[국내논문]행위자기반(agent-based) 보행 시뮬레이션 모델을 이용한 보행시설 설치 실험에 관한 연구 A Study on Installation Experiment of Pedestrian Facility Using Agent-based Pedestrian Simulation Model원문보기
본 연구의 목적은 CA(Cellular Automata)이론을 기반으로 행위자기반(agent-based) 보행시뮬레이션 모델을 개발하고, 개발된 모델을 보행시설 설치 실험에 적용하여보는 것이다. 이를 위하여 본 연구에서는 보행교통류에 CA이론이 적용된 모델을 검토하고, Fence라는 보행시설이 보행자의 통행속도에 미치는 영향을 분석하기 위해 실험을 계획하고 CA보행자 모델을 구축하였다. 구축된 CA보행자 모델은 초기화, 보행자 발생 유입, 측방이동, 전방이동의 하위모델로 구성되어 있다. 실험결과 Fence를 설치했을 때의 보행속도가 Fence를 설치하지 않았을 때의 보행속도보다 높게 나타나, 통행 방향이 다른 보행자가 혼재되어 있을 경우 Fence를 설치하지 않았을 때의 보행속도보다 높게 나타나, 통행 방향이 다른 보행자가 혼재되어 있을 경우 Fence를 설치하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 또한, Fence의 설치는 매우 혼잡한 상황에서보다 적당한 혼잡상태에서 더 큰 것으로 분석되었다.
본 연구의 목적은 CA(Cellular Automata)이론을 기반으로 행위자기반(agent-based) 보행시뮬레이션 모델을 개발하고, 개발된 모델을 보행시설 설치 실험에 적용하여보는 것이다. 이를 위하여 본 연구에서는 보행교통류에 CA이론이 적용된 모델을 검토하고, Fence라는 보행시설이 보행자의 통행속도에 미치는 영향을 분석하기 위해 실험을 계획하고 CA보행자 모델을 구축하였다. 구축된 CA보행자 모델은 초기화, 보행자 발생 유입, 측방이동, 전방이동의 하위모델로 구성되어 있다. 실험결과 Fence를 설치했을 때의 보행속도가 Fence를 설치하지 않았을 때의 보행속도보다 높게 나타나, 통행 방향이 다른 보행자가 혼재되어 있을 경우 Fence를 설치하지 않았을 때의 보행속도보다 높게 나타나, 통행 방향이 다른 보행자가 혼재되어 있을 경우 Fence를 설치하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 또한, Fence의 설치는 매우 혼잡한 상황에서보다 적당한 혼잡상태에서 더 큰 것으로 분석되었다.
The purpose of this paper is the development of an agent-based pedestrian simulation model. The simulation model is based on the Cellular Automata theory. The model consists of four components: initialization, pedestrian generation, lateral movement, and front movement components. We have applied th...
The purpose of this paper is the development of an agent-based pedestrian simulation model. The simulation model is based on the Cellular Automata theory. The model consists of four components: initialization, pedestrian generation, lateral movement, and front movement components. We have applied this model for experiment about pedestrian facility. In particular, we have experimented how the installation of fence is effective to resolve conflict pedestrian movements in different directions. We have found that the installation of the fence as a pedestrian facility can divide conflict moving pedestrians effectively. We have also found that the effect of the fence is bigger in slightly congested pedestrian flows than in severely congested pedestrian flows.
The purpose of this paper is the development of an agent-based pedestrian simulation model. The simulation model is based on the Cellular Automata theory. The model consists of four components: initialization, pedestrian generation, lateral movement, and front movement components. We have applied this model for experiment about pedestrian facility. In particular, we have experimented how the installation of fence is effective to resolve conflict pedestrian movements in different directions. We have found that the installation of the fence as a pedestrian facility can divide conflict moving pedestrians effectively. We have also found that the effect of the fence is bigger in slightly congested pedestrian flows than in severely congested pedestrian flows.
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문제 정의
CA이론을 기반으로 한 행위자기반 보행 시뮬레이션 모델을 개발하고, 이를 보행시설 설치 실험에 적용하기 위하여 본 연구에서는 우선, 선행연구고찰을 수행하였다. 선행연구고찰에서는 행위자기반 시뮬레이션 모델에 대한 이론적인 검토를 하고, 교통 분야에 한정하여 행위자기반 시뮬레이션 모델이 적용된 사례에 대하여 검토하였다.
본 연구에서 사용한 행위자기반 보행 시뮬레이션 모델은 CA이론을 기반으로 하고 있어, CA이론을 보행 교통류에 적용하는 것을 검토한 후, 시뮬레이션 모델의 알고리즘에 대하여 기술하였다.
본 연구에서는 현황을 묘사하기 위하여 보행 시뮬레이션 모델을 구축하는 기존의 연구들보다 한 단계더 나아가서, 구축된 보행 시뮬레이션 모델을 이용하여 보행시설의 설치 유무의 영향을 분석하기 위한 모의실험을 실시하였다.
이에 본 연구의 목적은 CA(Cellular Automata) 이론을 기반으로 행위자기반(agent-based) 보행 시뮬레이션 모델을 개발하고, 개발된 모델을 보행시설 설치 실험에 적용하여보는 것이다.
가설 설정
. 보행자는 대향 보행자의 유무에 따라 충돌을 피하려는 행동을 취한다.
. 보행자는 차량과 달리 일직선으로 통행하지 않으며 진로 변경시 후방 보행자를 고려하지 않는다.
. 행위자기반 시뮬레이션 모델은 일반 수학적 알고리즘과는 거리가 멀다. 대신 행위자기반 시스템 (agent-based system)을 기본 환경 (platform)으로 채택한다.
본 연구에서는 Blue와 Adlei가 정립한 CA 보행 시뮬레이션 모델을 기반으로 하여 실험을 위한 모델을 구축하였는데, 이를 위하여 다음과 같은 보행자의 특성을 가정하였다.
제안 방법
Batty [9]은 혼잡이 발생하기 쉬우나 관리가 가능한, 상업지역의 거리축제를 행위자기반 시뮬레이션 모델로 구축하여 발생할 수 있는 문제점과 개선방안을 제시하였다. Blue와 Adler [10, 11]는 CA。] 론을 기반으로 보행 시뮬레이션 모델을 구축하였다. 손영태 외 [12]는 CA이론을 기반으로 하고 보행자도로를 대상으로 한 시뮬레이션 모델을 개발하고, 보행자 도로의 용량과 각 밀도에서의 보행교통류의 특성값을 추정하여 현장 실측값과 비교하여, CA 이론을 바탕으로 한 행위자기반 시뮬레이션 모델이 보행 교통류를 표현하는데 무리가 없다고 제안하였다.
기본적으로 계단에서 내려오는 통행자와 계단을 올라가는 통행자간에는 보행속도에 차이가 발생하는데, 이러한 현상을 본 연구에서는 내려오는 통행자와 올라가는 통행자의 초기 통행속도를 다르게 설정함으로써 반영하였다. 본 연구에서 설정한 보행자속도는 내려오는 보행자는 3cell/sec, 내려오는 보행자는 2cell/sec로 각각 L5m/sec와 hn/sec에 해당한다.
이후, 본 연구에서 행위자기반 보행 시뮬레이션 모델을 구죽하기 위해 사용한 CA(Cellular Automata) 이론에 대하여 검토하고, 보행 교통류에 CA이론이 적용된 모델을 검토하였다. 마지막으로 본 연구에서는 Fence라는 보행시설이 보행자의 통행속도에 어떠한 영향을 미치는가를 실험하기 위해 실험계획을 하고, 실험을 수행하기 위한 CA 보행자 모델을 구축하여, 실험을 수행한 후 결과를 분석하였다.
본 연구에서는 실험을 위해과 같은 폭 5.4m, 길이 15m의 계단 기하구조를 설정하고, 보행교통류율을 1, 200인/시/m에서 6, 360인/시/m까지 변화시키면서, Fence가 설치되어있지 않을 경우와 설치되어있을 경우를 비교하는 모의실험 계획을 수립하였다.
실험에 적용하여보았다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 행위자기반 보행 시뮬레이션 모델을 구축하기 위해 사용한 CA(Cellular Automata)이론에 대하여 검토하였고, 보행교통류에 CA이론이 적용된 모델을 검토하였으며, Fence라는 보행시설이 보행자의 통행속도에 어떠한 영향을 미치는가대한 실험을 수행하여 결과를 분석하였다. 분석결과, Fence를 설치했을 때의 보행속도가 Fence를 설치하지 않았을 때의 보행속도보다 높게 나타나는 결과를 얻을 수 있었고, Fence 설치의 효과는 매우 혼잡한 상황에서보다 적당한 혼잡상태에서 더 크다는 것을 얻을 수 있었다.
이상에서 본 연구의 목적인 CA(Cellular Automata) 이론을 기반으로 행위자기반(agent-based) 보행 시뮬레이션 모델을 개발하고, 개발된 모델을 보행시설 설치 실험에 적용하여보았다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 행위자기반 보행 시뮬레이션 모델을 구축하기 위해 사용한 CA(Cellular Automata)이론에 대하여 검토하였고, 보행교통류에 CA이론이 적용된 모델을 검토하였으며, Fence라는 보행시설이 보행자의 통행속도에 어떠한 영향을 미치는가대한 실험을 수행하여 결과를 분석하였다.
선행연구고찰에서는 행위자기반 시뮬레이션 모델에 대한 이론적인 검토를 하고, 교통 분야에 한정하여 행위자기반 시뮬레이션 모델이 적용된 사례에 대하여 검토하였다. 이후, 본 연구에서 행위자기반 보행 시뮬레이션 모델을 구죽하기 위해 사용한 CA(Cellular Automata) 이론에 대하여 검토하고, 보행 교통류에 CA이론이 적용된 모델을 검토하였다. 마지막으로 본 연구에서는 Fence라는 보행시설이 보행자의 통행속도에 어떠한 영향을 미치는가를 실험하기 위해 실험계획을 하고, 실험을 수행하기 위한 CA 보행자 모델을 구축하여, 실험을 수행한 후 결과를 분석하였다.
행위자기반 시뮬레이션 모델을 이용한 연구는 다양한 분야에 거쳐 진행되어 왔는데, 본 연구에서는 교통 분야에 한정하여 선행연구를 고찰하였다.
대상 데이터
본 연구의 실험 주제는 지하철 역사 내에 있는 계단과 같은 폐쇄된 공간에서, 양방향으로 움직이는 보행자에 대하여, 즉, 통행 방향이 서로 다른 보행자가 혼재했을 때, 방향을 가르는 Fence시설의 유무가 보행속도에 어떠한 영향을 미치는가이다.
성능/효과
계단에서 Fence 설치 목적이 내려가는 보행자와 올라가려는 보행자, 즉 통행 방향이 다른 보행자를 구분하여 충돌을 감소시켜 혼잡한 상태에서 보행자의 속도를 증가시키려는 것인데, 실험 결과 Fence를 설치했을 때의 보행속도가 Fence를 설치하지 않았을 때의 보행속도보다 높게 나타나, 통행 방향이 다른 보행자가 혼재되어 있을 경우 Fence를 설치하는 것이 효과적인 것으로 분석되었다.
또한, Fence 설치시 보행속도의 향상을 보행교통류율의 증가에 따라 분석해보면, Fence 설치의 효과는 매우 혼잡한 상황에서보다 적당한 혼잡상태에서 더 큰 것으로 나타났다.
연구의 목적을 달성하기 위하여 행위자기반 보행 시뮬레이션 모델을 구축하기 위해 사용한 CA(Cellular Automata)이론에 대하여 검토하였고, 보행교통류에 CA이론이 적용된 모델을 검토하였으며, Fence라는 보행시설이 보행자의 통행속도에 어떠한 영향을 미치는가대한 실험을 수행하여 결과를 분석하였다. 분석결과, Fence를 설치했을 때의 보행속도가 Fence를 설치하지 않았을 때의 보행속도보다 높게 나타나는 결과를 얻을 수 있었고, Fence 설치의 효과는 매우 혼잡한 상황에서보다 적당한 혼잡상태에서 더 크다는 것을 얻을 수 있었다.
후속연구
본 연구의 의의는 보행 시뮬레이션 모델을 현황 값과 모사값의 비교만으로 그치지 않고, 보행 시뮬레이션 모델을 보행시설 평가라는 분야에 적용한 것이라 할 수 있는데, 향후 평가하는 보행시설을 본 연구에서보다 한 단계 더 나아가 다양하게 구성한 후, 연구를 실행한다면 보행교통류에 대한 분석을 한 차원 더 체계적으로 수행할 수 있을 것으로 기대된다.
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