KR102102292B1 - 교차로 네트워크의 신호 제어방법 - Google Patents

교차로 네트워크의 신호 제어방법 Download PDF

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KR102102292B1 KR1020190166772A KR20190166772A KR102102292B1 KR 102102292 B1 KR102102292 B1 KR 102102292B1 KR 1020190166772 A KR1020190166772 A KR 1020190166772A KR 20190166772 A KR20190166772 A KR 20190166772A KR 102102292 B1 KR102102292 B1 KR 102102292B1
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박진우
성삼현
방국진
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(주)동림티엔에스
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Abstract

본 발명은 단일 네트워크로 설정된 단일 네트워크로 설정된 교차로들의 위계에 따라 최적의 공통주기를 산출하여 적용함과 동시에 각 교차로별로 최적의 연동값을 산출하여 적용하며, 현시체계를 ‘선 직진 후 좌회전’ 체계로 운영함으로써 네트워크상의 회전 경로 시 주기 변경에 따른 차량 정지시간을 절감시켜 동일 네트워크 내 차량 대기시간을 효과적으로 줄일 수 있으며, 판단단계가 산출된 공통주기(C)가 설정값 미만일 때, 공통주기(C)가 증가되도록 공통주기(C)를 재산출하도록 구성됨으로써 각 교차로에 적용되는 공통주기 산출의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있고, 교차로별 연동값 산정단계가 각 교차로의 양방향 연동제어를 위해 해당 교차로를 포함하는 최소제어단위(S1)의 양단에서 제한속도로 차량이 출발하여 해당 교차로로 도착할 때의 시간이 적은 연동값을 최적값으로 산정함으로써 도로 위계에 유동적으로 대응하여 주기 변경으로 인한 차량 정체시간을 더욱 효과적으로 절감시킬 수 있는 교차로 네트워크의 신호 제어방법에 관한 것이다.

Description

교차로 네트워크의 신호 제어방법{Traffic signal controlling method for network of intersection}
본 발명은 교차로 네트워크의 신호 제어방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 단일 네트워크로 설정된 교차로들의 위계에 따라 최적의 공통주기를 산출하여 적용함과 동시에 각 교차로별로 최적의 연동값을 산출하여 적용하며, 현시체계를 ‘선 직진 후 좌회전’ 체계로 운영함으로써 네트워크상의 회전 경로 시 주기 변경에 따른 차량 정지시간을 절감시켜 동일 네트워크 내 차량 대기시간을 효과적으로 줄일 수 있는 교차로 네트워크의 신호 제어방법에 관한 것이다.
최근 들어, 차량 보급률이 증가하고 도심이 확장됨에 따라 교통 혼잡이 일상화되어 막대한 규모의 경제적 손실을 발생시키고 있고, 이에 따라 교통 혼잡을 해결하기 위하여 도로를 신설하거나 확장하는 등의 다양한 노력이 이루어지고 있으나, 이러한 방식은 막대한 주차재원이 소요될 뿐만 아니라 단기적으로 해결하기 어려운 한계를 갖는다.
따라서 교차로들의 신호체계를 최적화하여 차량 대기시간을 절감시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
종래의 대표적인 교차로 신호체계로는 차량검지수단에 의해 검출된 누적데이터들을 활용하여 TOD(Time Of Day)에 따라 고정된 신호주기 및 현시시간을 출력하는 정주기식 신호 운영방식과, 수집된 교통정보를 이용하여 교통상황에 따라 신호를 제어하는 능동형 신호 운영방식으로 분류된다.
이때 능동형 신호 운영방식은 현재 교통상황에 따라 유동적으로 대응하여 차량 정체현상을 효과적으로 절감시킬 수 있는 장점을 가지나, 각 차로군의 차량데이터를 검출 및 수집하기 위한 수단들이 필수적으로 설치되어야 할 뿐만 아니라 수집된 차량데이터를 활용하여 각 차로군의 교통정보를 생성하는 연산처리가 이루어져야하며, 생성된 교통정보를 활용하여 이에 적합한 현시체계를 실시간(Real time) 생성하기 위한 연산처리가 이루어져야하기 때문에 설치 및 운용이 복잡한 문제점이 발생한다.
국내등록특허 제10-1776612호(발명의 명칭 : 통행차량 검지를 위한 검지영역 설정 방법과 이를 이용한 교통 신호 제어방법)에서는 신호교차로 내 차량의 진행방향별 통행량을 감지할 수 있도록 검지영역을 교차로내에 설정하고, 검지영역별 차량정보에 따라 차량의 진행방향별 통행상태를 판단하고, 그에 따라 교차로 신호를 자동 제어함으로써 교차로에서 원활한 교통소통이 이루어지도록 하는 교통 신호 제어방법에 개시되었으나, 상기 교통 신호 제어방법은 각 차로군의 차량정보를 수집하기 위한 차량감지수단들이 설치되어야할 뿐만 아니라 차량감지수단들에 의해 검출된 차량데이터를 분석하여 차량의 진행방향별 통행상태를 실시간 검출해야 하며, 검출된 진행방향별 통행상태에 따른 교차로 신호를 생성해야하기 때문에 설치 및 운영이 복잡한 문제점을 갖는다.
한편, 종래의 정주기식 교차로 신호체계의 문제점에 대해 살펴보기로 한다.
도 1은 통상의 교차로들을 나타내는 예시도이다.
종래의 정주기식 교차로 신호체계는 교통류의 특성이 유사한 인접한 교차로들로 구성되는 최소제어단위(Sub Area)를 기준으로 이루어지고, 최소제어단위(SA)에 속하는 교차로들은 동일한 주기길이로 운영되며, 녹색시간 연동제어를 정지지체를 최소화하도록 운영된다.
그러나 일반적으로 도심권의 도로는 도 1에 도시된 바와 같이, 주간선도로(SA#1, SA#2), 보조간선도로(SA#3, SA#4), 집산도로(SA#5, SA#6) 등의 서로 다른 위계 및 교통량을 갖는 도로들이 거미줄처럼 연결되도록 구성된다. 이때 교통량이 많은 간선도로 교차로는 신호주기가 길게 운영되되, 위계 및 교통량이 작은 도로는 대기시간 감소를 위해 신호주기가 상대적으로 짧게 운영되고 있다.
즉 종래의 정주기식 교차로 신호체계는 위계가 다른 도로들을 공유할 때, 각 도로가 다른 주기로 운영되기 때문에 교차로에서 신호연동 단절로 인해 차량 대기시간이 길어지는 단점을 갖는다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 단일 네트워크로 설정된 단일 네트워크로 설정된 교차로들의 위계에 따라 최적의 공통주기를 산출하여 적용함과 동시에 각 교차로별로 최적의 연동값을 산출하여 적용하며, 현시체계를 ‘선 직진 후 좌회전’ 체계로 운영함으로써 네트워크상의 회전 경로 시 주기 변경에 따른 차량 정지시간을 절감시켜 동일 네트워크 내 차량 대기시간을 효과적으로 줄일 수 있는 교차로 네트워크의 신호 제어방법에 관한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 판단단계가 산출된 공통주기(C)가 설정값 미만일 때, 공통주기(C)가 증가되도록 공통주기(C)를 재산출하도록 구성됨으로써 각 교차로에 적용되는 공통주기 산출의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있는 교차로 네트워크의 신호 제어방법에 관한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 교차로별 연동값 산정단계가 각 교차로의 양방향 연동제어를 위해 해당 교차로를 포함하는 최소제어단위(S1)의 양단에서 제한속도로 차량이 출발하여 해당 교차로로 도착할 때의 시간이 적은 연동값을 최적값으로 산정함으로써 도로 위계에 유동적으로 대응하여 주기 변경으로 인한 차량 정체시간을 더욱 효과적으로 절감시킬 수 있는 교차로 네트워크의 신호 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 인접한 교차로들의 신호를 제어하기 위한 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)에 있어서: 상기 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 단일 네트워크를 구성하는 도로들을 설정하는 네트워크 구성단계(S10); 상기 네트워크 구성단계에 의해 구성된 네트워크상의 전체 축에 대한 공통주기(C)를 다음의 수학식 1을 통해 산정하는 공통주기(C) 산정단계(S20); 상기 공통주기(C) 산출단계(S20)에 의해 산출된 공통주기(C)가 적용되는 동일 네트워크상의 교차로들의 현시체계를 생성하는 현시체계 생성단계(S70)를 포함하고, 상기 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 상기 공통주기(C) 산출단계(S20) 이후에 진행되는 판단단계(S30)와, 제2 산출단계(S40)를 더 포함하고, 상기 판단단계(S30)는 공통주기(C) 산출단계(S20)에 의해 산출된 공통주기(C)를 기 설정된 설정값(TH, Threshold)과 비교하여 공통주기(C)가 설정값(TH) 이상인지를 판단하며, 만약 공통주기(C)가 설정값(TH) 이상이면 상기 현시체계 생성단계(S70)를 진행하되, 만약 공통주기(C)가 설정값(TH) 미만이면 상기 제2 산출단계(S40)를 진행하고, 상기 제2 산출단계(S40)는 상기 판단단계(S30)에서 공통주기(C)가 설정값(TH) 미만일 때 진행되며, 다음의 수학식 2로 정의되는 공통주기(C1)를 재산출하고, 상기 현시체계 생성단계(S70)는 상기 제2 산출단계(S40)에서 공통주기(C1)가 재산출될 때, 재산출된 공통주기(C1)가 적용되는 현시체계를 생성하는 것이다.
삭제
또한 본 발명에서 상기 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 상기 공통주기(C) 산출단계(20)와 병렬로 진행되는 교차로별 연동값 산정단계(S50)를 더 포함하고, 상기 교차로별 연동값 산정단계(S50)는 산정대상인 교차로를 포함하는 최소제어단위(SA, Sub Area)의 일단의 교차로인 시작교차로에서 차량이 제한속도로 출발하여 해당 교차로에 도달할 때의 통과시간이면서 다음의 수학식 3으로 정의되는 제1 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00001
)을 산출하는 제1 상대 연동값 산출단계(S51); 산정대상인 교차로를 포함하는 최소제어단위(SA)의 타단의 교차로인 종료교차로에서 차량이 제한속도로 출발하여 해당 교차로에 도달할 때의 통과시간이면서 다음의 수학식 4로 정의되는 제2 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00002
)을 산출하는 제2 상대 연동값 산출단계(S52); 상기 제1 상대 연동값 산출단계(S51)에 의해 산출된 제1 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00003
)과, 상기 제2 상대 연동값 산출단계(S52)에 의해 산출된 제2 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00004
)을 비교하는 비교단계(S53); 상기 비교단계(S53)에서 제1, 2 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00005
), (
Figure 112019129110525-pat00006
)들 중 적은 값을 갖는 연동값을 해당 교차로의 연동값으로 산정하는 해당 교차로 연동값 산정단계(S54)를 더 포함하고, 상기 현시체계 생성단계(S70)는 상기 교차로별 연동값 산정단계(S50)에 의해 산정된 각 교차로의 연동값이 적용되도록 현시체계를 생성하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 상기 교차로별 연동값 산정단계(S50) 이후에 진행되며, 현시방향을 ‘선 직진 후 좌회전‘으로 결정하는 현시방향 결정단계(S60)를 더 포함하고, 상기 현시체계 생성단계(S70)는 상기 현시방향 결정단계(S60)에 의해 결정된 현시방향에 적용되도록 현시체계를 생성하는 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 단일 네트워크로 설정된 단일 네트워크로 설정된 교차로들의 위계에 따라 최적의 공통주기를 산출하여 적용함과 동시에 각 교차로별로 최적의 연동값을 산출하여 적용하며, 현시체계를 ‘선 직진 후 좌회전’ 체계로 운영함으로써 네트워크상의 회전 경로 시 주기 변경에 따른 차량 정지시간을 절감시켜 동일 네트워크 내 차량 대기시간을 효과적으로 줄일 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 판단단계가 산출된 공통주기(C)가 설정값 미만일 때, 공통주기(C)가 증가되도록 공통주기(C)를 재산출하도록 구성됨으로써 각 교차로에 적용되는 공통주기 산출의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 교차로별 연동값 산정단계가 각 교차로의 양방향 연동제어를 위해 해당 교차로를 포함하는 최소제어단위(S1)의 양단에서 제한속도로 차량이 출발하여 해당 교차로로 도착할 때의 시간이 적은 연동값을 최적값으로 산정함으로써 도로 위계에 유동적으로 대응하여 주기 변경으로 인한 차량 정체시간을 더욱 효과적으로 절감시킬 수 있게 된다.
도 1은 통상의 교차로들을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 교차로 네트워크의 신호 제어방법을 나타내는 플로차트이다.
도 3은 도 2의 교차로별 연동값 산정단계를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 4는 현시방향 결정단계에 의해 결정되는 현시방향을 나타내는 예시도이다.
도 5의 (a)는 현시방향이 ‘선 좌회전 후 직진’일 때, 차량이 빨간색 점선 방향으로 이동할 때의 대기시간을 나타내는 예시도이고, (b)는 현시방향이 본 발명에서와 같이 ‘선 직진 후 좌회전’일 때, 차량이 빨간색 점선 방향으로 이동할 때의 대기시간을 나타내는 예시도이다.
도 6은 차량이 ‘D1’에서 ‘D4’로 이동할 때, 본 발명이 적용되지 않은 종래의 경우와, 본 발명이 적용되는 경우의 대기시간을 비교하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 교차로 네트워크의 신호 제어방법을 나타내는 플로차트이다.
본 발명의 일실시예인 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 네트워크 구성단계(S10)와, 공통주기(C) 산출단계(S20), 판단단계(S30), 제2 산출단계(S40), 교차로별 연동값 산정단계(S50), 현시방향 결정단계(S60), 현시체계 생성단계(S70)로 이루어진다.
네트워크 구성단계(S10)는 단일 네트워크를 구성하는 도로들을 설정하는 단계이다.
공통주기(C) 산정단계(S20)는 네트워크 구성단계(S10)에 의해 구성된 네트워크상의 전체 축에 대한 공통주기(C)를 산정하는 단계이다.
또한 공통주기(C) 산출단계(S20)는 네트워크를 구성하는 간선도로의 교차로들 중 양단의 교차로들 사이를 제한속도로 통과하였을 때의 시간을 최적주기인 공통주기(C)로 산출한다. 이때 공통주기(C)는 다음의 수학식 1을 통해 산출된다.
예를 들어, 도 1을 참조하여 살펴보면, 공통주기(C) 산출단계(S20)는 주간선도로(SA#1)의 양단의 교차로들을 제한속도로 통과하였을 때의 시간을 공통주기(C)로 산출하게 된다.
Figure 112019129110525-pat00007
이때, C=네트워크 공통주기(초)이고, d는 간선도로 양 끝단 교차로간 거리(km)이고, s는 간선도로 제한속도(km/h)이다.
판단단계(S30)는 공통주기(C) 산출단계(S20)에 의해 산출된 공통주기(C)를 기 설정된 설정값(TH, Threshold)과 비교하여 공통주기(C)가 설정값(TH) 이상인지를 판단하는 단계이다. 이때 설정값(TH)은 공통주기(C)의 적용이 불가능한 시간의 최소값이며, 상세하게로는 100초인 것이 바람직하다.
예를 들어, 주간선도로의 양단의 교차로간 거리(d)가 과도하게 짧은 경우, 공통주기(C)가 매우 작아지기 때문에 이러한 경우 공통주기(C) 산출단계(S20)에 의해 산출된 공통주기(C)를 그대로 적용할 수 없게 된다.
또한 판단단계(S30)는 1)공통주기(C)가 설정값(TH) 이상이면, 교차로별 연동값 산정단계(S50)를 진행하되, 2)공통주기(C)가 설정값(TH) 미만이면, 제2 산출단계(S40)를 진행한다.
제2 산출단계(S40)는 판단단계(S30)에서 공통주기(C)가 설정값(TH) 미만일 때 진행되며, 공통주기(C) 산출단계(S20)에 의해 산출된 공통주기(C)를 증대시킨 공통주기(C1)를 재산출하는 단계이다.
또한 제2 산출단계(S40)는 다음의 수학식 2를 이용하여 공통주기(C1)를 재산출한다.
Figure 112019129110525-pat00008
이때, C1은 녹색시간 내 통과 가능한 네트워크 공통주기(초)이고, d는 간선도로 양 끝단 교차로간 거리(km)이고, s는 간선도로의 제한속도(km/h)이고, g는 녹색시간이 가장 작은 교차로(CI)의 녹색시간 비율(%)이다.
교차로별 연동값 산정단계(S50)는 네트워크 구성단계(S10)에 의해 단일 네트워크로 구성된 각 교차로의 연동값을 최적으로 산출하는 단계이며, 상세하게로는 양방향 연동제어를 위해 해당 교차로를 포함하는 최소제어단위(SA)의 양단에서 제한속도로 차량이 출발할 때, 통과시간이 더 적은 연동값을 최적값으로 산정한다.
도 3은 도 2의 교차로별 연동값 산정단계를 설명하기 위한 플로차트이다.
교차로별 연동값 산정단계(S50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 상대 연동값 산출단계(S51)와, 제2 상대 연동값 산출단계(S52), 비교단계(S53), 해당 교차로 연동값 산정단계(S54)로 이루어진다.
제1 상대 연동값 산출단계(S51)는 산정대상인 교차로를 포함하는 최소제어단위(SA)의 일단의 교차로(시작교차로)에서 차량이 제한속도로 출발하여 해당 교차로에 도달할 때의 통과시간인 제1 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00009
)을 산출한다. 이때 제1 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00010
)은 다음의 수학식 3을 통해 산출된다.
Figure 112019129110525-pat00011
이때, ons는 n번째 교차로와 일측(시작)교차로의 연동 상대값이고, ds는 시작교차로와의 이격거리(km)이고, s는 간선도로 제한속도(km/h)이고, os는 시작교차로 연동값(초)이다.
제2 상대 연동값 산출단계(S52)는 산정대상인 교차로를 포함하는 최소제어단위(SA)의 타단의 교차로(종료교차로)에서 차량이 제한속도로 출발하여 해당 교차로에 도달할 때의 통과시간인 제2 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00012
)을 산출한다. 이때 제2 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00013
)은 다음의 수학식 4를 통해 산출된다.
Figure 112020025424069-pat00036
이때 one는 n번째 교차로와 끝교차로의 연동 상대값이고, de는 종료교차로와의 이격거리(km)이고 ,s는 간선도로 제한속도(km/h)이고, oe는 종료교차로 연동값(초)이다.
비교단계(S53)는 제1 상대 연동값 산출단계(S51)에 의해 산출된 제1 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00015
)과, 제2 상대 연동값 산출단계(S52)에 의해 산출된 제2 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00016
)을 비교한다.
해당 교차로 연동값 산정단계(S54)는 비교단계(S53)에서 제1, 2 상대 연동값(
Figure 112019129110525-pat00017
), (
Figure 112019129110525-pat00018
)들 중 적은 값을 갖는 연동값을 해당 교차로의 연동값으로 산정한다.
도 4는 현시방향 결정단계에 의해 결정되는 현시방향을 나타내는 예시도이다.
다시 도 2로 돌아가서, 현시방향 결정단계(S60)를 살펴보면, 현시방향 결정단계(S60)는 해당 네트워크의 회전 경로의 차량 대기시간을 단축하기 위하여, 현시체계의 현시방향을 ‘선 직진 후 좌회전’으로 결정한다.
도 4에는 현시방향 결정단계(S60)에 의해 결정된 현시체계의 현시방향이 표기되어 있다.
현시체계 생성단계(S70)는 공통주기(C) 산출단계(S20) 또는 제2 산출단계(S40)에 의해 산출된 공통주기(C or C1)와, 교차로별 연동값 산정단계(S50)에 의해 산정된 각 교차로의 연동값과, 현시방향 결정단계(S60)에 의해 결정된 현시방향을 적용시킨 현시체계를 생성함으로써 네트워크상의 회전 경로 시, 주기 변경에 의한 차량 대기시간을 최소화할 수 있게 된다.
도 5의 (a)는 현시방향이 ‘선 좌회전 후 직진’일 때, 차량이 빨간색 점선 방향으로 이동할 때의 대기시간을 나타내는 예시도이고, (b)는 현시방향이 본 발명에서와 같이 ‘선 직진 후 좌회전’일 때, 차량이 빨간색 점선 방향으로 이동할 때의 대기시간을 나타내는 예시도이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 현시방향이 ‘선 좌회전 후 직진’일 때, 차량이 교차로 ‘C1’을 직진한 후 교차로 ‘C2에서 좌회전 할 때의 대기시간(T)은 교차로 ‘C1’에서의 직진 대기시간(45초, 적색시간의 50%로 산정)과, 교차로 ‘C2’에서의 3, 4 현시 대기시간(75초=15초+60초)을 합산한 120초가 소요되게 된다. 이때 적색시간이라고 함은, 차량직진을 나타내는 2현시를 제외한 현시들의 시간을 합산한 시간을 의미한다.
그러나 본원 발명은 현시방향 결정단계(S60)가 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 현시 방향을 ‘선 직진 후 좌회전’으로 결정함에 따라, 차량이 교차로 ‘C1’에서 직진한 후 교차로 ‘C2’에서 좌회전할 때, 차량이 교차로 ‘C1’에서 직진한 이후 교차로 ‘C2’에 도달 할 때, 교차로 ‘C2’에서는 좌회전 신호가 출력되기 때문에 대기시간(T)은 교차로 ‘C1’에서의 직진 대기시간(45초, 적색시간의 50%로 산정)만이 소요된다.
즉 본원 발명에서와 같이 현시방향을 ‘선 직진 후 좌회전’으로 결정할 때, 현시방향이 ‘선 좌회전 후 직진’일 때와 비교하여 대략 75초(120초 - 45초)의 대기시간을 절감할 수 있게 되는 것을 알 수 있다.
도 6은 차량이 ‘D1’에서 ‘D4’로 이동할 때, 본 발명이 적용되지 않은 종래의 경우와, 본 발명이 적용되는 경우의 대기시간을 비교하기 위한 예시도이다.
다음의 표 1은 도 6의 조건일 때, 대기시간을 나타내는 표이다.
Figure 112019129110525-pat00019
도 6을 참조하여 살펴보면, 교차로 ‘D1’에 대하여, 종래의 차량 대기시간(T1)은 적색시간의 50%인 ‘45초’가 소요되고, 본 발명의 차량 대기시간(T1’)은 적색시간의 50%인 ‘45’초가 소요됨으로써 본 발명과 종래가 유사한 대기시간을 갖는 것을 알 수 있다.
또한 교차로 D2에서 좌회전 할 때, 종래의 차량 대기시간(T2)은 2현시 시간의 50%인 45초와, 3, 4 현시의 시간인 75초(15 + 60)를 합산하여 ‘120초’가 소요되고, 본 발명의 차량 대기시간(T2’)은 1현시의 50%인 ‘45초’가 소요되어 종래와 비교하여 75초의 대기시간이 절감되는 것을 알 수 있다.
또한 교차로 D3에서 직진일 때, 종래의 차량 대기시간(T3)은 주기변경 대기시간인 ‘50초’(적색시간의 50%)가 소요되고, 본 발명의 차량 대기시간(T3’)은 2현시의 50%인 ‘9초’가 소요되어 종래와 비교하여 41초의 대기시간이 절감되는 것을 알 수 있다.
또한 교차로 D4에서 직진일 때, 종래의 차량 대기시간(T4)은 주기변경 대기시간인 ‘30초’(적색시간의 50%)가 소요되고, 본 발명의 차량 대기시간(T4’)은 소요되지 않아 종래와 비교하여 30초의 대기시간을 절감시키는 것을 알 수 있다.
즉 본 발명은 차량이 ‘D1’에서 ‘D4’를 통과하는데, 종래와 비교하여 총 ‘146초’(245 - 99)의 대기시간을 절감시키게 된다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 단일 네트워크로 설정된 단일 네트워크로 설정된 교차로들의 위계에 따라 최적의 공통주기를 산출하여 적용함과 동시에 각 교차로별로 최적의 연동값을 산출하여 적용하며, 현시체계를 ‘선 직진 후 좌회전’ 체계로 운영함으로써 네트워크상의 회전 경로 시 주기 변경에 따른 차량 정지시간을 절감시켜 동일 네트워크 내 차량 대기시간을 효과적으로 줄일 수 있게 된다.
또한 본 발명의 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 판단단계(S30)가 산출된 공통주기(C)가 설정값 미만일 때, 공통주기(C)가 증가되도록 공통주기(C)를 재산출하도록 구성됨으로써 각 교차로에 적용되는 공통주기 산출의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있다.
또한 본 발명의 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 교차로별 연동값 산정단계(S50)가 각 교차로의 양방향 연동제어를 위해 해당 교차로를 포함하는 최소제어단위(S1)의 양단에서 제한속도로 차량이 출발하여 해당 교차로로 도착할 때의 시간이 적은 연동값을 최적값으로 산정함으로써 도로 위계에 유동적으로 대응하여 주기 변경으로 인한 차량 정체시간을 더욱 효과적으로 절감시킬 수 있게 된다.
S1:교차로 네트워크의 신호 제어방법 S10:네트워크 구성단계
S20:공통주기(C) 산출단계 S30:판단단계
S40:제2 산출단계 S50:교차로별 연동값 산정단계
S60:현시방향 결정단계 S70:현시체계 생성단계
S51:제1 상대 연동값 산출단계 S52:제2 상대 연동값 산출단계
S53:비교단계 S54:해당 교차로 연동값 산정단계

Claims (7)

  1. 인접한 교차로들의 신호를 제어하기 위한 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)에 있어서:
    상기 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은
    동일 네트워트로 설정된 도로들의 전체 축에 대한 공통주기(C)를 다음의 수학식 1을 통해 산출하는 공통주기(C) 산출단계(S20);
    상기 공통주기(C) 산출단계(S20)에 의해 산출된 공통주기(C)가 적용되는 동일 네트워크상의 교차로들의 현시체계를 생성하는 현시체계 생성단계(S70)를 포함하고,
    상기 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 상기 공통주기(C) 산출단계(S20) 이후에 진행되는 판단단계(S30)와, 제2 산출단계(S40)를 더 포함하고,
    상기 판단단계(S30)는
    공통주기(C) 산출단계(S20)에 의해 산출된 공통주기(C)를 기 설정된 설정값(TH, Threshold)과 비교하여 공통주기(C)가 설정값(TH) 이상인지를 판단하며, 만약 공통주기(C)가 설정값(TH) 이상이면 상기 현시체계 생성단계(S70)를 진행하되, 만약 공통주기(C)가 설정값(TH) 미만이면 상기 제2 산출단계(S40)를 진행하고,
    상기 제2 산출단계(S40)는
    상기 판단단계(S30)에서 공통주기(C)가 설정값(TH) 미만일 때 진행되며, 공통주기(C1)를 재산출하고,
    상기 현시체계 생성단계(S70)는 상기 제2 산출단계(S40)에서 공통주기(C1)가 재산출될 때, 재산출된 공통주기(C1)가 적용되는 현시체계를 생성하는 것을 특징으로 하는 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1).
    [수학식 1]
    Figure 112020501201140-pat00020

    이때, C=네트워크 공통주기(초)이고, d는 간선도로 양 끝단 교차로간 거리(km)이고, s는 간선도로 제한속도(km/h)임
  2. 삭제
  3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 제2 산출단계(S40)는 다음의 수학식 2를 이용하여 공통주기(C1)를 재산출하는 것을 특징으로 하는 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1).
    [수학식 2]
    Figure 112020025424069-pat00021

    이때, C1은 녹색시간 내 통과 가능한 네트워크 공통주기(초)이고, d는 간선도로 양 끝단 교차로간 거리(km)이고, s는 간선도로의 제한속도(km/h)이고, g는 녹색시간이 가장 작은 교차로(CI)의 녹색시간 비율(%)임
  4. 청구항 제3항에 있어서, 상기 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 상기 공통주기(C) 산출단계(20)와 병렬로 진행되는 교차로별 연동값 산정단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1).
  5. 청구항 제4항에 있어서, 상기 교차로별 연동값 산정단계(S50)는
    산정대상인 교차로를 포함하는 최소제어단위(SA, Sub Area)의 일단의 교차로인 시작교차로에서 차량이 제한속도로 출발하여 해당 교차로에 도달할 때의 통과시간이면서 다음의 수학식 3으로 정의되는 제1 상대 연동값(
    Figure 112020025424069-pat00022
    )을 산출하는 제1 상대 연동값 산출단계(S51);
    산정대상인 교차로를 포함하는 최소제어단위(SA)의 타단의 교차로인 종료교차로에서 차량이 제한속도로 출발하여 해당 교차로에 도달할 때의 통과시간이면서 다음의 수학식 4로 정의되는 제2 상대 연동값(
    Figure 112020025424069-pat00023
    )을 산출하는 제2 상대 연동값 산출단계(S52);
    상기 제1 상대 연동값 산출단계(S51)에 의해 산출된 제1 상대 연동값(
    Figure 112020025424069-pat00024
    )과, 상기 제2 상대 연동값 산출단계(S52)에 의해 산출된 제2 상대 연동값(
    Figure 112020025424069-pat00025
    )을 비교하는 비교단계(S53);
    상기 비교단계(S53)에서 제1, 2 상대 연동값(
    Figure 112020025424069-pat00026
    ), (
    Figure 112020025424069-pat00027
    )들 중 적은 값을 갖는 연동값을 해당 교차로의 연동값으로 산정하는 해당 교차로 연동값 산정단계(S54)를 더 포함하고,
    상기 현시체계 생성단계(S70)는 상기 교차로별 연동값 산정단계(S50)에 의해 산정된 각 교차로의 연동값이 적용되도록 현시체계를 생성하는 것을 특징으로 하는 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1).
    [수학식 3]
    Figure 112020025424069-pat00028

    이때, ons는 n번째 교차로와 일측(시작)교차로의 연동 상대값이고, ds는 시작교차로와의 이격거리(km)이고, s는 간선도로 제한속도(km/h)이고, os는 시작교차로 연동값(초)이고,
    [수학식 4]
    Figure 112020025424069-pat00037

    이때 one는 n번째 교차로와 끝교차로의 연동 상대값이고, de는 종료교차로와의 이격거리(km)이고 ,s는 간선도로 제한속도(km/h)이고, oe는 종료교차로 연동값(초)임
  6. 청구항 제5항에 있어서, 상기 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은
    상기 교차로별 연동값 산정단계(S50) 이후에 진행되며, 현시방향을 ‘선 직진 후 좌회전‘으로 결정하는 현시방향 결정단계(S60)를 더 포함하고,
    상기 현시체계 생성단계(S70)는 상기 현시방향 결정단계(S60)에 의해 결정된 현시방향에 적용되도록 현시체계를 생성하는 것을 특징으로 하는 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1).
  7. 청구항 제6항에 있어서, 상기 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1)은 단일 네트워크를 구성하는 도로인 최소제어단위(SA, Sub Area)들을 설정하는 네트워크 구성단계(S10)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교차로 네트워크의 신호 제어방법(S1).
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