KR102190164B1 - 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

화물차량 단속 회피경로 판단 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템이 수행하는 제어방법은, 각 화물차량에 장착된 DTG의 정보와 지도 정보를 기초로 각 화물 차량의 출발지 또는 도착지, 특정 지역에서의 정차 상태 등을 판단하고, 그 판단된 결과를 이용하여 판단 대상 화물차량을 선정하며, 선정된 판단 대상 화물차량의 DTG 정보, 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보를 이용하여 화물차량 검문경로를 생성하는 단계와; 전국 도로 정보를 이용하여 상기 단계에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로 중에서 적어도 하나의 우회로를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 판단된 우회로 각각에 대해서 해당 우회로를 통과하는 차량의 속도 또는 우회 시간과 각 우회로 각각에 대한 도로 특성을 고려한 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화물차량 단속 회피경로 판단 시스템 및 그 제어방법{LOADED VEHICLE INSPECTION DETOUR DECISION SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화물차량들이 단속을 피하려 도로 상에서 우회하는 경로를 도록 특성, 운행 정보 등을 고려하여 판단하는 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
화물차량 특히, 과적차량은 도로의 상태를 심하게 훼손시키고, 다른 운전자를 위협하는 존재로서, 적절히 단속이 이루어져야 한다.
따라서 현재에는 고정, 이동식 단속을 실시중이나 과적 검차 및 단속 실적만을 관리하고 있어 과적의 예방 및 단속 지원을 위한 수단이 부족한 상태이다.
이를 해결하고자 한국건설기술연구원에서는 2017년 '국민의 안전을 위한 빅데이터를 활용한 화물차 통행패턴 분석에 관한 연구'를 수행하였으나, 교통량 기반의 지점 추천만을 수행해 단속 현장의 현실성을 제대로 반영하지 못함이 지적됐다.
즉, 특정 검문소를 통한 차량 검문만으로는 제대로 된 단속을 할 수가 없고, 이를 우회하는 차량들이 늘어나면서 그 실효성이 의문시 되고 있는 것이다.
이를 해소하기 위해서는 단속 업무를 돕기 위해서는 단순히 지점만을 추천해 주는 것을 넘어 지점 인근의 정보를 함께 제공해줄 필요가 있다.
등륵특허 제10-0445312호
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 특정 조건을 만족하는 화물차량(예를 들어 과적 차량 등)에 대한 검문 경로 주변의 최적의 우회로를 판별하여 검문 회피에 대해 대응하도록 하는 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템은, 각 화물차량에 장착된 DTG의 정보와 지도 정보를 기초로 각 화물 차량의 출발지 또는 도착지, 특정 지역에서의 정차 상태 등을 판단하고, 그 판단된 결과를 이용하여 판단 대상 화물차량을 선정하며, 선정된 판단 대상 화물차량의 DTG 정보, 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보를 이용하여 화물차량 검문경로를 생성하는 화물차량 검문경로 생성부와; 전국 도로 정보를 이용하여 상기 화물차량 검문경로 생성부에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로 중에서 적어도 하나의 우회로를 판단하는 우회로 판단부와; 상기 우회로 판단부에서 판단된 우회로 각각에 대해서 해당 우회로를 통과하는 차량의 속도 또는 우회 시간과 각 우회로 각각에 대한 도로 특성을 고려한 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 적합성 판단부를 포함하여 구성된다.
또, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템이 수행하는 제어방법은, 각 화물차량에 장착된 DTG의 정보와 지도 정보를 기초로 각 화물 차량의 출발지 또는 도착지, 특정 지역에서의 정차 상태 등을 판단하고, 그 판단된 결과를 이용하여 판단 대상 화물차량을 선정하며, 선정된 판단 대상 화물차량의 DTG 정보, 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보를 이용하여 화물차량 검문경로를 생성하는 단계와; 전국 도로 정보를 이용하여 상기 단계에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로 중에서 적어도 하나의 우회로를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 판단된 우회로 각각에 대해서 해당 우회로를 통과하는 차량의 속도 또는 우회 시간과 각 우회로 각각에 대한 도로 특성을 고려한 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 화물차량의 단속지점에 따른 예상 우회로를 파악할 수 있고, 궁극적으로 과적차량의 단속률을 높여 도로의 안전과 관리에 이바지할 수 있다.
특히 우회로에 대한 적합성 판단(효용성 판단)을 통해 각 우회로별 회피 확률을 검문경로와 함께 제시함으로써, 검문 위치 선정을 최적화 할 수 있음은 물론이고 단속에 드는 비용을 절감시킬 수 있다.
즉, 예를 들어 우회로별 확률의 차이가 큰 경우에는 가장 큰 우회로에 대해서만 단속 지점을 추가할 수 있고, 우회로별 확률의 차이가 거의 없는 상위 확률의 우회로가 존재하는 경우에는 해당 상위 확률 우회로 모두에 대해서 단속 지점을 추가함으로써, 단속 회피율을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템의 기능블록도이고,
도 2는 도 1의 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템의 제어흐름도이고,
도 3 내지 도 9는 도 1의 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템의 구체적인 예를 설명한 도면이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
이하 본 발명에 따른 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예에 불과하고, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 특히 본 발명은 각 실시예에 포함되는 개별 구성, 개별 기능, 또는 개별 단계 중 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.
특히, 편의상 청구 범위의 일부 청구항에는 '(a)'와 같은 알파벳을 포함시켰으나, 이러한 알파벳이 각 단계의 순서를 규정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)의 기능 블록은 도 1에 도시된 바와 같다.
동 도면에 도시된 바와 같이 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)은 화물차량 검문 경로 생성부(110), 우회로 판단부(120), 적합성 판단부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 화물차량 검문 경로 생성부(110)는 각 화물차량에 장착된 DTG의 정보와 지도 정보를 기초로 각 화물 차량의 출발지 또는 도착지, 특정 지역에서의 정차 상태 등을 판단하는 기능을 수행하고, 또한 그 판단된 결과를 이용하여 판단 대상 화물차량을 선정한 후, 선정된 판단 대상 화물차량의 DTG 정보, 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보를 이용하여 화물차량 검문경로를 생성하는 기능을 수행한다.
특히, 화물차량 검문 경로 생성부(110)는 지도 정보를 통해 기 설정된 규모 이상의 산업 단지의 위치를 확인할 수 있는데, 이렇게 기 설정된 규모 이상의 산업단지를 출발지로 하거나, 또는 그 산업 단지를 도착지로 하거나, 해당 산업 단지 내에서 기 설정된 시간 이상 정차한 화물차량을 판단 대상 화물차량으로 선정할 수 있다.
즉, 화물차량 검문 경로 생성부(110)는 모든 종류의 화물차량만을 대상으로 하는 것이 아니라, 상술한 특정 조건을 만족하는 화물차량만을 본 실시예에 따른 우회로 도출의 판단 대상으로 삼는 것이다.
이는 본 발명의 목적인 도로 파손, 타 운전자 위협의 대상이 되는 화물차량을 다른 특별한 시스템 구축 없이도 용이하게 선별하기 위함이다.
구체적으로 화물차량 검문 경로 생성부(110)는 화물차량 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보, 판단 대상 화물차량의 DTG 정보를 이용하여 화물차량 검문소 근처에 위치한 국도를 판단한 후, 해당 국도를 화물차량 진입/이탈점을 기초로 분절하고, 그 분절한 구간을 화물차량 검문경로를 생성할 수 있다.
즉, 국도의 특정 구간이 검문경로로 선정될 수 있는데, 이는 후술하는 우회로를 판단하기 위한 기준을 삼기 위한 것이다.
한편, 우회로 판단부(120)는 전국 도로 정보를 이용하여 화물차량 검문 경로 생성부(110)에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로 중에서 적어도 하나의 우회로를 판단하는 기능을 수행한다.
즉, 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로들이 복수 개 존재할 수 있는데, 우회로 판단부(120)는 그 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 기준으로 우회로를 판단할 수 있는 것이다.
이는 소로길 등은 화물차량이 우회할 수 없는 것이므로, 제외시키기 위함이다.
특히, 우회로 판단부(120)는 화물차량 검문 경로 생성부(110)에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 기 설정된 도로 폭(일 예로 10m 이상)을 갖는 도로를 판단한 후, 그 판단된 도로들 간의 형상 정보에 기초한 유사도를 판별하고, 기 설정된 유사도 이상인 도로들을 하나의 우회로 그룹으로 묶은 후 그 묶인 도로들 중에서 어느 하나를 그룹 대표 우회로로 판단할 수 있다.
즉, 유사한 방향으로 뻗어 나가거나 유사한 폭 및 고도를 갖는 도로들을 각각 우회로로 판단하는 것이 아니라, 유사한 도로들을 하나의 그룹으로 그루핑한 후에, 그 그루핑 내의 하나의 도로를 그룹 대표 우회로로 판단하는 것이다.
이는 우회로 판정의 복잡성을 단순화시키기 위한 것으로서, 이에 따라 처리시간을 단축시킬 수 있음은 물론이고, 추후 관리자에게 우회로에 관한 정보를 제공할 때도 복잡하지 않은 단순한 형태로 제공이 가능하게 된다.
즉, 그룹 대표 우회로에 대한 정보만으로도 관리자는 그 그룹에 속한 도로에 대해서는 동일한 특성을 보임(일 예로 추후 설명하는 우회로 회피 확률)을 추정할 수 있게 되는 것이다.
예를 들어 우회로 판단부(120)는 각 우회로에 대해서 경로의 유사도를 파악하는 패스 사이즈(path-size) 지수를 생성하여 경로의 유사도를 판별할 수 있다.
여기서 패스 사이즈(path-size) 지수는 개별 차량이 다닌 길이 너무 다양하므로 이를 단순화, 축약시키기 위한 것인데, 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술토록 한다.
한편, 적합성 판단부(130)는 우회로 판단부(120)에서 판단된 우회로 각각에 대해서 해당 우회로를 통과하는 차량의 속도 또는 우회 시간과 각 우회로 각각에 대한 도로 특성을 고려한 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 기능을 수행한다.
특히, 앞서 설명한 바와 같이 우회로 판단부(120)에서 도로별 유사도에 기초하여 그루핑을 수행한 후 기 설정된 유사도 이상인 도로들을 하나의 우회로 그룹으로 묶어 그 중 어느 하나를 그룹 대표 우회로로 판단한 경우, 적합성 판단부(130)는 우회로 판단부(120)에서 판단된 그룹 대표 우회로 각각에 대해서 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단할 수 있다.
예를 들어 적합성 판단부(130)는 우회로 판단부(120)에서 판단된 우회로 각각에 대해 판단 대상 화물차량의 DTG 정보를 활용하여 평균 교통량을 판단하고, 도로 폭, 도로 고도 등을 추가 고려하여 효용성 검증을 수행할 수 있다.
특히, 효용성 검증시 기 설정된 알고리즘이 이용될 수 있는데, 일 예로 적합성 판단부(130)는 우회로 판단부(120)에서 판단된 우회로 각각에 통행시간, 이동거리, 초과거리를 포함하는 차량 개별 변수와, 화물 교통량, 고도, 도로 폭을 포함하는 도로 단위 변수를 선택 효용 모델에 대항하는 Conditional logit model의 변수로 입력하여 각 우회 경로별 회피 확률을 산출하고, 그 산출된 우회 경로별 회피 확률을 표시할 수 있다.
이에 따라 관리자는 예를 들어 우회로별 확률의 차이가 큰 경우에는 가장 큰 우회로에 대해서만 단속 지점을 추가할 수 있고, 우회로별 확률의 차이가 거의 없는 상위 확률의 우회로가 존재하는 경우에는 해당 상위 확률 우회로 모두에 대해서 단속 지점을 추가함으로써, 단속 회피율을 줄일 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)의 전체적인 제어흐름을 설명한다.
우선, 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)은, 각 화물차량의 DTG 정보와 산업단지 위치 정보를 활용하여 다양한 화물차량들 중에서 판단 대상 화물차량을 선정하는 기능을 수행한다(단계 S1).
이어서 선정된 판단 대상 화물차량에 대한 검문 경로를 생성하는데, 예를 들어 판단 대상 화물차량의 DTG 정보, 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보를 이용하여 우회로의 기준이 되는 화물차량 검문경로를 생성할 수 있다(단계 S3).
이후, 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)은 생성된 화물차량 검문경로 주변의 우회로를 판단할 수 있는데(단계 S5), 이때 도로간 유사성에 기초하여 그루핑 처리를 수행할 수 있다(단계 S7).
예를 들어, 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)은 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로들을 도로 정보를 이용하여 확인한 후, 그 각 도로의 연결 방향, 폭, 고도 등을 이용하여 유사성을 판단하고, 기 설정된 정도 이상으로 유사한 도로들을 그루핑 할 수 있는 것이다.
이어서 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)은 그룹별 각각의 대표 우회로를 선정한다(단계 S9).
예를 들어 하나의 그룹으로 묶인 도로들 중에서 가장 중간에 위치한 도로, 또는 가장 최근에 개설된 도로, 또는 도로 고도 편차가 가장 낮은 도로 중 어느 하나의 조건에 따라 대표 우회로로 선정할 수 있는 것이다.
이처럼 대표 우회로를 선정함에 있어서 필요한 정보들은 국가에서 제공하는 도로 정보, 지도 정보 등을 활용할 수 있다.
이렇게 각 대표 우회로가 선정된 이후, 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)은 각 대표 우회로의 회피 확률을 산출한다(단계 S11).
예를 들어 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)은 대표 우회로 각각을 지나가는데 걸리는 시간, 그 거리, 검문경로와 비교할 때 초과거리, 화물 교통량, 고도, 도로폭 등을 기 설정된 알고리즘 모델(일 예로 Conditional logit model)에 입력하여 각 우회 경로별 회피 확률을 산출할 수 있는 것이다.
이어서 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)은 앞서 생성된 검문 경로, 각 검문경로에 대응되는 대표 우회로의 경로, 및 각 대표 우회로의 회피확률을 동시에 표시하여 관리자가 검문경로 주변의 우회로에 대한 상황을 정확히 파악할 수 있도록 한다(단계 S13).
이하에서는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 화물차량 단속 회피 경로 판단 시스템(100)의 동작에 있어서 필요한 정보를 활용하는 과정 및 각 우회로를 판단하는 구체적인 실시예에 대해 설명한다.
[화물차량 검문경로 생성과정]
-화물차량 추출 알고리즘-
본 알고리즘의 목표는 DTG(Digital Tacho Graph) 빅데이터 정보를 바탕으로 실제 도로 위에서 이동하는 화물차량들의 이동경로를 도출하는 알고리즘을 구축하고자 하는 것으로서, 활용 데이터는 다음과 같다.
(1) 화물차량의 GPS 분석을 위하여 교통안전공단에서 요청한 화물차량 DTG 정보를 활용함.
(2) 상기 데이터는 각 차량의 10초마다 차량의 위치 및 운행 정보가 기록된 데이터임.
(3) 화물차량 DTG 정보 중 관심대상을 식별하기 위해 대한민국 행정구역, 산업단지 위치정보를 활용함
본 알고리즘은 GPS 정보를 바탕으로 화물차량을 식별하는 로직에 해당하는데, GPS 정보 중 오기입된 정보들을 분석 대상에서 제외하고, 수원시 국토관리사무소가 관할하는 도로를 이용하는 화물차량이 주요 관심대상이기 때문에 GPS는 대한민국영토 안에 존재하여야 하는 것들만을 추려서 적용한다.
또한, 유의미한 운행정보량을 가진 차량만을 식별해야 하므로, 차량 주행 정보로부터 다양한 시사점을 이끌어 내기 위해서는 최소 1,000건 이상의 데이터를 활용하는데, 이를 10초 단위의 데이터로 환산하면 약 30분이 되므로, 차량의 운행시간이 30분 미만인 데이터는 정보의 시사점이 적다고 판단하여 분석 대상에서 제외시킨다.
특히, 관심대상이 예를 들어 국토교통부에서 지정한 12종 차종 분류체계 기준 중 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12종 차량이라고 하면, DTG 정보에는 차종 분류 정보가 없으므로 해당 차종들이 방문할 가능성이 높은 지역인 산업단지를 선정하고 이곳에 방문하는 화물차량을 관심대상으로 선정한다.
이때 방문 기준은 다음과 같다.
(1) 화물단지로부터 출발, (2) 화물단지로 도착, (3) 화물단지에 N분 이상 정차 (단, 정차란 제자리에 머무는 것을 의미하며 그 의미는 두가지로 구분되는데, 시동이 켜진 채로 100m 미만 이동, 또는 시동이 꺼지고 다시 켜진 후 까지 이동이 없는 상태)
참로로 도 3에는 이러한 수원시 국토관리 사무소 영역 및 화물차량 방문지점이 나타나 있다.
-검문경로 도출 알고리즘-
본 알고리즘의 목표는, 화물차량들이 화물차량 검문소 인근에서 통행하는 정보를 바탕으로 화물 차량이 주로 다니는 경로를 생성하는 알고리즘을 구축하고자 위함이다. 이러한 경로를 본 분석에서는 검문경로라고 명명하는데, 이는 향후 회피로 생성을 위한 기초 분석 자료로써 활용 되는데, 이러한 알고리즘의 처리를 위해 필요한 활용 데이터는 다음과 같다.
(1) 화물차량 검문소 위치 정보와 전국 도로 정보를 표현한 표준노드링크를 활용함
(2) 상기 데이터는 위치 정보와 위치의 속성정보를 포함하는데, 앞서 전 처리한 화물차량 DTG 정보를 가공하여 활용함
본 알고리즘은 화물차량의 국도로의 주요 진입/이탈 지점을 판별하는 로직에 해당하는데, 진입/이탈 가능지점을 도출하기 위해 표준노드 중 도로 교차점, 시/종점, 도로구조 변환점, 교통진출입점을 활용함. 또한 검문소와 인근의 국도를 도출하기 위해 화물차량 검문소 위치 정보와 인근 표준링크 정보를 도출할 수 있다.
진입/이탈 지점은 아래의 노드 유형 정보 중 도로교차점, IC 및 JC 정보를 활용할 수 있다.
이렇게 도출된 국도를 기준으로 화물차량이 많이 이용한 진입/이탈점을 도출하고 이를 바탕으로 국도를 분절하는데, 분절된 도로 형상을 검문 경로로 삼고 우회로 생성 알고리즘의 기초 자료로 활용하게 되는 것이다.
즉, 생성된 진입/이탈로를 기준으로 국도를 분절하여 하나의 경로로 두고 이를 검문경로로 정의한 것인데, 도 4에는 이러한 화물차량 검문지점에 따른 차량 검문 경로의 일 예가 나타나 있다.
[우회로 생성 과정]
-우회가능지점 생성 알고리즘-
본 알고리즘의 목표는 화물차량의 검문경로를 기준으로 화물차량의 우회 가능성이 존재하는 경로를 생성하는 것인데, 그 활용 데이터는 다음과 같다.
(1) 검문경로 형상정보
(2) 상기 데이터는 앞서 검문경로 도출 알고리즘을 통해 도출한 결과이다.
본 알고리즘은, 우선 GPS 검문경로 인근 우회 가능 지점을 단/중/장거리로 접근하여 우회 가능한 경로를 다각적으로 생성할 수 있다.
여기서, 단/중/장거리 표준 거리는 각각 2km / 6km / 10 km일 수 있고, 우회 가능 지점 생성은 검문 경로 기준 표준거리 반경 내에 존재하는 도로의 중심점이 이용될 수 있다.
단, 해당 도로 중 화물차량이 지나갈 수 없는 도로(오솔길, 낙후된 지방도 등)에 대해서는 우회 지점을 생성하지 않는데, 참고로 이때의 도로폭은 12종 차종 중 가장 단속률이 높은 5종차량의 도로폭을 활용해 최소 10m 일 수 있다.
참로고 도 5에는 검문경로에 따른 우회 가능한 지점이 나타나 있다.
올바른 우회로를 생성하기 위하여 해당 검문경로의 상/하행을 판단할 수 있는데, 검문 경로는 검문소를 포함하며 각 검문소에는 상/하행을 나타내는 정보가 존재하므로 이를 활용하면 되고, 각 검문경로의 끝점과 단/중/장 거리에 위치한 우회지점을 공지된 프로그램 일 예로 OSRM의 경로생성 소프트웨어에 적용하여 우회로 형상정보를 생성할 수 있다.
이때 각 경로의 유사도를 판별하여 고유한 우회로를 도출할 수 있는데, 이를 위해 경로의 유사도를 파악할 수 있는 path-size 지수를 생성하여 경로의 유사도를 판별할 수 있다.
여기서, path-size 지수란 개별 차량이 다닌 길이 너무 다양하므로 이를 단순화, 축약시키기 위해서 각 루트의 독립성~종속성의 정도를 측정하는 방법론으로써, 산식은 다음과 같이 정의된다.
Figure 112019117519480-pat00001
Figure 112019117519480-pat00002
유사도에 따른 우회 경로 수를 파악해본 결과 다양한 우회 가능로를 도출하면서 대표성을 띌 수 있는 값(일 예로 0.3)을 path-size의 임계치로 활용할 수 있다.
[우회로 기반 선택모형 알고리즘]
-선택모형 변수 생성 알고리즘-
본 알고리즘의 목표는 검문경로 기반으로 만들어진 우회로를 대상으로, 운전자 입장에서 우회로 선택의 경제적ㅇ시간적ㅇ심리적 효용을 계산하기 위한 변수를 생성하는 것으로서, 그 활용데이터는 다음과 같다.
(1) 우회로를 경유하는 DTG 개별 차량을 필터링하여 분석의 대상으로 활용
(2) 개별 차량의 운전행태를 파악하기 위해 DTG 데이터의 컬럼을 가공하여 활용
(3) 차량이 경유한 도로의 특성(도로 상태, 고도, 교통량 등)을 파악하기 위해 표준노드링크, 수치표고모델(DEM) 등의 외부 데이터를 활용
참고로 도 6에는 우회로 기반의 DTG 경유 차량 Filtering 개념의 예시가 나타나 있다.
본 알고리즘 적용을 위한 변수 생성 과정을 살펴보면, 차량 개별 특성 변수 생성과 길 단위 특성 변수 생성으로 구분할 수 있다.
우선 차량 개별 특성 변수 생성 과정은 다음과 같다.
통행시간 : 우회로를 경유하는 구간의 DTG 차량의 시간 컬럼의 차이로 계산
이동거리: 개별차량의 평균속도에 통행시간을 곱해 산정
초과거리: 우회로의 거리에서 최단거리로 갈 수 있는 루트의 거리의 차이를 나타내는데, 이 때, 최단거리는 우회로의 시작점과 끝점 GPS를 OSRM API로 활용하여 얻을 수 있음.
다음으로 길 단위 특성 변수 생성 과정은 다음과 같다.
고속도로 비율 : DTG 의 점 좌표를 맵 매칭(Map Matching) 기술을 활용하여 도로 이름으로 산출할 수 있음. 이 때, 전체 도로 이름에서 고속도로가 포함된 비율로 변수를 산정함
국도/지방도 비율 : 우회로의 형상을 도로 유형을 파악할 수 있는 표준노드링크와 매칭하여 일반국도 대비 지방도 이용률을 구할 수 있음
교통량 : 특정 우회로를 지나간 모든 DTG의 점을 구간별로 Counting 하는 방법을 활 용하여 우회로의 평균 교통량을 추정할 수 있음.
고도 : 레스터(raster) 형태로 구성된 수치표고모델을 도로와 매칭하여 우회로에 해당되는 평균 고도를 변수로 활용할 수 있음.
도로폭 : 우회로와 표준노드링크를 매칭하여 표준노드링크 정보의 차선수의 정보로 도로폭을 계산할 수 있음.
참고로 도 7에는 우회로별 효용을 계산할 때 사용되는 변수 선정에 대한 표가 나타나 있다.
-선택모형 변수 수행 알고리즘-
본 알고리즘이 목표는 선택 효용 모델인 Conditional logit model에 변수로 적용될 수 있는 알맞은 형태로 전처리하고자 함인데, 그 활용 데이터는 검문경로와 우회경로 형상 정보 및 이를 경유하는 DTG 차량에 대한 정보를 포함한다.
이러한 알고리즘에 따른 변수 전처리 과정을 살펴보면, 차량별 실제 경유지와 대안 경유지의 데이터 형태 구성하게 되는데, 구체적으로 이와 관련된 내용을 설명하면 다음과 같다.
(1) Conditional Logit 모형은 실제의 선택(Revealed Preference)과 선택하지 않았지만 가능한 다른 대안들(Stated Preference) 간의 비교를 통해 대안별 선택 확률을 계산하는 알고리즘임
(2) 개별 차량이 특정 우회로를 선택했다고 했을 때, 선택하지 않은 다른 우회로로 갈 때의 각 변수의 값들을 다르게 입력해야 모델로서의 의미가 있음
(3) 차량별 가상 대안에 대한 변수 입력 시, 차량 운행 특성과 관련 없는 도로 단위 변수는 우회도로의 특성을 그대로 반영하고 차량개별 변수는 실제 차량의 운행특성(평균속도)을 우회 가상도로에 적용시켜 산출함
다음으로 변수별 분포도 확인 후 로그변환 및 단위 조정 후 다중 공선성 확인하여 최종 변수 조정과정을 거치게 된다.
참고로 도 8에는 상술한 알고리즘에 따라 DTG 차량별 실제 우회로 선택과 가상대안에 대한 데이터셋 구조의 예가 나타나 있다.
-우회경로 추천 알고리즘-
본 알고리즘의 목표는 선택효용 모델 결과를 토대로 검문경로의 우회경로별 회피확률 배분하는 것인데, 이를 위해 모델에 적용될 수 있는 알맞은 형태로 전처리가 완료된 데이터셋이 활용될 수 있다.
이러한 효용 모델 적용 과정을 살펴보면, 모형 변수 유의도 및 모델 유의성을 확인하는데, 여기서 변수별 계수 확인 및 최대우도(MLE)를 검증하고, 모델 유의성을 높이기 위한 변수 전진선택법이 활용될 수 있다.
또한, 개별 차량별 경로별 우회 확률 배분하는데, 최종 모델 결과를 기반으로 개별 차량의 경로별 확률 배분할 수 있다.
이어서 차량별 우회도로 효용 확률이 다음과 같은 산식으로 계산될 수 있다.
Figure 112019117519480-pat00003
Figure 112019117519480-pat00004
: 관측치,
Figure 112019117519480-pat00005
:
Figure 112019117519480-pat00006
번째 대안,
Figure 112019117519480-pat00007
: 파라미터 수
개별 차량의 배분된 우회 확률을 도로 단위로 평균하여 각 우회도로별 회피율을 산정할 수 있는데, 참고로 도 9에는 상술한 효용기반 알고리즘을 활용한 우회경로별 차량 이용확률 배분의 예시가 나타나 있다.
한편, 상술한 각 실시예를 수행하는 과정은 소정의 기록 매체(예를 들어 컴퓨터로 판독 가능한)에 저장된 프로그램 또는 애플리케이션에 의해 이루어질 수 있음은 물론이다. 여기서 기록 매체는 RAM(Random Access Memory)과 같은 전자적 기록 매체, 하드 디스크와 같은 자기적 기록 매체, CD(Compact Disk)와 같은 광학적 기록 매체 등을 모두 포함한다.
이때, 기록 매체에 저장된 프로그램은 컴퓨터나 스마트폰 등과 같은 하드웨어 상에서 실행되어 상술한 각 실시예를 수행할 수 있다. 특히, 상술한 본 발명에 따른 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템의 기능 블록 중 적어도 어느 하나는 이러한 프로그램 또는 애플리케이션에 의해 구현될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속한다면 본 발명에 포함된다는 것은 자명할 것이다.
100 : 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템
110 : 화물차량 검문경로 생성부 120 : 우회로 판단부
130 : 적합성 판단

Claims (12)

  1. 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템이 수행하는 제어방법에 있어서,
    (a) 각 화물차량에 장착된 DTG의 정보와 지도 정보를 기초로 각 화물 차량의 출발지 또는 도착지, 특정 지역에서의 정차 상태 중 적어도 어느 하나를 판단하고, 그 판단된 결과를 이용하여 판단 대상 화물차량을 선정하며, 선정된 판단 대상 화물차량의 DTG 정보, 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보를 이용하여 화물차량 검문경로를 생성하는 단계와;
    (b) 전국 도로 정보를 이용하여 상기 (a) 단계에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로 중에서 적어도 하나의 우회로를 판단하는 단계와;
    (c) 상기 (b) 단계에서 판단된 우회로 각각에 대해서 해당 우회로를 통과하는 차량의 속도 또는 우회 시간과 각 우회로 각각에 대한 도로 특성을 고려한 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계에서는 상기 (a) 단계에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로를 판단한 후, 그 판단된 도로들 간의 형상 정보에 기초한 유사도를 판별하고, 기 설정된 유사도 이상인 도로들을 하나의 우회로 그룹으로 묶은 후 그 중 어느 하나를 그룹 대표 우회로로 판단하고,
    상기 (c) 단계에서는 상기 (b) 단계에서 판단된 그룹 대표 우회로 각각에 대해서 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서는, 기 설정된 규모 이상의 산업 단지가 표시된 지도 정보를 기초로 해당 산업 단지를 출발지로 하거나, 해당 산업 단지를 도착지로 하거나, 해당 산업 단지 내에서 기 설정된 시간 이상 정차한 화물차량을 판단 대상 화물차량으로 선정하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템의 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서는, 상기 화물차량의 검문소 위치 정보, 상기 전국 도로 정보, 상기 판단 대상 화물차량의 DTG 정보를 이용하여 화물차량 검문소 근처 국도를 판단한 후, 해당 국도에서의 진입/이탈점을 기초로 분절한 화물차량 검문경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템의 제어방법.
  4. 삭제
  5. 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템이 수행하는 제어방법에 있어서,
    (a) 각 화물차량에 장착된 DTG의 정보와 지도 정보를 기초로 각 화물 차량의 출발지 또는 도착지, 특정 지역에서의 정차 상태 중 적어도 어느 하나를 판단하고, 그 판단된 결과를 이용하여 판단 대상 화물차량을 선정하며, 선정된 판단 대상 화물차량의 DTG 정보, 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보를 이용하여 화물차량 검문경로를 생성하는 단계와;
    (b) 전국 도로 정보를 이용하여 상기 (a) 단계에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로 중에서 적어도 하나의 우회로를 판단하는 단계와;
    (c) 상기 (b) 단계에서 판단된 우회로 각각에 대해서 해당 우회로를 통과하는 차량의 속도 또는 우회 시간과 각 우회로 각각에 대한 도로 특성을 고려한 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 (c) 단계에서는 상기 (b) 단계에서 판단된 우회로 각각에 대해 판단 대상 화물차량의 DTG 정보를 활용하여 평균 교통량을 판단하고, 도로 폭, 도로 고도를 추가 고려하여 효용성 검증을 수행하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템의 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서는 상기 (b) 단계에서 판단된 우회로 각각에 통행시간, 이동거리, 초과거리를 포함하는 차량 개별 변수와, 화물 교통량, 고도, 도로폭을 포함하는 도로 단위 변수를 선택 효용 모델에 대항하는 Conditional logit model의 변수로 입력하여 각 우회 경로별 회피 확률을 산출하여 표시하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템의 제어방법.
  7. 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템에 있어서,
    각 화물차량에 장착된 DTG의 정보와 지도 정보를 기초로 각 화물 차량의 출발지 또는 도착지, 특정 지역에서의 정차 상태 중 적어도 어느 하나를 판단하고, 그 판단된 결과를 이용하여 판단 대상 화물차량을 선정하며, 선정된 판단 대상 화물차량의 DTG 정보, 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보를 이용하여 화물차량 검문경로를 생성하는 화물차량 검문경로 생성부와;
    전국 도로 정보를 이용하여 상기 화물차량 검문경로 생성부에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로 중에서 적어도 하나의 우회로를 판단하는 우회로 판단부와;
    상기 우회로 판단부에서 판단된 우회로 각각에 대해서 해당 우회로를 통과하는 차량의 속도 또는 우회 시간과 각 우회로 각각에 대한 도로 특성을 고려한 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 적합성 판단부를 포함하고,
    상기 우회로 판단부는 상기 화물차량 검문경로 생성부에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로를 판단한 후, 그 판단된 도로들 간의 형상 정보에 기초한 유사도를 판별하고, 기 설정된 유사도 이상인 도로들을 하나의 우회로 그룹으로 묶은 후 그 중 어느 하나를 그룹 대표 우회로로 판단하고,
    상기 적합성 판단부는 상기 우회로 판단부에서 판단된 그룹 대표 우회로 각각에 대해서 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화물차량 검문경로 생성부는, 기 설정된 규모 이상의 산업 단지가 표시된 지도 정보를 기초로 해당 산업 단지를 출발지로 하거나, 해당 산업 단지를 도착지로 하거나, 해당 산업 단지 내에서 기 설정된 시간 이상 정차한 화물차량을 판단 대상 화물차량으로 선정하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화물차량 검문경로 생성부는, 상기 화물차량의 검문소 위치 정보, 상기 전국 도로 정보, 상기 판단 대상 화물차량의 DTG 정보를 이용하여 화물차량 검문소 근처 국도를 판단한 후, 해당 국도에서의 진입/이탈점을 기초로 분절한 화물차량 검문경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템.
  10. 삭제
  11. 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템에 있어서,
    각 화물차량에 장착된 DTG의 정보와 지도 정보를 기초로 각 화물 차량의 출발지 또는 도착지, 특정 지역에서의 정차 상태 중 적어도 어느 하나를 판단하고, 그 판단된 결과를 이용하여 판단 대상 화물차량을 선정하며, 선정된 판단 대상 화물차량의 DTG 정보, 검문소 위치 정보, 전국 도로 정보를 이용하여 화물차량 검문경로를 생성하는 화물차량 검문경로 생성부와;
    전국 도로 정보를 이용하여 상기 화물차량 검문경로 생성부에서 생성된 화물차량 검문경로와 맞닿는 도로 중 기 설정된 도로 폭을 갖는 도로 중에서 적어도 하나의 우회로를 판단하는 우회로 판단부와;
    상기 우회로 판단부에서 판단된 우회로 각각에 대해서 해당 우회로를 통과하는 차량의 속도 또는 우회 시간과 각 우회로 각각에 대한 도로 특성을 고려한 효용성 검증을 통해 최적 우회로 적합성을 판단하는 적합성 판단부를 포함하고,
    상기 적합성 판단부는 상기 우회로 판단부에서 판단된 우회로 각각에 대해 판단 대상 화물차량의 DTG 정보를 활용하여 평균 교통량을 판단하고, 도로 폭, 도로 고도를 추가 고려하여 효용성 검증을 수행하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적합성 판단부는 상기 우회로 판단부에서 판단된 우회로 각각에 통행시간, 이동거리, 초과거리를 포함하는 차량 개별 변수와, 화물 교통량, 고도, 도로폭을 포함하는 도로 단위 변수를 선택 효용 모델에 대항하는 Conditional logit model의 변수로 입력하여 각 우회 경로별 회피 확률을 산출하여 표시하는 것을 특징으로 하는 화물차량 단속 회피경로 판단 시스템.
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