1. 개요
1) 교통류 모형은 교통류 3변수(교통량, 밀도, 속도)의 상관관계를 규명하기 위한 모형
2) 기본 모형식으로 q-k, u-k, u-q 관계모형이 있음
3) u-k 모형 이론으로는 Greenshields, Greenberg, Underwood 등의 단일모형과 단일모형의 단점을 개선한 Edie 등 다중구간 모형으로 구분
2. 교통류 모형
1) 교통류 기본모형 (q = u × k)
① q-k 모형
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※ 혼잡밀도(kj) : Jam Density 교통량가 완해 된 상태일 때의 밀도, 교통류율 Zero
※ 밀계밀도(km) : Critical Density 최대교통류율에서의 밀도
※ 임계속도(Um) : Critica Speed 최대교통류율에서의 속도
※ 최대교통류율(qm): Critical Flow Rate 용량을 의미
② u-k 모형
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③ u-q 모형
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2) 속도-밀도 모형 이론
- 단일구간 모형(거시적 교통류 모형) : 속도-밀도 관계를 하나의 모형으로 나타냄
- 다중구간 모형 : 속도-밀도 관계를 혼잡밀도에 따라 단일모형을 혼합하여 나타냄
※ 미시적 교통류 모형 : 개별 차량 궤적과 충격파 변화 분석 모형으로 충격파 이론, 추종이론, 대기행렬이론 등이 있음
| 구분 | Greenshields | Greenberg |
| 특징 | 직선모형, 단순하지만 현실적이지 못함 현실적인 혼잡밀도(kj)를 나타낼 수 없음 현장관측자료와 비교적 잘 맞음 |
로그모형, 유체이론에서 가정 혼잡밀도(kj) 값은 잘 나타냄 밀도가 낮은 경우 속도값이 관측치와 잘 맞지 않음 |
| 모형 |  |
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| 장점 | 단순, 사용 간편 | 밀도가 높은 경우 정확 |
| 단점 | 밀도가 매우 낮거나 높으면 비현실적 | 밀도가 낮은 경우 부정확 |
| 구분 | Underwood | Edie |
| 개념 | 지수모형, 그린버그 단점 해소 대체적으로 정확도 높음 고속에서 속도 값이 관측치와 차이 |
다중모형 단일 모형의 단점 개선 |
| 모형 |  |
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| 장점 | 밀도가 낮은 경우 정확 | 단일 모형 단점 개선 |
| 단점 | 밀도가 높은 경우 부정확 | 모형식 다소 복잡 |
※ (참고) 교통량, 교통수요, 교통류율 차이
| 구분 | 교통량 | 교통수요 | 교통류율 |
| 정의 | 단위시간당 차량대수 | 단위시간당 통행 | 시간당 차량대수 |
| 활용 | 교통계획 및 교통운영 기초 자료조사에 활용 |
주로 교통계획을 위한 교통수요분석에서 사용 |
주로 도로 및 교차로 설계 및 운영분석에서 사용 |
※ (참고) 병목구간에서 교통류의 변화
- 구간 A : 비포화, 안정류 상태
- 구간 B : 차로수 감소로 용량 감소, 차로당 교통량 증가
- 구간 C : 병목 현상 해소로 자유속도, 최대교통류율, 임계밀도 상태
- 비혼잡 상태(A)에서 병목구간 통과 시 B상태로 변하였다가 병목구간 통과 후 최대교통류율(qm)로 통과
3. 결론
- 자율주행자동차(Lv 4) 상용화가 2027년 목표로 빠르게 성장 중으로 향후 완전자율주행시대에서 자율주행자동차가 100%인 경우 교통류 특성 변화 예상
- 현재 이상적인 조건하 포화교통류율 2,200 pcphgpl, 차두간격 약 1.63초
- 자율주행자동차의 자동화시스템으로 인한 인지판단능력 향상으로 차두간격 1초로 급격한 감소 예상, 이를 기준으로 이상적인 조건하 포화교통류율 약 3,600 pcphgpl 수준 예상
- 이에 따른 미시적·거시적 교통류 이론 및 서비스 수준 분석에 적용되는 기초 변수에 대한 연구개발 필요
※ 최근(2017년~) 기출 출제 횟수 : 3회
- 2017년 113회 4교시 : 아래 그림은 특정구간의 연속된 교통량-속도 관계그림이다. 흑색 원형점은 전반부 8분의 관측값을 나타내고, 흰색 원형점은 이어진 후반부 5분의 관측값을 나타낸다.
1) A, B, C, D 위치에서 전반부와 후반부 교통류 특성과 지정체 상황을 설명하시오.
2) B위치의 교통량-속도 관계 그림에서 교통량과 용량이 같은 상태(최대 통과율이 관측되는 상태)가 나타나지 않는 이유를 설명하시오.
3) B위치에서 교통량과 용량이 같은 상태가 되도록 하는 전·후 구간(A와 C)에서의 교통류 및 차로 조건을 설명하시오.
- 2018년 114회 3교시 : Greenshields의 모형을 이용하여 교통류 특성(교통량, 밀도, 속도의 관계)을 제시하고, 모든 차량이 자율주행차량인 경우 교통류 특성이 어떻게 변화하게 될지 설명하시오.
- 2019년 119회 1교시 : Greenberg의 속도-밀도 및 교통량-밀도 모형