입체 교차 (교통 시설)

섬네일|right|시카고의 제인 번 나들목에서 볼 수 있는 입체 교차의 잠재적인 복잡성 예시
섬네일|바르셀로나 근처 스페인에서 입체 교차를 위한 7개의 다양한 고가도로
섬네일|중국 샤오산의 철도-철도 입체 교차
섬네일|right|입체 교차의 개념은 단순한 보도교와 같은 모든 교통수단을 포함한다.

토목공학(더 구체적으로는 도로공학 또는 철도공학)에서 입체 교차(grade separation)는 두 개 이상의 지상 교통 축의 분기점을 서로 다른 높이(경사)로 정렬하여 교차할 때 다른 교통 경로의 교통 흐름을 방해하지 않도록 하는 방법이다. 이러한 교통 축의 구성은 균일할 필요가 없으며, 도로, 길, 철도, 운하 또는 공항 활주로의 혼합으로 구성될 수 있다. 필요한 입체 교차를 달성하기 위해 교량 (또는 고가도로, 플라이오버라고도 함), 터널 (또는 지하도), 또는 둘의 조합을 분기점에 건설할 수 있다.

북아메리카에서는 입체 교차 분기점을 입체 교차 또는 고속도로 나들목으로 지칭할 수 있다. 이는 입체 교차가 아닌 교차로, 평면 교차, 건널목과 대조된다.

영향
장점
입체 교차로가 있는 도로는 일반적으로 교통 흐름이 원활하며 방해 요소가 적고 전체 속도가 더 빠르다. 이 때문에 입체 교차로의 속도 제한은 일반적으로 더 높으며, 입체 교차는 의미 있는 고속철도 구현을 위한 필수 전제 조건이다.

또한, 교통 움직임의 복잡성을 줄이면 교통 사고 위험을 줄일 수 있으며, 보행자나 자전거 이용자가 적당한 통행량과 합리적인 제한 속도가 있는 간선도로를 건널 때 통계적으로 피할 수 없는 차량 살인 및 치명적인 자전거-차량 충돌의 위협을 줄이거나 완전히 배제할 수 있다. 말 그대로 입체 교차와 보행자 공간에 대한 차량 접근 제한만이 특정 지역에서 이러한 사망 사고가 정기적으로 발생하는 확률을 실제로 효과적으로 0으로 줄일 수 있다.

자전거 이용자와 보행자와의 자동차 및 트럭 충돌보다 훨씬 덜 흔하고 일반적으로 예방하기 쉽지만, 차량-열차, 자전거-열차 및 보행자-열차 충돌은 거의 예외 없이 치명적이며, 특히 중량 또는 화물 철도와 관련된 경우 입체 교차 없이 대부분의 경우 충돌 피해자의 입장에서만 피할 수 있다. 기관사의 능력과 주의력에 관계없이, 고속으로 주행하는 기관차 운전자가 브레이크를 처음 밟았을 때 볼 수 있었던 선로상의 가장 먼 지점에 도달하기 전에 열차를 완전히 멈추기 위해 할 수 있는 일은 없다.

이는 라이트 레일 및 트램의 경우 훨씬 덜 해당되며, 이들은 종종 혼합 교통 상황에서 운행되며 따라서 비교적 가볍고 제동에 반응하며, 버스나 트럭과 거의 같은 속도로 정지할 수 있고, 일반적으로 적재된 세미 트레일러 트럭보다 짧은 시간에 정지한다.

열차는 전반적으로 비교적 예측 가능하고 자동차 교통보다 훨씬 덜 자주 통과하지만, 이러한 충돌은 특히 건널목에서 여전히 어느 정도 규칙적으로 발생한다. 따라서 철도용 입체 교차는 구현하기가 덜 어렵고 비용도 덜 들며, 도로 사망률에 비해 열차 충돌률이 비교적 낮은 점을 고려하지 않을 때도 모든 당사자에게 안전을 개선하는 결과를 가져온다.

단점
특히 도로 분기점의 경우, 입체 교차로는 터널, 램프, 교량과 같은 대규모 물리적 구조물이 필요하기 때문에 일반적으로 공간 집약적이고 복잡하며 비용이 많이 든다. 높이가 거슬릴 수 있으며, 이는 입체 교차로가 유발하는 대규모 교통량과 결합되어 인근 토지 소유자 및 주민들에게 인기가 없다. 이러한 이유로 새로운 입체 교차로 제안은 상당한 대중의 반대에 부딪힐 수 있다.

그러나 철도-철도 입체 교차는 표준 도로 또는 고속도로 입체 교차보다 훨씬 적은 공간을 차지한다. 부분적으로 이는 고속에서도 철도 운영에 갓길이 필요하지 않고, 교통파와 같이 잘 문서화된 현상으로 인해 전체 교통 흐름이 가장 혼잡한 구간에 의해 결정되는 유사한 도로 프로젝트보다 부분 입체 교차가 더 많은 개선을 가져오기 때문에 수용해야 할 분기점과 지선 연결이 훨씬 적기 때문이다.

그러나 고속도로, 혼합 및 철도 전용 입체 교차 프로젝트는 특히 건설 비용을 절감하기 위해 교통 충돌 완화 없이 건설된 활성 통행로를 '개량'할 때 상당한 엔지니어링 전문 지식과 노력이 필요하며, 특히 여러 환경 및 기존 교통 관련 영향을 연구하고 결정하며 적절히 완화해야 할 때 (대부분의 관할권에서 이러한 종류의 프로젝트에 대해 법적으로 요구됨) 건설하는 데 매우 비싸고 시간이 많이 걸릴 수 있다.

입체 교차된 보행자 및 자전거 경로는 일반적으로 고강도 교통 통로(특히 고속도로)와 교차하지 않기 때문에 비교적 적은 공간을 차지한다. 그러나 계단이 있는 입체 교차된 보행자 건널목은 접근성 문제를 야기하며 1990년 미국 장애인법과 충돌할 가능성이 있다. 일부 건널목에는 엘리베이터가 있지만, 이러한 조치는 시간이 많이 걸리고 사용하기 불편할 수 있으며, 이러한 보도교와 보행자 지하도 중 많은 수가 사용되지 않거나 버려지고 울타리로 막혀 있다.

더 높은 속도 제한을 허용하는 입체 교차 도로는 실제로 '위빙'(아래 참조), 유도된 수요에 따른 충돌 가능성 증가, 그리고 정지 신호, 횡단보도, 더 빈번한 회전 및 교차로에서 지상에서 제공되는 자극과 활동이 거의 또는 전혀 없는 상태에서 장거리를 고속으로 운전하는 단조로움으로 인한 입증되지 않은 잘못된 안전감으로 인해 안전을 저해할 수 있다.

도로
개요
이 용어는 도로 중 하나 이상의 직접적인 교통 흐름이 방해받지 않는 도로 분기점을 설명하는 데 가장 널리 적용된다. 직접 연결 대신, 차량은 분기점에서 다른 도로에 접근하기 위해 진출입 램프(미국, 오스트레일리아, 뉴질랜드) 또는 슬립 로드를 사용해야 한다. 분기점을 통과하여 계속되는 도로도 입체 교차로라고 부를 수 있다.

일반적으로 대규모 고속도로, 간선도로, 모터웨이 또는 듀얼 캐리지웨이는 전체 또는 일부 구간에서 입체 교차로로 선택된다. 입체 교차로는 평면 교차로와 비교하여 도로의 용량을 크게 증가시킨다. 예를 들어, 영국 모터웨이에서 평면 교차로를 찾는 것은 극히 드물다. 미국 주간고속도로에서는 거의 불가능하지만, 몇 군데는 존재한다.

차량이 정지할 필요 없이 어떤 방향에서든 분기점을 통과할 수 있다면, 그 분기점은 완전 입체 교차 또는 자유 흐름으로 설명된다.
섬네일|right| 라이프치히-할레 공항의 아우토반 위 유도로를 지나가는 비행기—입체 교차의 한 형태

유형
완전 분리
이러한 분기점은 두 개의 고속도로를 연결한다.
섬네일|M25 모터웨이 (아래)와 M23 모터웨이 (위) 사이의 4단계 스택형 교차로.
 스택형 교차로 (중앙 지점에서 교차하는 레벨 수에 따라 2층, 3층 또는 4층 스택)
 클로버형 나들목
 트럼펫형 나들목
 클로버스택형 나들목
 방향 T형
 반방향 T형
 터빈형 나들목
 풍차형 나들목
 다양한 형태의 스파게티 분기점

부분 분리
이러한 분기점은 두 도로를 연결하지만, 한 도로만 완전히 입체 교차되어 있다. 즉, 한 도로의 차량은 양보선이나 신호등에서 정지할 필요가 없지만, 다른 도로로 전환할 때 정지해야 할 수도 있다.
 다이아몬드형 나들목
 부분 클로버형 나들목
 싱글포인트 나들목
 회전교차로 나들목
 콤팩트 입체 교차로: 두 도로가 콤팩트한 "연결 도로"로 연결되며, 각 끝에는 주요-보조 우선 교차로가 있다. 일반적으로 클로버형 나들목의 변형이지만, 4개의 사분면 대신 2개의 사분면만 포함한다.

위빙
섬네일|right|위빙의 예시, 차량이 좌측통행한다. 입체 교차로로 진입하는 파란색 차량과 출구로 나가는 빨간색 및 파란색 차량 모두 주어진 짧은 거리에서 차선을 변경해야 한다.
입체 교차로가 있는 도로에서 위빙은 진입 램프 바로 뒤에 진출 램프를 배치하여, 다음 분기점에서 도로를 벗어나려는 교통과 이전 분기점에서 진입하려는 교통 간에 충돌을 일으킨다. 이러한 상황은 분기점 설계자가 분기점에서 진출 램프보다 진입 램프를 먼저 배치했거나(예: 클로버형 나들목) 많은 밀집된 분기점이 있는 도시 지역에서 가장 흔하다. 코번트리의 순환선은 악명 높은 예시이며, M25 남부 구간, 버밍엄 북서쪽 M6/M5 분기점, 브리스틀 서쪽 A4/M5 분기점도 마찬가지다. 위빙은 최대 의 매우 빠른 도로에서 측면 충돌을 유발할 수 있으며, 사각지대 문제도 발생한다.

분기점의 설계가 특이한 경우, 위빙은 주도로 외의 다른 곳에서도 문제가 될 수 있다. M6 7번 분기점에서 이러한 예시를 찾을 수 있다. M6 동쪽 진출 램프에서 회전교차로로 진입하는 차량은 이미 회전교차로에 진입하여 M6 서쪽 진입 램프를 사용하려는 차량과 위빙해야 한다. 이는 분기점 서쪽의 램프들이 일반적인 서쪽 호의 바깥쪽이 아니라 동쪽 호의 안쪽에서 회전교차로에 연결되기 때문이다. 두 램프는 회전교차로 안쪽의 단일 차선으로 연결되어 있으며, 서쪽 진입 램프를 사용하려는 차량은 이 차선으로 진입해야 하고, 동쪽 진출 램프에서 나오는 차량은 이 차선을 떠나야 한다.

위빙은 집산도로 또는 브레이디드 램프를 사용하여 진입 및 진출 교통을 분리함으로써 완화할 수 있다.

유형
위빙 구역은 각 교통 흐름에 필요한 차선 변경 횟수에 따라 세 가지 범주로 분류할 수 있다.
 유형 A 구성: 모든 위빙 교통은 최소 한 번 차선을 변경해야 한다.
 유형 B 구성: 두 위빙 이동 중 하나는 차선 변경 없이 완료할 수 있고, 다른 이동은 최대 한 번의 차선 변경이 필요하다.
 유형 C 구성: 한 위빙 이동은 차선 변경이 필요 없는 "직진" 차선이 있고, 다른 흐름은 최소 두 번의 차선 변경을 해야 한다.

길이
미국에서 위빙 구역의 길이는 램프 차선 가장자리의 왼쪽 가장자리에서 떨어진 지점부터, 이 두 지점이 로 분리된 다이버지 고어 구역의 지점까지 측정된다. Roess 등은 이러한 측정 관행이 클로버형 나들목을 포함하는 위빙 램프가 관련되었던 1963년 공공 도로국에서 수집한 데이터베이스로 거슬러 올라간다고 추측한다. 초기 설계에서는 진출 램프의 출발 각도가 진입 램프의 합류 각도보다 크다.

철도
도로 및 보행자 도로와 함께

철도 건설에서 입체 교차는 또한 건널목을 피하기 위해 선을 가로지르는 모든 도로 또는 보행자 도로가 교량을 통해 철도 아래 또는 위를 지나도록 하는 것을 의미한다. 이는 안전을 크게 향상시키고 고속선의 안전한 운영에 매우 중요하다. 새로운 건널목의 건설은 일반적으로 허용되지 않으며, 특히 고속철도 노선의 경우 더욱 그렇다. 도로 및 철도 교통량이 증가함에 따라 건널목은 점점 더 드물어지고 있다. 네트워크 레일은 영국에서, 멜버른에서는 건널목 제거 프로젝트의 일환으로 건널목 제거 노력을 하고 있다.

1896년에서 1899년 사이에 건설된 런던 연장선은 영국 최초의 완전 입체 교차 철도였다. 이는 라이트 레일 및 심지어 트램에도 적용된다.

입체 교차

철도 용량을 늘리기 위해 기존의 평면 교차 대신 입체 교차 방식으로 선로를 교차하려는 시도가 있었다. 입체 교차된 철도 분기점은 입체 교차로 알려져 있으며, 그렇지 않은 것은 평면 교차이다.

1897년, 런던 사우스웨스턴 철도 (LSWR)는 베이싱스토크 남쪽 워팅 분기점에 입체 교차를 사용하여 솔즈베리와 사우샘프턴 노선의 교통이 상충되는 움직임 없이 합류할 수 있도록 했다. 이는 "배틀다운 플라이오버"로 알려졌다. 또한 영국에서는 서던 철도가 나중에 바쁜 LSWR 본선의 다른 부분에 입체 교차를 광범위하게 사용했다.

오늘날 영국에서는 클랩햄 분기점 철도역 북쪽에 밀집된 입체 교차망이 (기술적으로는 여러 분기점의 조합이지만) 하루에 4,000대 이상의 열차를 처리한다 (약 15초마다 1대).

사실상 모든 주요 철도 노선은 더 이상 평면으로 교차하지 않는다 (많은 노선이 분기되지만).

고속철도 (+)
거의 모든 고속철도 노선에서 더 빠른 속도를 위해 입체 교차가 필요하다. 따라서 많은 고속선은 고가로 건설되며, 특히 대만과 일본은 고속선 옆 인구 밀도가 프랑스, 이탈리아 또는 독일보다 높다.

미국에서는 니켈 플레이트 로드의 클리블랜드, 오하이오주를 통과하는 입체 교차가 1913년에 완성되었다. 가장 빈번한 사용은 나중에 옛 펜실베이니아 철도 본선에서 발견되었다. 이 노선들은 현재 암트랙이 소유한 노스이스트 코리더와 키스톤 코리더의 일부로 포함되어 있다. 이들 분기점 중 가장 복잡한 것은 필라델피아 동물원 근처에 있으며, 암트랙, SEPTA, 뉴저지 트랜짓, 노퍽 서던, CSX 교통, 콘레일의 철도 교통을 처리한다.

“1520 지역”이라고 알려진 지역에는 옛 소련 및 동일 궤간을 사용하는 다른 지역이 포함되는데, 가장 복잡한 입체 교차 철도 지점은 우크라이나의 류보틴에 있다.

보도교 및 지하도
보도교와 지하도 (북아메리카와 영국에서는 도로를 지칭할 때 언더패스라고도 불림)는 보행자와 자전거 이용자가 바쁘거나 빠른 도로를 건널 수 있도록 사용될 수 있다. 지상 보행자 건널목이 일반적으로 허용되지 않으므로 고속도로 위아래에 자주 사용된다. 철도도 마찬가지다. 1860년대 뉴욕시의 센트럴 파크에 도입되었지만, 지하도는 오늘날 유럽, 특히 네덜란드와 덴마크와 같이 자전거 이용이 강력하게 권장되는 국가에서 훨씬 더 흔하다. 긴 지하도는 터널이라고 불릴 수도 있다.

 각주 

분류:교통 시설