우리나라의 자동차의 수는 1990년부터 계속 증가하고 있다. 계속되는 자동차수의 증가로 인해 휴일, 출퇴근 시간에 교통이 혼잡 또는 마비되는 문제가 발생한다. 하지만 기존의 신호등 체계는 통계적인 수치에 의해 결정되기 때문에 항상 일정하지 않은 차량의 수를 제어하기에는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 실시간으로 변하는 차량의 수와 점유시간에 따라 퍼지 제어 기법을 이용하여 신호를 제어하는 방법을 제안한다. 제안된 교통 신호 제어 방법은 교차로에 대기하는 차량의 수와 점유 시간을 퍼지 제어 기법에 적용하여 차량의 진행 신호에 대한 우선순위를 부여한다. 가장 높은 우선 순위를 가지는 현시에 대해 진행 신호를 부여하고 나머지는 대기하게 된다. 그리고 진행 신호의 시간을 교차로에 대기하는 모든 차량의 수와 차량의 비율, 진행 신호를 부여받은 차량의 수를 이용하여 계산한다. 본 논문에서는 제안된 펴지 신호 제어 기법과 정적인 신호 제어 기법에 대해 시뮬레이션을 통해 실험한 결과 차량 혼잡도와 상관없이 제안된 차량 신호 제어 기법이 동일한 시간에 더 많은 차량이 원활하게 소통되는 것을 확인하였다.
현행 교통 신호 제어기는 사전에 계획된 신호 시간 체계 또는 시간대별로 선택되는 방법을 취하고 있다. 이와 같은 신호 체계는 교통 상황 변화에 적절하게 대응하기 어려운 문제점을 갖고 있다. 특히, 혼잡 상황과 같은 문제들은 이진 논리로써 해결하기 어렵다. 따라서, 본 논문에서는 교통 혼잡 상황에 신속하게 대처할 수 있는 신호기 제어 시스템을 제안하였다. 본 논문에서 제안한 제어기는 불확실성 및 퍼지환경에서 작동한다. 따라서, 도로의 혼잡 상황을 퍼지 논리를 사용하여 표현하고 퍼지 추론기에 의해 신호 시간을 결정하도록 하였다. 본 논문에서 제안한 신호기 제어 시스템의 타당성을 검증하고자 페트리네트를 이용하여 모델링 하였다.
현재 국내에서 사용되는 교통신호제어기는 4구신호등(적색, 황색, 녹화살표, 녹색) 체계로 개발된 "경찰청 교통신호제어기 표준규격"을 따르고 있으나, 국가정책에 따라 3구신호등체계로 바뀌어 운영될 예정에 있다. 이에 따라 본 연구에서는 기존 4구신호등 체계로 개발된 표준규격 교통신호제어기를 3구신호등(적색, 황색, 녹색) 체계에 맞도록 신호등기부를 개선하는 방법으로 3구신호등용 교통신호제어기를 설계 개발하였다. 등기구동장치(LSU)는 2조의 3색 R-Y-G 출력스위치를 가져 총 6개의 출력용량을 갖도록 개선되었다. 이동류별 및 교통수단별(차량, 버스, 자전거, 보행) 3색 신호를 부여하기 위해 최대 16개까지 등기구동장치(LSU)를 수용하여 총 96개의 출력 용량을 갖도록 버스체계가 개선되었다. 최대 32개까지 늘어난 적색 등 점멸제어를 위해 점멸기(FLASHER) 장치를 개선하였다. 소프트웨어 부문에서는 지역제어기와 센터시스템 간 통신규약이 개선 되었으며, 3구신호등 체계의 LSU에 적합한 새로운 시그널맵 코드체계를 부여하였다. 개발된 3구신호등 제어용 교통신호기에 대해 프로토콜 운전, 원격제어기능, 제어모드별 운전기능을 각각 시험하였으며, 테스트 결과 모두 정상적으로 동작하였다.
이 논문에서 우리는 응급상황에 대응하여 일정 구간의 교통신호를 능동적으로 제어함으로써 재산과 인명 손실을 최소화할 수 있는 응급상황 대응 교통신호 제어 시스템을 개발하였다. 응급 차량 단말기에서 식별정보 및 GPS 정보를 포함한 응급신호를 송출하면 카메라에서 주위 영상을 획득하게 되고, 딥러닝 기반으로 객체를 분석하여 객체의 위치, 종류, 크기 등 정보를 가지는 객체정보를 출력한다. 이 객체를 트래킹한 정보를 생성하여 신호체계를 검출한 후 신호체계를 응급모드로 전환하여 수신받은 GPS 정보를 기준으로 응급 차량을 식별·추적하고 이 응급 차량의 진행 경로 기준으로 긴급 제어신호를 교통신호 제어기로 전송할 수 있는 체계이다. 이 시스템은 응급신호에 따라 우선 적용되는 긴급 제어신호에 의해 응급 차량의 진행이 저지되지 않도록 하여, 교통상 장애에 따른 인명과 재산의 손실을 최소화할 수 있다.
지금 사용되는 제어기의 제어방식은 220V 고전압을 일대 일로 직접 신호등에 전달하는 스위치방식이다. 이 방식은 감전위험, 누설전류, 보행공간 침해, 미관 저하 등 많은 단점이 있다. 이에 따라 교통신호기의 제어방식이 디지털로 전환되는 노력이 이루어지고 있으며, 신호등과 신호기와의 디지털 통신 체계가 그 핵심으로 부상하고 있다. 본 논문은 이러한 디지털방식의 신호제어를 위해 필요한 통신체계를 개발하고자 하였다. 이를 위해 먼저 신호등을 포함한 다양한 신호기 주변장치와 특별한 메시지에 대하여 CAN 식별자(ID)를 할당하였다. 또한 이 할당된 식별자(ID)기반으로 신호등에 대한 제어정보를 전달하고 제어상태 피드백을 수집하는 CAN 기반 신호제어 프로토콜을 구성하였다. 이 통신체계의 검증을 위해 소프트웨어 모의실험시스템을 제작하여 신호제어에 활용 가능함을 검증하였다.
꾸준히 증가하는 차량으로 인한 교통문제를 적절한 신호운영 전략을 이용하여 교통흐름을 효율적으로 배분하고 교통군의 흐름을 향상시키기 위한 노력이 시행되고 있다. 최근 국가경쟁력 강화위원회에서는 "기초 법질서 확립을 위한 교통운영체계 선진화 방안"을 발표하여 교통사고, 혼잡비용, 온실가스, 법규위반 등의 문제점을 해결하기 위하여 한국 교통운영 체계를 국제표준에 맞게 수정하는 안을 제시하였다. 본 연구에서는 교통운영체계 개편시 나타나는 효과를 분석하기 위하여 대전시를 사례로 중심으로 좌회전금지, 보호/비보호 혼용 사용시 나타나는 효과를 다양한 시나리오를 통해 정량적으로 분석하였다. 좌회전 금지는 신호현시수를 줄여 신호주기를 줄이는 장점이 있다. 좌회전 금지 지점의 좌회전교통량을 하류부로 이동시켜 U턴을 주어 현시수를 줄인 결과 제어지체는 54.2초에서 22.7초로 크게 향상되었으며, 줄어든 현시로 인하여 농도원네거리방향은 제어지체가 122.2초(F)에서 16.9초(B)로 크게 향상되었다. 또한, 보호/비보호 좌회전을 도입한 결과 좌회전 교통량에 대한 제어지체가 27.0초에서 12.1초로 크게 감소하였다. 향후 좌회전 베이 유무에 따른 비보호 좌회전 허용 기준마련에 대한 연구가 필요하다.
최근 국내 많은 지능형교통체계 사업에서 스마트교차로를 설치하고 있으나, 교통량 수집 및 통계분석 이외에 교통신호운영에 활용하는 사례가 미비한 상태이다. 하지만, 고질적인 교통혼잡에 대응하기 위해서는 스마트교차로에서 수집된 자료를 활용하여 효율적인 신호운영을 수행하는 방안이 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 효율적인 교통신호운영을 위해 스마트교차로 자료를 활용한 실시간 교통신호제어 알고리즘 운영을 위한 절차를 수립하였으며, 기존 알고리즘을 개선하여 실제 스마트교차로에서 운영이 가능하도록 하였다. 효과 분석 결과, 교차로 지체가 감소하였고 옵셋 조정 시 구간 속도도 개선되는 효과가 나타나는 것으로 확인되었다.
순차 논리 회로를 설계하기 위하여 설계용 틀을 이용해 설계하고 그 결과를 시뮬레이션 한 것을 검토하여 실제 회로로 구현한다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 하기 위한 회로설계 방법 중 Statatable를 작성하여 틀에 입력하고 심볼로 만들어, 이것을 이용하여 시스템을 구성 후 시뮬레이션을 하였다. 특히 설계 예제로 선택한 교통 신호제어 시스템은 대기차량이 없는 차로와 있는 차로를 구분하여 선택적으로 신호를 제공하므로써 교통소통의 효율을 물론 앞으로 교통 신호 제어체계의 새로운 모델을 제시하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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