[논문]UTIS 기반의 긴급차량 우선신호제어 시스템 개발

홍경식; 정준하; 안계형

doi:10.12815/kits.2012.11.2.039

UTIS 기반의 긴급차량 우선신호제어 시스템 개발
Development of the Emergency Vehicle Preemption Control System Based on UTIS 원문보기

韓國ITS學會論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.11 no.2, 2012년, pp.39 - 47

홍경식 (도로교통공단 교통과학연구원) , 정준하 (도로교통공단 교통과학연구원) , 안계형 (도로교통공단 교통과학연구원)

초록
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본 연구에서는 수도권을 중심으로 구축 운영 중에 있는 ITS 무선통신 인프라인 UTIS를 활용하여 긴급차량 우선신호제어 시스템을 개발하였다. 신호교차로에서 긴급차량의 연속주행과 일반차량의 제어지체를 최소화하는 긴급차량 우선신호제어 시스템 구현을 위해 긴급차량의 진행방향(직/좌)을 사전에 파악이 가능하도록 하였으며, 긴급차량 우선신호 제어 방식을 현시삽입과 현시조정 모드로 구분하여 개발하였다. 또한, 시스템에 대한 현장 적용 가능성을 평가하기 위해 CORSIM 모형의 RTE 기능 활용을 통해 HILS 기반의 평가 시스템을 구성하여 EVP 제어 효과에 대한 검증을 수행하였다. 본 연구를 통해 개발된 긴급차량 우선신호제어 시스템은 기 구축된 ITS 인프라를 활용한 것으로 현장 적용 시 경제적이고 효율적인 구축이 가능할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we have developed the system of emergency vehicle preemption signal control based on UTIS(Urban Traffic Information System) which have been deployed and operated in the national capital area. It considered the turning direction(through or left turn) of emergency vehicle at the signalized intersection in order to provide the consecutive progression of emergency vehicle and minimize the control delay of passenger cars. we adopted several EVP control modes such as phase insertion and phase adjustment mode. Also, we evaluated the possibility of field implementation via simulation analysis using CORSIM RTE(Run Time Extension) based HILS(Hardware In the Loop Simulation). We expect that the result of this research contribute to providing the right-of-way to emergency vehicle in this country.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

긴급차량의 발생시점을 일정 시간 간격(10초) 단위로 변화를 시키면서 시뮬레이션을 진행한 것은 긴급차량의 연속 진행을 위해 EVP 제어가 필요한 경우와 필요하지 않는 경우가 존재하는데 전자의 경우 EVP 제어의 효과에 대한 분석을 정확히 할 수 없기 때문에 이러한 경우를 모두 고려하여 평균적인 EVP 제어의 효과를 비교하기 위한 것이다.
따라서, 본 연구에서는 신호교차로에서 긴급차량의 통행 우선권을 보장하기 위해 UTIS 통신 기술을 활용하여 긴급차량의 진행방향(직/좌)을 사전에 파악하여 긴급차량의 연속주행과 일반차량의 현시체계 변경으로 인한 혼란 및 제어지체를 최소화하는 EVP 제어가 가능하도록 하였다.
본 연구는 수도권 지방자치단체를 중심으로 구축 운영 중인 ITS 무선통신 인프라인 UTIS(Urban Traffic Information System)를 활용하여 긴급차량 우선신호 제어시스템을 개발하고자 하였으며, 신호교차로에서 긴급차량의 통행 우선권을 보장하기 위해 UTIS 무선통신기술을 활용해 긴급차량의 진행방향(직/좌)을 사전에 파악하여 긴급차량의 연속주행과 일반차량의 현시체계 변경으로 인한 혼란 및 제어지체를 최소화하는 EVP 제어를 구현하는데 그 목적이 있다.
본 연구에서는 수도권을 중심으로 구축ㆍ운영 중에 있는 ITS 무선통신 인프라인 UTIS를 활용하여 긴급차량 우선신호제어 시스템을 개발하였다. 신호교차로에서 긴급차량의 연속주행과 일반차량의 제어지체를 최소화하는 긴급차량 우선신호제어 시스템 구현을 위해 긴급차량의 진행방향(직/좌)을 사전에 파악이 가능하도록 하였으며, 긴급차량 우선신호 제어 방식을 현시삽입과 현시조정 모드로 구분하여 개발하였다.

제안 방법

Cycle 내에서 긴급차량을 일정 시간 간격(10초)으로 변화시키면서 발생시켜 그에 따른 일반신호제어 적용 시에 대비한 긴급차량의 통행시간 개선율과 일반차량의 평균 제어지체의 증감률을 비교 분석하였다. 또한, 동일 조건에서의 비교를 위해 긴급차량의 진행방향은 동서방향의 직진 방향으로 진행하는 것으로 분석을 하였으며, 이 과정을 교차로의 포화도에 따라 v/c가 1.
교통 및 신호조건은 과 같으며 포화도를 과포화와 근포화로 나누어 v/c가 1.0과 0.7이 되도록 교통량을 산정하였고, 직진과 좌회전의 비율은 20%의 비율이 되도록 구성하였다.
Cycle 내에서 긴급차량을 일정 시간 간격(10초)으로 변화시키면서 발생시켜 그에 따른 일반신호제어 적용 시에 대비한 긴급차량의 통행시간 개선율과 일반차량의 평균 제어지체의 증감률을 비교 분석하였다. 또한, 동일 조건에서의 비교를 위해 긴급차량의 진행방향은 동서방향의 직진 방향으로 진행하는 것으로 분석을 하였으며, 이 과정을 교차로의 포화도에 따라 v/c가 1.0 및 0.7인 경우로 구분하여 분석하였다.
신호교차로에서 긴급차량의 연속주행과 일반차량의 제어지체를 최소화하는 긴급차량 우선신호제어 시스템 구현을 위해 긴급차량의 진행방향(직/좌)을 사전에 파악이 가능하도록 하였으며, 긴급차량 우선신호 제어 방식을 현시삽입과 현시조정 모드로 구분하여 개발하였다. 또한, 시스템에 대한 현장 적용 가능성을 평가하기 위해 CORSIM 모형의 RTE 기능 활용을 통해 HILS 기반의 평가 시스템을 구성하여 EVP 제어 효과에 대한 검증을 수행하였다. 본 연구를 통해 개발된 긴급차량 우선신호제어 시스템은 기 구축된 ITS 인프라를 활용한 것으로 현장 적용시 경제적이고 효율적인 구축이 가능할 것으로 기대된다.
본 논문에서 제안하는 EVP 제어 방식(EVP1, EVP2)을 최적화된 TOD 제어와 대비하여 긴급차량의 통행시간과 일반차량의 제어지체를 비교하여 알고리즘의 효과를 분석하였다.
일반적으로 EVP 제어시스템은 검지체계, 통신체계, 교통신호제어체계의 상호작용을 통해 서비스가 제공된다. 본 논문에서는 검지체계 및 통신체계는 UTIS 무선통신망을 활용하도록 하였다. <그림 1>은 UTIS 기반의 EVP 제어시스템 구성을 나타낸 것이다.
시뮬레이션 시나리오는 와 같은 방식으로 구성되며, 분석시간은 첫 번째 주기에 EV를 발생시켜 일반차량의 지체가 EVP 제어 이전 상태로 평활화되는 20분까지 분석을 시행하였다.
본 연구에서는 수도권을 중심으로 구축ㆍ운영 중에 있는 ITS 무선통신 인프라인 UTIS를 활용하여 긴급차량 우선신호제어 시스템을 개발하였다. 신호교차로에서 긴급차량의 연속주행과 일반차량의 제어지체를 최소화하는 긴급차량 우선신호제어 시스템 구현을 위해 긴급차량의 진행방향(직/좌)을 사전에 파악이 가능하도록 하였으며, 긴급차량 우선신호 제어 방식을 현시삽입과 현시조정 모드로 구분하여 개발하였다. 또한, 시스템에 대한 현장 적용 가능성을 평가하기 위해 CORSIM 모형의 RTE 기능 활용을 통해 HILS 기반의 평가 시스템을 구성하여 EVP 제어 효과에 대한 검증을 수행하였다.

대상 데이터

기하구조는 주부도로의 링크길이를 모두 400m로 구성하였으며, 2개의 직진과 1개의 좌회전 차로로 구분하였다.

이론/모형

현장 적용 가능성에 대한 보다 정확한 검증을 위하여 HILS(Hardware In the Loop Simulation) 기반의 CORSIM 모형의 RTE(Run Time Extension) 기능을 활용하여 평가시스템을 구성하였다. EVP 제어 적용 시 최적화된 신호 주기 및 현시시간 분석을 위해 교통상황에 따른 적정신호시간 산정 및 최적화가 가능한 TRANSYT-7F 모형을 활용하여 신호시간 및 주기를 최적화하여 CORSIM 모형의 입력 자료로 활용하였다.
7이 되도록 교통량을 산정하였고, 직진과 좌회전의 비율은 20%의 비율이 되도록 구성하였다. 신호 주기와 현시 배분은 TRNSYT-7F 모형을 이용하여 최적화된 주기 및 현시 값을 적용하였다.
현장 적용 가능성에 대한 보다 정확한 검증을 위하여 HILS(Hardware In the Loop Simulation) 기반의 CORSIM 모형의 RTE(Run Time Extension) 기능을 활용하여 평가시스템을 구성하였다. EVP 제어 적용 시 최적화된 신호 주기 및 현시시간 분석을 위해 교통상황에 따른 적정신호시간 산정 및 최적화가 가능한 TRANSYT-7F 모형을 활용하여 신호시간 및 주기를 최적화하여 CORSIM 모형의 입력 자료로 활용하였다.

성능/효과

79 %의 개선이 있었다. 반면에 일반차량의 제어지체의 경우 TOD 제어 대비하여 EVP1(현시조정) 모드의 경우 약 5.06 %의 증가가 있었으며, EVP2(현시삽입) 모드의 경우 약 12.65 % 정도 증가하는 것으로 분석되었다.
시뮬레이션 결과 과포화시에 긴급차량의 통행시간은 일반적인 TOD 제어와 비교할 때 EVP1(현시조정) 모드의 경우 약 42.45 %의 개선이 있었으며, EVP2(현시삽입) 모드의 경우 약 59.10 %의 개선이 있었다. 반면에 일반차량의 제어지체의 경우 TOD 제어 대비하여 EVP1(현시조정) 모드의 경우 약 3.
시뮬레이션 결과 근포화시에 긴급차량의 통행시간은 일반적인 TOD 제어와 비교할 때 EVP1(현시조정) 모드의 경우 약 38.10 %의 개선이 있었으며, EVP2(현시삽입) 모드의 경우 약 50.79 %의 개선이 있었다. 반면에 일반차량의 제어지체의 경우 TOD 제어 대비하여 EVP1(현시조정) 모드의 경우 약 5.

후속연구

또한, 시스템에 대한 현장 적용 가능성을 평가하기 위해 CORSIM 모형의 RTE 기능 활용을 통해 HILS 기반의 평가 시스템을 구성하여 EVP 제어 효과에 대한 검증을 수행하였다. 본 연구를 통해 개발된 긴급차량 우선신호제어 시스템은 기 구축된 ITS 인프라를 활용한 것으로 현장 적용시 경제적이고 효율적인 구축이 가능할 것으로 기대된다.
향후 연구과제로 UTIS를 통해 생성된 링크(구간) 소통정보를 기반으로 교차로에 신호 대기 중인 일반차량 대개행렬 길이를 추정하는 알고리즘에 대한 추가 연구를 통해 대기행렬 차량의 소거시간을 고려한 보다 정교하고 효율적인 EVP 제어 알고리즘을 구현이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	UTIS 기반의 EVP 시스템은 무엇으로 구성되는가?	UTIS 기반의 EVP 시스템은 신호제어기(Signal Controller), LC_OBE, RSE, EV_OBE로 구성되며, 각 구성요소의 역할은 <표 2>와 같다.
	EVP 제어는 무엇을 의미하는가?	EVP 제어는 일반 신호계획에서 긴급차량 검지시 우선신호(Preemption) 제어 제공 후 다시 일반 신호 계획으로 복귀하는 일련의 과정을 의미하며, 일반적인 EVP 제어는 다음과 같은 단계를 거쳐 운영되고 있다[1].
	UTIS에서의 교통정보 수집 및 제공의 기본 과정은 어떻게 이루어지는가?	UTIS에서의 교통정보 수집 및 제공의 기본 과정은 다음과 같다. 차량내단말기(OBE, On Board Equipment)에 GPS 및 노드ㆍ링크체계로 구성된 전자지도를 탑재하여 주행경로에 대한 링크정보를 작성하여 도시부 주요 교차로의 노변에 설치된 노변 기지국(RSE, Road Side Equipment)과 통신이 이루어지면 축적 후 전송(Cumulating and Flushing)하는 방식으로 RSE에 전송하고, 센터에서 가공된 교통정보는 RSE를 통해 전송 받아 표출하는 방식으로 이루어져있다. UTIS는 필요한 교통정보를 센터로 요청하여 전송받을 수 있는 실시간 양방향 무선 통신 기반의 교통정보수집ㆍ제공시스템이다[2].

참고문헌 (7)

양륜호, 이상수, 오영태, "국내 긴급차량 우선 신호(preemption) 제어 적용성 평가에 관한 연구", 대한교통학회, 제26권 제5호, 2008년 10월
홍경식, 정준하, 안계형, 이영인, "UTIS를 활용한 수요기반의 능동형 버스우선신호 제어 알고리즘에 관한 연구", 대한교통학회, 제29권 제6호, 2011년 12월
유혜천, 김영찬, "무선통신을 이용한 응급차량 우선신호 운영전략에 관한 연구", 정보과학회, 제20권, 제4호, 2002년 4월
조한선, 김원호, 오주택, 심재익, "철도건널목 인근 신호교차로에서의 우선신호 전략 비교 분석", 대한교통학회, 제25권 제2호, 2007년 4월
이재형, 이상수, 오영태, "대기행렬길이 제약조건을 고려한 Preemption 제어 전략에 관한 연구", 대한교통학회, 제27권 제2호, 2009년 4월
Ilsoo Yoon, Matthew Best, Brain Park. "Evaluation of Emergency Vehicle Preemption Strategies on a Coordinated Actuated Signal System Using Hardware In the Loop Simulation". The 85th TRB Annual Meeting, 2007.
E. J. Nelson, J. Morales and B. Sanderson. "Impact of Signal Preemption on the Operation of the Verginia Route 7 Corridor". ITS America Annual Meeting, 1999.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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