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충격파 이론을 이용한 대중교통 우선신호의 신호시간 산정모형
Signal Timing Calculation Model of Transit Signal Priority using Shockwave Theory 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.35 no.4, 2015년, pp.897 - 905  

박상섭 (서울시립대학교 교통공학과) ,  조혜림 (서울특별시 교통정책과) ,  김영찬 (서울시립대학교 교통공학과) ,  정영제 (도로교통공단 교통과학연구원)

초록
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본 연구에서는 충격파 모형을 이용하여 능동식 우선신호의 최적 신호시간을 산정하기 위한 모형을 제시하였다. 본 신호 최적화 모형을 이용하여 능동형 우선신호 기법 중 Early green 및 Green extension이 적용되는 조건에서 충격파 면적을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 평균통행시간 및 교차로 진출시각을 이용해 충격파의 발생 속도를 산정하기 위한 방법을 제시하였으며, 이를 이용해 우선신호로 인한 현시 변화량에 따라 충격파 면적 변화량을 산정할 수 있다. 또한 교차로 전체의 충격파 면적이 최소화되는 신호시간을 산정하여 우선신호로 인해 증가하는 일반차량의 지체를 최소화할 수 있도록 하였다. 우선신호 신호시간 산정 모형의 효과평가를 위해 VISSIM과 ComInterface를 이용한 미시적 시뮬레이션 분석을 시행하였으며, 이동류의 포화상태를 고려하여 지체 최소화를 위한 신호시간이 산정됨을 확인하였다. 독립교차로를 대상으로 하는 사례분석에서 우선신호를 위해 비우선현시를 균일하게 단축하는 전략 대비 본 모형에서 일반차량 지체가 10% 이상 개선됨을 확인하였다. 본 연구는 트램, BRT, 중앙버스 전용차로 등 대중교통 우선시설이 확산되고 있는 최근 국내 상황에서 신호교차로의 운영효율을 높이기 위한 새로운 우선신호 제어 방법을 제시하였다는데 의의가 있겠다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This research suggested the traffic signal calculation model of active transit signal priority using a shockwave model. Using this signal priority timing optimization model, the shockwave area is computed under the condition of Early Green and Green Extension among active transit signal priority tec...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 우선신호가 과도하게 짧은 경우 대중교통의 실질적인 지체 감소 효과는 기대하기 어렵다. 따라서 우선신호를 위한 최적 시간길이를 결정하는 과정이 요구되며, 본 연구에서는 우선신호 전략 중 Early green 및 Green extension이 적용되는 상황에서 일반차량의 지체 증가를 최소화하기 위한 신호시간의 결정방법을 제시하였다. 일반차량을 대중교통 현시와 동일한 이동 방향의 우선현시와 대중교통 현시와 상충되는 비우선현시로 구분하였으며, 우선현시와 비우선현시의 충격파 면적이 최소화되기 위한 우선신호의 신호시간을 결정하여 교차로 지체를 최소화하는 신호 최적화 모형을 수립하였다.
  • 본 연구에서는 대중교통 우선신호에서 통행시간이 수집이 가능한 상황을 조건으로 하여 교차로의 지체 최소화를 위한 우선신호 운영방법을 제시하였다. 우선신호 기법 중 Early green과 Green extension이 적용되는 상황에서 현시의 중가 또는 감소에 따른 충격파의 면적 변화량을 산정하기 위한 모형을 제시하였다.
  • 본 연구에서는 일반차량의 지체 증가를 최소화하는 우선신호 시간결정 방법으로 충격파 모형을 이용하여 충격파 면적의 증가량을 최소화하는 우선신호 신호시간 산정방법을 제시하였다.
  • 둘째, 우선신호 길이는 검지기 위치와 관련이 있다. 우선신호에서 대중교통 검지를 위해 정지선으로부터 100~150m 상류에 검지기를 설치하며, 우선신호 구동을 위한 여유시간을 확보하는데 목적이 있다(Jeong, 2011). 검지기에서 정지선까지 40kph 속도인 경우 약 10초 내외의 우선신호 시간이 요구된다.
  • , 1977), Signal priority와 같이 일반차량들의 소통상태를 고려하는 전략들은 실시간 신호제어와 우선신호를 결합하고자 했던 90년대 연구들이 주류를 이루고 있다. 이들 연구는 Priority로 인해 추가되는 일반차량의 지체를 실시간 신호제어로 최소화 시키는데 목적이 있다. 국내에서는 DSRC(Dedicated Short Range Communication)와 같은 무선통신기술을 이용하는 Signal priority 전략 개발이 이뤄진바 있으며(Kim, 2006), 최근 경찰청 도시교통정보시스템(UTIS)의 무선통신체계를 이용한 버스의 Signal priority를 위한 시스템이 제시된바 있다(Hong et al.

가설 설정

  • 또한 우선현시는 Fig. 4(b)와 같이 녹색시간이 증가하여 충격파의 면적은 감소한다. 이때 비포화 상태에서의 충격파 면적은 교통류의 상태에 따라 Eqs.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Signal preemption이란? Signal preemption 또는 Signal priority는 신호교차로에서 대중교통, 궤도차량, 응급차량 등을 우선처리하기 위한 신호운영방법을 의미한다. Signal preemption 또는 Priority 전략들은 1960년대 유럽에서 최초로 적용되기 시작하였으며, 미국은 로스엔젤레스에서 1970년대부터 운용되었다(Evans and Skiles, 1970; Khasnabis et al.
Early green, Green extension을 기준으로 우선신호 길이의 결정 특성은 어떻게 요약되는가? 이때 가장 일반적인 우선신호 전략인 Early green, Green extension을 기준으로 우선신호 길이의 결정 특성은 다음과 같이 요약된다. 첫째, 우선신호 시간길이는 경험적인 수치로 10초 내외의 길이로 적용되고 있다. 40년 이상 우선신호를 운영해온 유럽과 북미에서는 과도한 일반차량의 지체 증가를 방지하고, 대중교통의 명확한 지체 개선을 위해 10초 내외의 우선신호 시간을 적용하고 있다(Garrow and Machemehl, 1998; Levinson et al., 2003; Chada and Newland, 2002). 둘째, 우선신호 길이는 검지기 위치와 관련이 있다. 우선신호에서 대중교통 검지를 위해 정지선으로 부터 100~150m 상류에 검지기를 설치하며, 우선신호 구동을 위한 여유시간을 확보하는데 목적이 있다(Jeong, 2011). 검지기에서 정지선까지 40kph 속도인 경우약 10초 내외의 우선신호 시간이 요구된다.
우선신호는 어떤 과정으로 진행되는가? 우선신호는 차량검지, 우선신호 요청, 우선신호 허용, 우선신호기법 구동의 프로세스로 진행되며(Jeong, 2011), 대중교통이 신호교차로에서 최소의 지체를 경험하거나, 또는 무정차 통과 시키기 위한 신호시간이 적용된다. 이때 우선신호 기법으로는 현시를 조기에 시작하는 Early green과 현시를 연장하는 Green extension, 현시를 삽입하는 Phase Insertion이 세계적으로 가장 널리 적용 되고 있다(Skabardonis, 2000; Smith et al.
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참고문헌 (18)

  1. Chada, S. and Newland, R. (2002). Effectiveness of Bus Signal Priority, NCTR-416-04, University of South Florida, Florida. 

  2. Currie, G. and Shalaby, A. (2008). "Active transit signal priority for street cars - Experience in Melbourne, Australia and Toronto, Canada." Transportation Research Record, Transportation Research Board, Vol. 2042, pp. 41-49. 

  3. Dion, F. and Ghanim, M. (2007). "Impact of dwell time variability on transit signal priority performance at intersections with nearside bus stop." Proc. of 86th TRB Annual Meeting, Transport Research Board, Washington, D.C. 

  4. Evans, H. and Skiles, G. (1970). "Improving public transit through bus preemption of traffic signals." Traffic Quarterly, Vol. 24, No. 4, pp. 531-543. 

  5. Gardner, K., D'Souza, C., Hounsell, N., Shrestha, B. and Bretherton, D. (2009). Review of Bus Priority at Traffic Signals around the World, University of Southampton, UK. 

  6. Garrow, M. and Machemehl, R. (1998). "Development and evaluation of transit signal priority strategies." Proc. of 77th TRB Annual Meeting, Transport Research Board, Washington, D.C. 

  7. Hong, K. S., Jeong J. H., An K. H. and Lee Y. I. (2011). "A study on the active transit signal priority control algorithm based on bus demand using UTIS." J. Korean Soc. Transp., Korean Society of Transportation, Vol. 29, No. 6, pp. 107-116. 

  8. Jeong, Y. J. (2011). Traffic Signal Control Strategy for Tram Priority in Arterial, Ph.D. Dissertation, University of Seoul, Seoul, Korea. 

  9. Jeong, Y. J., Jeong, J. H., Joo, D. H., Lee, H. W. and Heo, N. W. (2014). "Signal timing and intersection waiting time calculation model using analytical method for active tram signal priority." J. Korean Soc. Transp., Korean Society of Transportation, Vol. 32, No. 4, pp. 410-420. 

  10. Khasnabis, S., Reddy, G. V. and Hoda, S. K. (1993). "Evaluation of the operating cost consequences of signal preemption as an IVHS strategy." Transportation Research Record, Transportation Research Board, Vol. 1390, pp. 3-9. 

  11. Kim, Y. C. (2007). Development of wireless interface signal control systems for dynamic and optimum management (WISDOM): Real-time Signal Control Algorithm based on Sectional Travel Time, University of Seoul, Seoul, Korea (in Korea). 

  12. Levinson, H. et al. (2003). Bus rapid transit volume 1: Case Studies in Bus Rapid Transit, Transit Cooperative Research Program Report 90, Transportation Research Board, Washington, D.C. 

  13. Li, Y. et al. (2008). Transit signal priority research tools, California Partners for Advanced Transit and Highways, California. 

  14. Rephlo, J. and Haas, R. (2006). Sacramento-watt avenue transit priority and mobility enhancement demonstration project, Phase III Evaluation Report, Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, D.C., pp. 5-6. 

  15. Skabardonis, A. (2000). "Control strategies for transit priority." Transportation Research Record, Transportation Research Board, Vol. 1727, pp. 20-26. 

  16. Smith, H. R., Hemily, B. and Ivanovic, M. (2005), Transit signal priority(TSP): A Planning and Implementation Handbook, ITS America, Washington, D.C. 

  17. Wattleworth, J. A., Courage, K. G. and Wallace, C. E. (1977). "Evaluation of some bus priority strategies on NW 7th Avenue in Miami." Transportation Research Record, Transportation Research Board, Vol. 626, pp.32-35. 

  18. Wilbur, E. J. (1976). The green back experiment - signal preemption for express buses : A Demonstration Project, Report DMT-014, California Department of Transportation, California. 

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