본 연구는 국내 유료도로에 적용될 ETCS의 방식을 결정하기 위해 ETCS 현장성능평가에 참여한 6개 업체의 현장성능 평가 과정을 소개하고 이에 대한 평가결과를 분석한 것이다 현장성능평가에 참여한 업체의 주요 통신방식은 능동형 RF(전파)방식과 IR(광파)방식의 ETC 시스템이다. 본 연구에서는 업체별 통신방식과 시스템을 비교$\cdot$분석하고 시스템 구성과 기본성능을 확인한 후, 최종적으로 현장성능시험의 시험항목별 시험내용과 평가결과를 분석하였다. 현장성능평가 분석결과, 현장성능시험에 참여한 6개 업체 가운데 IR방식 1개 업체와 RF방식 2개 업체는 평가기준을 만족하고 나머지 3개 업체는 평가기준을 통과하지 못했지만, 전반적으로 볼 때, 그동안의 많은 시험과 개발과정을 거쳐 안정화가 되어 가고 있는 것으로 여겨진다. 본 현장시험에 사용한 성능평가방법은 현재 고속도로를 이용하는 또는, 하이패스에 이용되는 패턴을 충분히 고려하였지만, 발생될 수 있는 여러 경우에 대해 한국도로공사 자체기준으로 시험방법과 시험횟수를 정하였기 때문에 이에 대한논란의 여지는 있을 수 있다 따라서, 실제 고속도로상에서 발생될 수 있는 운전자의 행태나 도로 운영 방법 등 차량운행실태 등을 고려한 현장성능 시험 표준방법론의 개발이 필요한 것으로 판단된다.
본 연구는 국내 유료도로에 적용될 ETCS의 방식을 결정하기 위해 ETCS 현장성능평가에 참여한 6개 업체의 현장성능 평가 과정을 소개하고 이에 대한 평가결과를 분석한 것이다 현장성능평가에 참여한 업체의 주요 통신방식은 능동형 RF(전파)방식과 IR(광파)방식의 ETC 시스템이다. 본 연구에서는 업체별 통신방식과 시스템을 비교$\cdot$분석하고 시스템 구성과 기본성능을 확인한 후, 최종적으로 현장성능시험의 시험항목별 시험내용과 평가결과를 분석하였다. 현장성능평가 분석결과, 현장성능시험에 참여한 6개 업체 가운데 IR방식 1개 업체와 RF방식 2개 업체는 평가기준을 만족하고 나머지 3개 업체는 평가기준을 통과하지 못했지만, 전반적으로 볼 때, 그동안의 많은 시험과 개발과정을 거쳐 안정화가 되어 가고 있는 것으로 여겨진다. 본 현장시험에 사용한 성능평가방법은 현재 고속도로를 이용하는 또는, 하이패스에 이용되는 패턴을 충분히 고려하였지만, 발생될 수 있는 여러 경우에 대해 한국도로공사 자체기준으로 시험방법과 시험횟수를 정하였기 때문에 이에 대한논란의 여지는 있을 수 있다 따라서, 실제 고속도로상에서 발생될 수 있는 운전자의 행태나 도로 운영 방법 등 차량운행실태 등을 고려한 현장성능 시험 표준방법론의 개발이 필요한 것으로 판단된다.
This study introduces the process of the field test of ETCS that has been performed by six enterprises for selecting the type of ETCS that will be applied to the internal tall roads. The main communication modes of six enterprises are active RF(radio wave)type and IR(optical wave)type. In this study...
This study introduces the process of the field test of ETCS that has been performed by six enterprises for selecting the type of ETCS that will be applied to the internal tall roads. The main communication modes of six enterprises are active RF(radio wave)type and IR(optical wave)type. In this study, communication modes and systems, which are being used by each enterprises, have been compared and analyzed. Besides this, the configuration and the basic performances of the system have been checked. After those, the contents of the field performance test classified by the items of the test and the results of the test, finally, have been analyzed. Through analyzing the test, it is found that an enterprise using IR type and two enterprises using RF type satisfied the standards of the test and the others failed to meet the standards. However, the enterprises seem to be becoming stable by a large number of tests and the effort for improving from general point of view. Although the methods of performance evaluation in this field test considered enough patterns that are used in the present highway or Hi-Pass, there might possibly be some problems in the results because Korea Highway Corporation had decided the method and the number of times of the test according to their own standards about the various situations that can happen. Therefore, it will be needed to develop the method of standards for testing the performance which can be correspond with driver's behavior that can actually happen on the highway or the methods of transportation management.
This study introduces the process of the field test of ETCS that has been performed by six enterprises for selecting the type of ETCS that will be applied to the internal tall roads. The main communication modes of six enterprises are active RF(radio wave)type and IR(optical wave)type. In this study, communication modes and systems, which are being used by each enterprises, have been compared and analyzed. Besides this, the configuration and the basic performances of the system have been checked. After those, the contents of the field performance test classified by the items of the test and the results of the test, finally, have been analyzed. Through analyzing the test, it is found that an enterprise using IR type and two enterprises using RF type satisfied the standards of the test and the others failed to meet the standards. However, the enterprises seem to be becoming stable by a large number of tests and the effort for improving from general point of view. Although the methods of performance evaluation in this field test considered enough patterns that are used in the present highway or Hi-Pass, there might possibly be some problems in the results because Korea Highway Corporation had decided the method and the number of times of the test according to their own standards about the various situations that can happen. Therefore, it will be needed to develop the method of standards for testing the performance which can be correspond with driver's behavior that can actually happen on the highway or the methods of transportation management.
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문제 정의
분석하고 시스템 구성의 적정성, 기본성능확인 및 성능평가를 통하여 적절한 시스템을 선정함으로써 향후 ITS 및 대중교통 요금지불 수단의 통합 또는 상호 호환성 확보를 위한 기반을 마련하고자 한다.
이러한 취지하에 ETCS 통신방식별 성능평가 결과에 대한 내용을 소개하고자 한다.
이상으로 ETCS에서 사용하는 주요 통신방식인 RF(전파)방식과 IR(광파)방식의 ETC 시스템에 대한 현장성능평가의 내용을 소개하였다.
가설 설정
- 시험차량에 부착한 OBU ID와 현장성능시험결과표의 OBU ID가 서로 일치하여야 한다.
제안 방법
각 평가대상업체는 현장평가 4주전에"현장에 시스템을 설치하고 자체 테스트를 시행하여 시스템을 안정화할 수 있도록 하였으며, 평가 하루 전 사전확인 점검일에 아래와 같은 수량의 단말기와 시험용 카드를 제출하도록 하였다.
네 번째 IR-DSRC D방식은 능동형 DSRC B 방식과 마찬가지로 Two Gentry 구조로 되어 있으나 Gentry에 장비를 설치하지 않고, 아래 그림에서 보듯이 중심부에 긴축을 연결하여 축에 안테나와 차종 분류기를 2개씩 설치하였다. 통신영역은 1, 2차안테나에 의해 두 개의 직사각형 형태로 나타나며 전체 길이 10m, 폭 4.
또한, OBU를 부착한 차량이 통신구역 진입시 OBU 고유번호 및 차량속성정보(차종 등)를 송신하고 안테나가 이를 수신 처리하여 스마트카드로. 부터 해당 통행료를 차감 정산하며, 통행료 징수내용이 확인 될 경우에는 결과 및 잔액을 표시하며 내용확인이 불가능한 위반차량일 경우에는 후면 번호판을 촬영하여 기록하도록 한다.
본 현장성능평가는 국내 유료도로에 적용될 ETCS 의 방식을 결정하기 위한 것으로 기술평가를 통하여 방식 또는 시스템별 문제점을 비교 . 분석하고 시스템 구성의 적정성, 기본성능확인 및 성능평가를 통하여 적절한 시스템을 선정함으로써 향후 ITS 및 대중교통 요금지불 수단의 통합 또는 상호 호환성 확보를 위한 기반을 마련하고자 한다.
전문가에 의뢰하여 실시하였다. 사전확인 결과, 모든 참여업체가 제안내용과 일치하였으며 참가조건을 만족한 것으로 나타나 현장성능평가를 진행하였다.
사전확인은 현장성능평가 하루 전에 실시하였으며, 시험항목 특히, 전문성이 요구되는 통신출력 및 영역확인과 보안모듈기능확인 부분은 전문기관 및 전문가에 의뢰하여 실시하였다. 사전확인 결과, 모든 참여업체가 제안내용과 일치하였으며 참가조건을 만족한 것으로 나타나 현장성능평가를 진행하였다.
세 번째 IR-DSRC C방식은 능동형 DSRC A 방식과 마찬가지로 안테나와 Gentry가 하나로 구성되어 있으며, 통신영역은 20m이고 차종분류는 지상에서 레이저 스캔 방식을 이용하였다.
시험은 오전, 오후로 나누어 실시하며, 연속주행시험 후 현장성능시험결과표, 위반차량촬영 결과표, 스마트카드 처리로그표로 구성된 결과물을 출력하는 순서로 실시하며, 특별한 사유가 없는 한 오전 시험에 사용된 단말기와 카드는 오후 시험시 교체하여 사용하였다.
앞서 설명한 시스템 기본 구성원리에 따라 현장 시스템을 구성하되 각 참여방식별로 통신영역이나 Gentry의 수, 작동방식에 약간의 차이를 두어 현장 평가를 수행하였다.
대상 데이터
본 평가는 1차(2003. 4.28-5. 17)시험과 2차 (2004. 1. 5~ 1.31)시험으로 구분하며 중부내륙고속도로 내 시험도로(가남 JC 부근) 1.5KM 구간(시험차량 가 . 감속구간 제외)에서 시행되었으며, 시험 차량은 다음과 같이 1종과 3종, 7종(기타)의 차량만을 사용하였다.
첫 번째 능동형 DSRC A방식은 안테나와 Gentry가 하나로 구성되어 있어 통신영역이 BER IO, 기준에서는 7m이고 BER 10-5기준에서는 5m에 불과하며, 차종분류는 지상에서 레이저 스캔 방식을 이용한 차종분류장치를 사용하였다.
이론/모형
6m의 하나의 직사각형으로 표현된다. 차종분류는 타 방식과 마찬가지로 지상에서 레이저 스캔 방식을 이용하였다.
성능/효과
IR-DSRC C형의 경우, 모든 부분에서 에러를 나타냈으나 차종분류(98.78%)와 위반차량 정확도(99.68%)는 기준을 만족하였고, 통신 정확도가 96.16%로 기준(99%)에 미치지 못한 것으로 나타났다.
IR-DSRC D형, 능동형 DSRC E형과 F형의 경우, 모든 부분에서 기준을 통과하여 비교적 안정적인 것으로 나타났다.
결론적으로 다른 시스템에 비해 통신가능영역이 매우 좁기 때문에 이로 인한 OBU와의통신오류가 많았을 것으로 판단되며, 전반적인 시스템의 안정화가 미흡한 것으로 판단된다.
능동형 DSRC A형의 경우, 타차종 혼합주행이나 고속주행, OBU부착 위치별 등 일반적인 상황보다는 특수한 상황에서의 오류가 많았으며 특히, OBU 2개 부착 시험에서는 총 195회 중 무려 20회, 설비고장대처능력시험에서 총 180회 중 63회의 에러가 나타났다. 결론적으로 다른 시스템에 비해 통신가능영역이 매우 좁기 때문에 이로 인한 OBU와의통신오류가 많았을 것으로 판단되며, 전반적인 시스템의 안정화가 미흡한 것으로 판단된다.
능동형 DSRC B형의 경우, 통신정확도가 98.55%로 기준인 99%에는 미치지 못하였으나 비교적 양호하게 나타났으며, 위반차량 정확도도 100% 정확한 것으로 나타났으나, 차종분류 정확도가 94.27%로 기준(97%)에 훨씬 미치지 못한 것으로 나타났다.
능동형 DSRC B형의 경우에도 타차종 혼합주행이나 고속주행, OBU부착 위치별, 설비고장 등 일반적인 상황보다는 특수한 상황에서 오류가 많았으며, 특정 시험에 집중되기보다는 에러가 모든 시험에서 고르게 나타났다. 세부 원인도 OBU 인식 불가, 카드 로그 에러 등 다양한 형태로 나타났고 일부 단말기나 카드 고장으로 인하여 에러가 집중된 경우도 있어 시스템의 안정화가 필요한 것으로 판단된다.
방식별로 구분하여 보면, 능동형 DSRC A형은 통신정확도가 92.77%로 기준(99%)과 많은 차이를 나타냈으나 차종분류와 위반차량 정확도에서는 거의 100%에 가까운 정확도를 나타냈다.
여섯 번째 능동형 DSRC F방식은 능동형 DSRC B방식과 유사한 Two Gentry 구조로 되어있으며, 장치 구성도 유사하나 보조안테나의 통신역역 폭이 70m로 B방식 40m 보다 넓다.
것으로 판단된다. 차종분류에러와 위반차량 에러는 중속주행시험시 각각 10개씩 발생했는데, 이는 차로제어기의 이상오류로 이상원인을 개선한 이후의 시험에서는 모두 안정한 시험결과를 나타냈다.
2개, 면제 . 할인시험 2개, OBU 부착위치별 2개로 모두 6개 발생했는데, 대부분 Shadowing상태, 노변장치와 차량장치간 통신속도 및 통신각도 등의 이유로 통행료가 정상적으로 징수되지 않은 것으로 판단되며, 차종분류에러는 100-160 km/h에서 단 1개 발생했는더】, 고속에서의 통신에러로 인해 발생한 것으로 판단된다.
현장성능평가 결과, 위반차량 감지 정확도는 모든 참여업체가 95%기준을 만족하는 것으로 나타났으나 차종분류와 통신정확도에서는 기준을 통과하지 못하는 것으로 나타났다.
후속연구
차종 분류에러는 60-100km/h 주행시 근접주행으로 인한 버스와 승용차를 기타차종으로 분류하는 형태의 오류가 14개 나타났다. 결론적으로 본 시스템은 고속, 근접주행으로 인한 차종분류나 카드처리 부분에 대한 일부 시스템 개선이 필요한 것으로 판단된다.
그러나, 기존의 하이패스는 수동형 DSRC방식으로 한국정보통신기술협회의 표준에 적합하지 않을 뿐만 아니라 사용주파수가 국가 표준에 맞지 않아 건설교통부와 한국도로공사는 다양한 방식의 ETCS를 시험한 후 새로운 시스템을 채택하기 위하여 2003년 5월에 현장성능평가를 수행하여 IR(Infixed)방식의 ETCS 사업자를, 2004년 1월에 다시 현장성능평가를 수행하여 RF(Radio Frequency)방식의 ETCS 사업자를 선정하여 향후 듀얼 방식으로 ETCS 사업화가 추진될 예정이다.
그러므로 가장 먼저 ETCS 사업을 수행한 한국도로공사의 현장성능평가는 시스템 성능시험 이상의 참고사례가 될 것이며, ETCS 사업의 활성화에 큰 도움이 될 것이다.
이러한 현실에서 ETC 시스템 성능도 중요하지만, 향후에는 ETC 시스템의 표준화와 시스템의 상호 호환성 확보가 더 중요시 될 것이다.
전체적으로 통신방식 등 H/W적인 문제보다는 S/W측면에서의 오류로 향후 개선의 여지가 많은 것으로 판단된다.
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