초록 ▼

연구개요
교통량이 많고 그 변화의 예측이 어려운 도시 교통문제의 주원인은 교차로 혼잡이다. 본 연구에서는 이러한 교차로 교통혼잡 비용을 줄이기 위하여 실시간 교통상황을 고려한 자동 신호제어 시스템을 개발하는 것이다. 우선, (1) 교차로 주변도로 상황을 고려한 차량흐름최적화(traffic flow maximization) 문제를 다중상품화흐름 최대화(multi-commodity flow maximization) 문제로 모델링하여 본 연구문제가 NP-hard임을 보이고, (2) 각 교차로에서 측정한 실시한 교통정보뿐만 아니라 이

연구개요
교통량이 많고 그 변화의 예측이 어려운 도시 교통문제의 주원인은 교차로 혼잡이다. 본 연구에서는 이러한 교차로 교통혼잡 비용을 줄이기 위하여 실시간 교통상황을 고려한 자동 신호제어 시스템을 개발하는 것이다. 우선, (1) 교차로 주변도로 상황을 고려한 차량흐름최적화(traffic flow maximization) 문제를 다중상품화흐름 최대화(multi-commodity flow maximization) 문제로 모델링하여 본 연구문제가 NP-hard임을 보이고, (2) 각 교차로에서 측정한 실시한 교통정보뿐만 아니라 이웃 교차로들의 정보를 함께 활용하여 신호패턴과 주기를 최적화하는 알고리즘을 개발한다. 또한, (3) 제한된 도로용량을 가변적으로 활용하여 차량흐름을 제어하는 방안을 제안하고 (4) 실제도로 환경을 대상으로 실험하여 성능을 입증한다.

연구 목표대비 연구결과
(1) 연구목표를 수학적 모델링으로 정립하여 문제의 복잡도를 증명하였으며, (2) 각 교차로제어기가 주변의 다중교차로(multiple junctions) 제어기와 통신하여 얻은 실시간 교통정보를 바탕으로 신호 패턴/주기/타이밍을 적응적으로 자동 조정하는 알고리즘(ATOM: Adaptive Traffic light phase and duration Optimization algorithm that factors in the road conditions of Multiple intersections)을 개발하였다(국제 SCI논문지에 게제, 국내특허 등록완료). (4) 미국의 혼잡한 대도시 지도를 기반으로 개발된 알고리즘과 비교알고리즘을 함께 구현하여 성능실험을 진행하였으며 그 결과, ATOM 알고리즘은 운전자의 주행 시간을 33% 단축시키고 차량통행량을 50% 증가시켰다. 더불어, (3) 도로용량을 가변적으로 활용하는 차량흐름을 제어 알고리즘 개발을 완료(국내특허완료)하였으며, 성능 실험 중에 있다.

연구개발결과의 중요성
2G/3G/4G/LTE/5G, Wi-Fi, GPS 등 다양한 무선통신기술을 이용하여 각 교차로에서 수집된 교통정보를 이웃교차로와 실시간으로 공유함으로써 각 교차로에서 유입/유출될 교통흐름의 혼잡 및 원활한 정도를 예측하는 시스템의 정확도를 높일 수 있다. 더불어, 실시간 교통흐름 변이정보를 바탕으로 각 교차로 신호등의 주기뿐만 아니라, 패턴(phase)들의 조합과 각 패턴에 할당되는 시간(duration)을 최적으로 스케줄링함으로써 단위시간당 교차로를 통과하는 차량들의 수를 최대화하고 차량들의 평균 교차로통과시간을 최소화하며, 결과적으로 보행자에게 미치는 배기가스도 줄일 수 있게 되어 도시 삶의 질을 향상시킬 수 있다. 또한, 실시간 중앙가변차로 제어연구는 물리적 도로용량의 한계를 뛰어넘어 도심의 차량흐름제어를 가능하게할 것이며, 이는 차량조작오류로 인한 안전도에 대한 우려가 없어지는 자율주행 시대에는 더욱 각광을 받을 것이다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1연구결과 요약문 ... 2목차 ... 31. 연구개발과제의 개요 ... 42. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6 2.1 차량흐름제어 문제의 수학적 모델링 (1차년도) ... 6 2.2 다중 교차로 실시간 정보 기반 적응적 신호제어 알고리즘 개발(1,2차년도) ... 8 2.3 실제 도로구조를 대상으로 개발 알고리즘의 성능분석 (3차년도) ... 183. 연구개발결과의 중요성 ... 264. 참고문헌 ... 275. 연구성과 ... 29끝페이지 ... 30