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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 도시지역의 정형화되지 않는 교통패턴을 대응하고 신호교차로에서 발생하는 지체를 최소화하기 위해 차량과 도로인프라 간의 V2I 통신환경을 기반으로 수집된 개별 차량의 정보를 활용하여 연동신호교차로의 실시간 교통신호 제어 알고리즘을 개발하고자 하고, 이를 다양한 교통 환경에서 평가하고자 한다.
- 신호최적화 알고리즘은 최적 현시 그룹 길이 산출, 신호 현시 분할, 현시 순서 배정으로 구성된다. 먼저, 최적 현시 그룹 길이 산출에서는 각 현시 그룹의 지체를 최소로 하는 최대 녹색시간 값을 구하는 것을 목표로 한다. Webster의 연구에서는 최적주기 산출을 위하여 각 그룹이나 접근로별로 그룹길이를 산출해서 주기를 산출하는 방법을 제시하고 있다(Webster, 1958).
- 본 연구에서는 V2I 통신환경에서 수행한 독립신호교차로 교통신호 최적 제어 알고리즘 개발 연구의 결과를 연동신호교차로에 확장 적용시키고자 하였다(Han, 2016; Han et al., 2016). 즉, 기존 연구에서는 제어 대상인 교차로의 접근로 상에서 주행 중인 V2I 통신이 가능한 커넥티드 차량(connected vehicle, CV)의 위치와 속도를 사용하여 해당 교차로의 교통신호를 실시간 제어하였다.
- 본 연구에서는 도시지역 신호교차로에서 발생하는 지체를 최소화하기 위해 V2I 통신환경에서 개별차량기반 수집 데이터를 활용하여 연동교차로의 신호최적화 알고리즘을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 정주기식 연동 제어의 구성은 V2I 통신환경에서 수집되는 교통정보인 차량의 위치와 속도를 이용하여 차량의 도착정보를 추정하는 부분과 현시 그룹 길이, 현시 길이, 현시 순서 등을 결정하는 부분으로 구분된다.
- 하지만 대부분의 연구가 단일교차로에 집중되어 있으며, 연동신호교차로에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 연구의 공간적 범위를 단일교차로가 아닌, 연동신호교차로로 확장하고자 한다.
- 이러한 V2I 통신기술은 신속하고 정확한 정보 공유를 통해 교통사고 위험을 줄이고 이동성(mobility)을 개선할 수 있다. 이를 확인하기 위하여 본 연구에서는 기존 교통신호 제어 방법에 대하여 간단하게 고찰하고, V2I 통신기술을 이용하여 교통신호 제어 방법을 개선하려고 하는 연구들을 조사하였다.
- (2010)의 연구에서는 CV의 존재가 전체 교통 네트워크에 어떤 영향을 주는지 연구하였다. 특히 교통사고 발생 상황에서 CV화 되어 있는 것이 이후의 네트워크에 끼치는 영향을 정량적으로 보고자 하였다. 분석 결과, CV 차량 비율이 증가할수록 사고가 일어날 확률이 감소하는 것을 알 수 있었다.
- 즉, 기존 연구에서는 제어 대상인 교차로의 접근로 상에서 주행 중인 V2I 통신이 가능한 커넥티드 차량(connected vehicle, CV)의 위치와 속도를 사용하여 해당 교차로의 교통신호를 실시간 제어하였다. 하지만, 본 연구에서는 상기 정보와 함께 해당 교차로와 연결된 상류부 교차로의 접근로 상에 존재하는 CV의 정보까지 함께 활용하여 연동신호교차로의 실시간 교통신호 제어를 수행하고자 한다. 매초 간격으로 V2I를 통해 수집된 정보는 CV의 위치, CV가 이용하는 차로, 하류부 교차로 정지선까지의 남은 거리, 그리고 하류부 교차로의 접근로에 도달하는 시간을 포함하며, 네트워크상의 전체 접근로 상에서 수집된다.
가설 설정
- 직진 및 좌회전 공용차선이나 직진 및 우회전 공용차선의 경우 어느 경로로 진행할지에 대한 추정이 필요하다. 공용좌회전 차선의 경우 신호 배분을 위하여 직진 및 좌회전 회전비율을 적용하였으나, 공용우회전 차선의 경우 전부 직진으로 가정하여 연구를 수행하였다. 이러한 가정은 CV의 시장 점유율이 높아질수록 개선될 것으로 기대된다.
- 이 과정에서 실제 환경에서는 GPS 오차로 인해 주행 차로 정보 산출에 대한 오차가 발생하게 된다. 하지만, 본 연구에서는 시뮬레이션 기반 분석이므로 오차가 없는 것으로 가정하였다. 두 번째 과정은 개별차량이 주행 중인 차로의 정지선까지 남은 거리를 계산하는 과정이다.
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