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긴급차량 우선신호 센터제어 알고리즘 개발
A Passive Traffic Signal Priority Control Algorithm for Emergency Vehicles 원문보기

韓國ITS學會 論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.16 no.3, 2017년, pp.110 - 119  

이종우 (서울대학교 환경대학원 환경계획학과) ,  이숭봉 (서울대학교 환경대학원 환경계획학과) ,  이진수 (서울대학교 환경대학원 환경계획학과) ,  엄기훈 (서울대학교 환경대학원 환경계획학과) ,  이영인 (서울대학교 환경대학원 환경계획학과)

초록
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본 연구에서는 긴급차량 우선신호 센터제어 알고리즘을 개발하였다. 센터제어는 긴급차량 출동 요청이 접수되면 긴급차량 경로의 각 교차로에 대하여 신호시간을 산출 및 적용한다. 긴급차량 출발 이전에 신호시간을 제어하기 때문에 대기차량을 보다 효과적으로 소거할 수 있다. 대부분의 기존 연구에서는 긴급차량 도착 시점에 부도로의 녹색현시를 종료하는 preemption 방식을 적용하였다. 본 연구에서는 현시순서를 변경하지 않기 위해 Green Extension과 Early Green만을 적용하였고 각 현시별 최소녹색시간을 보장하였다. 시뮬레이션 결과, 신호를 제어하였을 때 긴급차량의 지체는 신호를 제어하지 않았을 때에 비해 감소하는 것으로 나타났다. 향후 본 연구에서 제시한 센터제어 알고리즘에 현장제어를 결합하여 긴급차량의 실시간 위치와 교차로 통과 여부를 반영하면 긴급차량의 지체를 추가로 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study develops a passive traffic signal priority control algorithm for emergency vehicles. The passive priority control estimates and applies signal times for each signalized intersection on the emergency vehicle's route when an emergency call is received. As signals are controlled before the e...

주제어

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이는 일반차량의 지체를 증가시키고 운전자의 혼란을 유발한다는 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 신호현시 순서를 변경하거나 현시를 생략하지 않고 각 이동류별로 최소녹색시간을 보장하면서도 긴급차량의 지체를 최소화하는 알고리즘을 개발하고자 한다.
  • 본 연구에서는 긴급차량 우선신호 센터제어 알고리즘을 개발하고 효과를 평가하고자 한다. 센터제어는 긴급차량 출동 요청을 접수하면, 긴급차량이 출발하기 전에 긴급차량 경로의 모든 신호교차로의 신호를 제어하여 긴급차량의 지체를 최소화하는 우선신호 제어 방법이다.
  • 본 연구에서는 긴급차량 우선신호 센터제어 알고리즘을 제시하였다. 긴급차량 출동 요청이 접수되면, 긴급차량의 경로를 지정하고, 경로의 각 신호교차로에서 긴급차량의 지체를 최소화하도록 신호를 제어한다.
  • 2]의 Step 1에서와 같이 Green Extension 적용후 해당 현시가 지나치게 길어져서 녹색시간이 효율적으로 사용되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 방지하기 위하여, [Fig. 2]의 Step 2에서와 같이 긴급차량 진행방향의 녹색현시가 시작되기 전 부도로의 녹색시간을 연장한다. 긴급차량 통과 후에는 부도로에 손실된 녹색시간을 보상한다.
  • 긴급차량 우선신호 시스템은 긴급차량의 신속한 교차로 통과를 위하여 신호 제어를 통한 우선신호를 제공하고 기존 신호로 복귀시키는 시스템으로써, 긴급차량이 역주행 및 신호 무시를 하지 않고도 보다 신속하게 교차로를 통과할수 있도록 함으로써 긴급차량의 대응 시간 단축과 긴급차량 및 일반차량의 안전 확보가 가능하다는 장점이있다. 본 연구에서는 이와 같이 긴급차량 주행의 안전성과 신속성을 보장하면서도, 신호제어로 인한 일반차량 운전자의 혼란과 부도로 일반차량의 지체 등의 부정적 영향을 최소화하는 긴급차량 우선신호 제어 알고리즘을 개발하고자 한다

가설 설정

  • qi를 산정하기 위해, 우선 교차로 i-1에서 긴급차량 진행방향으로 직진하여 진입한 차량(), 우회전하여 진입한 차량(), 좌회전하여 진입한 차량()을 각각 산정하고, 교차로 i에서 직진하여 통과한 차량( ) 또한 산정한다. 각각의 진입 또는 진출 이동류별 차량 대수는 해당 이동류의 진행 가능 녹색시간동안 차량이 일정한 차간간격(좌회전 및 직진의 경우 2.0초, 우회전의 경우 3.5초로 가정)으로 진입한다고 가정하여 산출한다. 교차로 i의 대기차량 대수는 교차로 i-1에서 진입한 차량 대수에서 교차로i를 통과한 차량 대수를 빼서 산출한다.
  • 긴급차량의 교차로 통과시간(Thev)의 경우, 긴급차량 여러 대가 군집을 형성하여 주행하는 상황과 긴급차량이 교차로를 통과하는 데 소요되는 시간을 고려하여 10초로 가정한다.
  • 본 연구에서 제시한 알고리즘의 효과 평가를 위해 CORSIM을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 긴급차량의 출발지는 종로소방서, 목적지는 동묘앞역과 신설동역 사이 지점으로 가정하였으며, 이에 따라 긴급차량이 종로2가에서 주도로인 종로에 진입하여 동묘앞역과 신설동역 사이에서 진출하는 것으로 경로를 설정하였다. 신호시간의 경우, 기본적으로 교차로별 TOD에 따라 신호가 운영되다가, 긴급차량 1대가 발생하였다고 가정하고 각 교차로의 신호를 제어하여 이에 따른 효과를 평가하였다.
  • 긴급차량의 도착시간은 긴급차량의 이전 교차로 도착시간(Ti-1)과 긴급차량 속도(vev), 교차로간의 거리(pi-pi-1)를 이용하여 산정한다. 본 연구에서 긴급차량의 속도는 도시부 도로의 제한속도인 60km/h로 가정하였다. 본 연구에서 경로설정과 관련한 부분은 다루지않았으며, 시뮬레이션 상에서 긴급차량의 기종점을 설정하여 경로선택을 하도록 설정하였다.
  • 본 연구에서는 교차로 i-1에서 긴급차량 진행방향으로 진입한 차량들 중 교차로 i를 통과하지 못한 차량의 대수를 교차로 i의 대기차량 대수(qi)로 가정한다. qi를 산정하기 위해, 우선 교차로 i-1에서 긴급차량 진행방향으로 직진하여 진입한 차량(), 우회전하여 진입한 차량(), 좌회전하여 진입한 차량()을 각각 산정하고, 교차로 i에서 직진하여 통과한 차량( ) 또한 산정한다.
  • 긴급차량의 출발지는 종로소방서, 목적지는 동묘앞역과 신설동역 사이 지점으로 가정하였으며, 이에 따라 긴급차량이 종로2가에서 주도로인 종로에 진입하여 동묘앞역과 신설동역 사이에서 진출하는 것으로 경로를 설정하였다. 신호시간의 경우, 기본적으로 교차로별 TOD에 따라 신호가 운영되다가, 긴급차량 1대가 발생하였다고 가정하고 각 교차로의 신호를 제어하여 이에 따른 효과를 평가하였다. 평가 지표로는 긴급차량의 지체시간과 주도로 및 부도로 일반차량의 대당 평균 지체시간을 선정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
긴급차량이 지체 되는 이유는? 긴급차량 경로 상의 신호교차로 및 다른 차량들로 인해 긴급차량의 교차로 통과 시 녹색현시가 부여되지않거나, 경로상의 일반차량으로 인해 지체되는 경우가 있다. 이러한 상황에서 긴급차량이 신속하게 이동하기 위하여 역주행이나 신호 무시를 할 경우, 긴급차량과 일반차량의 안전을 보장하기 어렵다.
긴급차량이 최대한 빠르게 현장에 도착하기 위해 어떤 것이 필요한가? 이러한 상황이 발생했을 때 적절한 대응 시기를 놓쳐 인명 및 재산 피해가 커지지 않도록 하기위해서는 대응을 위해 필요한 소방차 및 구급차와 같은 긴급차량이 최대한 빠르게 현장에 도착할 수 있도록 할 필요가 있다. 하지만, 긴급상황 장소와의 물리적 거리로 인하여 도착시간을 줄이는 것은 시설물의 증설 이외에는 다른 대안이 없으므로, 신호시스템의 조정을 통해 출동지연 문제를 해결할 필요가 있다.
긴급차량 우선신호의 역할은 무엇인가? 긴급차량 우선신호는 일반적으로 긴급차량 출발 시 또는 교차로 접근 시 차량을 검지하고, 긴급차량이 지체 없이 교차로를 통과할 수 있도록 신호 현시 및 주기를 변경하며, 긴급차량이 통과한 후 기존의 신호 체계로 회복하는 단계를 거쳐 신호를 제어한다.
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참고문헌 (11)

  1. Choi K., Kim D., Yoon D. and Park S. K.(2006), "The traffic management system for Emergency Vehicles based on DSRC System," The Institute of Electronics Engineers of Korea - Telecommunications, vol. 43, no. 9, pp.40-48. 

  2. Hong K., Jung J. and Ahn G.(2012), "Development of the Emergency Vehicle Preemption Control System Based on UTIS," Journal of Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, vol. 11, no. 2, pp.39-47. 

  3. Lee J. and Seok J.(2013), "A Study on Construction of an emergency vehicle dispatch support system," Journal of Korea Safety Management Science, vol. 15, no. 2, pp.95-101. 

  4. Lee J., Lee S. and Oh Y.(2009), "A Study on the Preemption Control Strategies Considering Queue Length Constraints," Journal of Korean Society of Transportation, vol. 27, no. 2, pp.179-187. 

  5. Lee S., Lee J., Kim D. and Ko S.(2010), "A Study on the Preemption Control Strategies considering Minimum Green-time based on Real-time Vehicle Information," Conference of Korea Institute of Intelligent Transportation Sysyems, pp.174-179. 

  6. Nelson E. and Bullock D.(2000), "Impact of emergency vehicle preemption on signalized corridor operation: An evaluation," Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 1727, pp.1-11. 

  7. Oh S. and Lee Y.(2006), "Development of Signal Model for Emergency Vehicle Preemption Considering Recovery Phases," Conference of Korean Society of Transportation, pp.431-441. 

  8. Park H. J.(2006), "Development of Signal Model for Emergency Vehicle Preemption Considering Average Delay in Major Intersections: Calculating Signal Time of Recovery Phases," Master's Thesis, Department of Environmental Planning, Graduate School of Environmental Studies, Seoul National University. 

  9. Park S., Kim D., Kim M. and Lee J.(2012), "Applicability of Emergency Preemption Signal Control under UTIS," Journal of Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, vol. 11, no. 5, pp.27-37. 

  10. Yang R., Lee S. and Oh Y.(2008), "Assessment of Preemption Signal Control Strategy for Emergency Vehicles in Korea," Journal of Korean Society of Transportation, vol. 26, no. 5, pp.63-72. 

  11. Yun I., Best M. and Park B.(2007), "Evaluation of Emergency Vehicle Preemption Strategies on a Coordinated Actuated Signal System Using Hardware-in-the-Loop Simulation," Transportation Research Board 86th Annual Meeting, No. 07-2415. 

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