KR101016363B1 - 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법 - Google Patents

바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법에 관한 것으로, 바이모달 트램 트램신호제어기가 운영하는 교차로를 '독립 교차로'와 '복합 교차로'의 두 가지로 구분하고, 이에 따라 바이모달 트램 전용신호기제어기를 독립 교차로 운영모드와, 복합 교차로에서의 표준신호제어기 연계 운영 모드 등 두 가지 동작 모드를 갖고 운영함에 따라 신호기의 설치 및 시공 시점에서 교차로의 종류에 따라 선택적으로 적용할 수 있는 신호 운영 방법을 제공한다.
Figure R1020080127514
바이모달 트램, 우선신호, 도로, 교통, 차량, 신호

Description

바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법 { signal processing method of crossroad for Bimodal Tram operation }
본 발명은 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 자동차와 같은 일반차량이 주행하는 일반차로상에 바이모달 트램이 주행하는 트램전용차로가 교차로 인한 병행 운영시 요구되는 신호 운영 방법에 관한 것이다.
바이모달 트램(Bimodal Tram)은 새로운 대중교통 운송 체계로 개발 중에 있는 운송 체계로서, 기본적인 구조는 고무바퀴를 가지고 있으며 운전자가 없이 자동으로 운행하며, 철도와 비슷하게 트램전용차로에서만 이동하게 되어 있는 운송 체계이다.
이때, 상기 바이모달 트램의 트램전용차로(이하, '트램전용차로'라고 함)는 자동차 등과 같은 일반차량이 이동하는 일반차로에 설치되나 일반차로와 구분이 가능하도록 경계를 가지고 있는데 이는 철도와 매우 유사하다.
또한 상기 트램전용차로는 일반차로의 교차로를 이용 가능하도록 설계되며, 이는 현재 철도의 건널목과 유사한 형태로서, 현재 일반차량이 통행하는 일반차로와 철도가 혼합 운영되고 있는 장소는 철도 건널목 정도이다. 그러나 바이모달 트램의 경우는 일반차로에 승용차와 같이 교차로를 이용 할 수 있도록 설계되고 있다.
이러한 일반차로와 트램전용차로가 교차하는 교차로는 트램전용차로와 일반차로가 평면적으로 교차하여 생성된 바이모달 트램 '독립 교차로'와 일반차량의 교차로에 트램전용차로가 혼재된 상태의 '복합 교차로'로 구분할 수 있다.
또한, 현재 일반차로에는 기존의 표준신호제어기가 대부분의 교차로 신호등을 운영 중에 있으나, '독립 교차로'에는 바이모달 트램을 위한 트램신호제어기가 교차로를 운영하게 되며, '복합 교차로'에는 현재 사용하고 있는 표준신호제어기와 바이모달 트램 트램신호제어기가 연동운영을 통하여 교차로를 제어하게 되지만 교차로의 상황에 따른 적절한 방식의 운영 방안이 제시되지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 종래 표준신호제어기로 운영되던 일반차로 교차로에 바이모달 트램을 함께 운용하는데 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 일반차로에 표준화되어 적용중에 있는 표준신호제어기와 바이모달 트램의 운행 제어를 위한 트램신호제어기의 연계 운영을 통하여 일반차량과 바이모달 트램이 함께 사용하는 교차로의 안전성을 확보함은 물론 대중교통 수단인 바이모달 트램의 우선 신호권을 안정적으로 확보하여 바이모달 트램을 원활하게 운용할 수 있는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법을 제공하는데 있다.
특히, 본 발명은 일반차량의 교차로에 바이모달 트램 전용노선이 혼합되어 생성된 복합 교차로의 경우 경찰청 등에서 운영하고 있는 표준화된 표준신호제어기는 일반차량을 위한 신호를 제공하고, 바이모달 트램의 트램신호제어기는 바이모달 트램 전용 신호등을 구동하게 되며, 두개의 신호제어기는 상호 긴밀한 통신과 연동 운영 알고리즘을 통하여 바이모달 트램 우선 신호를 제공하는데 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
일반차량이 주행하는 일반차로와 바이모달 트램이 주행하는 트램전용차로의 독립 교차로에서의 신호 운영 방법에 있어서, 바이모달 트램이 이동하는 교차로의 상류부에 구비되는 제1진입검지기로 부터 바이모달 트램의 진입을 감지하는 제1단계; 상기 바이모달 트램의 진입으로 인한 진입방향을 판별하고 바이모달 트램의 진입속도를 이용해 교차로의 도착시간을 추정하는 제2단계; 상기 일반차로 신호등의 신호를 순차적으로 종결하기 위해 황색(yellow)신호를 출력하고 트램전용차로 신호등의 트램 진행신호인 청(Green)신호를 출력하여 바이모달 트램에 우선권을 주는 제3단계; 상기 바이모달 트램이 교차로 하류부에 구비되는 제1진출검지기로 부터 교차로 통과가 감지하는 제4단계; 상기 바이모달 트램의 트램진행신호를 종결하기 위해 트램전용차로의 신호를 종결하고, 일반차로의 진행신호인 청(Green)신호를 출력하는 제5단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법을 제공한다.
이때, 상기 제1진입검지기와 제1진출검지기는 트램신호제어기에 의해 감시되고, 상기 트램신호제어기는 상기 일반차로 신호등과 트램전용차로 신호등을 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1진입검지기와 제1진출검지기는 루프코일로 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은;
일반차량이 주행하는 일반차로와 바이모달 트램이 주행하는 트램전용차로의 독립 교차로에서의 신호 운영 방법에 있어서, 바이모달 트램이 이동하는 교차로의 상류부에 구비되는 제1진입검지기로 부터 바이모달 트램의 진입을 감지하는 제1단 계; 상기 바이모달 트램의 진입으로 인한 진입방향을 판별하고 바이모달 트램의 진입속도를 이용해 교차로의 도착시간을 1차로 추정하는 제2단계; 상기 교차로가 혼잡한지를 확인할 수 있는 대항차로 큐 검지기를 통해 큐(Queue)상태를 평가하여, 큐(Queue)의 소거가 필요하다고 판단되면 교차로에 바이모달 트램이 진입하는 것을 금지하는 트램전용차로 신호등에 ALL RED신호를 출력하는 제3단계; 상기 제1진입검지기에 인접하여 설치되는 제2진입검지기를 통하여 바이모달 트램의 교차로 진입을 감지하는 제4단계; 상기 바이모달 트램의 진입으로 인한 진입방향을 판별하고, 진입방향이 판별되면 바이모달 트램의 진입속도를 이용하여 도착시간을 2차로 추정하는 제5단계; 상기 교차로의 대항차로 큐 검지기를 통해 큐(Queue)상태를 확인하여 혼잡이 지속되면 트램전용차로의 신호등에 진입을 금지하는 ALL RED신호를 확인 감시하는 제6단계; 상기 교차로의 대항차로 큐 검지기로 부터 큐(Queue)검지신호가 입력되지 않으면 바이모달 트램이 교차로에 진입하도록 ALL RED신호를 해제하고 트램전용차로용 신호등에 통과를 허락하는 청신호를 출력하는 제7단계; 상기 바이모달 트램이 교차로 하류부에 구비되는 제1진출검지기로 부터 교차로 통과가 감지하는 제8단계; 상기 바이모달 트램의 트램진행신호를 종결하기 위해 트램전용차로의 신호를 종결하고, 일반차로의 진행신호인 청(Green)신호를 출력하는 제9단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법도 제공한다.
이때, 상기 제1 및 제2진입검지기와 제1진출검지기는 트램신호제어기에 의해 감시되고, 상기 트램신호제어기는 상기 일반차로 신호등과 트램전용차로 신호등을 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 및 제2진입검지기와 제1진출검지기는 루프코일로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은;
일반차량이 주행하는 일반차로가 교차되는 교차로에 바이모달 트램이 주행하는 트램전용차로가 혼합된 복합 교차로에서의 신호 운영 방법에 있어서, 바이모달 트램이 이동하는 교차로의 상류부에 구비되는 제3진입검지기로 부터 바이모달 트램의 진입을 감지하는 제1단계; 상기 바이모달 트램의 진입으로 인한 진입방향을 판별하고 바이모달 트램의 진입속도를 이용해 교차로의 도착시간을 추정하는 제2단계; 상기 도착시간에 따른 일반차로의 신호등의 신호축 이동 방향을 결정하는 제3단계; 상기 바이모달 트램의 우선 진입이 가능하도록 우선신호 운영이 가능한 모드인지를 판별하여 우선 진입이 가능하면 바이모달 트램 우선 신호 운영 모드로 진입하고, 일반차로의 신호등의 신호축의 Shift를 실행하는 제4단계; 상기 바이모달 트램이 교차로 하류부에 구비되는 제2진출검지기로 부터 교차로 통과가 감지하는 제5단계; 상기 바이모달 트램의 교차로 통과가 감지되면 바이모달 트램의 우선 신호운영 모드를 해제하는 제6단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법도 제공한다.
이때, 상기 제3진입검지기와 제2진출검지기는 트램전용차로의 신호등을 제어하는 트램신호제어기에 의해 감시되고, 상기 트램신호제어기의 감지신호는 상기 일 반차로의 신호등을 제어하는 표준신호제어기에 전송되어 교차로의 도착시간을 추정하고 상기 도착시간에 따른 일반차로의 신호등의 신호축 이동 방향을 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2단계에서 상기 일반차로의 신호등의 신호축 이동 방향은 시간축을 앞당기는 손실이동 또는 시간축을 지연시키는 누적이동 중에 어느 하나의 방법으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제6단계 후, 일반차로의 신호등을 트랜지션 알고리즘의 운영을 통해, 교차로의 신호 운영 파라메터를 정상 운영시키는 제7단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은;
일반차량이 주행하는 일반차로가 교차되는 교차로에 바이모달 트램이 주행하는 트램전용차로가 혼합된 복합 교차로에서의 신호 운영 방법에 있어서, 바이모달 트램이 이동하는 교차로의 상류부에 구비되는 제3진입검지기로 부터 바이모달 트램의 진입을 감지하는 제1단계; 상기 바이모달 트램의 진입으로 인한 진입방향을 판별하고 바이모달 트램의 진입속도를 이용해 교차로의 도착시간을 추정하는 제2단계; 상기 도착시간에 따른 바이모달 트램의 우선 신호 제공을 위한 현시 삽입(Phase Insert) 위치를 결정하는 제3단계; 상기 바이모달 트램의 우선 진입이 가능하도록 우선신호 운영이 가능한 모드인지를 판별하여 우선 진입이 가능하면 바이모달 트램 우선 신호 운영 모드로 진입하고, 일반차로 신호등의 Phase Insert를 실 시하는 제4단계; 상기 바이모달 트램이 교차로 하류부에 구비되는 제2진출검지기로 부터 교차로 통과가 감지하는 제5단계; 상기 바이모달 트램의 교차로 통과가 감지되면 바이모달 트램의 우선 신호운영 모드를 해제하는 제6단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법도 제공한다.
이때, 상기 제3진입검지기와 제2진출검지기는 트램전용차로의 신호등을 제어하는 트램신호제어기에 의해 감시되고, 상기 트램신호제어기의 감지신호는 상기 일반차로의 신호등을 제어하는 표준신호제어기에 전송되어 교차로의 도착시간을 추정하고 상기 도착시간에 따른 일반차로의 신호등의 신호축에 Phase Insert를 실시하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 일반차로의 신호등의 신호축 이동 방향은 시간축을 앞당기는 손실이동 또는 시간축을 지연시키는 누적이동 중에 어느 하나의 방법으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제6단계 후, 일반차로의 신호등을 트랜지션 알고리즘의 운영을 통해, 교차로의 신호 운영 파라메터를 정상 운영시키는 제7단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 바이모달 트램 트램신호제어기가 운영하는 교차로를 '독립 교차로'와 '복합 교차로'의 두 가지로 구분하고, 이에 따라 바이모달 트램 전용신호기제어기를 독립 교차로 운영모드와, 복합 교차로에서의 표준신호제어기 연계 운영 모드로 두 가지 동작 모드를 갖고 운영함에 따라 신호기의 설치 및 시공 시점에서 교차로의 종류에 따라 선택적으로 적용할 수 있다.
특히, 트램전용차로와 일반차로가 평면적으로 교차하여 생성된 바이모달 트램 '독립 교차로'의 경우, 바이모달 트램 트램신호제어기는 교차로의 신호 운영을 전담하게 함으로서, 교차로 운영의 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
한편, 2개의 일반차로가 교차하는 교차로에 트램전용차로가 혼입되어 생성된 '복합 교차로'에서는, 일반 표준신호제어기는 자동차와 같은 일반차량을 위한 신호를 제공하고, 바이모달 트램 트램신호제어기는 바이모달 트램 전용 신호등을 구동하게 되며, 두 신호제어기는 상호 긴밀한 통신과 연동 운영 알고리즘을 통하여 안전한 바이모달 트램 우선 신호를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이때, 도 1은 일반차로와 트램전용차로가 교차하는 '독립 교차로'를 도시한 기본 구성도이고, 도 2는 도 1의 '독립 교차로'에서 바이모달 트램 비간섭(非干涉) 우선순위 제어 과정을 도시한 제어흐름도이고, 도 3은 도 1의 '독립 교차로'에서 바이모달 트램 간섭(干涉) 우선순위 제어 과정을 도시한 제어흐름도이고, 도 4는 일반차로의 교차로에 트램전용차로가 혼합된 상태의 '복합 교차로'를 도시한 기본 구성도이고, 도 5는 도 4의 '복합 교차로'에서 Phase Shift를 이용한 우선순위 제 어 과정을 도시한 제어흐름도이고, 도 6은 도 4의 '복합 교차로'에서 Phase Insert를 이용한 우선순위 제어 과정을 도시한 제어흐름도이고, 도 7은 도 4의 바이모달 트램의 복합 교차로의 상세 구성도이다.
먼저, 본 발명에 따른 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법은 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 특성별로 그 우선신호의 운영 방안이 서로 구분되어 운영된다.
이때, 도 1에 도시된 바와 같이 자동차 등과 같은 일반차량이 주행하는 일반차로(10)와 바이모달 트램의 전용 노선인 트램전용차로(20)가 서로 교차하는 바이모달 트램 '독립 교차로'(1)와, 도 4에 도시된 바와 같이 일반차로들(10,12)로 구성되어 있는 일반 교차로에 바이모달 트램의 전용 노선인 트램전용차로(20)가 혼입되면서 발생되는 바이모달 트램 '복합 교차로'(2)로 구분되어 신호의 운영 방안이 서로 구분되어 운영된다.
한편, 상기 바이모달 트램 '독립 교차로'(1)의 경우, 신호체계는 트램신호제어기(100)가 신호운영을 하며, 바이모달 트램(101)에 통행 우선권을 부여하는 트램우선신호로 운영된다. 이때, 상기의 '독립 교차로'(1)에 인접(예를 들어, '독립 교차로'에서 60m 이내의 거리)하게 일반차로(10)의 교차로(미도시됨)의 존재 유무에 따라 비간섭(非干涉) 또는 간섭(干涉)으로 분류하여 서로 다른 운영 알고리즘을 적용한다.
또한, 상기 바이모달 트램 '복합 교차로'(2)의 경우, 일반 교차로에 기 운영 되던 표준화된 표준신호제어기(200)와 바이모달 트램(101)의 트램신호제어기(100)의 신호체계 연계를 통하여 정책적 설정 단계에 따른 트램우선신호로 운영된다. 이때, 신호 우선권의 부여 정도에 따라 서로 다른 운영 알고리즘을 적용한다.
이하에서는 상기 4가지의 경우를 분리하여 각각의 운영 과정을 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로, 본발명에 따른 '독립 교차로'에서의 제어과정을 설명한다.
'독립 교차로'를 비간섭 또는 간섭상태의 독립 교차로로 분류하게 되는데, 이는 미국의 MUTCD(Manual on Uniform Traffic Control Devices)에 철도 건널목과 인접한 교차로가 60m 이내에 있으면 상호 간섭의 문제를 발생하기 때문에 특별한 신호의 고려가 필요하다고 권고하고 있는데에서 착안한 것으로, 상기의 권고 내용과 같이 바이모달 트램(100)의 독립 교차로(1) 중에서 60m 이상 떨어져서 상호 간섭 발생이 없을 것으로 예상되는 교차로를 비간섭 '독립 교차로'로 구분하고 제어하게 된다.
도 1 및 도 2를 참고하면 비간섭 독립 교차로의 제어를 위해서는, 바이모달 트램(101)이 이동하는 트램전용차로(20)의 상류부에 교차로(1)와 이격되게 바이모달 트램(101)의 진입유무를 감지하기 위한 제1진입검지기(102)가 설치되고, 교차 로(1)를 경과한 하류부에 인접하여 바이모달 트램(101)이 교차로를 통과함을 검출하기 위한 제1진출검지기(104)와, 독립 교차로(1)의 일반차량을 위한 일반신호등(미도시됨)과 바이모달 트램(101)의 트림신호등(미도시됨)을 제어하기 위한 트램신호제어기(100)가 설치된다.
이때, 상기 제1진입검지기(102)와 제1진출검지기(104)는 루프코일(loop coil)로 구성됨이 바람직하다.
이와 같은 비간섭 독립 교차로에서의 트램신호제어기(100)는 다음과 같은 제어 과정을 수행하게 된다.
즉, 상기 제1진입검지기(102)에서 바이모달 트램(101)을 파악하여 검지되면(S100), 바이모달 트램(101)의 진입방향을 판별하고(S102), 진입방향이 판별되면 바이모달 트램(101)의 진입속도를 추정하며 상기 진입속도를 이용하여 독립 교차로(1)의 도착예정시간을 계산하고(S104), 바이모달 트램(101)의 도착예정시간 동안 대기하며(S106), 교차하는 방향의 일반차량을 위한 일반차로 신호등의 신호를 순차적으로 종결하기 위해 황색(yellow)신호를 출력하고(S108), 일반차로 신호등을 종결함과 동시에 트램전용차로(20)의 트램 진행신호인 청(Green)신호를 출력하여 줌으로서 바이모달 트램(101)이 우선권을 가지면 통과할 수 있게 한다.(S110)
한편, 바이모달 트램(101)이 교차로(1)를 지나면 제1진출검지기(104)를 통과하는지를 판정하고(S112), 이를 통해 교차로 통과가 확인되면 이를 근거로 바이모달 트램(101)의 트램진행신호를 종결하기 위해 트램전용차로의 신호등에 황색(yellow)신호를 출력하고(S114), 트램전용차로의 신호등을 종결함과 동시에 일반 차로(10)의 진행신호인 청(Green)신호를 출력하여 줌으로서 바이모달 트램(101)이 통과했음을 표시하게 된다.(S116)
다음으로, 도 1 및 도 3을 참고하면 간섭 독립 교차로의 제어를 위해서는, 바이모달 트램(101)이 이동하는 트램전용차로(20)의 상류부에 교차로(1)와 이격되게 바이모달 트램(101)의 진입유무를 감지하기 위한 제1진입검지기(102)가 설치되고, 교차로(1)를 경과한 하류부에 인접하여 바이모달 트램(101)이 교차로를 통과함을 검출하기 위한 제1진출검지기(104)와, 독립 교차로(1)의 일반차량을 위한 일반신호등(미도시됨)과 바이모달 트램(101)의 트림신호등(미도시됨)을 제어하기 위한 트램신호제어기(100)가 설치됨은 당연하며, 이에 더해 하류부 교차로에서 발생된 일종의 병목현상인 큐(Queue)의 영향을 적극적으로 검토하여야 한다.
이를 위하여 바이모달 트램 진입로의 상류부에 각각 소정의 거리를 이격하여 바이코달 트램(101)을 2단으로 검출하기 위해 제1진입검지기(102) 이외에 별도의 제2진입검지기(103)를 더 구비하고, 교차로(1)에 교차하는 일반차로의 큐(Queue) 소거 상황을 평가하기 위한 대항차로 큐 검지기(105)를 더 설치 운영한다.
이 경우에도 상기 제2진입검지기(103) 및 대항차로 큐 검지기(105)도 루프코일로 구성됨은 당연하다.
이와 같은 비간섭 독립 교차로에서의 트램신호제어기(100)는 다음과 같은 제어 과정을 수행하게 된다.
제1진입검지기(102)를 통하여 바이모달 트램(101)의 교차로 접근을 감지하 면(S200), 바이모달 트램(101)의 진입방향을 판별하고(S202), 진입방향이 판별되면 바이모달 트램(101)의 진입속도를 이용하여 도착시간을 1차로 추정하게 되며(S204), 이때 교차로(1)가 혼잡한지를 확인할 수 있는 대항차로 큐 검지기(105)를 통해 큐(Queue)상태를 평가하여(S206), 적극적인 큐(Queue)의 소거가 필요하다고 판단되는 경우 교차로(1)에 바이모달 트램(101)이 진입하는 것을 금지하는 ALL RED신호를 출력한다.(S208)
그리고, 제2진입검지기(103)를 통하여 바이모달 트램(101)의 교차로 진입 상황이 파악되면(S210), 바이모달 트램(101)의 진입방향을 판별하고(S212), 진입방향이 판별되면 바이모달 트램(101)의 진입속도를 이용하여 도착시간을 2차로 추정하게 되며(S214), 교차로(1)가 혼잡한지를 확인할 수 있는 대항차로 큐 검지기(105)를 통해 큐(Queue)상태를 확인하여(S216), 혼잡이 지속되면 트램전용차로(20)의 신호등에 진입을 금지하는 ALL RED신호를 확인하게 하며(S218) 지속적으로 상기 단계(S216)를 통해 지속적으로 큐(Queue)상태를 감시한다.
이때, 상기 단계(S216)를 통해 교차로(1)가 혼잡상태를 피한 경우 바이모달 트램(101)이 교차로에 진입하도록 ALL RED신호를 해제하고 트램전용차로(20)용 신호등에 통과를 허락하는 청신호를 출력한다.(S220)
한편, 바이모달 트램(101)이 교차로(1)를 지나면 제1진출검지기(104)를 통과하는지를 판정하고(S222), 이를 통해 교차로 통과가 확인되면 이를 근거로 바이모달 트램(101)의 트램진행신호를 종결하기 위해 트램전용차로(20)의 신호등에 황색(yellow)신호를 출력하고(S224), 트램전용차로(20)의 신호등을 종결함과 동시에 일반차로(10)의 진행신호인 청(Green)신호를 출력하여 줌으로서 바이모달 트램(101)이 통과했으므로 일반차로(10)를 통한 통행을 할 수 있음을 표시하게 된다.(S226)
이때, 제1 및 제2진입검지기(102,103)와 교차로(1) 사이에는 가급적 바이모달 트램(101)의 정류장이 없는 것이 이상적일 것이나, 존재한다면 반드시 트램신호제어기(100)에 변수로 입력하여 도착 예정시간의 추정에 차질이 없도록 함이 바람직하다. 또한, 바이모달 트램(101)이 교차로(1)에 진입하는 시점에도 대항차로의 Queue가 소거되지 않는 상황에서는 ALL RED 신호를 유지하며 Queue가 소거되기까지 대기한 후 바이모달 트램(101)의 진행신호를 출력하는 단계부터 정상 신호의 운영을 개시함이 바람직하다.
또한, 상시 정체(Spill-Back)가 극심한 독립 교차로에서 비간섭 및 간섭 독립 교차로 우선신호 알고리즘을 운영하는 것과 동시에, Spill-Back 방지를 위한 All-Red 출력 수단을 상시 운영함도 바람직하다.
다음으로, 도 4 내지 도 7을 참고로, 본발명에 따른 '복합 교차로'에서의 제어과정을 설명한다.
복합 교차로의 제어는, 신호제어 우선순위의 정도에 따라 두 가지 방식으로 우선순위 제공 알고리즘을 설계하였으며, 우선순위가 조금 약한 Phase Shift 방식 우선 신호 제어 방법과, 아주 강력한 우선순위 제어 방식인 Phase Insert 방식 우선 신호 제어 방법을 이용한다.
이 경우 일반차로가 서로 교차되는 교차로의 운행제어를 담당하는 표준신호제어기(200)와 바이모달 트램신호제어기(100)가 동시에 구비되어 연동되며, 상기 교차로(2)에 바이모달 트램(101)의 검지를 위한 제3진입검지기(112)를 상류부에 설치하고, 하류부에 제2진출검지기(114)를 설치하고 이를 이용하여 바이모달 트램(101)의 이동을 검지하여 본 발명의 복합 교차로에서 바이모달 트램(101)의 우선신호 체계를 구현한다.
먼저, 상기 Phase Shift 방식의 우선신호 제어 방법은 도 4 및 도 5를 참고하면, 바이모달 트램(101)의 교차로(2) 도착 예정시간을 근거로 각 현시(Phase)의 시간값을 최소 청시간(Minimum Green)을 유지하며 단축하거나 지연시키는 방식으로 바이모달 트램(101)에 유리한 신호 여건을 제공하는 방법이다.
이러한 방법은 기존의 운영되고 있는 현시 순서와 신호맵(Signal Map) 체계를 존중하여 운영하는 방식으로, 일반차로(10)의 운전자 혼란을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라, 바이모달 트램(101)에 대한 우선권 부여의 정도(Pre-Shift-Time, Post-Shift-Time)를 조정하는 것이 쉬우면서도, 여러 단계로 조정할 수 있는 장점이 있다. 그러나 바이모달 트램(101)의 운행이 빈번한 경우에는 일반차량을 위한 정상적 신호의 운영이 어려워지는 현상을 초래하게 된다.
이는 신호 운영의 주 현시(Main Phase) 기준 시점을 왜곡시키는 방식으로서 바이모달 트램(101)이 통과하고 난 이후 1~3주기(Cycle)에 걸친 시간동안 정상적인 신호 변수를 운영하기 위하여 트랜지션 알고리즘(Transition Algorithm)을 통한 과 도기를 거치게 된다. 이때, 이러한 현상을 억제하기 위해서는 우선권 부여의 정도(Pre-Shift-Time, Post-Shift-Time)를 낮추어 운영하여야 한다. 따라서 이러한 방식은 바이모달 트램(101)에 대한 우선권의 정도를 고도로 향상시키기 어렵고 바이모달 트램(101)의 운행이 빈번한 경우에는 교통축의 연동 운영에 커다란 장애를 초래하는 단점이 있다. 또한 바이모달 트램(101)에 대한 우회전 신호를 제공하기 곤란한 어려움을 내포하고 있다.
이하, Phase Shift 방식의 우선 신호 제어 과정을 설명한다.
우선 신호 제공 여부에 대한 설정상태를 확인하고, 제3진입검지기(112)에서 바이모달 트램(101)의 진입이 검지(S300)되면, 바이모달 트램(101)의 진입방향을 판별하여 트램신호제어기(100)는 표준신호제어기(200)로 진입 검지신호를 전송하게 된다.(S302) 그러면, 표준신호제어기(200)는 바이모달 트램(101)의 진입속도를 측정하고 이를 이용하여 도착시간을 추정하고 그 도착시간의 신호 상태를 예측하게 된다.(S304)
상기 단계(S304)를 거친 후, 표준신호제어기(200)는 바이모달 트램(101)에 우선신호를 제공하기 위해 일반차로(10)의 신호등의 신호축 이동 방향을 결정하게 되는데, 이경우 손실이동(시간축을 앞당기는 이동) 또는 누적이동(시간축을 지연시키는 이동) 중에 어느 하나의 방법으로 결정하고, 신호 축 Shift 상세 계획을 수립한다. 즉, Pre-Shift-Limit(sec)의 설정 상태를 고려하여 신호 축 이동폭을 결정하고, 바이모달 트램(101)이 교차로(2)에 도착시까지의 각 현시(phase)별 신호축 이 동시간 분배계획을 확정하고, Cycle/Split/Offset을 초월하고 최소청(Minimum Green)을 충족하여야 하며, 신호축 이동방향과 무관하게 총 이동 폭은 Pre-Shift-Limit(sec) 설정 값 이내가 되도록 한다.(S306)
상기 단계(S306)를 거친 후, 바이모달 트램(101)의 우선 진입이 가능하도록 우선신호 운영이 가능한 모드인지를 판별(S308)하고, 바이모달 트램(101)의 우선 진입이 가능한 상태이면 바이모달 트램 우선 신호 운영 모드로 진입하고, 신호축의 Shift를 실행한다.(S310)
한편, 제2진출검지기(114)를 통해 교차로를 진출하였음을 알리는 진출검지 신호가 트램신호제어기(100)에서 표준신호제어기(200)로 전송되면, 상기 표준신호제어기(200)는 바이모달 트램(101)의 통과를 확인한다.(S312)
이때, 상기 단계(S312)에서 신호축의 Shift를 실행하고, Post-Shift-Limit(sec)의 설정 상태를 고려하여 현시 확장의 폭을 결정한다. Post-Shift-Limit(sec)의 설정은 바이모달 트램의 차량 최대 길이를 고려하여 설정한다.
그리고, 상기 바이모달 트램(101)의 통과가 완료되거나, Post-Shift-Limit(sec)의 시간이 완료되면(S314) 현시 종결 절차를 개시한다.( Yellow Step을 시작하게 되며, Yellow 신호의 시간값은 일반 운전자의 혼란을 방지하기 위하여 통상의 3초를 준용한다.) 그리고 현시의 종결을 확인하고, 바이모달 트램(101)의 우선 신호운영 모드를 해제한다.(S316)
그리고, 상기 단계(S316)를 수행하고 표준신호제어기(200)의 트랜지션 알고리즘의 운영을 통하여, 교차로의 신호 운영 파라메터(Cycle, Split, Offset)의 정 상화 운영 절차를 진행하고(S318), 이를 확인한다.(S320)
다음으로, 상기 Phase Insert 방식의 우선신호 제어 방법은 도 4 및 도 6을 참고하면, 바이모달 트램(101)에 우선권을 부여하여 교차로(2)를 통과시키기 위하여 가장 가깝고 적절한 시점에 바이모달 트램(101) 전용 현시를 삽입(Insert)하는 방식이다. 이때, 바이모달 트램(101)의 전용 현시를 가장 적절한 시점에 삽입하기 위하여 이전 현시들의 청신호 시간을 최소한으로 유지하며 단축하거나 확장하는 조정을 실시할 수 있다.
이 방식은 해당 접근로의 바이모달 트램(101)에 대하여 좌회전, 우회전, 직진 등의 어떠한 신호의 제공도 가능한 특징이 있다. 짧은 시간 이내에 바이모달 트램(101)의 통과를 처리하고 바로 정상적인 다음 현시를 운영하게 되어 응답이 신속하고 시간축에 대한 영향이 비교적 경미하다. 따라서 Phase Insert방식은 기존의 신호맵(Signal Map) 체계에 더하여 바이모달 트램(101)의 접근로별로 준비된 Insert 제어 목적의 보조적인 현시 출력정보를 필요로 한다.
이는 일반신호의 All-Red 신호 출력 중에 표출 할 것이므로 별도의 Signal Map을 구성하지 아니하고 바이모달 트램의 노선이 결정한 모든 방향에 진행신호를 부여하는 방법을 적용할 수 있다. 그리고 바이모달 트램이 통과한 후에는 트랜지션 알고리즘을 경유하여 정상화된 표준 신호제어 체계를 운영하게 된다.
이하, Phase Insert 방식의 우선 신호 제어 과정을 설명한다.
우선 신호 제공 여부에 대한 설정상태를 확인하고, 제3진입검지기(112)에서 바이모달 트램(101)의 진입이 검지(S400)되면, 바이모달 트램(101)의 진입방향을 판별하여 트램신호제어기(100)는 표준신호제어기(200)로 진입 검지신호를 전송하게 된다.(S402) 그러면, 표준신호제어기(200)는 바이모달 트램(101)의 진입속도를 측정하고 이를 이용하여 도착시간을 추정하고 그 도착시간의 신호 상태를 예측하게 된다.(S404)
상기 단계(S404) 후, 바이모달 트램(101)의 우선 신호 제공을 위한 현시 삽입(Phase Insert) 위치를 결정한다. 몇 번째 현시(Phase) 이후에 바이모달 신호 전용 Phase를 삽입하는 것이 바람직한 지를 결정한다. 즉, Pre-Shift-Limit(sec)의 설정 상태를 고려하여 현시(Phase) 이전에 운영되고 있는 현시 또는 현시들의 신호 축 Shift(지연 또는 단축) 방법과 Shift 시간 분배 계획을 확정하고, Cycle/Split/Offset을 초월하고 최소청(Minimum Green)을 충족하여야 하며, 신호 축 이동 방향과 무관하게 총 이동 폭은 Pre-Shift-Limit(sec) 설정 값 이내가 되도록 제한하는 전제조건을 충족하여야 한다.(S406)
상기 단계(S406)를 거친 후, 바이모달 트램(101)의 우선 진입이 가능하도록 우선신호 운영이 가능한 모드인지를 판별(S408)하고, 바이모달 트램(101)의 우선 진입이 가능한 상태이면 바이모달 트램 우선 신호 운영 모드로 진입하고, Phase Insert를 실시한다.(S410)
한편, 제2진출검지기(114)를 통해 교차로를 진출하였음을 알리는 진출검지 신호가 트램신호제어기(100)에서 표준신호제어기(200)로 전송되면, 상기 표준신호 제어기(200)는 바이모달 트램(101)의 통과를 확인한다.(S412) 그리고, Insert 한 바이모달 트램 전용 Phase에 대하여 바이모달 트램 통과 완료시까지 신호축 Shift(Green Extended)를 실행한다. 이때, Post-Shift-Limit(sec)의 설정 상태를 고려하여 현시 확장의 폭을 결정한다. (기형적인 상황에 대한 Timeout 기능을 겸함) Post-Shift-Limit(sec)의 설정은 바이모달 트램의 차량 최대 길이를 고려하여 설정한다.
그리고, 상기 바이모달 트램(101)의 통과가 완료되거나, Post-Shift-Limit(sec)의 시간이 완료되면(S414) 현시 종결 절차를 개시한다.( Yellow Step을 시작하게 되며, Yellow 신호의 시간값은 일반 운전자의 혼란을 방지하기 위하여 통상의 3초를 준용한다.) 그리고 Insert 현시를 종결한다. (S416)
그리고, 상기 단계(S416)를 수행하고 표준신호제어기(200)의 트랜지션 알고리즘의 운영을 통하여, 교차로의 신호 운영 파라메터(Cycle, Split, Offset)의 정상화 운영 절차를 진행하고(S418), 이를 확인한다.(S420)
한편, 도 7은 복합 교차로의 실제 적용 예를 도시한 도면으로 이에 Phase Shift 방식 복합 교차로 우선 신호 알고리즘을 적용하는 경우, 바이모달 트램(101)의 제3진입검지기(112)로부터 상류부에서 교차로(2)로 진입하는 바이모달 트램(101)의 검지 정보를 얻어낸 트램신호제어기(100)로 부터 표준신호제어기(200)가 검지 정보를 수신하고, 검지 정보를 이용하여 표준신호제어기(200)가 바이모달 트램(101)의 교차로(2) 도착 시간을 추정하고, 이 추정된 도착 시간에 교차로 신호 상태를 예측한다. 이렇게 예측된 신호 상태를 가지고 우선 신호 제공을 위하여 신호등(3)의 신호 축 이동 방향을 결정한다. 그리고 신호 축 Shift 상세 계획을 수립하고 바이모달 트램 우선 신호 운영 모드로 진입한다. 트램전용차로의 하류부에 있는 트램 검지기를 이용하여 바이모달 트램의 교차로 통과 상태를 확인하여 우선 신호 현시를 종결한다. 바이모달 트램의 우선 신호가 종결되었으므로 경찰청 표준신호제어기 내부의 신호 Transition 알고리즘에 의하여 신호운영 파라메타(Cycle, Offset, Split)의 정상화 운영 절차를 진행하여 정상상태로 복귀한다.
한편, Phase Insert 방식 복합 교차로 우선 신호 알고리즘을 적용하는 경우, 바이모달 트램(101)의 제3진입검지기(112)로부터 상류부에서 교차로(2)로 진입하는 바이모달 트램(101)의 진입검지정보를 얻어낸 트램신호제어기로 부터 표준신호제어기가 검지 정보를 수신하고, 이 정보를 이용하여 표준신호제어기(200)가 바이모달 트램(101)의 교차로(2) 도착 시간을 추정하고, 이 추정된 도착 시간에 교차로(2)의 신호 상태를 예측한다.
이렇게 예측된 신호 상태를 가지고 바이모달 트램(101)에 우선신호를 제공하기 위하여 Phase Insert 위치를 결정한다. 그리고 신호축 Shift 상세 계획을 수립하고 바이모달 트램(101)의 우선 신호 운영 모드로 진입한다.
트램전용차로(20)의 하류부에 있는 제2진출검지기(114)를 이용하여 바이모달 트램(101)의 교차로(2) 통과 상태를 확인하여 우선 신호 현시를 종결하고, 바이모달 트램(101)의 우선 신호가 종결되면, 표준신호제어기(200) 내부의 트랜지션알고리즘에 의하여 신호운영 파라메타(Cycle, Offset, Split)의 정상화 운영 절차를 진 행하여 정상상태로 복귀한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
도 1은 일반차로와 트램전용차로가 교차하는 '독립 교차로'를 도시한 기본 구성도이고,
도 2는 도 1의 '독립 교차로'에서 바이모달 트램 비간섭(非干涉) 우선순위 제어 과정을 도시한 제어흐름도이고,
도 3은 도 1의 '독립 교차로'에서 바이모달 트램 간섭(干涉) 우선순위 제어 과정을 도시한 제어흐름도이고,
도 4는 일반차로의 교차로에 트램전용차로가 혼합된 상태의 '복합 교차로'를 도시한 기본 구성도이고,
도 5는 도 4의 '복합 교차로'에서 Phase Shift를 이용한 우선순위 제어 과정을 도시한 제어흐름도이고,
도 6은 도 4의 '복합 교차로'에서 Phase Insert를 이용한 우선순위 제어 과정을 도시한 제어흐름도이고,
도 7은 도 4의 바이모달 트램의 복합 교차로의 상세 구성도이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
1,2: 교차로 10: 일반차로
20: 트램전용차로 100: 트램신호제어기
101: 바이모달 트램 102: 제1진입검지기
103: 제2진입검지기 104: 제1진출검지기
112: 제3진입검지기 114: 제2진출검지기
200: 표준신호제어기

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 일반차량이 주행하는 일반차로와 바이모달 트램이 주행하는 트램전용차로의 독립 교차로에서의 신호 운영 방법에 있어서,
    바이모달 트램이 이동하는 교차로의 상류부에 구비되는 제1진입검지기로 부터 바이모달 트램의 진입을 감지하는 제1단계;
    상기 바이모달 트램의 진입으로 인한 진입방향을 판별하고 바이모달 트램의 진입속도를 이용해 교차로의 도착시간을 1차로 추정하는 제2단계;
    상기 교차로가 혼잡한지를 확인할 수 있는 대항차로 큐 검지기를 통해 큐(Queue)상태를 평가하여, 큐(Queue)의 소거가 필요하다고 판단되면 교차로에 바이모달 트램이 진입하는 것을 금지하는 트램전용차로 신호등에 ALL RED신호를 출력하는 제3단계;
    상기 제1진입검지기에 인접하여 설치되는 제2진입검지기를 통하여 바이모달 트램의 교차로 진입을 감지하는 제4단계;
    상기 바이모달 트램의 진입으로 인한 진입방향을 판별하고, 진입방향이 판별되면 바이모달 트램의 진입속도를 이용하여 도착시간을 2차로 추정하는 제5단계;
    상기 교차로의 대항차로 큐 검지기를 통해 큐(Queue)상태를 확인하여 혼잡이 지속되면 트램전용차로의 신호등에 진입을 금지하는 ALL RED신호를 확인 감시하는 제6단계;
    상기 교차로의 대항차로 큐 검지기로 부터 큐(Queue)검지신호가 입력되지 않으면 바이모달 트램이 교차로에 진입하도록 ALL RED신호를 해제하고 트램전용차로용 신호등에 통과를 허락하는 청신호를 출력하는 제7단계;
    상기 바이모달 트램이 교차로 하류부에 구비되는 제1진출검지기로 부터 교차로 통과가 감지하는 제8단계;
    상기 바이모달 트램의 트램진행신호를 종결하기 위해 트램전용차로의 신호를 종결하고, 일반차로의 진행신호인 청(Green)신호를 출력하는 제9단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2진입검지기와 제1진출검지기는 트램신호제어기에 의해 감시되고, 상기 트램신호제어기는 상기 일반차로 신호등과 트램전용차로 신호등을 제어하는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2진입검지기와 제1진출검지기는 루프코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  7. 일반차량이 주행하는 일반차로가 교차되는 교차로에 바이모달 트램이 주행하는 트램전용차로가 혼합된 복합 교차로에서의 신호 운영 방법에 있어서,
    바이모달 트램이 이동하는 교차로의 상류부에 구비되는 제3진입검지기로 부터 바이모달 트램의 진입을 감지하는 제1단계;
    상기 바이모달 트램의 진입으로 인한 진입방향을 판별하고 바이모달 트램의 진입속도를 이용해 교차로의 도착시간을 추정하는 제2단계;
    상기 도착시간에 따른 일반차로의 신호등의 신호축 이동 방향을 결정하는 제3단계;
    상기 바이모달 트램의 우선 진입이 가능하도록 우선신호 운영이 가능한 모드인지를 판별하여 우선 진입이 가능하면 바이모달 트램 우선 신호 운영 모드로 진입하고, 일반차로의 신호등의 신호축의 Shift를 실행하는 제4단계;
    상기 바이모달 트램이 교차로 하류부에 구비되는 제2진출검지기로 부터 교차로 통과가 감지하는 제5단계;
    상기 바이모달 트램의 교차로 통과가 감지되면 바이모달 트램의 우선 신호운영 모드를 해제하는 제6단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제3진입검지기와 제2진출검지기는 트램전용차로의 신호등을 제어하는 트램신호제어기에 의해 감시되고, 상기 트램신호제어기의 감지신호는 상기 일반차로의 신호등을 제어하는 표준신호제어기에 전송되어 교차로의 도착시간을 추정하고 상기 도착시간에 따른 일반차로의 신호등의 신호축 이동 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제2단계에서 상기 일반차로의 신호등의 신호축 이동 방향은 시간축을 앞당기는 손실이동 또는 시간축을 지연시키는 누적이동 중에 어느 하나의 방법으로 결정하는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 제6단계 후, 일반차로의 신호등을 트랜지션 알고리즘의 운영을 통해, 교차로의 신호 운영 파라메터를 정상 운영시키는 제7단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  11. 일반차량이 주행하는 일반차로가 교차되는 교차로에 바이모달 트램이 주행하는 트램전용차로가 혼합된 복합 교차로에서의 신호 운영 방법에 있어서,
    바이모달 트램이 이동하는 교차로의 상류부에 구비되는 제3진입검지기로 부터 바이모달 트램의 진입을 감지하는 제1단계;
    상기 바이모달 트램의 진입으로 인한 진입방향을 판별하고 바이모달 트램의 진입속도를 이용해 교차로의 도착시간을 추정하는 제2단계;
    상기 도착시간에 따른 바이모달 트램의 우선 신호 제공을 위한 현시 삽입(Phase Insert) 위치를 결정하는 제3단계;
    상기 바이모달 트램의 우선 진입이 가능하도록 우선신호 운영이 가능한 모드인지를 판별하여 우선 진입이 가능하면 바이모달 트램 우선 신호 운영 모드로 진입하고, 일반차로 신호등의 Phase Insert를 실시하는 제4단계;
    상기 바이모달 트램이 교차로 하류부에 구비되는 제2진출검지기로 부터 교차로 통과가 감지하는 제5단계;
    상기 바이모달 트램의 교차로 통과가 감지되면 바이모달 트램의 우선 신호 운영 모드를 해제하는 제6단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제3진입검지기와 제2진출검지기는 트램전용차로의 신호등을 제어하는 트램신호제어기에 의해 감시되고, 상기 트램신호제어기의 감지신호는 상기 일반차로의 신호등을 제어하는 표준신호제어기에 전송되어 교차로의 도착시간을 추정하고 상기 도착시간에 따른 일반차로의 신호등의 신호축에 Phase Insert를 실시하는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 일반차로의 신호등의 신호축 이동 방향은 시간축을 앞당기는 손실이동 또는 시간축을 지연시키는 누적이동 중에 어느 하나의 방법으로 결정하는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제6단계 후, 일반차로의 신호등을 트랜지션 알고리즘의 운영을 통해, 교차로의 신호 운영 파라메터를 정상 운영시키는 제7단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이모달 트램 운행을 위한 교차로의 신호 운영 방법.
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