도시의 급변하는 교통수요에 대응하기 위해서 지속적으로 교통시설을 공급하는 데에는 한계가 있으므로 맹목적인 시설공급보다는 현재 교통시설에서의 운영관리측면이 강조되고있다. 특히 신호교차로들로 이루어진 단속류에서는 연동을 고려한 각 교차로별 최적신호시간 부여가 중요하다. 그러나 방향별로 부여된 신호시간이 단속류의 통과용량에 주요 변수인 것을 감안할 때 첨두시와 같이 교통수요가 급증하는 상황에서 보호좌회전 신호를 포함하는 4현시 신호운영을 지속적으로 유지하는 것은 방향별 통과용량에서의 한계가 있으며, 이에 대응하여 기존 과포화 신호제어 방법으로 내부미터링 기법에 대한 연구도 그동안 진행되어왔으나 실시간 신호제어시스템 상의 대기행렬 검지기 설치 부재로 인해 적용되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 도시 간선도로의 지정체를 완화하기 위한 새로운 방법으로 현재 삼성역 교차로에서 운영 중에 있는 제한적 좌회전 신호운영 방안을 간선가로축을 대상으로 적용하였다. 이것은 시간대에 따라 주방향에 대한 좌회전 흐름을 직진 후 U턴으로 유도하여 현시수를 감소시키고 직진 신호시간을 최대화하여 통과용량을 증가시키는 신호제어 방법을 적용하는 것이다. 단, 본 신호제어에 대한 적용은 대상구간의 기하구조와 교통상황 조건 등에 따라 결정되어져야 하며, 이를 위해 기존의 교통 신호등 설치기준과 같이 각 교통상황 조건별로 명확한 적용기준이 필요하다.
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.
차종구분의 필요성은 교통공학 및 계획분야에서 교통패턴을 파악할 필요가 있으며 도로의 포장설계와 같은 구조적 측면, 교통관련자료구축 등에서도 중요하다. 현재 국내에서 운영중에 있는 각종검지기 체계들은 외국에서 개발한 체계로서 여러 가지 다양한 센서를 복합구성하여 차종을 구분하는 고가의 장비들이다. 이에 대한 국내의 연구사례는 극히 드물다고 볼 수 있다. 지금까지 주를 이룬 국내 연구사례를 보면 루프검지기를 이용한 차종구분이 주를 이루고 있다. 현재 루프검지기의 대체검지기(영상검지기, 자석검지기)개발이 활발히 진행되고 있으며 본 연구에서 이용되는 검지기는 자석검지기로서 루프검지기에 비하여 설치가 간단하고 파손의 우려가 적으며 유지관리 및 보수가 손쉽고 비용면에서도 저렴하다는 것이 장점이라 하겠다. 이에 최근에 개발되어진 단일 자석검지기를 이용한 실시간 차종인식 알고리즘을 개발하고, 현장실험을 통한 현장 적용성을 검토한다. 고속도로에 설치되어 있는 자석검지기를 이용하여 자료를 수집하며 분석에 이용되는 자료는 개별차량에 대하여 자속밀도의 변화를 주파수값으로 변환한 Digital Data값이다. 그 수치를 토대로 각 차량의 점유시간을 파악하여 각 차량의 점유시간동안 파형의 특징을 추출하여 각 특징들을 기초로 하여 각 차량이 나타내는 고유의 파형을 식별하는 패턴인식 방법으로 접근한다. 본 연구에서는 검지기 매설장소의 유한성 및 연구대상 도로의 특성으로 인하여 다양한 차종의 자료수집이 용이하지 못하여 시험가능한 자료수가 많은 차종을 대상으로 분석한다. 차종인식 알고리즘상의 차종분류는 건설교통부 차종분류기준에 따라 우선 구분이 확실한 차종으로 나눈후 단계적으로 세부적 차종분류로 접근한다.의 영향들을 고려함으로써 가로망 설계 과정에서 가로망의 상반된 역할인 이동성과 접근성의 비교가 가능한 보다 현실적인 가로망 설계 모형을 구축하고자 한다. 지금까지 소개된 가로망 설계모형들은 용량변화에 대한 설계변수의 형태에 따라 이산적 가로망 설계 모형과 연속적 가로망 설계모형으로 나뉘어지게 된다. 본 논문의 경우, 계산속도의 향상 측면에서는 연속적 가로망 설계 모형을 도입할 수 있지만, 이때 요구되는 도로용량이 이산적인 변수(차선 수)로 결정되어야만 신호제어 변수를 결정할 수 있기 때문에, 이산적 가로망 설계 모형이 사용된다. 하지만, 이산적 설계모형의 경우 조합최적화 문제이므로 정확한 최적해를 구하기 위해서는 상당한 시간이 소요되며, 경우에 따라서는 국부 최적해에 빠지게 된다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 우선 이상적 모형의 근사화, 혹은 조합최적화문제를 위해 개발된 Simulated Annealing기법의 적용, 연속적 모형의 변수를 이산화하는 방법 등 다양한 모형들을 고려해 본 뒤, 적절한 모형을 적용할 것이다. 가로망 설계 모형에서 신호제어를 고려하기 위해서는 주어진 가로망에 대한 통행 배정과정에서 고려되는 통행시간을 링크통행시간과 교차로 지체시간을 동시에 고려해야 하는데, 이러한 문제의 해결을 위해서 최근 활발히 논의되고 있는 교차로에서의 신호제어에 대응하는 통행배정 모형을 도입하여 고려하고자 한다. 이를 위해서 지금까지 연구되어온 Global Solution Approach와 Iterative Approach를 비교, 검토한 뒤 모형에 보다 알맞은 방법을 선택한다. 차량의 교차로 통행을 고려하는 performance function의 경우 비신호 교차로와 신호교차로에 대
본 연구에서는 전문가와 운전자의 제어 지식을 더 정확하게 표현하여 퍼지 논리 제어기의 성능을 향상시킬 수 있는 소속함수 수정 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 제어지식을 더 정확히 표현할 수 있도록 직관적인 지식과 경험으로부터 유추된 대략적인 제어지식을 평가기준으로 하고 입출력 데이터 클러스터링에 의해 소속함수의 형태와 위치를 수정한다. 제안된 방법을 수위 조절 모델과 교통신호 제어 모델에 적용한 실험을 통해서, 제안된 알고리즘이 기존 제어기의 성능을 향상시킬 수 있고, 퍼지 제어기에서 언어적 변수에 대한 구간 설정의 어려움을 해결할 수 있음을 알 수 있었다.
기존 루프검지기를 이용한 반감응 신호제어는 한정된 검지영역으로 인해 대기 차량수에 따른 초기녹색시간의 산정이 불가능하며, 좌회전 베이 측면에서 진입하는 차량과 중차량 및 U턴 차량으로 인해 비합리적인 현시 조기종결문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 감응현시의 초기녹색시간을 대기 차량수에 맞게 최적화하고, 검지영역 내 차량소거 여부를 파악함으로써 현시의 연장 및 조기종결을 결정하는 좌회전 감응식 신호제어전략을 개발하였다. 차량의 검지를 위해 영상검지기의 Video Image Tracking기술을 이용하였으며, 영상검지영역은 목적에 맞게 Zone in Zone방식의 3개 영역으로 구분하여 Zone1은 차량의 존재유무 파악, Zone2는 대기 차량수 파악, Zone3는 통과 차량수 파악의 기능을 수행하도록 설계하였다. CORSIM을 이용한 본 좌회전 감응제어의 현장 적용성 평가 결과, 정주기 제어, 반감응 제어(1), 반감응 제어(2)에 비해 Control delay가 각각 23.10%, 15.06%, 4.34% 감소하였으며, Queue time은 36.24%, 20.10%, 7.42%, Total time은 14.36%, 7.02%, 2.96% 감소하여 운영효율이 향상된 것으로 나타났다. 또한, 직진과 좌회전 v/c비에 따른 적용성 평가 결과, 직진교통량이 포화상태에 근접할수록, 좌회전 교통량이 적을수록 개선효과 큰 것으로 나타났다.
본 논문에서는 추종 모형을 이용한 미시 교통류 시뮬레이션 모형(DETSIM)과 현장 조사 자료를 이용하여 단속류에서 링크의 통행시간을 추정하는 2개의 모형을 개발하였다. 2개의 모형은 통행시간과 교통변수가 가지는 비선형성에 적합하도록 퍼지논리 제어기를 이용하고 있다. 시뮬레이션의 수행결과와 현장 조사에 의하면 검지기로부터 발생하는 교통량, 점유율, 속도 자료중 링크의 통행시간을 가장 잘 반영하는 것은 점유율이며, 지점속도와 교통량은 부분적으로 통행시간에 대한 설명력을 가진다. 그러나, 통행시간을 추정하는데 적용되는 교통량, 점유율 및 지점속도는 동일한 교통상황에 대해서도 검지기의 위치에 따라 다른 값을 가지게 된다 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위한 2개의 통행시간 추정 모형을 개발하였으며. 이것은 교통량과 점유율을 이용하여 통행시간을 추정하는 모형(FETSYO)과 검지기로부터 발생되는 점유율과 지점속도를 이용하여 통행속도를 추정하는 모형(FETTOS)으로 구분된다. FETSVO모형은 이식성이 뛰어나며, FETTOS 모형은 신호주기와 녹색신호시간비 등의 자료가 요구되나, 통행시간을 직접추정하고 통행시간에 민감한 자료에 의하기 때문에 FETSVO모형보다 우수한 것으로 나타났다.
본 연구는 공간적 정보를 수집할 수 있는 영상검지기를 이용하여 대기길이를 산출하는 알고리즘을 개발하였다. 이 알고리즘은 접근로 상·하류부에 각각 영상검지기를 설치하여 대기길이를 측정하는 방법을 사용한다. 또한 산출된 대기길이를 기반으로 새로운 신호제어모형을 제시하였다. 특히, 대기길이 기반의 주기길이와 녹색시간을 산출하는 절차와 알고리즘을 제시하였다. 제시한 알고리즘에 대한 검증을 위해 네트워크 환경을 구축하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 제안 모형이 기존모형보다 운영효과가 높게 나타났다. 추가적인 연구로는 실시간 교통조건에 병행하여 본 알고리즘을 검증할 필요성이 있다.
우리나라의 경우 교통정보수집용 검지기는 루프검지기가 주종을 있으며, 지금까지 한국에서 루프검지기를 대체할 수 있는 영상 및 초단파검지기와 같은 대체검지기에 대한 평가는 단속류 보디는 연속류 상황에 대한 평가로 제한되어 왔다. 한편 최근들어 점차 고속도로를 중심으로 영상검지기의 설치개소수가 급속히 증가하고 있는 추세이다. 이 영상검지기의 경우 연속 교통류 상황의 15 분 혹은 5 분 단위의 점유율, 교통량, 속도등의 교통변수 측정정확도는 검지시스템의 요구사항을 충족하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 한국의 장래 교통관리 첨단화에 요구되는 교통자료 수집수준을 시가지도로 및 고속도로를 중심으로 파악하고, 루프검지기의 대체 검지기로서 영상검지기에 대한 성능평가 및 분석을 실시하였다.
실시간 신호제어시스템은 현장의 교통정보를 수집하여 교통상황에 맞게 자동으로 신호제어를 수행하는 시스템이다. 그러나 현재까지 국내의 실시간 신호제어시스템인 COSMOS를 적절하게 모의실험 할 수 있는 미시적시뮬레이터가 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 세계적으로 널리 사용되고 있는 미시적 시뮬레이션 모형인 NETSIM모형을 기반으로 하여 COSMOS 시스템을 평가할 수 있도록 통합 시뮬레이션 환경을 개발하였다. 본 논문은 COSMOS 평가시뮬레이터의 모듈 중에서 모의 실험환경 내에서 차량의 이동에 따라 실시간으로 검지기정보를 추출해내는 모듈과 주요 신호변수 중 하나인 COSMOS 녹색현시배분알고리즘모듈을 제시하였다. 개발된 평가시뮬레이터 내의 정보흐름 정확성을 평가해본 결과, 연산과정 및 정보흐름이 정확한 것으로 확인되었다. 그리고 개발된 시뮬레이터를 개선하기 위한 향후과제들을 논문의 마지막에 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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