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연동교차로를 위한 통행시간기반 신호제어 알고리즘의 현장 적용 및 평가
Application and Evaluation of a Traffic Signal Control Algorithm based on Travel Time Information for Coordinated Arterials 원문보기

大韓交通學會誌 = Journal of Korean Society of Transportation, v.27 no.5, 2009년, pp.179 - 187  

정영제 (서울시립대학교 교통공학과) ,  김영찬 (서울시립대학교 교통공학과)

초록
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본 연구에서는 구간통행시간을 기반으로 하는 실시간 교통신호제어 알고리즘을 개발하였으며, 알고리즘의 현장 실험 및 평가를 수행하였다. 구간통행시간 기반 실시간 신호제어 알고리즘은 전체 접근로의 지체 균등화를 목적함수로 하며, 주요 과정으로는 개별차량 지체와 차량관측 시간을 이용한 대기행렬 해소시간의 산정과 이를 기반으로 교차로 지체를 산정하는 과정이다. 이후 이동류별 주기단위 지체변화량을 산정하고, 주기 결정 및 현시 배분 등의 과정이 이루어진다. 이동류별 지체의 산정과정에서는 연동교차로의 특성을 고려하여 HCM의 연동계수를 이용한 독립교차로에서의 지체로 환산하는 과정을 수행하며, 이때 누적주기의 프르브 차량 정보를 이용함으로써 보다 안정적 신호제어를 도모하였다. 통행시간 기반 신호제어 알고리즘의 현장실험 및 평가를 통해 TOD 제어와의 비교평가를 수행하였으며, 실험대상 가로축은 약 400m의 평균 교차로 간격을 가지는 일련의 4개 교차로로 구성되어 있다. 현장실험 및 평가 결과 TOD 제어 대비 지체 감소 효과와 더불어 이동류별 지체의 표준편차 감소를 통해 지체의 균등화 효과를 확인하였다. 본 연구를 통해 교통정보수집을 위한 범용의 검지체계에서 산출되는 개별차량의 구간통행시간 정보를 기반으로 하는 실시간 신호제어 알고리즘의 개발 및 평가를 수행하였으며, 이는 유비쿼터스 환경의 급속한 확산이라는 교통환경의 변화에 부응하기 위한 신호제어 방법론의 근본적인 변화에 궁극적인 목표를 두고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study develops a real-time signal control algorithm based on sectional travel times and includes a field test and evaluation. The objective function of the signal control algorithm is the equalization of delay of traffic movements, and the main process is calculating dissolved time of the queue...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • Massart(1995)는 차량번호판인식시스템(AVI)를 이용한 개별차량의 구간통행시간을 기반으로 하는 실시간 신호제어 시스템을 개발하였으며, 이는 <그림 1>과 같이 결정적 지체모형을 이용하여 주기 단위의 누적지체를 산정하기 위해 개별차량의 지체를 합산하는 방법을 이용하고 있다. 결정적 지체모형을 이용 하여 산정된 접근로별 지체를 통해 교차로 전체의 지체를 최소화 시키는 것을 실시간신호제어의 목표로 하고 있다. 신호제어를 위한 변수 산출과정은 주기단위 지체를 기반으로 접근로별 포화교통유율을 산출하며, 개별차량 지체에 의해 식 (1)에서와 같이 지체를 경험한 차량과 교차로 통과 시 적색신호를 경험하지 않아 자유속도로 주행한 차량으로 구분하여 포화교통유율을 산정한다.
  • 구간통행시간 기반 실시간 신호제어시스템 알고리즘 개발을 위한 본 연구는 신호제어시스템 개발을 위한 전체 연구 내용 중 교통신호제어기 또는 교통신호운영센터에 이식되기 위한 실시간 신호제어 알고리즘의 개발 및 현장 적용·평가에 관련한 내용만을 포함하고 있다.
  • 본 연구는 범용의 교통정보 수집장치를 이용한 개별 차량의 구간통행시간정보를 기반으로 실시간 신호제어를 수행하기 위한 알고리즘을 개발하기 위해 수행되었으며, 교통량 또는 점유율 등의 지점정보가 아닌 링크의 소통 상황이 반영된 구간통행시간 정보를 이용한 신호제어를 수행할 수 있도록 하였다. 이는 유비쿼터스 기술의 확산이라는 추세를 반영하여 아직 연구의 초기단계에 있으나 신호제어 방법론의 근본적인 변화를 목표에 두고 있다.
  • 본 연구에서는 무선통신을 기반으로 하는 개별 차량의 ID 수집이 가능한 범용의 교통정보 수집장치를 이용하여 개별차량 구간통행시간정보를 기반으로 하는 실시간 신호제어 알고리즘을 개발하고자 한다. 유비쿼터스기술의 발달에 따른 실시간 신호제어 방법론 변화를 통해 기존 점유율 기반 신호제어를 대체하는데 기반을 마련하고자 하며, 교통정보제공 등 다방면에서 활용 가능한 범용의 통신장비를 적용하여 신호제어를 수행하는 것이 궁극적인 목표라 할 수 있다.
  • 통행시간 기반 신호제어 알고리즘의 변수는 개별차량 통행시간지체로서 이는 식 (5)와 같이 개별차량 통행시간과 자유속도 주행 시 통행시간과의 차이를 통해 산정된다. 여기에서 개별차량 지체의 최대값을 지정하여 이상치를 제거하였으며, 이를 통해 택시 등의 링크내부 장시간 대기로 인해 발생되는 지체의 과대 추정을 방지하고자 하였다. 지체의 최대값은 일반적 지체모형에서 비포화 시 개별차량 지체의 최대치를 적색시간으로 하는 것과 동일한 사항으로 지체를 경험한 차량이 신호제어서비스를 제공받은 해당 현시 이외의 적색시간으로 하였다.
  • 본 연구에서는 무선통신을 기반으로 하는 개별 차량의 ID 수집이 가능한 범용의 교통정보 수집장치를 이용하여 개별차량 구간통행시간정보를 기반으로 하는 실시간 신호제어 알고리즘을 개발하고자 한다. 유비쿼터스기술의 발달에 따른 실시간 신호제어 방법론 변화를 통해 기존 점유율 기반 신호제어를 대체하는데 기반을 마련하고자 하며, 교통정보제공 등 다방면에서 활용 가능한 범용의 통신장비를 적용하여 신호제어를 수행하는 것이 궁극적인 목표라 할 수 있다.
  • 이동류별 지체 산정을 위해 연동차량의 비율에 따른 지체산정 프로세스를 이중화 하였으며, 이는 연동교차로에서 지체산정의 정확도 향상을 목표로 한다. 비포화 상태에서 우수한 연동상태를 나타내는 신호교차로의 경우 연동 서비스를 제공받지 못한 일부 차량의 높은 지체만이 관측되므로 대기행렬 해소시간이 과대 추정되는 경향을 가지게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DSRC(Dedicated Short-Range Communication)와 같은 양방향 통신이 가능한 통신기술을 통해 수집이 가능한 것은 무엇인가? 최근 IT 기술의 발달은 생활전반에 유비쿼터스기술의 형태로 급격히 확산되고 있으며, 이는 교통정보제공 및 교통운영관리 분야 등에서 활발히 적용 중에 있다. 그중 DSRC(Dedicated Short-Range Communication)와 같은 양방향 통신이 가능한 통신기술은 자동요금징수시스템(ETCS) 및 교통정보수집시스템 등에 활발히 적용되고 있으며, 이를 통해 개별차량의 ID 및 검지기 통과시각정보의 수집이 가능하다. 따라서 복수의 검지장치를 이용하여 실시간의 정확한 구간통행시간 정보가 수집 가능한 상황이다.
교통정보제공 및 교통운영관리 분야 등에서 활발히 적용 중에 있는 유비쿼터스기술 중 양방향 통신이 가능한 통신기술은 무엇인가? 최근 IT 기술의 발달은 생활전반에 유비쿼터스기술의 형태로 급격히 확산되고 있으며, 이는 교통정보제공 및 교통운영관리 분야 등에서 활발히 적용 중에 있다. 그중 DSRC(Dedicated Short-Range Communication)와 같은 양방향 통신이 가능한 통신기술은 자동요금징수시스템(ETCS) 및 교통정보수집시스템 등에 활발히 적용되고 있으며, 이를 통해 개별차량의 ID 및 검지기 통과시각정보의 수집이 가능하다. 따라서 복수의 검지장치를 이용하여 실시간의 정확한 구간통행시간 정보가 수집 가능한 상황이다.
기존 ITS에서 실시간 신호제어시스템의 경우 어떠한 한계가 있는가? 기존 ITS에서 실시간 신호제어시스템의 경우 루프검지기의 점유율 추세 정보를 기반으로 함에 따라 정지선등 특정 위치에서 신호제어 만을 위한 별도의 검지기 설치가 요구되며, 루프검지기와 같은 지점검지기의 점유율로서는 포화상태에서의 정보수집 제약으로 접근로 전체의 교통상황을 대변하기에는 한계가 있다. 따라서 실시간으로 수집된 구간통행시간, 지체 등의 구간정보를 이용한 신호제어 알고리즘이 요구되며, 현재는 교통신호제어를 위한 제반기술의 발달에 따른 운영 및 제어방법의 개선이 요구되는 시점이다.
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참고문헌 (10)

  1. 정영제.김영찬.백현수(2005), '구간검지체계의 통행시간정보를 이용한 신호제어알고리즘 개발', 대한교통학회지, 제23권 제8호, 대한교통학회, pp.181-191 

  2. 이영인.김상윤(2004), 'COSMOS에서의 Sub Area 운영 알고리즘에 관한 연구 및 평가', 대한교통학회지, 제22권 제2호, 대한교통학회, pp.109-119 

  3. M. Massart, M. Koshi, M. Kuwahara(1995), 'Traffic Signal Control based on Travel Time Information from Beacons', Proceedings of the Second World Congress on Intelligent Transportation Systems 

  4. Asano M., Nakajima A., Horiguchi R.(2003), 'A Traffic Signal Control based on a Queuing Model using ITS Sensing Technologies', Proceeding of the 10th World Congress on Intelligent Transportation Systems 

  5. 대한교통학회(2004), '도로용량편람', pp.209-366 

  6. Transportation Research Board(2000), 'Highway Capacity Manual 2000'. Washington DC: National Research Council, p.16-19-16-20 

  7. Paul C. Box, Joseph C. Oppenlander(1976), 'Manual of Traffic Engineering Studies', Institute of Transportation Engineers, pp.106-112 

  8. 교통개발연구원(2006), '차세대무선통신 신호제어 시스템 개발', pp.65-66 

  9. 김보겸(2007), '통행시간 지체기반 교통신호제어 알고리즘 개발', 서울시립대학교 석사학위 논문 

  10. 백현수(2008), '무선통신 검지자료를 이용한 통행시간기반 신호제어 알고리즘 개발', 서울시립대학교 박사학위 논문 

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