure 7은 1차로의경우와동일하게대향직진교통량이증가할수록좌회전평균지체시간이크게증가하고대향직진시간이커질수록 PPLT의지체시간이감소한다. 대향직진시간이 40초, 대향직진교통량 100대 / 시에서좌회전지체 49초 / 대, 대향직진시간이 50초인경우대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시에서각각지체시간이 34, 94초 / 대로분석되었다. 대향직진차로수가 3차로인 Figure 8은대향직진차로수 1,2 차로와동일하게나타나, 대향직진시간이 40초, 50초인경우에대향직진교통량 100대 / 시에서좌회전지체가각각 102초 / 대, 41초 / 대로분석되었다. PRLT의경우는좌회전신호시간 (10초) 이주어진좌회전교통량을처리하기에는신호시간이부족하여좌회전지체시간이 220초를크게초과하는것으로분석되어분석결과를제시하지않았다. 분석결과에의하면비보호좌회전과마찬가지로대향직진차로수가증가할수록그리고대향직진신호시간이감소할수록지체가증가하게된다. 따라서좌회전신호시간 10초인교차로를 PPLT로운영할경우대향직진차로수와대향직진교통량이적고대향직진신호시간이충분히긴경우 PPLT 교차로의운영효율성을높일수있다. 312 Journal of Korean Society of Transportation Vol.36 No.5 October 2018

NAM, Sangbum KIM, Ju Hyun SHIN, Eon Kyo Figure 6. time of PPLT left-turn traffic for 1lane Figure 7. time of PPLT left-turn traffic for 2lane Figure 8. time of PPLT left-turn traffic for 3lane 3) 좌회전 20초시분석결과 Figure 9-11은차로수별대향직진교통량과대향직진시간에따른 PPLT 좌회전의평균지체결과이다. Figure 9 는대향직진차로수가 1차로의분석결과를나타낸다. 좌회전지체결과값은대향직진시간이 20초, 대향직진교통량 100대 / 시경우 60초 / 대, 대향직진시간이 30초이고대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시경우각각 38, 53초 / 대로양호한수준으로나타났다. 또한대향직진시간이 40초, 대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시, 400대 / 시에서좌회전지체가각각 29, 36, 80초 / 대, 대향직진시간이 50초, 대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시, 400대 / 시, 600대 / 시에서는각각 21, 26, 43, 169초 / 대로분석되었다. 대향직진차로수가 2차로인 Figure 10은대향직진차로수 1차로와동일하게대향직진교통량이증가할수록 PPLT에서평균지체가증가하여지체시간이크게증가한다. 또한 PPLT에서대향직진시간이커질수록대향직진대기차량이소거된후통과시간이길어지기때문에대향직진교통량의임계간격이증가하여 PPLT의지체시간이감소한다. 대향직진시간이 20초, 대향직진교통량 100대 / 시경우좌회전지체가 117초 / 대이고대향직진시간이 30 초이고대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시경우좌회전지체가각각 45, 108초 / 대이고대향직진시간이 40초, 대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시에서좌회전지체가각각 33, 49초 / 대이고대향직진시간이 50초, 대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시, 400대 / 시에서좌회전지체가각각 24, 34, 132초 / 대로분석되었다. 대향직진차로수가 3차로인 Figure 11은대향직진차로수 1,2차로와동일하게나타나, 대향직진시간이 20초, 대향직진교통량 100대 / 시경우좌회전지체가 170초 / 대이고대향직진시간이 30초이고대향직진교통량 100대 / 시에서좌회전지체가 55초 / 대이고대향직진시간이 40초, 대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시에서좌회전지체가각각 37, 77초 / 대이고대향직진시간이 50초, 대향직진교통량 100대 / 시, 200대 / 시, 400대 / 시에서좌회전지체가각각 27, 47, 201초 / 대로분석되었다. PRLT는좌회전신호시간 (20초) 을이용하여좌회전하므로주어진좌회전교통량을처리하기에는신호시간이부족하고좌회전지체시간이 220초를크게초과하여분석결과를제시하지않았다. 대한교통학회지, 제 36 권제 5 호, 2018 년 10 월 313

A Study on the Efficiency of Protected/Permitted Left-Turn (PPLT) by Variation of Signal Interval 분석결과에의하면좌회전신호시간이 20초인경우대향직진교통량이 400대보다많거나대향직진차로수가 3 차로인경우를제외하면대체적으로 PPLT 운영효과가효율적으로나타났다. 따라서좌회전신호시간이 10초인경우보다 PPLT 운영의효율적인범위가크게증가하였다. Figure 9. time of PPLT left-turn traffic for 1lane Figure 10. time of PPLT left-turn traffic for 2lane Figure 11. time of PPLT left-turn traffic for 3lane 4) 좌회전 30초시분석결과 Figure 12-17은차로수별대향직진교통량과대향직진시간에따른 PRLT 및 PPLT의좌회전의평균지체결과이다. 대향직진차로수가 1차로, PRLT인 Figure 12는대향직진교통량이증가하더라도 PRLT는주어진충분한좌회전신호시간을이용하여좌회전하므로좌회전지체가서비스수준 F( 지체220초 ) 이하로분석되었다. 대향직진시간및대향직진교통량변화에도좌회전지체는서비스수준 F( 지체220초 ) 이하로양호하게분석되었다. 대향직진차로수가 1차로이고, PPLT인 Figure 13은대향직진교통량이증가하더라도 PPLT는주어진충분한좌회전신호시간과비보호좌회전을이용하여좌회전하므로좌회전지체가양호하게분석되었고, 상대적으로 PRLT 대비좌회전지체시간은감소하고대향직진시간및대향직진교통량변화에도좌회전지체는서비스수준 F( 지체 220초 ) 이하로양호하게분석되었다. 대향직진차로수가 2차로, PRLT인 Figure 14는대향직진차로수 1차로와동일하게좌회전지체는양호하게분석되었고, 대향직진차로수가 2차로이고, PPLT인 Figure 15도대향직진차로수 1차로와동일하게좌회전지체는서비스수준 F( 지체220초 ) 이하로양호하게분석되었다. 또한대향직진차로수가 3차로이고, PRLT인 Figure 16은대향직진차로수 1,2차로와동일하게나타나, 좌회전지체는양호하게분석되었고, 대향직진차로수가 3차로이고, PPLT인 Figure 17도대향직진차로수 1,2차로와동일하게좌회전지체는서비스수준 F( 지체220초 ) 이하로양호하게분석되었다. 분석결과에의하면좌회전신호시간이충분하여조건에상관없이 PRLT에서도좌회전지체가서비스수준 F( 지체220초 ) 이하로양호하게분석되었다. PPLT 운영시대향직진교통량증가에따라지체시간이경미하게증가하는 314 Journal of Korean Society of Transportation Vol.36 No.5 October 2018

NAM, Sangbum KIM, Ju Hyun SHIN, Eon Kyo 것으로분석되어좌회전신호시간이 10초, 20초인경우보다 PPLT 도입효과가감소되었다. 따라서 PRLT로운영되는교차로에서혼잡이발생되는경우에 PPLT를도입하는것이좌회전지체시간을더욱감소시키고교차로전체의운영효율성을높일것이다. Figure 12. time of PRLT left-turn traffic for 1lane Figure 13. time of PPLT left-turn traffic for 1lane Figure 14. time of PRLT left-turn traffic for 2lane Figure 15. time of PPLT left-turn traffic for 2lane Figure 16. time of PRLT left-turn traffic for 3lane Figure 17. time of PPLT left-turn traffic for 3lane 3. 시뮬레이션분석활용방안현재 PRLT, PELT, PPLT 등좌회전신호운영최적화프로그램은전무한실정이다. 따라서본연구의시뮬레이션분석결과는국내좌회전혼잡신호교차로의운영효율성향상을위해참고될수있다. 국내좌회전혼잡신호교차로를대상으로차로별대향직진및좌회전교통량과신호시간을조사하여시뮬레이션결과와비교하면효율적인좌회전처리방안인 PPLT 적용및신호시간운영계획수립에활용할수있다. 이에따라기존좌회전지체가높은 대한교통학회지, 제 36 권제 5 호, 2018 년 10 월 315

A Study on the Efficiency of Protected/Permitted Left-Turn (PPLT) by Variation of Signal Interval PRLT 운영교차로를대상으로효율적인좌회전운영방안인 PPLT로전환시좌회전지체시간을증가시키지않고좌회전신호시간을감소시킬수있다. 또한감소된좌회전시간으로교차로전체지체시간감소시키는효과까지기대할수있다. 신호주기 120초, 대향직진차로수 1차로, 대향직진교통량 200대 / 시인교차로를대상으로본연구결과활용예를제시하면다음과같다. Table 6, 7은대향직진시간과좌회전신호시간변화에따른 PRLT/PELT/PPLT 운영에따른좌회전과대향직진의평균지체결과이다. 좌회전시간 30초와대향직진시간 30초일때 PRLT를 PPLT로전환하면대향직진지체는 36.8초 / 대로영향을주지않으면서좌회전지체는 69.0초 / 대에서 34.2초 / 대감소한다. Table 6. time of left-turn traffic (C: 120sec) (unit: second/) Left-turn time (s) 0 10 20 30 Opposite straight time (s) (PELT) 20 PRLT 1245.8 499.6 73.0 1569.6 PPLT 1236.9 227.1 46.5 30 PRLT 1255.2 500.9 69.0 842.4 PPLT 358.7 52.9 34.8 40 PRLT 1254.4 498.2 67.1 406.3 PPLT 61.2 35.8 26.3 50 PRLT 1245.9 492.4 68.4 79.0 PPLT 37.6 25.5 19.1 Table 7. time of opposite straight traffic (C: 120sec) (unit: second/) Left-turn time (s) 0 Opposite straight time (s) (PELT) 10 20 30 20 PRLT 48.4 48.4 48.4 48.4 PPLT 48.4 237.6 48.4 48.4 30 PRLT 36.8 36.8 36.8 36.8 PPLT 36.8 36.8 36.8 36.8 40 PRLT 31.4 31.4 31.4 31.4 PPLT 31.4 31.4 31.4 31.4 50 PRLT 24.2 24.2 24.2 24.2 PPLT 24.2 24.2 24.2 24.2 1) PPLT 운영시감소한좌회전시간을대향직진현시에부여 Table 6, 7과같이좌회전시간 30초과대향직진시간 30초일때 PRLT를 PPLT로전환하여좌회전지체를유지하면서줄일수있는신호시간 10초를이용하여대향직진현시에부여하여좌회전시간 20초와대향직진시간 40초로전환하면대향직진지체는 36.8초 / 대에서 31.4초대, 좌회전지체는 69.0초 / 대에서 35.8초 / 대로감소한다. 2) PPLT 운영시좌회전지체를유지하면서줄일수있는좌회전시간을신호주기단축에활용좌회전시간 30초과대향직진시간 30초일때 PRLT를 PPLT로전환하여좌회전지체를유지하면서줄일수있는신호시간 10초를이용하여주기를 120초에서 110초감소시키면 Table 8, 9와같이대향직진지체는 36.8초 / 대에서 35.5초 / 대, 좌회전지체는 69.0초 / 대에서 34.4초 / 대로감소한다. 316 Journal of Korean Society of Transportation Vol.36 No.5 October 2018

NAM, Sangbum KIM, Ju Hyun SHIN, Eon Kyo Table 8. time of left-turn traffic (C: 110sec) (unit: second/) Left-turn time (s) 0 10 20 30 Opposite straight time (s) (PELT) 20 PRLT 1161.4 437.6 49.5 1350.1 PPLT 512.6 63.4 34.4 30 PRLT 1166.2 440.9 49.3 553.5 PPLT 71.0 34.4 26.3 40 PRLT 1165.9 441.9 50.1 85.5 PPLT 34.6 25.8 18.5 50 PRLT 1162.9 428.2 49.7 35.6 PPLT 25.7 18.2 11.9 Table 9. time of opposite straight traffic (C: 110sec) (unit: second/) Left-turn time (s) 0 Opposite straight time (s) (PELT) 10 20 30 20 PRLT 45.1 45.1 45.1 45.1 PPLT 45.1 45.1 45.1 45.1 30 PRLT 35.5 35.5 35.5 35.5 PPLT 35.5 35.5 35.5 35.5 40 PRLT 27.8 27.8 27.8 27.8 PPLT 27.8 27.8 27.8 27.8 50 PRLT 21.4 21.4 21.4 21.4 PPLT 21.4 21.4 21.4 21.4 위와같은방법으로 PPLT 분석단위별 (4지교차로의경우 4쌍 ) 로분석한결과를이용하여 PPLT로운영되는교차로의신호현시, 신호주기및현시별신호시간등을최적화해서 PPLT 운영효율성을향상시킬수있다. 결론 기존신호교차로의좌회전운영효율성향상을위한많은연구가수행되어왔다. 하지만대향직진차로수와교통량만을고려한분석으로교차로효율성을판단하였다. 신호교차로효율성판단시신호조건이중요한변수임에도불구하고이를고려하여체계적으로분석한연구는없었다. 이에본연구에서는신호대기차량발생과소멸, 비보호좌회전의차간간격이용특성이잘반영될수있도록대향직진및좌회전신호시간등신호조건을기존연구에서적용한변수에포함시켜좌회전혼잡교차로를대상으로시나리오를작성하여시뮬레이션을통해분석했다. 시나리오는대향직진차로수와교통량, 신호시간, 좌회전녹색신호시간등의변화에따라설정하고좌회전혼잡교통량으로 500대 / 시를적용하였다. VISSIM을이용한시뮬레이션분석의 PRLT/PELT/PPLT 적정성확보를위해적정임계간격을설정하고 priority rule과 conflict area를중복설치하여비보호좌회전차량과대향직진차량과의상충이발생되지않도록하였다. 또한대향직진차량에대한비보호좌회전영향을검토하여시뮬레이션의신뢰성이확보되도록하였다. 시뮬레이션결과에의하면비보호좌회전시대향직진교통량이증가할수록평균지체가증가하여비보호좌회전의지체시간이크게증가하고대향직진시간이커질수록대향직진대기차량이소거된후대향직진통과시간 ( 대항직진교통량의차간간격 (GAP) 이증가하여비보호좌회전이가능한시간 ) 이길어지기때문에지체시간이감소한다. 또한대향직진차로수가증가할수록대향직진교통량의임계간격을이용한비보호좌회전은어려워지고지체가증가한다. 좌회전이혼잡한좌회전신호시간이 10, 20초인경우는 PPLT 적용후 PRLT보다좌회전지체시간이상당히감소하였다. 반면에좌회전이혼잡하지않은 30초인경우는그효과가보다낮은것으로분석되었다. 따라서좌회전혼잡이클수록 PPLT 도입효과가클것으로분석되어이러한교차로에 PPLT 도입이요구된다. 대한교통학회지, 제 36 권제 5 호, 2018 년 10 월 317

A Study on the Efficiency of Protected/Permitted Left-Turn (PPLT) by Variation of Signal Interval 본논문에서제시한시뮬레이션결과는 PRLT, PELT, PPLT 중에서최적의좌회전처리방안을산정하는프로그램이없는현실에서혼잡신호교차로에대해효율적인좌회전처리방식인 PPLT나신호시간설계에활용할수있는방안을제시하였다. 즉차로별대향직진및좌회전의교통량과신호시간및신호주기를조사하여시뮬레이션결과에적용하면효율적인좌회전처리방식인 PPLT 적용과신호시간운영계획수립에활용될수있다. 보다효과적인활용을위해서는향후좌회전교통량과대향직진신호대기시간에영향을미치는신호주기에대한시나리오분석이요구될것으로판단된다. 또한향후좌회전교통량이많은교차로의운영효율성향상을위해좌회전교통량시나리오와좌회전포켓길이변화등을고려하여분석한연구도이루어져야할것으로보인다. ORCID NAM, Sangbum KIM, Ju Hyun SHIN, Eon Kyo http://orcid.org/0000-0002-5092-6333 http://orcid.org/0000-0002-6642-5656 http://orcid.org/0000-0001-9401-0100 References Agency (1987), Guideline for the Use of Protected/Permissive Left-Turn Phasing, ITE Journal. Bae W. J. (2003), A Study of Applying A Study of Applying Protected/Permissive Left-Turn Signal(PPLT) at Four-Legged Signalized Intersection, Myongji University, Masteral Dissertation. Jang T. Y., Oh D. H. (2015), Drivers' Satisfaction of Protected/Permitted Left Turn(PPLT) Signal Operation, The Institute of Transport Systems(KITS). Kim S. Y. (2015), A Study of Applying Protected/Permissive Left-Turn Signal(PPLT) at Four-Legged Signalized Intersection, Aju University, Masteral Dissertation. Lee D. H. (2003), A Study on Warrant of Protected/Permissive Left-Turn Signal Phasing, Myongji University, Masteral Dissertation. Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2013), Korea Highway Capacity Manual(KHCM), South Korea, 227-228. National Police Agency (2011), Traffic Signal Control Manual (2011), South Korea, 16-17. Park J. S. (2000), A study on Warrant of Protected & Permissive Left-Turn Signal Systems, Hanyang University, Masteral Dissertation. Song C. J. (2010), A Study on Efficient Management of Protected/Permissive Left-Turn Traffic Flow, University of Seoul, Masteral Dissertation. Won Y. J. (2010), A Study about Control Plan of the Left Turn Traffic below Four Lanes, Pusan National University, Masteral Dissertation. Yun I. S., Park S. M., Heo N. W., Yoon J. E., Kim Y. S., Lee S. S. (2015), Study of Feasibility Analysis for the Protected-Permissive Left-Turn Signal control in Three-Leg Signalized Intersections Using a Microscopic Traffic Simulation Model, Korea Society of Road Engineers. 318 Journal of Korean Society of Transportation Vol.36 No.5 October 2018