KR102179433B1

KR102179433B1 - System and method for controlling traffic signals based on distributed prediction

Info

Publication number: KR102179433B1
Application number: KR1020190007658A
Authority: KR
Inventors: 여화수; 김성훈; 이동훈; 탁세현
Original assignee: 한국과학기술원; 한국교통연구원
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-11-16
Also published as: KR20200090528A

Abstract

본 발명에 따른 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템은, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류(outflow) 정보 및 잔여 교통량(accumulation) 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: macroscopic fundamental diagram)을 산출하는 교통량 변화 특성 산출부와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 유출 교통류 산출부와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 잔여 교통량 산출부와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 교환 지도 생성부와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 제어모드 결정부와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 중요도 산정부와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 이동 교통량 최적화부와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 신호 주기 산출부와, 상기 산출된 신호 주기를 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 DB 관리부를 포함할 수 있다.The traffic signal control system based on dispersion prediction according to the present invention is based on the outflow information and the accumulation information of each road provided from the roadside device installed on the road. An outflow traffic flow that calculates the integrated outflow traffic flow of road sections located at the borders of predefined regions based on the traffic volume change characteristics calculation unit that calculates MFD: macroscopic fundamental diagram) and the outflow traffic flow information of each road A calculation unit, a residual traffic volume calculation unit that calculates an integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined area, based on the residual traffic volume information for each road, and the calculated MFD, the integrated outflow traffic flow, and the integrated residual Based on the traffic volume, an exchange map generator for generating a local information exchange map to reflect traffic conditions and traffic demands of adjacent regions for control of transfer flow between specific regions, and the generated local information exchange map As a basis, a control mode determination unit that determines a control mode for each traffic situation, taking into account the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent, and the relative importance of the two areas adjacent to the local agent according to the traffic congestion level by time slot. Based on the importance calculation unit that calculates and assigns weights for each area for target control, and the determined control mode and the assigned weights of each area, predicts the change in regional traffic volume within a predetermined time period, and among the prediction results A moving traffic volume optimization unit that optimizes the control input closest to a preset target value as a control input variable, and a signal period calculation unit that calculates signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent based on the optimized control input variable. , It may include a DB management unit for transmitting the calculated signal period to the boundary signal of the individual intersection.

Description

A traffic signal control system based on distributed prediction and its method {SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING TRAFFIC SIGNALS BASED ON DISTRIBUTED PREDICTION}

본 발명은 교통신호를 제어하는 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도시 지역(예컨대, 행정구 또는 행정동 등) 단위의 교통수요 자체를 사전에 예측하고, 예측 정보를 기반으로 개별 지역들의 교통량을 선제적으로 제어할 수 있는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for controlling traffic signals, and more particularly, predicts traffic demand per urban area (eg, administrative district or administrative dong) in advance, and preemptively predicts the traffic volume of individual areas based on the predicted information. It relates to a traffic signal control system and method based on distributed prediction that can be controlled with

알려진 바와 같이, 국내 및 세계의 주요 대도시의 도로 시스템은 처리 용량 측면에서 한계치를 초과하여 교통 혼잡이 일상화되고 있어 만성적인 교통정체를 격고 있는 것이 현실이다.As is known, road systems in major metropolitan areas in Korea and the world exceed the limit in terms of processing capacity, and traffic congestion is becoming common, and it is a reality that there is a chronic traffic congestion.

따라서, 이러한 만성적인 교통정체를 개선하기 위한 선제적 교통제어 및 교통수요 분산 전략 수립 등의 획기적인 개선책이 요구되고 있는 상황이지만, 현재로서는 획기적인 대안이 제시되고 있지 않은 실정이다.Therefore, a drastic improvement plan such as preemptive traffic control and establishment of a traffic demand distribution strategy to improve such chronic traffic congestion is required, but no breakthrough alternative has been proposed at this time.

미국 및 유럽 등과 같은 선진국에서는 1970년대부터 SCOOT, OPAC, TUC 등 다양한 방식의 적응형 교통신호 제어(traffic responsive signal control) 체계가 개발 및 적용되어 왔으나, 현대 도시의 규모가 점점 증가함에 따라 기존의 적응형 제어 방식을 대규모 도심지의 다중 교차로에 적용함에 있어 제어 솔루션 계산의 복잡성과 실시간적 운영 가능성에 문제가 있는 것 또한 현실이다.In advanced countries such as the United States and Europe, since the 1970s, various types of traffic responsive signal control systems such as SCOOT, OPAC, and TUC have been developed and applied, but as the size of modern cities increases, the existing adaptation. It is also a reality that there is a problem in the complexity of calculating the control solution and the possibility of real-time operation in applying the type control method to multiple intersections in large-scale urban areas.

국내의 기존 신호제어 시스템의 경우, 일일 교통량 패턴을 기반으로 시간대별 유동적 신호제어를 통하여 단일 교차로의 교통류를 제어하거나, 혹은 1축 상의 연속된 교차로들의 교통류를 제어하는 연동형 신호제어 등이 운영되고 있으나, 특정 지역의 통행 수요가 과다인 경우에는 어떠한 신호제어 전략을 적용하더라도 효율성이 현저히 낮아지기 때문에 교통 혼잡 개선에 한계가 있음이 현실이다.In the case of the existing signal control system in Korea, the traffic flow of a single intersection is controlled through flexible signal control by time based on the daily traffic volume pattern, or interlocked signal control that controls the traffic flow of consecutive intersections on one axis is operated. However, when the traffic demand in a specific area is excessive, there is a limitation in improving traffic congestion because the efficiency is significantly lowered no matter which signal control strategy is applied.

이에 국내외에서는 기존의 신호제어 시스템 자체에 대한 개선을 통한 교통 혼잡 감소에 대한 요구가 증가하고 있으나, 시스템 개선 관련 정책은 국내에서는 특히 답보 상태인 실정이다.Accordingly, domestic and foreign demand for reduction of traffic congestion through improvement of the existing signal control system itself is increasing, but policies related to system improvement are particularly stagnant in Korea.

대한민국 공개특허 제2015-0032437호(공개일 : 2015. 03. 26.)Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0032437 (Publication date: 2015. 03. 26.)

본 발명은 도시 지역(예컨대, 행정구 또는 행정동 등) 단위의 교통수요 자체를 사전에 예측하고, 예측 정보를 기반으로 개별 지역들의 교통량을 선제적으로 제어할 수 있는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.The present invention is a distributed prediction-based traffic signal control system capable of proactively predicting traffic demand per urban area (eg, administrative district or administrative dong, etc.) and preemptively controlling the traffic volume of individual areas based on the prediction information, and I want to provide you with that.

본 발명은 도시 지역 단위의 교통수요 자체를 사전에 예측하고, 예측 정보를 기반으로 개별 지역들의 교통량을 선제적으로 제어할 수 있는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하고자 한다.The present invention is a computer program that enables a processor to perform a traffic signal control method based on distributed prediction capable of proactively predicting traffic demand per urban area and preemptively controlling the traffic volume of individual areas based on the predicted information. It is intended to provide a stored computer-readable recording medium.

본 발명은 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a computer-readable recording medium storing a computer program that allows a processor to perform a method of controlling traffic signals based on dispersion prediction.

본 발명은 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 방법을 프로세서가 수행할 수 있도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a computer program stored in a computer-readable recording medium so that a processor can perform a method of controlling traffic signals based on dispersion prediction.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the ones mentioned above, and another problem to be solved that is not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following descriptions. will be.

본 발명은, 일 관점에 따라, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류(outflow) 정보 및 잔여 교통량(accumulation) 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: macroscopic fundamental diagram)을 산출하는 교통량 변화 특성 산출부와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 유출 교통류 산출부와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 잔여 교통량 산출부와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 교환 지도 생성부와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 제어모드 결정부와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 중요도 산정부와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 이동 교통량 최적화부와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 신호 주기 산출부와, 상기 산출된 신호 주기를 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 DB 관리부를 포함하는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.The present invention, according to an aspect, based on outflow information and residual traffic volume (accumulation) information for each road provided from the roadside device installed on the road, characteristics of regional-level traffic volume change (MFD: macroscopic fundamental diagram) ) A traffic volume change characteristic calculation unit that calculates, and an outflow traffic flow calculation unit that calculates an integrated outflow traffic flow of road sections located at the boundary of predefined regions based on the outflow traffic flow information of each road, and the Based on the residual traffic volume information for each road, a residual traffic volume calculation unit that calculates an integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined area, and based on the calculated MFD, the integrated outflow traffic flow, and the integrated residual traffic volume, An exchange map generation unit that generates a local information exchange map to reflect traffic conditions and traffic demands of neighboring regions to control transfer flow between specific regions, and based on the generated local information exchange map, the local agent A control mode determination unit that determines a control mode for each traffic situation in consideration of the interaction of traffic movement between two adjacent areas, and a target control by calculating the relative importance of the two areas adjacent to the local agent according to the traffic congestion level by time slot. Based on the importance calculation unit that assigns a weight to each region for the purpose, and the determined control mode and the weight of each region, predicts the change in regional traffic volume within a predetermined time period, and is the most appropriate to a preset target value among the prediction results. A moving traffic volume optimization unit that optimizes an approximate control input to a control input variable, a signal period calculation unit that calculates signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent based on the optimized control input variable, and the calculated signal It is possible to provide a traffic signal control system based on distributed prediction including a DB management unit that transmits a period to a signal at the boundary of an individual intersection.

본 발명의 상기 교통량 변화 특성 산출부는, 기 설정된 정기적(long-term) 갱신을 통해 상기 MFD를 산출할 수 있다.The traffic volume change characteristic calculation unit of the present invention may calculate the MFD through a preset long-term update.

본 발명의 상기 제어모드 결정부는, 상기 인접한 두 지역의 교통 상황이 모두 원활한 상태이면 각 방향의 이동 교통량을 최대화하는 그리디 모드(Greedy mode), 상기 인접한 두 지역 중 한 지역만 교통 혼잡 상태이면 교통이 원활한 지역에서 교통 혼잡 지역으로의 이동 교통량을 감소시키는 부분 협력 모드(Partially cooperative mode), 상기 인접한 두 지역 모두 교통 혼잡 상태이면 각 지역이 통행수요를 처리함에 있어 상대 지역에게 주는 피해를 최소화하는 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) 중 어느 하나를 상기 제어모드로 결정할 수 있다.The control mode determination unit of the present invention includes a greedy mode that maximizes the amount of moving traffic in each direction when the traffic conditions of the two adjacent areas are smooth, and when only one of the two adjacent areas is in a traffic congestion state, traffic Partially cooperative mode to reduce the amount of moving traffic from this smooth area to the congested area.If both adjacent areas are in traffic congestion, each area minimizes damage to the other area in handling traffic demand. Any one of the fully cooperative modes may be determined as the control mode.

본 발명의 상기 이동 교통량 최적화부는, 지역단위 교통 모델 예측(model predictive)을 기반으로 제어 입력 변수를 최적화시킬 수 있다.The moving traffic volume optimizing unit of the present invention may optimize a control input variable based on a regional-unit traffic model prediction.

본 발명의 상기 DB 관리부는, 상기 산출된 신호 주기를 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기로 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송할 수 있다.The DB management unit of the present invention may transmit the calculated signal period to a signal at a boundary of an individual intersection at a preset time interval based on statistical estimation of traffic congestion or smooth traffic.

본 발명은, 다른 관점에 따라, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: Macroscopic Fundamental Diagram)을 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 단계와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 단계와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 단계와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 단계와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 단계와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 단계를 포함하는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 제공할 수 있다.According to another aspect, the present invention includes the steps of calculating regional-level traffic volume change characteristics (MFD: Macroscopic Fundamental Diagram) based on outflow traffic flow information and residual traffic volume information for each road provided from a roadside device installed on a road, and , Based on the outflow traffic flow information of each road, calculating the integrated outflow traffic flow of road sections located at the borders of predefined regions, and based on the residual traffic volume information of each road, a predefined Calculating the total residual traffic volume of road sections located within the designated area, and traffic of adjacent areas to control the transfer flow between specific areas based on the calculated MFD, the integrated outflow traffic flow, and the integrated residual traffic volume. The step of generating a local information exchange map to reflect the state and traffic demand, and based on the generated local information exchange map, considering the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent, a control mode is selected for each traffic situation. Determining, and calculating the relative importance of the two areas adjacent to the local agent according to the traffic congestion level for each time slot, and assigning a weight for each area for target control; and the determined control mode and the assigned area. Based on the weights, predicting the change in regional traffic volume within a predetermined time zone, optimizing the control input closest to the preset target value among the prediction results as a control input variable, and based on the optimized control input variable, It is possible to provide a traffic signal control method based on variance prediction, including the step of calculating signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the agent.

본 발명은, 상기 산출된 신호 주기를 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기로 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include transmitting the calculated signal period to a boundary signal of an individual intersection at a preset time interval based on statistical estimation of traffic congestion or smooth traffic.

본 발명의 상기 MFD는, 기 설정된 정기적(long-term) 갱신을 통해 산출될 수 있다.The MFD of the present invention may be calculated through a preset long-term update.

본 발명의 상기 제어모드를 결정하는 단계는, 상기 인접한 두 지역의 교통 상황이 모두 원활한 상태이면 각 방향의 이동 교통량을 최대화하는 그리디 모드(Greedy mode), 상기 인접한 두 지역 중 한 지역만 교통 혼잡 상태이면 교통이 원활한 지역에서 교통 혼잡 지역으로의 이동 교통량을 감소시키는 부분 협력 모드(Partially cooperative mode), 상기 인접한 두 지역 모두 교통 혼잡 상태이면 각 지역이 통행수요를 처리함에 있어 상대 지역에게 주는 피해를 최소화하는 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) 중 어느 하나를 상기 제어모드로 결정할 수 있다.The determining of the control mode of the present invention includes a greedy mode that maximizes the amount of moving traffic in each direction when the traffic conditions of the two adjacent areas are smooth, and only one of the two adjacent areas is congested. If the state is in a partially cooperative mode, which reduces the amount of traffic moving from an area with good traffic to an area with congested traffic, if both adjacent areas are in a congested state, each area inflicts damage to the other area in handling traffic demand. Any one of the minimized full cooperative mode may be determined as the control mode.

본 발명의 상기 최적화시키는 단계는, 지역단위 교통 모델 예측(model predictive)을 기반으로 상기 제어 입력 변수를 최적화시킬 수 있다.In the optimizing step of the present invention, the control input variable may be optimized based on a model predictive for a regional unit.

본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 교통 신호 제어 방법은, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: Macroscopic Fundamental Diagram)을 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 단계와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 단계와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 단계와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 단계와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 단계와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 단계를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다.According to another aspect, the present invention is a computer-readable recording medium storing a computer program for causing a processor to perform a traffic signal control method based on dispersion prediction, wherein the traffic signal control method is provided from a roadside device installed on a road. The step of calculating regional-level traffic volume change characteristics (MFD: Macroscopic Fundamental Diagram) based on the outflow traffic flow information and the remaining traffic volume information for each road, and a predefined area based on the outflow traffic flow information for each road. Calculating the integrated outflow traffic flow of road sections located at the borders of (regions), calculating the integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined region based on the residual traffic volume information for each road, and calculating Generating a local information exchange map to reflect traffic conditions and traffic demands of neighboring regions for control of transfer flow between specific regions based on the MFD, the integrated outflow traffic flow, and the integrated residual traffic volume; and , Based on the generated local information exchange map, determining a control mode for each traffic situation, taking into account the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent, and determining the relative importance of the two areas adjacent to the local agent. Computing according to the degree of traffic congestion for each vehicle and assigning a weight for each region for target control, and predicting a change in regional traffic volume within a predetermined time zone based on the determined control mode and the assigned weight of each region. , Optimizing the control input closest to the preset target value among the prediction results as a control input variable, and calculating signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent based on the optimized control input variable. A computer-readable recording medium can be provided.

본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 프로세서가 수행할 수 있도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 교통 신호 제어 방법은, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: Macroscopic Fundamental Diagram)을 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 단계와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 단계와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 단계와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 단계와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 단계와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 단계를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.According to another aspect, the present invention is a computer program stored in a computer-readable recording medium so that a processor can perform a traffic signal control method based on dispersion prediction, the traffic signal control method comprising: from a roadside device installed on a road Based on the information on the outflow traffic flow for each road and the remaining traffic volume information provided, the step of calculating the characteristics of regional-level traffic volume change (MFD: Macroscopic Fundamental Diagram), and based on the outflow traffic flow information for each road, predefined Calculating an integrated outflow traffic flow of road sections located at the borders of regions, and calculating an integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined area based on the remaining traffic volume information for each road; Based on the calculated MFD, the integrated outflow traffic flow, and the integrated residual traffic volume, generating a local information exchange map to reflect traffic conditions and traffic demands of adjacent areas to control a transfer flow between specific areas And, based on the generated local information exchange map, determining a control mode for each traffic situation, taking into account the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent, and determining the relative importance of the two areas adjacent to the local agent. Calculating according to the traffic congestion level for each time slot and assigning weights to each area for target control, and predicting the change in regional traffic volume within a predetermined time zone based on the determined control mode and the assigned weights of each area. And optimizing the control input closest to the preset target value among the prediction results as a control input variable, and calculating signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent based on the optimized control input variable. You can provide a computer program to do.

본 발명의 실시예에 따르면, 도시 지역 단위의 교통수요 자체를 사전에 예측하고, 예측 정보를 기반으로 개별 지역들의 교통량을 선제적으로 제어함으로써, 대규모 도심지의 다중 교차로에서 교통 혼잡이 발생하는 것을 효과적으로 개선할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to effectively prevent traffic congestion at multiple intersections in a large-scale urban area by predicting the traffic demand itself per urban area in advance and preemptively controlling the traffic volume of individual areas based on the predicted information. It can be improved.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템에 대한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 주요 과정을 도시한 순서도이다.
도 3은 개별 지역의 유출 교통류 및 잔여 교통량의 관계 모델인 MFD(Macroscopic Fundamental Diagram) 관련의 지역단위 도로교통 특성의 관측 및 교통역학 모델링을 보여주는 도면이다.
도 4는 인접지역 통행 수요에 대한 정보 교환 지도의 예시도이다.
도 5는 교통 상황별로 제어모드가 3가지로 결정되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 교통 혼잡 정도의 비교를 통해 인접지역 간 상대적 중요도를 산출하는 예시를 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따라 획득되는 최적 제어 입력을 경계부 개별 교차로들의 신호 주기로 변환 산출하는 개념을 보여주는 예시도이다.1 is a block diagram of a traffic signal control system based on distributed prediction according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a main process of controlling a traffic signal based on variance prediction according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an observation of regional road traffic characteristics and traffic dynamics modeling in relation to MFD (Macroscopic Fundamental Diagram), which is a model of a relationship between outflow traffic flows and residual traffic volumes in individual regions.
4 is an exemplary diagram of an information exchange map for traffic demand in an adjacent area.
5 is an exemplary view for explaining that three control modes are determined for each traffic situation.
6 is an exemplary view showing an example of calculating the relative importance between adjacent areas through comparison of the degree of traffic congestion.
7 is an exemplary view showing the concept of converting and calculating the optimal control input obtained according to the present invention into signal periods of individual intersections at the boundary.

먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.First, the advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to embodiments to be described later in detail together with the accompanying drawings. Here, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and are common in the technical field to which the present invention pertains. Since it is provided by way of example in order to allow a person skilled in the art to clearly understand the scope of the invention, the technical scope of the invention should be defined by the claims.

아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the technical idea described throughout the specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템에 대한 블록 구성도이로서, 크게 구분해 볼 때, 데이터 송수신부(110), 교통정보 처리 모듈(120) 및 DB 모듈(130) 등을 포함할 수 있다.FIG. 1 is a block diagram of a traffic signal control system based on distributed prediction according to an embodiment of the present invention, and largely, a data transmission/reception unit 110, a traffic information processing module 120, and a DB module 130 ), etc.

도 1을 참조하면, 교통정보 처리 모듈(120)은 DB 관리부(121), 교통량 변화 특성 산출부(122), 유출 교통류 산출부(123), 잔여 교통량 산출부(124), 교환 지도 생성부(125), 제어모드 결정부(126), 중요도 산정부(127), 이동 교통량 최적화부(128) 및 신호 주기 산출부(129) 등을 포함할 수 있고, DB 모듈(130)은 유출 교통류 DB(132), 잔여 교통량 DB(134) 및 교차로 신호 주기 DB(136) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the traffic information processing module 120 includes a DB management unit 121, a traffic volume change characteristic calculation unit 122, an outflow traffic flow calculation unit 123, a residual traffic volume calculation unit 124, an exchange map generation unit ( 125), a control mode determination unit 126, an importance calculation unit 127, a moving traffic volume optimization unit 128, a signal period calculation unit 129, and the like, and the DB module 130 includes an outflow traffic flow DB ( 132), the remaining traffic DB 134 and the intersection signal period DB 136, and the like.

먼저, 데이터 송수신부(110)는 도시 생략된 노변 장치, 즉 도로 상에 설치되어 있는 노변 장치(RoadSide Equipment, RSE)와 해당 도로 구간을 통행하는 차량의 단말기 간 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 기반의 차량 위치 정보(차량 고유ID, 개별지점 통행시간, 로그 정보 등)를 토대로 생성되는 개별 도로 교통량(예컨대, 유출 교통류 및 잔여 교통량 등) 정보를 주기적 또는 비주기적으로 수집(수신)하여 교통정보 처리 모듈(120)로 전달하는 등의 기능을 제공할 수 있다.First, the data transmission/reception unit 110 is based on a dedicated short range communication (DSRC) between a roadside device not shown, that is, a roadside equipment (RSE) installed on the road and a terminal of a vehicle passing through the road section. Traffic information processing module by periodically or aperiodically collecting (receiving) information on individual road traffic (e.g., outflow traffic and residual traffic) generated based on vehicle location information (vehicle unique ID, travel time of individual points, log information, etc.) It can provide functions such as passing to 120.

여기에서, 노변 장치로부터 송신되는 개별 도로 교통량 정보는 RSE별로 매칭되는 차량 위치 정보 테이블의 형태로 생성될 수 있으며, 각 RSE는 고유 위치 정보를 나타냄에 따라, 추출된 차량별 통행시간 로그 정보들을 이용하면 개별 도로의 교통량 정보로 생성될 수 있다.Here, the individual road traffic volume information transmitted from the roadside device may be generated in the form of a vehicle location information table matched for each RSE, and each RSE represents unique location information, so that the extracted travel time log information for each vehicle is used. If so, it can be generated as traffic volume information of individual roads.

그리고, 유출 교통류(outflow) 정보는 단위 시간 내에 도로 구간을 통과하는 차량 수(veh/hr)를 의미하고, 잔여 교통량(accumulation) 정보는 도로 구간 내에서 현재 주행 중인 차량 수(veh)를 의미할 수 있다.And, the outflow information means the number of vehicles passing through the road section within a unit time (veh/hr), and the remaining traffic volume (accumulation) information means the number of vehicles currently running within the road section (veh). I can.

또한, 데이터 송수신부(110)는 후술하는 일련의 교통정보 처리 과정들을 통해 생성되는 신호 주기, 즉 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 개별 교차로의 경계부 신호기(도시 생략)로 전송하는 등의 기능을 제공할 수 있다.In addition, the data transmission/reception unit 110 transmits a signal period generated through a series of traffic information processing processes to be described later, that is, the signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent to the boundary signal devices (not shown) of the individual intersections. Can provide the function of.

다음에, 교통정보 처리 모듈(120) 내의 DB 관리부(121)는 데이터 송수신부(110)를 통해 수신(수집)되는 개별 도로 교통량 정보들 중 유출 교통류 정보들을 DB 모듈(130) 내의 유출 교통류 DB(132)에 저장하고, 잔여 교통량 정보들을 DB 모듈(130) 내의 잔여 교통량 DB(134)에 저장하는 등의 기능을 제공할 수 있다.Next, the DB management unit 121 in the traffic information processing module 120 collects the outflow traffic flow information among individual road traffic information received (collected) through the data transmission/reception unit 110 and the outflow traffic flow DB in the DB module 130 ( 132), and storing the remaining traffic volume information in the remaining traffic volume DB 134 in the DB module 130 may be provided.

그리고, 교통량 변화 특성 산출부(122)는 노변 장치로부터 수신되어 유출 교통류 DB(132)와 잔여 교통량 DB(134)에 저장되어 있는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성인 MFD(Macroscopic Fundamental Diagram)를 산출하는 등의 기능을 제공할 수 있다.In addition, the traffic volume change characteristic calculation unit 122 is received from the roadside device and stored in the outflow traffic flow DB 132 and the remaining traffic volume DB 134, based on the outflow traffic flow information and the remaining traffic volume information for each road. Functions such as calculating MFD (Macroscopic Fundamental Diagram), which are characteristics of change, can be provided.

여기에서, 교통량 변화 특성 산출부(122)는, 예컨대 기 설정된 정기적(long-term) 갱신을 통해 MFD를 산출할 수 있다.Here, the traffic volume change characteristic calculation unit 122 may calculate the MFD through, for example, a preset long-term update.

도 3은 개별 지역의 유출 교통류 및 잔여 교통량의 관계 모델인 MFD 관련의 지역단위 도로교통 특성의 관측 및 교통역학 모델링을 보여준다.FIG. 3 shows the observation and traffic dynamics modeling of MFD-related regional road traffic characteristics, which is a model of the relationship between outflow traffic flows and residual traffic volumes in individual regions.

다음에, 유출 교통류 산출부(123)는 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출, 즉 지역 내 개별 도로들의 실시간 유출 교통량(road outflow) 수치들을 모두 합산하여, 해당 지역에서 타 지역으로 이동하는 교통량(region outflow)을 산출하는 등의 기능을 제공할 수 있다.Next, the outflow traffic flow calculation unit 123 calculates the integrated outflow traffic flow of road sections located at the boundaries of predefined regions based on the outflow traffic flow information of each road, that is, the real-time outflow traffic volume of individual roads within the region. By summing all the (road outflow) figures, it is possible to provide a function such as calculating a region outflow moving from a corresponding region to another region.

또한, 잔여 교통량 산출부(124)는 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여 기 정의된 지역(region) 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출, 즉 지역 내 개별 도로들의 실시간 잔여 교통량(road accumulation) 수치들을 모두 합산하여 해당 지역 내 통합(전체) 잔여 교통량(region accumulation)을 산출하는 등의 기능을 제공할 수 있다.In addition, the residual traffic volume calculation unit 124 calculates the integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined region based on the residual traffic volume information for each road, that is, real-time residual traffic volume of individual roads within the region. ) It is possible to provide a function such as calculating the total (total) residual traffic volume in the corresponding region by summing all the values.

그리고, 교환 지도 생성부(125)는 교통량 변화 특성 산출부(122)를 통해 산출된 MFD, 유출 교통류 산출부(123)를 통해 산출된 통합 유출 교통류 및 잔여 교통량 산출부(124)를 통해 산출된 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 등의 기능을 제공할 수 있다.In addition, the exchange map generation unit 125 is calculated through the MFD calculated through the traffic volume change characteristic calculation unit 122, the integrated outflow traffic flow calculated through the outflow traffic flow calculation unit 123 and the remaining traffic volume calculation unit 124. Based on the integrated residual traffic volume, it is possible to provide a function such as generating a local information exchange map to reflect the traffic conditions and traffic demands of adjacent areas in order to control the transfer flow between specific areas.

도 4는 인접지역 통행 수요에 대한 정보 교환 지도의 예시도이다.4 is an exemplary diagram of an information exchange map for traffic demand in an adjacent area.

즉, 로컬 에이전트들은 지역별 실시간 교통정보를 기반으로, 일례로서 도 4에 도시된 바와 같은 정보 교환 지도를 통하여 인접지역의 통행 수요를 아래의 수학식 1에서와 같이 계산할 수 있다.That is, the local agents may calculate, as an example, the traffic demand of an adjacent area as shown in Equation 1 below, based on real-time traffic information for each area, through an information exchange map as shown in FIG. 4 as an example.

[수학식 1][Equation 1]

: 시간 t 에 지역 i 에서 지역 m _i 로 이동하려는 수요

: Area i to area m _i at time t Demand to go to

: i 지역의 m 번째 인접지역

: m- th adjacent area of area i

: 시간 t 에 지역 i 의 잔여 교통량

: Remaining traffic volume in area i at time t

: 지역 i 의 잔여 교통량에 해당하는 유출 교통류

: Outflow traffic flow corresponding to the remaining traffic volume in area i

: 신호 주기에 따른 지역 경계부 통행 용량(capacity)

: Area boundary traffic capacity according to the signal period

: 지역 i 잔여 교통량에 해당하는 여유 공간(supply)

: Area i Free space corresponding to the remaining traffic volume (supply)

: 지역 i 의 전체 유출 교통류가 m _i 로 분기되는 비율

: Total outflow traffic flow in area i m _i The rate diverged into

다음에, 제어모드 결정부(126)는 교환 지도 생성부(125)를 통해 생성된 로컬 정보 교환 지도를 토대로 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 등의 기능을 제공할 수 있다.Next, the control mode determination unit 126 determines a control mode for each traffic situation in consideration of the interaction of the movement of traffic between two areas adjacent to the local agent based on the local information exchange map generated through the exchange map generation unit 125. It can provide functions such as doing.

여기에서, 제어모드는, 교통 혼잡 완화의 효율성 향상을 위하여, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을, 예컨대 3가지 교통 상황별로 고려하여 결정할 수 있다.Here, in order to improve the efficiency of traffic congestion mitigation, the control mode may be determined by considering the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent, for example, for each of three traffic conditions.

예컨대, 목표 제어를 위한 수학식의 각 항에 대한 가중치(

,

)를 교통 상황별로 다르게 부여함으로써, 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이, 제어모드를 변환하는 규칙을 아래의 3가지 모드로 수립할 수 있다.For example, the weight for each term in the equation for target control (

,

By giving) differently for each traffic situation, as an example, as shown in FIG. 5, a rule for converting the control mode can be established in the following three modes.

(1) 그리디 모드(Greedy mode) : 인접한 두 지역의 교통 상황이 모두 원활한 상태이면, 각 방향의 이동 교통량을 최대화하는 모드(1) Greedy mode: A mode that maximizes the amount of moving traffic in each direction when the traffic conditions in both adjacent areas are smooth.

(2) 부분 협력 모드(Partially cooperative mode) : 인접한 두 지역 중 한 지역만 교통 혼잡 상태이면, 교통이 원활한 지역에서 교통 혼잡 지역으로의 이동 교통량을 감소시키는 모드(2) Partially cooperative mode: When only one of the two adjacent areas is in traffic congestion, a mode that reduces the amount of traffic moving from a smooth area to a congested area.

(3) 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) : 인접한 두 지역 모두 교통 혼잡 상태이면, 각 지역이 통행수요를 처리함에 있어 상대 지역에게 주는 피해를 최소화하는 모드(3) Fully cooperative mode: When both adjacent areas are in traffic congestion, each area minimizes damage to the other area when handling traffic demand.

다음에, 중요도 산정부(127)는 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도(relative priority)를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 등의 기능을 제공할 수 있다.Next, the importance calculation unit 127 calculates the relative priority of the two areas adjacent to the local agent according to the traffic congestion level for each time slot, and provides a function of assigning weights to each area for target control. I can.

즉, 교통 혼잡 완화의 효율성 향상을 위하여, 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 고려해야 하는데, 이를 위해 제어목표를 위한 수학식에서 각 지역에 대한 가중치(

,

)를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 부여하는 규칙을 수립할 수 있다.That is, in order to improve the efficiency of traffic congestion mitigation, the relative importance of two adjacent regions must be considered. To this end, the weight for each region in the equation for the control goal (

,

) Can be established according to the degree of traffic congestion by time zone.

이것은 교통 혼잡 정도가 더욱 심하여 제어의 중요도가 높은 지역에 우선권을 부여하고, 해당 지역에 대한 교통 혼잡 완화를 가속화하기 위함이다.This is to give priority to areas in which the degree of traffic congestion is more severe and control importance is high, and to accelerate traffic congestion mitigation for the area.

여기에서, 각 지역의 상대적 중요도는 한 지역과 해당 지역에 인접한 모든 지역들의 교통 혼잡 정도를 산출하고, 산출된 값들 간의 비교를 통해 아래의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.Here, the relative importance of each region may be calculated as in Equation 2 below by calculating the degree of traffic congestion between one region and all regions adjacent to the region, and comparing the calculated values.

[수학식 2][Equation 2]

:

,

위치에 해당하는 지역의 교통 혼잡 정도

:

,

The degree of traffic congestion in the area corresponding to the location

: 제어 전체 지역 내 소규모 지역의 수직적 위치 인덱스

: Vertical position index of a small area within the entire control area

: 제어 전체 지역 내 소규모 지역의 수평적 위치 인덱스

: Horizontal position index of a small area within the entire control area

: 혼잡 정도 비교 대상 인접지역의 범위,

: The range of adjacent areas to be compared with the degree of congestion,

도 6은 교통 혼잡 정도의 비교를 통해 인접지역 간 상대적 중요도를 산출하는 예시를 보여주는 예시도이다.6 is an exemplary view showing an example of calculating the relative importance between adjacent areas through comparison of the degree of traffic congestion.

다음에, 이동 교통량 최적화부(128)는, 제어모드 결정부(126)를 통해 결정된 제어모드와 중요도 산정부(127)를 통해 부여된 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 등의 기능을 제공할 수 있다.Next, the moving traffic volume optimization unit 128 is based on the control mode determined through the control mode determination unit 126 and the weight of each region assigned through the importance calculation unit 127, and the regional unit within a predetermined time period. It is possible to provide functions such as predicting changes in traffic volume and optimizing a control input closest to a preset target value among the prediction results as a control input variable.

즉, 이동 교통량 최적화부(128)는 지역단위 교통 모델 예측(model predictive) 기반으로 제어 입력 변수를 최적화하는 아래의 제 1 기능(제어목표 설정)을 수행할 수 있다.That is, the moving traffic volume optimizing unit 128 may perform the following first function (control target setting) of optimizing control input variables based on regional unit traffic model prediction.

(1) 교통 혼잡 완화를 위하여 차량들의 통행 완료율(trip completion rate)이 증가되어야 하는데, 이를 위해 인접한 지역들 간의 이동수요를 만족시켜야 하고, 또한 각 지역의 유출 교통류를 최대화해야 하므로, 개별 로컬 에이전트의 제어 목표(control objective)를 해당 조건들의 조합을 최대화하는 것으로 설정할 수 있다.(1) To alleviate traffic congestion, the trip completion rate of vehicles must be increased. To this end, the movement demand between adjacent areas must be satisfied, and the outflow traffic flow of each area must be maximized. A control objective can be set to maximize the combination of conditions.

(2) 로컬 에이전트들이 독립적으로 수행하는 분산형 모델 예측 제어(DMPC)의 목표 수학식을 다음과 같이 수립할 수 있다.(2) The target equation for distributed model prediction control (DMPC) independently performed by local agents can be established as follows.

[수학식 3][Equation 3]

wherewhere

subject tosubject to

: 지역 i 의 유출 교통류와 그 최대치간의 차이

: The difference between the outflow traffic flow in area i and its maximum

: 지역 i → 지역 j 방향의 이동 교통량

: Traffic volume in the direction of area i → area j

: 이동 교통량 제어 입력 (기정 신호주기의 %)

: Moving traffic control input (% of preset signal cycle)

: 이전 시간대 제어 입력과 현 시간대 제어 입력의 차이

: Difference between previous time zone control input and current time zone control input

: 교통 상황별 제어모드 변경을 위한 가중치

: Weight for changing the control mode for each traffic situation

: 인접한 두 지역 간 상대적 우선순위 부여를 위한 가중치

: Weight for giving relative priority between two adjacent regions

또한, 이동 교통량 최적화부(128)는 지역단위 교통 모델 예측(model predictive) 기반으로 제어 입력 변수를 최적화하는 아래의 제 2 기능(제어 입력 변수 정의 및 제약 조건 설정)을 수행할 수 있다.In addition, the moving traffic volume optimizer 128 may perform the following second function (control input variable definition and constraint condition setting) of optimizing control input variables based on regional-unit traffic model prediction.

(1) 제어 입력 변수

는 0.1에서 1 사이의 값으로 입력되고, 이는 지역 간 경계부 통행 용량(boundary capacity)의 비율을 의미하는데, 이러한 입력변수를 적용함으로써 한 지역에서 인접지역으로 이동 가능한 차량수의 최대치를 10 내지 100% 사이에서 조절할 수 있다. 여기에서, 매 시간대별 제어 입력의 변화율은, 예컨대 경계부 통행 용량의 40% 이상을 넘지 못하도록 제약을 두어 시간대별 이동 교통량의 변동(fluctuation)을 완화하여, 신호 제어가 주변 도로의 교통류에 미칠 수 있는 악영향을 고려할 수 있다.(1) Control input variable

Is entered as a value between 0.1 and 1, which means the ratio of the boundary capacity between regions. By applying this input variable, the maximum number of vehicles that can be moved from one region to the adjacent region is 10 to 100%. Can be adjusted between. Here, the rate of change of the control input for each time slot is restricted so that it does not exceed 40% of the traffic volume at the border, for example, to mitigate fluctuations in the moving traffic volume for each time slot, so that signal control can affect the traffic flow of the surrounding roads. Adverse effects can be considered.

(2) 개별 로컬 에이전트는 각 입력 변수를 제어 목표 수학식(수학식 3)에 적용하여 지정된 시간대 이내의 교통량 변화를 예측하며, 예측 결과 중 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 결정할 수 있다.(2) Individual local agents apply each input variable to the control target equation (Equation 3) to predict the change in traffic volume within a specified time zone, and among the prediction results, the control input closest to the target value can be determined as the control input variable. .

다음에, 신호 주기 산출부(129)는, 이동 교통량 최적화부(128)를 통해 최적화된 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기(신호 길이)를 최종적으로 산출하는 등의 기능을 제공할 수 있으며, 여기에서 산출되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기는 DB 모듈(130) 내의 교차로 신호 주기 DB(136)에 저장될 수 있다.Next, the signal period calculation unit 129 finally calculates the signal period (signal length) of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent based on the control input variable optimized through the moving traffic volume optimization unit 128. A function such as may be provided, and the signal periods of individual intersections at the boundary portion calculated here may be stored in the intersection signal period DB 136 in the DB module 130.

그리고, DB 관리부(121)는 신호 주기 산출부(129)를 통해 산출되어 교차로 신호 주기 DB(136)에 저장되어 있는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 기 설정된 시간 주기(예컨대, 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기) 또는 비주기적으로 인출하여 데이터 송수신부(110)를 통해 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 등의 기능을 제공할 수 있다.And, the DB management unit 121 is calculated through the signal period calculation unit 129 and stored in the intersection signal period DB 136, the signal periods of the individual intersections at the boundary are preset time periods (e.g., traffic congestion or smooth traffic A function such as a preset periodic period based on statistical estimation) or non-periodic data transmission and transmission to a boundary signal of an individual intersection through the data transmission/reception unit 110 may be provided.

도 7은 본 발명에 따라 획득되는 최적 제어 입력을 경계부 개별 교차로들의 신호 주기(신호 길이)로 변환 산출하는 개념을 보여주는 예시도이다.7 is an exemplary view showing a concept of converting and calculating an optimal control input obtained according to the present invention into a signal period (signal length) of individual intersections at a boundary.

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 실시예의 교통신호 제어 시스템을 이용하여 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 일련의 과정들에 대하여 상세하게 설명한다.Next, a series of processes for controlling a traffic signal based on variance prediction using the traffic signal control system of the present embodiment having the above-described configuration will be described in detail.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 주요 과정을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a main process of controlling a traffic signal based on variance prediction according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, DB 관리부(121)에서는 데이터 송수신부(110)를 통해 도로 상에 설치되어 있는 노변 장치(RSE)와 해당 도로 구간을 통행하는 차량의 단말기 간 DSRC 기반의 차량 위치 정보(차량 고유ID, 별지점 통행시간, 로그 정보 등)를 토대로 생성되는 개별 도로 교통량(예컨대, 유출 교통류 및 잔여 교통량 등) 정보를 주기적 또는 비주기적으로 수집(수신)하여 DB 모듈(130) 내 유출 교통류 DB(132) 및 잔여 교통량 DB(134)에 각각 저장한다(단계 202).Referring to FIG. 2, the DB management unit 121 provides DSRC-based vehicle location information (vehicle) between a roadside device (RSE) installed on a road through a data transmission/reception unit 110 and a terminal of a vehicle passing through the corresponding road section. Outflow traffic DB in the DB module 130 by periodically or aperiodically collecting (receiving) information on individual road traffic (e.g., outflow traffic and remaining traffic volume, etc.) generated based on unique ID, separate point travel time, log information, etc. (132) and the remaining traffic volume DB 134, respectively (step 202).

다음에, 교통량 변화 특성 산출부(122)에서는, 기 설정된 정기적 갱신 주기가 되면, 유출 교통류 DB(132)와 잔여 교통량 DB(134)에 각각 저장되어 있는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성인 MFD를 산출한다(단계 204).Next, in the traffic volume change characteristic calculation unit 122, when a preset periodic update period comes, outflow traffic flow information and remaining traffic volume information for each road stored in the outflow traffic flow DB 132 and the remaining traffic volume DB 134, respectively. Based on the MFD, which is a characteristic of a change in regional traffic volume, is calculated (step 204).

그리고, 유출 교통류 산출부(123)에서는 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여 기 정의된 지역들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하고, 또한 잔여 교통량 산출부(124)에서는 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출한다(단계 206).In addition, the outflow traffic flow calculation unit 123 calculates the integrated outflow traffic flow of road sections located at the boundary of the predefined areas based on the outflow traffic flow information of each road, and the remaining traffic volume calculation unit 124 calculates the integrated outflow traffic flow for each road. The integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined area is calculated based on the residual traffic volume information of (step 206).

이후, 교환 지도 생성부(125)에서는 교통량 변화 특성 산출부(122)를 통해 산출된 MFD, 유출 교통류 산출부(123)를 통해 산출된 통합 유출 교통류 및 잔여 교통량 산출부(124)를 통해 산출된 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성한다(단계 208).Thereafter, in the exchange map generation unit 125, the MFD calculated through the traffic volume change characteristic calculation unit 122, the integrated outflow traffic flow calculated through the outflow traffic flow calculation unit 123 and the remaining traffic volume calculation unit 124 Based on the integrated residual traffic volume, a local information exchange map is generated to reflect the traffic conditions and traffic demands of neighboring areas in order to control the moving traffic volume between specific areas (step 208).

다시, 제어모드 결정부(126)에서는 교환 지도 생성부(125)를 통해 생성된 로컬 정보 교환 지도를 토대로 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여 교통 상황별로 제어모드를 결정, 예컨대 그리디 모드(Greedy mode), 부분 협력 모드(Partially cooperative mode), 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) 중 어느 하나를 제어모드로 결정한다(단계 210).Again, in the control mode determination unit 126, based on the local information exchange map generated through the exchange map generation unit 125, the control mode is determined for each traffic situation in consideration of the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent, For example, one of a greedy mode, a partially cooperative mode, and a full cooperative mode is determined as a control mode (step 210).

그리고, 중요도 산정부(127)에서는 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여(중요도 산정)한다(단계 212).In addition, the importance calculation unit 127 calculates the relative importance of the two regions adjacent to the local agent according to the traffic congestion level for each time slot, and assigns a weight for each region for target control (evaluation of importance) (step 212).

다음에, 이동 교통량 최적화부(128)에서는, 제어모드 결정부(126)를 통해 결정된 제어모드와 중요도 산정부(127)를 통해 부여된 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시킨다(단계 214).Next, in the moving traffic volume optimization unit 128, based on the control mode determined through the control mode determination unit 126 and the weight of each region assigned through the importance calculation unit 127, the regional unit within a predetermined time period The traffic volume change is predicted, and the control input closest to the preset target value among the prediction results is optimized as a control input variable (step 214).

이후, 신호 주기 산출부(129)에서는, 이동 교통량 최적화부(128)를 통해 최적화된 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기(신호 길이)를 최종적으로 산출한다(단계 216).Thereafter, the signal period calculation unit 129 finally calculates the signal period (signal length) of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent based on the control input variable optimized through the moving traffic volume optimization unit 128 ( Step 216).

마지막으로, DB 관리부(121)에서는 신호 주기 산출부(129)를 통해 산출되어 교차로 신호 주기 DB(136)에 저장되어 있는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 기 설정된 시간 주기(예컨대, 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기) 또는 비주기적으로 인출하여 데이터 송수신부(110)를 통해 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송한다(단계 218).Finally, in the DB management unit 121, the signal cycles of individual intersections at the boundary section calculated through the signal period calculation unit 129 and stored in the intersection signal period DB 136 are set in a preset time period (e.g., traffic congestion or smooth traffic). A predetermined period of time based on the statistical estimation of) or aperiodically, and transmitted to the boundary signal of an individual intersection through the data transmission/reception unit 110 (step 218).

한편, 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.Meanwhile, combinations of each block of the attached block diagram and each step of the flowchart may be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions can be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, the instructions executed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment are shown in each block or flow chart of the block diagram. Each step creates a means to perform the functions described.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리 등에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.These computer program instructions can also be stored in a computer-usable or computer-readable memory, etc., which can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a specific manner, so that the computer-usable or computer-readable memory It is also possible to produce an article of manufacture in which the instructions stored in the block diagram contain instruction means for performing the functions described in each block or flow chart.

그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.In addition, since computer program instructions can be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, a series of operation steps are performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a process that is executed by a computer, It is also possible for the instructions to perform possible data processing equipment to provide steps for executing the functions described in each block of the block diagram and each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 적어도 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or each step may represent a module, segment, or part of code including at least one or more executable instructions for executing the specified logical function(s). In addition, it should be noted that in some alternative embodiments, functions mentioned in blocks or steps may occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially simultaneously, or the blocks or steps may sometimes be performed in the reverse order depending on the corresponding function.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, various substitutions, modifications, and changes, etc., within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. It will be easy to see that this is possible. That is, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims to be described later, and all technical thoughts within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

110 : 데이터 송수신부
120 : 교통정보 처리 모듈
121 : DB 관리부
122 : 교통량 변화 특성 산출부
123 : 유출 교통류 산출부
124 : 잔여 교통량 산출부
125 : 교환 지도 생성부
126 : 제어모드 결정부
127 : 중요도 산정부
128 : 이동 교통량 최적화부
129 : 신호 주기 산출부
130 : DB 모듈
132 : 유출 교통류 DB
134 : 잔여 교통량 DB
136 : 교차로 신호 주기 DB110: data transmission/reception unit
120: traffic information processing module
121: DB management department
122: Traffic volume change characteristic calculation unit
123: Outflow traffic flow calculation unit
124: residual traffic volume calculation unit
125: exchange map generation unit
126: control mode determination unit
127: Importance calculation government
128: moving traffic volume optimization unit
129: signal period calculation unit
130: DB module
132: Outflow traffic flow DB
134: DB of remaining traffic volume
136: Intersection signal period DB

Claims

Traffic volume change characteristics calculation unit that calculates the characteristics of regional traffic volume change (MFD: macroscopic fundamental diagram) based on outflow information and accumulation information for each road provided from roadside devices installed on the road Wow,
An outflow traffic flow calculation unit that calculates an integrated outflow traffic flow of road sections located at the boundary of predefined regions based on the outflow traffic flow information of each road;
A residual traffic volume calculation unit that calculates an integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined area, based on the residual traffic volume information for each road;
Exchange for generating a local information exchange map to reflect traffic conditions and traffic demands of neighboring regions to control transfer flow between specific regions based on the calculated MFD, the integrated outflow traffic flow, and the integrated residual traffic volume With a map generator,
Based on the generated local information exchange map, a control mode determination unit for determining a control mode for each traffic situation in consideration of the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent;
An importance calculation unit that calculates the relative importance of the two areas adjacent to the local agent according to the traffic congestion level for each time slot and assigns weights to each area for target control;
Based on the determined control mode and the assigned weights of each region, it predicts the change in regional traffic volume within a predetermined time period, and optimizes the control input closest to a preset target value among the prediction results as a control input variable. Wealth,
A signal period calculation unit that calculates signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent, based on the optimized control input variable,
Includes a DB management unit for transmitting the calculated signal period to the signal at the boundary of the individual intersection,
The control mode determination unit,
If the traffic conditions of the two adjacent areas are both smooth, the greedy mode maximizes the amount of moving traffic in each direction.If only one of the two adjacent areas is in traffic, the traffic is smooth from the area to the congested area. Partially cooperative mode to reduce the amount of moving traffic, or Fully cooperative mode, which minimizes damage to the other area in handling the traffic demand of each area when both adjacent areas are in traffic congestion. Determining one as the control mode
Traffic signal control system based on distributed prediction.

The method of claim 1,
The traffic volume change characteristic calculation unit,
Calculating the MFD through a preset long-term update
Traffic signal control system based on distributed prediction.

delete

The method of claim 1,
The moving traffic volume optimization unit,
Optimizing control input variables based on regional-level traffic model prediction
Traffic signal control system based on distributed prediction.

The method of claim 1,
The DB management unit,
Transmitting the calculated signal period to a signal at the boundary of an individual intersection at a preset time interval based on statistical estimation of traffic congestion or smooth traffic.
Traffic signal control system based on distributed prediction.

The step of calculating the characteristics of regional traffic volume change (MFD: Macroscopic Fundamental Diagram) based on the outflow traffic flow information and remaining traffic volume information for each road provided from the roadside device installed on the road;
Calculating an integrated outflow traffic flow of road sections located at the boundary of predefined regions based on the outflow traffic flow information of each road;
Calculating an integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined area based on the residual traffic volume information for each road; and
Based on the calculated MFD, the integrated outflow traffic flow, and the integrated residual traffic volume, generating a local information exchange map to reflect traffic conditions and traffic demands of adjacent areas to control a transfer flow between specific areas Wow,
Based on the generated local information exchange map, determining a control mode for each traffic situation in consideration of the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent; and
Computing the relative importance of the two regions adjacent to the local agent according to the traffic congestion level for each time slot, and assigning a weight for each region for target control;
Predicting a change in regional traffic volume within a predetermined time zone based on the determined control mode and the assigned weights of each region, and optimizing a control input closest to a preset target value among the prediction results as a control input variable,
Based on the optimized control input variable, comprising the step of calculating the signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent,
The step of determining the control mode,
If the traffic conditions of the two adjacent areas are both smooth, the greedy mode maximizes the amount of moving traffic in each direction.If only one of the two adjacent areas is in traffic, the traffic is smooth from the area to the congested area. Partially cooperative mode to reduce the amount of moving traffic, or Fully cooperative mode, which minimizes damage to the other area in handling the traffic demand of each area when both adjacent areas are in traffic congestion. Determining one as the control mode
Traffic signal control method based on variance prediction.

The method of claim 6,
Transmitting the calculated signal period to a signal at the boundary of an individual intersection at a preset time interval based on statistical estimation of traffic congestion or traffic smoothness.
Traffic signal control method based on variance prediction.

The method of claim 6,
The MFD is,
Calculated through a preset long-term update
Traffic signal control method based on variance prediction.

delete

The method of claim 6,
The step of optimizing,
Optimizing the control input variable based on regional-level traffic model prediction
Traffic signal control method based on variance prediction.

As a computer-readable recording medium storing a computer program that allows a processor to perform a traffic signal control method based on distributed prediction,
The traffic signal control method,
The step of calculating the characteristics of regional traffic volume change (MFD: Macroscopic Fundamental Diagram) based on the outflow traffic flow information and remaining traffic volume information for each road provided from the roadside device installed on the road;
Calculating an integrated outflow traffic flow of road sections located at the boundary of predefined regions based on the outflow traffic flow information of each road;
Calculating an integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined area based on the residual traffic volume information for each road; and
Based on the calculated MFD, the integrated outflow traffic flow, and the integrated residual traffic volume, generating a local information exchange map to reflect traffic conditions and traffic demands of adjacent areas to control a transfer flow between specific areas Wow,
Based on the generated local information exchange map, determining a control mode for each traffic situation in consideration of the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent; and
Computing the relative importance of the two regions adjacent to the local agent according to the traffic congestion level for each time slot, and assigning a weight for each region for target control;
Predicting a change in regional traffic volume within a predetermined time zone based on the determined control mode and the assigned weights of each region, and optimizing a control input closest to a preset target value among the prediction results as a control input variable,
Based on the optimized control input variable, comprising the step of calculating the signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent,
The step of determining the control mode,
If the traffic conditions of the two adjacent areas are both smooth, the greedy mode maximizes the amount of moving traffic in each direction.If only one of the two adjacent areas is in traffic, the traffic is smooth from the area to the congested area. Partially cooperative mode to reduce the amount of moving traffic, or Fully cooperative mode, which minimizes damage to the other area in handling the traffic demand of each area when both adjacent areas are in traffic congestion. Determining one as the control mode
Computer-readable recording medium.

As a computer program stored in a computer-readable recording medium so that a processor can perform a traffic signal control method based on distributed prediction,
The traffic signal control method,
The step of calculating the characteristics of regional traffic volume change (MFD: Macroscopic Fundamental Diagram) based on the outflow traffic flow information and remaining traffic volume information for each road provided from the roadside device installed on the road;
Calculating an integrated outflow traffic flow of road sections located at the boundary of predefined regions based on the outflow traffic flow information of each road;
Calculating an integrated residual traffic volume of road sections located within a predefined area based on the residual traffic volume information for each road; and
Based on the calculated MFD, the integrated outflow traffic flow, and the integrated residual traffic volume, generating a local information exchange map to reflect traffic conditions and traffic demands of adjacent areas to control a transfer flow between specific areas Wow,
Based on the generated local information exchange map, determining a control mode for each traffic situation in consideration of the interaction of the traffic volume movement between two areas adjacent to the local agent; and
Computing the relative importance of the two regions adjacent to the local agent according to the traffic congestion level for each time slot, and assigning a weight for each region for target control;
Predicting a change in regional traffic volume within a predetermined time zone based on the determined control mode and the assigned weights of each region, and optimizing a control input closest to a preset target value among the prediction results as a control input variable,
Based on the optimized control input variable, comprising the step of calculating the signal periods of individual intersections at the boundary corresponding to the local agent,
The step of determining the control mode,
If the traffic conditions of the two adjacent areas are both smooth, the greedy mode maximizes the amount of moving traffic in each direction.If only one of the two adjacent areas is in traffic, the traffic is smooth from the area to the congested area. Partially cooperative mode to reduce the amount of moving traffic, or Fully cooperative mode, which minimizes damage to the other area in handling the traffic demand of each area when both adjacent areas are in traffic congestion. Determining one as the control mode
Computer program.