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문제 정의
- 특히 우리나라 보다 발전된 형태의 제어를 실시하는 외국의 신호 시스템을 조사함으로써 신호제어 전략 설정에 참고하도록 한다. 딜레마 구간 최소화 전략은 감응식 신호제어기 하에서 구현이 가능하므로 본 연구에서는 미국에서 개발된 감응식 신호제어기의 현시및 검지기 체계, 신호 운영상의 특징에 대해 알아보도록 한다.
- 딜레마 구간 최소화 전략은 감응식 신호제어기를 통해 운영이 가능하므로 감응식 신호제어기의 현시 및 검지기 체계, 신호 운영상의 특성에 대해 알아보도록 한다.
- 본 연구에서는 지방부 도로의 신호제어에 합리적인 감응식 신호제어기를 이용하여 접근 속도가 높은 교차로의 딜레마 구간 문제를 해결하기 위한 방안을 제시한다. 또한 신호 제어 전략을 미시적 시뮬레이터를 통해 비교분석하여 최적의 제어 전략을 제안하도록 한다.
- 정지선 검지기는 소통 측면에서 교차로의 지체 최소화를 목적으로 설계한다. 정지선 검지기는 적색시 DC Mode로 call을 인지하고, RTOR을 구분하며, 녹색 개시시 EC Mode로 초기녹색시간을 제공하는 역할을 한다.
가설 설정
- 좌회전 동시 신호로 완전감응제어로 운영한다. 주방향은 상시 우회전, 부방향은 우회전이 매우 적으므로 없는 것으로 가정한다.
제안 방법
- 각 전략별로 5번씩 시뮬레이션하여 분석하였다.
- 평가결과 각 제어전략은 각각 일정한 조건 하에서 딜레마구간을 최소화 할 수 있다는 결론을 얻었다. 그러나 안전과 소통 양 측면을 모두 고려한 제어방안의 필요성이 요구됨에 따라 일본의 딜레마구간 제어전략과 EC-DC Control의 정지선 검지기 기능을 혼합한 새로운 전략을 개발하였다. 분석 결과 새로운 신호제어전략은 안전 및 소통 측면에서 효과적인 것으로 나타났다.
- 제어 전략에 따른 효과분석은 미시적 시뮬레이터를 통해 각 시나리오별로 평가한다. 독립교차로의 제어 전략에 따른 효과 척도는 소통 측면에서 신호 교차로의 효과 척도인 평균정지지체를 사용하며, 안전 측면에서는 딜레마 구간에 포함되는 차량수의 변화와 Max- Out Probability를 통해 확인하도록 한다. 효과분석 결과를 토대로 딜레마 구간을 최소화 할 수있는 신호제 어전략을 개 발한다.
- 동일한 교통량 조건하에서 최대녹색시간을 변화시켜가며 그 효과를 비교해본다. 일정한 최대녹색시간 이후 결과가 동일한 경우에는 제외하였다.
- 딜레마 구간 최소화 전략을 평가하기 위해 국도 3호선의 대상교차로를 선정하여 실제 기하구조 및 교통류 특성이 유사한 미시적 시뮬레이터를 이용하여 효과분석을 실시한다.
- 딜레마구간 최소화 전략은 외국에서 제안된 방식 중 가장 효율적이며 현실적으로 적용이 가능한 방식을 설정하여 비교 평가한다. 제어 전략에 따른 효과분석은 미시적 시뮬레이터를 통해 각 시나리오별로 평가한다.
- 방안을 제시한다. 또한 신호 제어 전략을 미시적 시뮬레이터를 통해 비교분석하여 최적의 제어 전략을 제안하도록 한다.
- 안전을 고려한 신호제어 방식이다. 본 연구에서는 딜레마 구간 최소화 전략으로 Volume-Density Control과 일본의 'R형 검지기를 이용한 신호제어 수법', 그리고 미국의 EC-DC Control-8- 제안한다.
- 본 연구에서는 외국의 사례를 토대로 교차로의 소통 및 안전측면에서 효과적인 Volume-Density Control과 일본의 딜레마 구간 제어방안, EC-DC 검지기를 이용한 제어방안을 딜레마 구간최소화 전략으로 설정하였다 본 전략의 평가를 위해 국도 3호선의 대상교차로를 선정하여 현장조사를 실시하였으며 조사결과는 시뮬레이터에 반영하여 실제 교차로의 교통상황과 유사한 조건하에서 신호제어 전략을 평가하였다. 평가결과 각 제어전략은 각각 일정한 조건 하에서 딜레마구간을 최소화 할 수 있다는 결론을 얻었다.
- 부방향 교통량은 동일하게 가정한 후 직진 교통량을 v/c 비 0.3과 0.6으로 나누어 분석을 실시하였다.
- 딜레마 구간 최소화 전략은 검지기. 수의 최소화, 소통 및 안전측면에서의 효율성, 제어 알고리즘의 편이성 등을 고려하여 선정하였다. 전략은 Last Car Pass 기능을 갖는 Volume-Density Control과 일본의 딜레마 구간 제어 방안, 미국의 EC-DC Controls.
- 안전 측면에서 최대녹색시간에 따라 딜레마 구간 내 차량 수와 Max-Out Probability# 최소화할 수 있는 일본의 딜레마 구간 제어전략과 소통측면 에서 초기녹색시간을 효과적으로 제 공하며 RTOR을 구분하는 EC-DC Control의 정지선 검지기를 혼합하는 방식(이하 '전략 V')을 제안한다.
- 설정하도록 한다. 외국의 딜레마 구간 제어전략을 바탕으로 현장에 적용 가능한 전략을 설정하여 이를 평가함으로써 전략별 장. 단점을 분석하도록 한다.
- 설정이 요구된다. 외국의 딜레마 구간 제어전략을 분석하여 적용방안을 제시한다.
- 전략 I, II에서 마지막 차량이 정지선까지 이동한 후 종료하는 시점에 뒤 차량이 다시 딜레마 구간에 포함되는 문제를 해결하기 위해 일본의 딜레마 구간 제어 전략을 제안한다. 이를 Volume-Density Control에 적용하기 위해 검지기 위치는 일반적인 Volume-Density Control과 동일하게 120m로 한다.
- 딜레마구간 최소화 전략은 외국에서 제안된 방식 중 가장 효율적이며 현실적으로 적용이 가능한 방식을 설정하여 비교 평가한다. 제어 전략에 따른 효과분석은 미시적 시뮬레이터를 통해 각 시나리오별로 평가한다. 독립교차로의 제어 전략에 따른 효과 척도는 소통 측면에서 신호 교차로의 효과 척도인 평균정지지체를 사용하며, 안전 측면에서는 딜레마 구간에 포함되는 차량수의 변화와 Max- Out Probability를 통해 확인하도록 한다.
- 제어속도 범위 설정 및 시뮬레이터에 초기 진입속도 결정을 위해 Free Flow 상태의 접근 속도분포와 차두시간 분포를 조사하였다. 대상 접근로는 신대사거리의 상향(광주방향) 접근로이다.
- 차두시간은 정지선으로부터 상류부 100m에 비디오를 설치하여 조사하였다. 30초 단위로 분석한 결과 평균 L2대, 분산 1.
- 최대녹색시간이 55초로 동일한 경우 v/c 비를 변화시켜가며 분석을 실시하였다. 교통량이 적은 경우(v/c=0.
- 기초가 된다. 특히 우리나라 보다 발전된 형태의 제어를 실시하는 외국의 신호 시스템을 조사함으로써 신호제어 전략 설정에 참고하도록 한다. 딜레마 구간 최소화 전략은 감응식 신호제어기 하에서 구현이 가능하므로 본 연구에서는 미국에서 개발된 감응식 신호제어기의 현시및 검지기 체계, 신호 운영상의 특징에 대해 알아보도록 한다.
- 이는 전략 m의 경우에는 Volume-Density Control의 Gap-Reduction 기능과 딜레마 구간 제어가 동시에 이루어지면서 Gap 이 감소하기 때문에 Gap-Out이 일정시간 이후로는 모두 가능해지나 전략 a의 경우에는 두 개의 상류부 검지기가 다른 Gap-Setting으로 운영되며 동시에 Gap-Out이 되는 경우가 일정하지 않기 때문으로 판단된다. 효과분석 결과를 토대로 다음 장에서는 딜레마 구간 최소화를 위한 새로운 전략을 개발하여 이를 평가해 보도록 한다.
대상 데이터
- 정지선 검지기는 적색시 DC Mode로 call을 인지하고, RTOR을 구분하며, 녹색 개시시 EC Mode로 초기녹색시간을 제공하는 역할을 한다. 검지기 길이는 서울시 신신호시스템의 정지선 검지기와 호환사용하기 위해 동일한 길이인 4m를 사용한다. 상류부 검지기는 안전 측면에서 딜레마 구간에 포함되는 차량수를 최소화하기 위해 설계한다.
- 차두시간 분포를 조사하였다. 대상 접근로는 신대사거리의 상향(광주방향) 접근로이다.
- 선형이 양호한 교차로.독립교차로로 운영중인 교차로를 선정하였다. 또한 건설교통부의 '국도교통관리 시스템 구축사업, 의 대상지역인 일반국도 3호선을 중점 검토하여 국도 3호선 경기도 광주군내 신대 사거리를 대상교차로로 선정하였다.
- 높다. 따라서 평일야간 00:00~02:00(2시간)에 녹색신호 동안 대기차량에 의해 영향을 받지 않고 접근하는 차량을 대상으로 조사를 실시하였다. 1차로는 평균 접근속도 78.
- 독립교차로로 운영중인 교차로를 선정하였다. 또한 건설교통부의 '국도교통관리 시스템 구축사업, 의 대상지역인 일반국도 3호선을 중점 검토하여 국도 3호선 경기도 광주군내 신대 사거리를 대상교차로로 선정하였다. 신대 사거리는 독립교차로로 주방향은 직진 2차로와 좌회전 bay가 있는 전형적인 High-Speed Approach이며, 부방향은 전형적인 Low-Speed Approach이다.
- 제 V장 '신호제어전략 효과분석, 과 동일한 교차로를 대상으로 미시적 시뮬레이터를 통해 실시하였다.
이론/모형
- 계산식에 의한 딜레마 구간은 인지반응 시간, 감속도 등에 영향을 받으며, 현장적용시 교차로 간격, 차량 크기 등의 변수에 따라 범위가 바뀌므로 일반적인 딜레마 구간의 범위를 설정하여 제어 방안을 성립하는 것이 효과적이라고 판단되었다. 따라서 본 연구에서는 Parsonson과 Zegeer의 정지확률을 이용한 딜레마구간 상. 하류 경계를 제어 범위로 설정하였다.
성능/효과
- 3이었다. %2 적합도 검정 결과 차두시간은 포아송 분포를 보이는 것으로 나타났다. 따라서 신대 사거리 차두시간은 최소 차두시간 1.
- 4kph이다. 15% 속도는 61.2kph, 85% 속도는 87.4kph로 나타났으며 %2 적 합도 검정을 통해 1차로 속도 분포는 정규분포의 형태를 보이는 것으로 나타났다.
- 일본과 스웨덴의 경우 딜레마 구간의 하류경계는 정지선으로부터의 거리가 아니라 하류교차로의 Clearance Line(통과선)으로부터의 거리를 의미한다. 계산식에 의한 딜레마 구간은 인지반응 시간, 감속도 등에 영향을 받으며, 현장적용시 교차로 간격, 차량 크기 등의 변수에 따라 범위가 바뀌므로 일반적인 딜레마 구간의 범위를 설정하여 제어 방안을 성립하는 것이 효과적이라고 판단되었다. 따라서 본 연구에서는 Parsonson과 Zegeer의 정지확률을 이용한 딜레마구간 상.
- 이는 정지선 검지기를 이용한 초기녹색시간 제공과 두개의 검지기를 통한 단위 연장으로 주방향의 지체를 최소화 한 것이 주원인이 된다. 그러나 안전측면에서 볼 때 최대녹색시간에 큰 값을 적용하여도 Max-Out 이 되어 녹색신호 종료시 딜레마 구간 내 차량이 존재하는 결과를 보였다. 이는 상류부 두 개의 검지기 조합을 통해 녹색이 연장되므로 동시에 차량이 존재하지 않는 Gap-Out 시점이 쉽게 나타나지 않기 때문이다.
- 따라서 소통 측면에서는 전략 IV가 가장 효과적인 것으로 판단된다. 딜레마 구간 제어시에는 전략 m과 유사하게 최대 녹색 시간이 길어질수록 Max-Out Probability 가 감소하며 딜레마 구간 내 포함 차량수도 감소하였으나, 전략 in이 최적의 최대녹색시간 이후에는 딜레마 구간 내 포함되는 차량수가 존재하지 않는 것과 달리 전략 IV는 최대녹색시간에 큰 값을 적용해도 딜레마 구간 내 차량이 완전히 제거되지는 않는 것으로 나타났다. 이는 전략 m의 경우에는 Volume-Density Control의 Gap-Reduction 기능과 딜레마 구간 제어가 동시에 이루어지면서 Gap 이 감소하기 때문에 Gap-Out이 일정시간 이후로는 모두 가능해지나 전략 a의 경우에는 두 개의 상류부 검지기가 다른 Gap-Setting으로 운영되며 동시에 Gap-Out이 되는 경우가 일정하지 않기 때문으로 판단된다.
- 또한 상류 검지기들의 속도 범위는 적어도 전체 교통량의 70%를 포함해야 한다. 따라서 국도 3호선 신대 사거리의 접근로 1, 2 차로의 야간 접근속도를 조사한 결과 평균 15% 속도는 61kph 이며, 85% 속도는 87kph로 나타났다. 따라서 제어 속도 범위는 55kph(High~Speed Approach로 구분되는 속도, 35mph)에서 90kph 사이로 한다.
- 그러나 안전과 소통 양 측면을 모두 고려한 제어방안의 필요성이 요구됨에 따라 일본의 딜레마구간 제어전략과 EC-DC Control의 정지선 검지기 기능을 혼합한 새로운 전략을 개발하였다. 분석 결과 새로운 신호제어전략은 안전 및 소통 측면에서 효과적인 것으로 나타났다.
- 3인 경우에는 전략 IV와 유사한 결과를 보였다. 이는 정지선검지기의 초기녹색시간 제공이 Volume-Density Control의 Variable Initial Green에 의한 초기녹색시간 제공보다 지체 감소에 효과적인 것을 의미하며, 상류부 단일 검지기를 통한 녹색시간 연장이 두 개의 검지기를 사용했을 때 보다 효과적인 것으로 판단된다.
- 전략 Ⅱ의 Last Car Pass 기능은 검지된 마지막 차량이 정지선까지 이동하는 시간만큼 녹색을 연장함으로써 그 뒤 차량이 다시 딜레마 구간에 포함되는 경우가 발생하기 때문에 딜레마 구간제어에 효과적이지 못한 것으로 나타났다. 전략 Ⅲ의 경우에는 단위연장이 길어져 최대녹색시간이 짧은 경우에는 Max-Out Probability가 증가하며 딜레마 구간 내 포함되는 차량 수가 많이 나타났으나, 최대녹색시간이 적절하면 딜레마 구간 내 포함 차량 수를 최소화 할 수 있어 최적의 최대녹색시간 설정이 중요한 변수로 작용한다고 판단된다.
- 전략 Ⅲ의 경우에는 단위연장이 길어져 최대녹색시간이 짧은 경우에는 Max-Out Probability가 증가하며 딜레마 구간 내 포함되는 차량 수가 많이 나타났으나, 최대녹색시간이 적절하면 딜레마 구간 내 포함 차량 수를 최소화 할 수 있어 최적의 최대녹색시간 설정이 중요한 변수로 작용한다고 판단된다. 전략 IV의 경우에는 평균정지지체가 전략 I, U, HI에 비해 적게 나타났다.
- 최대녹색시간에 따른 딜레마 구간 내 차량 수를 살펴보면 전략ni(일본의 딜레마 구간 제어전략)이나 전략IV(EC-DC Control)보다 더 적은 최대녹색시간 이후 딜레마 구간 내 차량이 존재하지 않는 것으로 나타났다. 이는 Max-Out Probability에서도 명확히 나타나는데 기존 전략에 비해 녹색시간이 짧아지는 것을 볼 수 있다.
- 최대녹색시간에 따른 분석 결과 전략 a가 소통 측면에서 가장 효과적인 것으로 나타났다. 최대녹색시간이 55초로 동일한 경우 v/c 비를 변화시켜가며 분석을 실시하였다.
- 평가결과 각 제어전략은 각각 일정한 조건 하에서 딜레마구간을 최소화 할 수 있다는 결론을 얻었다. 그러나 안전과 소통 양 측면을 모두 고려한 제어방안의 필요성이 요구됨에 따라 일본의 딜레마구간 제어전략과 EC-DC Control의 정지선 검지기 기능을 혼합한 새로운 전략을 개발하였다.
- 독립교차로의 제어 전략에 따른 효과 척도는 소통 측면에서 신호 교차로의 효과 척도인 평균정지지체를 사용하며, 안전 측면에서는 딜레마 구간에 포함되는 차량수의 변화와 Max- Out Probability를 통해 확인하도록 한다. 효과분석 결과를 토대로 딜레마 구간을 최소화 할 수있는 신호제 어전략을 개 발한다.
후속연구
- 향후에는 본 전략이 실제 현장에 적용되었을 때의 효과분석이 요구되며 본 전략을 토대로 우리나라 실정에 맞는 효과적인 지방부도로 산호제어전략이 개발되어야 할 것으로 보인다.
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