KR101041632B1 - 초음파 센서가 달린 보행자신호등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 센서가 달린 보행자신호등에 관한 것이다. 네거리에서 안쪽 차선에 대형차량이 신호대기하고 있는 경우, 우회전 운전자는 자신이 있는 쪽의 보행자신호등 뿐만아니라(보조신호가 없는 경우) 대형차량에 가려 반대쪽의 보행자 신호를 아예 볼 수 없고, 또 이때 횡단하는 사람의 유무도 전혀 알 수 없다. 만일 이 상황에서 횡단하는 사람이 있다면, 우회전 차량은 교통사고를 일으키게 되는데, 실제로 이런 상황에서 발생하는 인명사고가 큰 비중을 차지하고 있다.
본 발명은 기존의 보행자신호등에 초음파 센서를 설치하여 횡단보도상에 사람의 유무를 감지함으로써, 이를 보행자신호등의 보조신호를 통해 우회전 운전자가 실시간 볼 수 있도록 만든 '적극적인 방식의 보행자신호등'이다.

Description

초음파 센서가 달린 보행자신호등 {A pedestrian traffic light with an ultarasonic detector}

본 발명은 횡단보도에 설치되는 보행자신호등에 관한 것으로 더욱 상세하게는 횡단보도 상의 보행자를 감시할 수 있는 초음파 센서가 달린 보행자신호등에 관한 것이다.

초음파 센서란 트랜스듀서, 분석기, 출력회로로 구성되는 것으로, 초음파를 만들어 송출하고 반사되어 돌아오는 반사파의 수신량의 변화나 세기를 비교검출하여 물체의 유무를 탐지하는 센서이다. 일반적으로 초음파의 발생 및 검출 방식은 전자유도현상, 자왜현상과 압전현상 등이 있다.

통상의 보행자신호등(제1도)은 도로의 횡단보도 양쪽에 서로 마주보도록 배치된 주신호등(11) 만으로 구성되거나 또는 주신호등(11) 높이의 중간에 설치되어 보행자(또는 운전자)가 신호상태를 측면에서 볼 수 있게 돕는 보조신호등(12)으로 구성된다(제1도).

통상의 보행자신호등(1)의 경우, 신호구 주변에 빗물 막는 갓(13)이 씌워져 있기 때문에, 최외각 차선에 있는 우회전 차량(22)은 측면에서 보행자 신호불빛을볼 수 없다. 이러한 단점을 보완하려고 보조신호등(12)을 설치한 곳도 있으나 대부분이 없는 실정이다.

일반적으로, 네거리에서 직진 정지(적색)신호라도 우회전 차량은 (비보호)우회전할 수 있는데, 이때 보행자신호가 횡단(녹색)신호라 해도 건너는 사람이 없으면, 교통법규상 '원활한 차량소통'을 위해 (비보호)우회전할 수 있다. 제2a도에 보인 것처럼, 우회전 차량이 서있는 차선의 안쪽에 대형차량(예, 버스, 트럭 등)이 있다면, 이 때문에 우회전 차량(22)의 운전자는 차도 건너편의 보행자 신호등(제2도에서 26)을 볼 수 없을 뿐만 아니라, 또 교통법규상 우회전이 가능하더라도, 횡단자가 있다면 교통사고가 발생할 수 있다.

'배경기술'에서 언급한 바와 같이, 네거리에서 우회전 차량(22)이 우회전할 수 있는 경우와 그런 경우마다 교통사고 발생확률을 감안하여, 본 발명이 해결해야 할 과제를 다음과 같이 도출할 수 있다(제2a도 및 제2b도).

첫째, 직진신호시 우회전 차량은 정상적으로 우회전할 수 있다. 이때 횡단보도가 적색 신호이고, 보행자는 횡단할 수 없으므로 교통사고 발생확률은 0%이다.

둘째; 제2a도에서, 직진방향의 전방 운전자 신호(23)가 적색(정지)이고, 우회전 차량 바로 앞의 보행자신호등(1)이 적색(정지)신호인 경우(제2a도에서 26, 27), 우회전 차량(22)은 정상적으로 우회전할 수 있다. 이때도 역시 보행자는 횡단할 수 없으므로 교통사고 발생확률은 0% 이다.

셋째; 제2b도에서, 직진방향의 전방 운전자 신호(23)가 적색(정지)이고, 우회전 차량 바로 앞의 보행자신호등(1)이 녹색(횡단)신호인 경우(제2b도에서 26, 27), 건너는 사람이 없으면, 원활한 소통을 위해, 우회전 차량(22)은 비보호 우회전할 수 있다. 이때, 우회전 차선의 안쪽에 대형차량이 서 있다면 우회전 운전자는 도로 건너편의 보행자신호(26)를 볼 수 없을 뿐만 아니라, 횡단자도 볼 수 없기 때문에 교통사고가 발생할 확률이 매우 높다.

넷째, 제2b와 같이, 우회전 차선의 안쪽에 대형차량이 서있는 경우, 도로 건너편의 보행자신호(26)와 우회전 차량쪽의 보행자신호(27)가 횡단(녹색)에서 정지(적색)로 바뀐 직후, 늦게 건너오는 보행자 또는 오토바이 탑승자가 있다면, 교통사고가 발생할 확률은 거의 100% 에 육박한다.

따라서, 상기 셋째와 넷째 경우를 피하려면, 보행자의 횡단여부를 계속 모니터링하는 수단이 필요하다. 한편, 보행자신호등(1)의 중간 높이에 측면에서 볼 수 있는 보조신호등(12)이 설치되어 있으나(제1도), 이것도 소극적인 방법이라 상기 '셋째와 넷째 문제점'을 여전히 해결할 수 없다. 즉, 보행자신호등(1)의 중간 높이에 설치된 통상의 보조신호등(12)이 있으면, 우회전 차량(22)은 보행자신호 상태를 알 수 있으나, 이런 경우 우회전 운전자는 (비보호 우회전하지 않고) 무작정 기다리므로 '원할한 차량소통'을 저해하기도 하며, 게다가 신호변화 후에 뒤늦게 건너는 횡단자를 칠 위험이 커진다(제2a도와 제2b도).

따라서, 본 발명은 기존의 보행자신호등(1)에는 없는 것으로 '횡단보도상의 보행자 유무'를 직접 모니터링하는 수단인 초음파 센서를 설치한 보행자신호등(1)을 제시한다. 본 발명의 원리는 다음과 같다.

본 발명의 기능은 제3도와 같다. 보행자신호등(1)에 횡단보도 상의 횡단자(횡단하는 사람)를 감지하는 감지수단(31)인 초음파 센서를 설치하여, 상기 초음파 센서의 송신파가 횡단자에 의해 반사되어 돌아오는 반사파를 감지하여 송신파의 세기와 반사파의 세기를 비교제어부(32)에서 비교한 후, 그 비교결과를 표시수단(33)으로 전달하면, 상기 표시수단(33)에 표시된 신호를 운전자들이 볼 수 있도록 하는 것이다.

일반적으로 안쪽 차선에 대형차량이 신호대기하고 있는 경우, 가장 바깥차선의 차량은 자신이 있는 쪽의 보행자신호와 반대쪽의 보행자신호를 아예 볼 수 없고, 또 횡단자가 있는지도 알 수 없다. 만일 상기와 같은 상황에서 보행자 신호가 녹색신호에서 적색신호로 바뀐 직 후, 여전히 횡단자가 늦게 건넌다면 인명사고를 피할 수 없다.

본 발명은, 통상의 보행자신호등(1)과 달리, 보행자신호등(1)에 초음파 센서를 추가로 설치하여, 횡단자의 유무를 감지하고 그 결과를 보조신호등(12)을 통해 우회전 차량(22)의 운전자에게 실시간 알려줌으로써, 횡단보도 교통사고를 예방할 수 있는 '적극적인' 방식의 보행자신호등이다.

도 1.통상의 횡단보도용 보행자신호등의 모양
도 2a.통상의 신호등 상태에 따른 진행 및 정지 상황 예시
(4 거리에서 전방신호는 적색(정지), 횡방향신호가 모두 직좌 또는 좌회전인 경우, 우회전 운전자 쪽의 횡단보도는 적색신호)
도 2b.통상의 신호등 상태에 따른 진행 및 정지 상황 예시
(4거리에서 전방신호는 적색(정지)이고, 횡방향 쌍방신호가 모두 녹색(진행) 인 경우, 우회전 운전자 쪽의 횡단보도는 녹색신호)
도 3.본 발명의 기능 블록도 및 각 구성품의 보행자신호등 내 설치 위치
도 4.본 발명의 운용개념 및 일실시 예
도 5.본 발명의 기능별 동작 순서도

본 발명은 보행자를 감시할 수 있는 초음파 센서가 달린 보행자신호등에 관한 것으로 발명의 실시를 위한 상세한 내용은 다음과 같다.

상기 과제해결수단에서 도출된 바(제3도)와 같이, 본 발명은 주신호등(11)의 소정 위치에 설치되어 횡단보도 영역을 관측하는 감지수단(31)과, 이 감지수단(31)으로 부터 출력된 전기신호를 신호처리하여 횡단자의 유무를 판단해주는 것으로 함체(14)에 설치한 비교제어수단(32), 및 이 비교제어수단(32)의 출력에 따라 보행자의 횡단상태를 우회전 차량(22) 운전자에게 알려주는 표시수단(33)으로 구성되는데, 상기 표시수단(33)으로는 보행자신호등(1)의 중간 높이에 형성한 보조신호등(12)을 이용할 수도 있다.

상기 감지수단(31)으로는 초음파 센서(41)를 사용하는데, 제4도에 보인 것처럼, 상기 초음파 센서는 도로의 양쪽에 있는 보행자신호등(1)의 신호등 갓(13) 내부에 설치한다. 상기 초음파 센서(41)는, 각 초음파 센서(41)로부터 가장 가까운 차선(43)과 가장 먼 차선(44)을 제외한 관측영역길이(46)와 횡단보도 폭(47)으로 정의되는 관측영역(45)을 감시하도록 형성하는데, 여기서, 그(각 초음파 센서로부터 가장 가까운 차선(43)과 가장 먼 차선(44)을 제외) 이유는 맞은 편을 운행하는 비보호 우회전 차량 때문에 보조신호등에 경고표시가 계속 켜질 수 있기 때문이다. 한편, 상기 관측영역(45) 설계시 관측영역 길이(46)와 횡단보도 폭(47)에 소정의 마진(margin, 예 10%)을 추가로 갖도록 설계한다.

제4도에 보인 것처럼, 상기 초음파 센서(41)는 소정 개수의 소형 초음파 센서(42)들로 구성된다(제4도의 실시 예에서 4개). 각 소형 초음파 센서(42)는 각자 소정의 시선(LOS:line of sight)(48), 소정의 거리해상도 및 소정의 빔폭(half angle)(49)을 갖게 하되, 각 소형 초음파 센서(42)의 빔폭(49)을 모두 합하면 상기 관측영역(45)을 빠짐없이 감시할 수 있도록 배치한다.

한편, 상기 소형 초음파 센서(42)는 송신파에 대한 반사량을 감지하여 전기신호로 바꾸는 기능만 있으면 되기 때문에, 송신기능과 수신기능이 분리된 것이든 일체화된 것이든 본 발명의 범주에 속한다고 할 수 있다.

상기 초음파 센서(41) 박스 내의 소형 초음파 센서(42)들은 상시 횡단보도를 관측하는데, 상기 소형 초음파 센서(42)의 송신파의 세기와, 횡단자에 의해 반사되어 돌아오는 반사파 간의 차이가 비교제어수단(32)으로 입력된다. 즉, 소형 초음파 센서(42)들은 송신파 세기에 대한 반사파의 세기를 감지하여 비교제어수단(32)으로 전달하는데, 비교제어수단(32)의 출력 값이 소정의 신호레벨보다 적으면, 비교제어수단(32)의 출력단과 표시수단(33)에서 횡단자가 있음을 표시하게 한다. 예로서, 횡단보도상에 사람이 없는 경우에, 소형 초음파 센서(42)의 반사파는 거의 0으로 무시할 수 있으나 횡단보도 상에 사람이 있는 경우 반사파는 소정의 값을 갖게 되어 비교제어수단(32)의 출력 값은 0 이 아니게 된다.

한편, 상기 표시수단(33)으로는 통상의 보조신호등(12)을 활용할 수도 있다. 일례로 횡단보도에 횡단자가 있으면, 이 보조신호등(12)의 표시를 '보행자가 뛰는 모양(120)'으로 온전히 표시하거나, '보행자가 뛰는 모양(120)'이 깜빡이게 할 수 있다.

본 발명은 적록색맹자도 배려한다는 차원에서 보행동작이 큰 '보행자 뛰는 모양'(120)을 선정하되, 주의를 끌기 위해 깜빡임을 병행할 것을 추천한다.

본 발명의 구성품들이 동작하는 순서도를 제5도에 보였는데, 본 발명의 구성품들이 동작하는 시간은 보행자신호의 녹색신호가 켜지는 시간과 동일하게 하는 것이 상식이지만, 늦게 뛰어 건너오는 횡단자를 감안하여 소정의 시간만큼 길게(예, 2~5초) 연장한 시간으로 정의한다.

한편, 본 발명의 구성품 셋트(초음파 센서(41)-비교제어수단(32)-표시수단(33))를 동작시키는 전원은 함체(14)내의 전원장치로부터 공급받는다. 본 발명의 구성품 셋트는 도로 양쪽의 보행자신호등(1)에 모두 설치되지만, 이 두 셋트의 초음파 센서(41)를 전기적으로 서로 연결시켜 신호표시 시간을 동기화시킬 필요가 있다. 그 이유는 현대의 기술로 생산되는 초음파 센서(41)의 송신파의 세기와 반사파의 세기를 감지하는 수신부의 탐지거리가 3~10m 이내로 제한되기 때문이다.

1.보행자신호등, 11.주신호등, 12.보조신호등
13.신호등 갓, 14.함체,
21.보행자, 22.우회전 차량,
23.전방 운전자 신호, 26.도로 건너편의 보행자신호,
27.우회전 차량쪽의 보행자신호
31.감지수단, 32.비교제어수단, 33.표시수단
41.초음파 센서, 42.소형 초음파 센서
43.초음파 센서로부터 가장 가까운 차선
44.초음파 센서로부터 가장 먼 차선
45.관측영역, 46.관측영역 길이, 47.횡단보도 폭
48.시선, 49.빔폭
120.보행자가 뛰는 모습.

Claims (2)

1. 통상의 보행자신호등(1)에서, 주신호등(11)의 소정의 위치에 설치되어 횡단보도의 소정 영역을 관측하는 초음파 센서(41)와, 이 초음파 센서(41)로부터 출력된 전기신호를 받아 신호처리한 후, 횡단자의 유무를 판단해주는 비교제어수단(32), 및 이 비교제어수단(32)의 출력에 따라 보행자의 횡단상태를 운전자에게 알려주는 표시수단(33)으로 구성하되,
   상기 초음파 센서(41)는 초음파 반사량을 감지하여 전기신호로 바꾸는 전자소자로서, 소정 개수의 소형 초음파 센서(42)로 구성되고, 상기 소형 초음파 센서(42)들은 각자의 시선(48)과 거리해상도 및 빔폭(49)를 갖도록 형성하여, 각 소형 초음파 센서(42)의 시선(48)에 따른 빔폭(49)을 모두 합하면 횡단보도를 빠짐없이 감지할 수 있도록 배치되어 있고,
   상기 비교제어수단(32)은 각 소형 초음파 센서(42)의 송신파와 횡단하는 사람에 의해 반사되어 돌아오는 반사파를 비교한 후, 그 비교결과를 표시수단(33)으로 전달하며,
   상기 표시수단(33)은 적어도 하나 이상의 소형 초음파 센서(42)의 송신파와 반사파 간의 차이가 소정의 레벨보다 적을 경우에 표시수단(33)에서 횡단자가 있음을 표시하는 초음파 센서가 달린 보행자신호등.
2. 제1항에서, 상기 초음파 센서(41)는 차도의 양쪽에 있는 보행자신호등(1)의 신호등 갓(13) 내부에 설치됨으로써, 각 초음파 센서(41)로부터 가장 가까운 차선(43)과 먼 차선(44)을 제외한 내부의 횡단보도 영역으로 정의되는 관측영역(45)을 감시하도록 배치시키며,
   상기 표시수단(32)은 통상의 보조신호등(12)를 사용하되, 보조신호등(12)의 신호모양은 색약자들도 구별할 수 있는 모양으로 표시되게 하고, 보행자신호등(1)의 신호가 적색으로 바뀐 후에도 건너오는 횡단자를 감안하여 보조신호등(12)의 동작시간을 소정의 시간만큼 길게 설정한 것을 특징으로 하는 초음파 센서가 달린 보행자신호등.

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