KR102203569B1 - Method and system for evaluating traffic signal operation based on communication data - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 개별차량으로부터 통신데이터를 수집하는 데이터 수집단계; 상기 수집된 통신데이터를 가공하는 데이터 가공단계; 상기 수집 및 가공된 통신데이터를 기초로 신호운영 지표를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 신호운영 지표를 토대로 신호운영의 적정성을 평가하는 단계를 포함하고, 상기 신호운영 지표는 교차로 접근로 별 총 지체시간, 접근로별 상대 지체, 녹색시간 도착률, 및 직진 연동률을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신데이터 기반 신호운영 평가방법에 관한 것이다.
본 발명의 통신데이터 기반 신호운영 평가방법 및 평가시스템은 복수의 개별차량으로부터 수집된 통신데이터를 가공 및 분석하여 신호운영을 평가할 수 있는 지표를 산정하고, 이들 지표를 모니터링할 수 있는 시스템을 제공함으로써 신호운영 평가에 소요되는 시간과 비용을 최소화하고 정확도를 획기적으로 개선할 수 있다.The present invention is a data collection step of collecting communication data from a plurality of individual vehicles; A data processing step of processing the collected communication data; Calculating a signal operation index based on the collected and processed communication data; And evaluating the appropriateness of signal operation based on the calculated signal operation index, wherein the signal operation index includes a total delay time for each intersection approach, a relative delay for each approach road, a green time arrival rate, and a straight forward linkage rate. It relates to a communication data-based signal operation evaluation method, characterized in that.
The communication data-based signal operation evaluation method and evaluation system of the present invention calculates an index for evaluating signal operation by processing and analyzing the communication data collected from a plurality of individual vehicles, and provides a system for monitoring these indexes. The time and cost required for signal operation evaluation can be minimized and the accuracy can be improved dramatically.
Description
본 발명은 신호운영 평가방법 및 평가시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수의 개별차량으로부터 수집된 통신데이터를 가공 및 분석하여 신호운영, 현시배분, 현시순서의 적정성 등을 평가하고 그 결과를 모니터링하는 평가방법과 평가시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a signal operation evaluation method and evaluation system, and more specifically, by processing and analyzing communication data collected from a plurality of individual vehicles, evaluating the appropriateness of signal operation, present time distribution, and present order, and monitor the result. It relates to the evaluation method and evaluation system.
일반적으로 도시지역 지능형교통시스템(ITS: Intelligent Transportation System)은 도시 내의 가로구간으로부터 교통정보 등을 수집하고 가공하여 제공하는 교통정보서비스와, 교통신호를 최적화하여 운영하는 신호제어시스템 등으로 구성된 교통관리체계를 말한다. 교통정보서비스는 운전자에게 교통소통정보나 교통관련지식을 사전에 이용할 수 있도록 하여 안전운전을 유도한다. 즉, 교통정보서비스는 운전자에게 도로정체상황, 공사, 사고 및 통제 등의 정보를 제공하여 교통상황에 따라 우회도로를 선택할 수 있도록 한다. 이를 통해, 교통정보서비스는 교통량 분산 효과에 따른 교통소통 증진과 최적경로 선택에 의한 여행시간 감소 및 사고 등 위험상황의 사전숙지에 따른 사고예방 등으로 직간접 손실비용을 최소화할 수 있다.In general, urban area Intelligent Transportation System (ITS) is a traffic management system consisting of a traffic information service that collects and processes traffic information from street sections in a city and provides a signal control system that optimizes traffic signals. Says the system. Traffic information service induces safe driving by allowing drivers to use traffic communication information or traffic-related knowledge in advance. That is, the traffic information service provides the driver with information on road congestion, construction, accidents, and control, so that a bypass road can be selected according to the traffic situation. Through this, the traffic information service can minimize direct and indirect loss costs by improving traffic communication according to the effect of dispersing traffic, reducing travel time by selecting the optimal route, and preventing accidents according to prior knowledge of dangerous situations such as accidents.
더 나아가, 시가지 도로교통의 효율적 운영과 관리는 신호운영의 효율성에 의해 좌우된다. 지금까지 신호운영 평가는 접근로 방향별 회전교통량 데이터에 의한 분석으로 수행되어 왔다. 접근로 방향별 회전교통량 데이터는 기계식 수집이 불가능하고 인력에 의해서만 수집이 가능하므로, 데이터 수집에 많은 비용과 시간이 소요되어 왔다. 따라서 신호운영에 대하여는 부분적 평가만 간헐적으로 시행되어 왔기에 정확한 신호운영 평가가 어렵다는 한계점이 존재한다. Furthermore, the efficient operation and management of urban road traffic depends on the efficiency of signal operation. Up to now, the evaluation of signal operation has been carried out by analyzing the data of the traffic volume for each direction of the approach road. Since rotational traffic volume data for each direction of access road cannot be collected mechanically and can only be collected by manpower, it has been costly and time consuming to collect data. Therefore, there is a limitation that accurate signal operation evaluation is difficult because only partial evaluation has been performed intermittently for signal operation.
본 발명자는 지능형교통시스템 하에서 광범위하게 수집되고 축적된 개별차량 데이터를 가공 및 분석하여 신호운영을 평가할 수 있는 시스템을 제공하고자 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventor came to complete the present invention to provide a system capable of evaluating signal operation by processing and analyzing individual vehicle data that has been extensively collected and accumulated under an intelligent transportation system.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 개별차량으로부터 수집된 통신데이터를 가공 및 분석하여 신호운영을 평가할 수 있는 지표를 산정하고, 이들 지표를 모니터링할 수 있는 평가방법과 평가시스템을 제공하기 위함이다.The problem to be solved by the present invention is to process and analyze communication data collected from a plurality of individual vehicles to calculate indicators capable of evaluating signal operation, and to provide an evaluation method and evaluation system capable of monitoring these indicators. .
본 발명의 하나의 관점은 복수의 개별차량으로부터 통신데이터를 수집하는 데이터 수집단계; 상기 수집된 통신데이터를 가공하는 데이터 가공단계; 상기 수집 및 가공된 통신데이터를 기초로 신호운영 지표를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 신호운영 지표를 토대로 신호운영의 적정성을 평가하는 단계를 포함하고, 상기 신호운영 지표는 교차로 접근로 별 총 지체시간, 접근로별 상대 지체, 녹색시간 도착률, 및 직진 연동률을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신데이터 기반 신호운영 평가방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention is a data collection step of collecting communication data from a plurality of individual vehicles; A data processing step of processing the collected communication data; Calculating a signal operation index based on the collected and processed communication data; And evaluating the appropriateness of signal operation based on the calculated signal operation index, wherein the signal operation index includes a total delay time for each intersection approach, a relative delay for each approach road, a green time arrival rate, and a straight forward linkage rate. It relates to a communication data-based signal operation evaluation method, characterized in that.
또한, 각 교차로의 접근로별로 분리된 통행시간 회귀식은 하기 수학식 1로 표시되며, 상기 교차로 접근로별 총 지체시간과 상기 접근로별 상대 지체는 하기 수학식 2와 수학식 3으로 각각 표시되는 것을 특징으로 한다.In addition, the travel time regression equation separated for each approach route of each intersection is represented by
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
n= 교차로의 각 접근로 번호(북쪽 접근로(n=1)부터 시계방향으로 순번부여),n = the number of each access road at the intersection (from the north access road (n = 1) in clockwise order),
an = n번 접근로를 위한 회귀식의 기울기,an = slope of the regression equation for access road n,
bn = n번 접근로를 위한 회귀식의 상수,bn = the constant of the regression equation for the nth access route,
t = 상류교차로 통신시각, t = communication time of upstream intersection,
tsn = 지체가 발생하기 시작하는 상류교차로 신호주기에 대한 상대시각tsn = relative time to the signal period of the upstream intersection where delay starts to occur
ten = 지체가 발생하기 시작하는 하류교차로 신호주기에 대한 상대시각ten = relative time to the signal period of the downstream intersection where the delay begins to occur
또한, 상기 데이터 수집단계에서, 상기 개별차량의 통신데이터는 교차로에 설치된 노변기지국과 교차로를 통과하는 개별차량의 차량단말기의 근거리 전용 통신(DSRC)을 통하여 수집되며, 상기 수집된 통신데이터는 암호화된 개별차량의 통신아이디(ID), 상류교차로 통신시각, 하류교차로 통신시각, 수집 연월일, 요일코드, 시간코드(hr), 분(초)코드(min,sec), 및 구간통행시간을 포함할 수 있다.In addition, in the data collection step, the communication data of the individual vehicle is collected through short-range dedicated communication (DSRC) between the roadside base station installed at the intersection and the vehicle terminal of the individual vehicle passing through the intersection, and the collected communication data is encrypted. Communication ID (ID) of individual vehicles, communication time of upstream intersection, communication time of downstream intersection, collection date, day code, time code (hr), minute (second) code (min, sec), and section travel time can be included. have.
또한, 상기 데이터 가공단계는 상기 수집된 통신데이터를 가공하여 개별차량 각각에 신호표지(signal flag)와 이동류표지(movement flag)를 부여하는 것을 포함하고, 상기 신호표지 부여는 상류교차로에서 통신한 시각을 상류교차로 및 하류교차로의 신호주기에 대한 상대시각으로 변환시키고, 변환된 상대시각을 기초로 교차로의 신호주기상 통행이 금지되는 적색시간에 해당되면 적색표지(red flag)를 부여하며, 통행이 가능한 녹색시간에 해당되면 녹색표지(green flag)를 부여하는 것을 특징으로 한다.In addition, the data processing step includes processing the collected communication data and assigning a signal flag and a movement flag to each individual vehicle, and the signal label assignment is performed by communicating at an upstream intersection. The time is converted into a relative time for the signal period of the upstream and downstream intersections, and based on the converted relative time, a red flag is given if it falls within the red time when traffic is prohibited in the signal period of the intersection. It is characterized in that a green flag is assigned when it corresponds to the possible green time.
본 발명의 다른 관점은 교차로를 지나는 차량의 흐름을 제어하기 위한 신호등을 제어하고 신호 정보를 출력하는 신호 제어기; 노변기지국; 차량단말기; 상기 노변기지국과 상기 차량 단말기간의 근거리 전용 통신 장치; 상기 근거리 전용 통신을 통하여 수집된 개별차량의 통신데이터와 상기 신호제어기에서 수신받은 신호정보를 기초로 본 발명에 따른 신호운영을 평가 및 제어하는 ITS센터를 포함하는 신호운영 평가시스템에 관한 것으로, 상기 신호운영 평가는 복수의 개별차량으로부터 통신데이터를 수집하는 데이터 수집단계; 상기 수집된 통신데이터를 가공하는 데이터 가공단계; 상기 수집 및 가공된 통신데이터를 기초로 신호운영 지표를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 신호운영 지표를 토대로 신호운영의 적정성을 평가하는 단계를 포함한다.Another aspect of the present invention is a signal controller for controlling a traffic light for controlling the flow of a vehicle passing through an intersection and outputting signal information; Roadside base station; Vehicle terminal; A short-distance dedicated communication device between the roadside base station and the vehicle terminal; It relates to a signal operation evaluation system comprising an ITS center for evaluating and controlling signal operation according to the present invention based on communication data of individual vehicles collected through the short-distance dedicated communication and signal information received from the signal controller, wherein Signal operation evaluation includes a data collection step of collecting communication data from a plurality of individual vehicles; A data processing step of processing the collected communication data; Calculating a signal operation index based on the collected and processed communication data; And evaluating the appropriateness of signal operation based on the calculated signal operation index.
본 발명의 통신데이터 기반 신호운영 평가방법 및 평가시스템은 복수의 개별차량으로부터 수집된 통신데이터를 가공 및 분석하여 신호운영을 평가할 수 있는 지표를 산정하고, 이들 지표를 모니터링할 수 있는 시스템을 제공함으로써 신호운영 평가에 소요되는 시간과 비용을 최소화하고 정확도를 획기적으로 개선할 수 있다.The communication data-based signal operation evaluation method and evaluation system of the present invention calculates an index for evaluating signal operation by processing and analyzing the communication data collected from a plurality of individual vehicles, and provides a system for monitoring these indexes. The time and cost required for signal operation evaluation can be minimized and the accuracy can be improved dramatically.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 통신데이터 기반 신호운영 평가방법에 관한 순서도이다.
도 2은 신호주기에 대한 상대시각과 신호표지를 설명하기 위하여 나타낸 개념도이다.
도 3은 이동류표지 부여를 설명하기 위하여 개념도이다.
도 4는 각 접근로별 통행시간 프로파일로부터 교차로의 신호주기당 접근로별 총 지체시간을 나타낸 그래프이다.
도 5는 녹색시간 도착률을 산출하는 방법을 설명하기 위하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 데이터 분석 결과가 표시된 운영 단말기의 화면 구성을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신데이터 기반 신호운영 평가시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.1 is a flowchart of a method for evaluating signal operation based on communication data according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a relative time and signal label for a signal period.
3 is a conceptual diagram for explaining the provision of a movement flow mark.
4 is a graph showing the total delay time for each approach road per signal period of an intersection from the travel time profile for each approach road.
5 is a graph illustrating a method of calculating a green time arrival rate.
6 shows a screen configuration of an operating terminal on which data analysis results are displayed.
7 schematically shows the configuration of a communication data-based signal operation evaluation system according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and thus various alternatives that can be substituted for them at the time of application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신데이터 기반 신호운영 평가방법에 관한 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method for evaluating signal operation based on communication data according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신데이터 기반 신호운영 평가방법은 복수의 개별차량으로부터 통신데이터를 수집하는 데이터 수집단계(S10); 상기 수집된 통신데이터를 가공하는 데이터 가공단계(S20); 상기 수집 및 가공된 통신데이터를 기초로 신호운영 지표를 산출하는 단계(S30); 및 상기 산출된 신호운영 지표를 토대로 신호운영의 적정성을 평가하는 단계(S40)를 포함한다.Referring to Figure 1, the communication data-based signal operation evaluation method according to an embodiment of the present invention comprises a data collection step (S10) of collecting communication data from a plurality of individual vehicles; A data processing step (S20) of processing the collected communication data; Calculating a signal operation index based on the collected and processed communication data (S30); And evaluating the appropriateness of signal operation based on the calculated signal operation index (S40).
데이터 수집단계(S10)는 교차로에 설치된 노변기지국(Road Side Equipment; 이하 'RSE')과 교차로를 통과하는 개별차량의 차량단말기(On-board Equipment; 이하 'OBE')의 근거리 전용 통신(Dedicated Short Range Communications; 이하 'DSRC')을 통하여 개별차량의 통신데이터를 수집하는 것을 포함한다. In the data collection step (S10), a dedicated short-range communication (Dedicated Short) between the Road Side Equipment (hereinafter referred to as'RSE') installed at the intersection and the on-board equipment (hereinafter referred to as'OBE') of an individual vehicle passing through the intersection. It includes collecting communication data of individual vehicles through Range Communications (hereinafter'DSRC').
일 실시예로서, 상기 데이터 수집단계(S10)에서 수집된 개별차량의 통신데이터는 (1) 암호화된 개별차량의 통신아이디(ID), (2) 상류교차로 통신시각, (3) 하류교차로 통신시각, (4) 수집 연월일, (5) 요일코드, (6) 시간코드(hr), (7) 분(초)코드(min,sec), (8) 구간 통행시간 등을 포함할 수 있다.As an embodiment, the communication data of the individual vehicle collected in the data collection step (S10) is (1) the encrypted communication ID (ID) of the individual vehicle, (2) the communication time at the upstream intersection, and (3) the communication time at the downstream intersection. , (4) collection date, (5) weekday code, (6) time code (hr), (7) minute (second) code (min, sec), (8) section travel time, and the like.
본 발명에서 "상류교차로"는 구간 통행시간과 신호지체 추정의 대상이 되는 개별차량이 직전 통과한 진입교차로를 의미하며, "하류교차로"는 진출교차로를 의미하는 상대적 개념이다. 상류교차로 통신시각은 상류교차로에 설치된 노변기지국에서 DSRC를 통하여 개별차량의 통신데이터가 기록된 시각을 의미하며, 하류교차로 통신시각은 하류교차로에 설치된 노변기지국에서 DSRC를 통하여 개별차량의 통신데이터가 기록된 시각을 의미한다. 구간 통행시간은 개별차량들로부터 수집된 상류교차로 통신시각과 하류교차로 통신시각의 시간차를 이용하여 산정될 수 있다.In the present invention, "upstream intersection" refers to an entry intersection through which an individual vehicle to be subjected to section travel time and signal delay estimation has passed just before, and "downstream intersection" is a relative concept meaning an exit intersection. Upstream intersection communication time refers to the time when communication data of individual vehicles is recorded through DSRC at the roadside station installed at the upstream intersection, and communication data of individual vehicles is recorded through DSRC at the roadside intersection installed at the downstream intersection. Means the time of day. Section travel time can be calculated using the time difference between the communication time of the upstream intersection and the communication time of the downstream intersection collected from individual vehicles.
노변기지국에서 수집된 개별차량 통신데이터는 교통 흐름 제어의 전반적인 관리와 해당 교통 정보를 수집하여 시스템을 통제하는 지능형 교통 시스템 센터(Intelligent Transport System Center; 이하 'ITS 센터')에 DB로 저장될 수 있으며, 연속적으로 실시간 누적되어 빅데이터화될 수 있다. 이와 같이 빅데이터화된 통신데이터는 수집된 데이터의 편차를 완화시켜 통행시간과 지체 추정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.Individual vehicle communication data collected at the roadside station can be stored as a DB in the Intelligent Transport System Center (hereinafter referred to as'ITS Center') that controls the system by collecting the overall traffic flow control and corresponding traffic information. , It can be continuously accumulated in real time and converted into big data. The communication data converted into big data in this way can improve the reliability of estimation of travel time and delay by mitigating the deviation of collected data.
상기 DSRC에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다. 상기 DSRC는 표준방식으로 근거리전용 무선통신을 위해 5.8GHz의 주파수 대역을 사용한다. 상기 DSRC는 교통정보 수집을 위해 도입된 새로운 근거리 무선 통신 수단으로서 차량단말기(OBE)와 노변기지국(RSE) 사이에 통신으로 위치정보와 시각정보를 수집함으로써 교통정보 및 제어시스템 응용에 필요한 통신 요구 사항들을 충족시킬 수 있다. A brief description of the DSRC is as follows. The DSRC is a standard method and uses a frequency band of 5.8 GHz for short-range wireless communication. The DSRC is a new short-range wireless communication means introduced to collect traffic information. It is a communication requirement for traffic information and control system application by collecting location information and time information through communication between the vehicle terminal (OBE) and the roadside base station (RSE). Can satisfy them.
데이터 가공단계(S20)는 복수의 개별차량으로부터 수집된 통신데이터를 가공하여 개별차량 각각에 신호표지(signal flag)와 이동류표지(movement flag)를 부여하는 것을 포함한다.The data processing step (S20) includes processing communication data collected from a plurality of individual vehicles and providing a signal flag and a movement flag to each of the individual vehicles.
상기 신호표지 부여는 노변기지국에서 수집된 개별차량의 통신시각을 상류교차로 또는 하류교차로의 신호주기에 대한 상대시각으로 변환하여, 변환된 상대시각을 기초로 교차로에서의 신호 지체 여부를 알려주는 표지를 부여하는 것이다. 상기 신호표지 부여를 위해서는 개별차량의 상대시각이 먼저 산정되어야 한다. The signal sign assignment converts the communication time of individual vehicles collected at the roadside station into a relative time relative to the signal period of the upstream or downstream intersection, and displays a sign indicating whether the signal is delayed at the intersection based on the converted relative time. To give. In order to give the signal mark, the relative time of the individual vehicle must first be calculated.
본 발명에서 상대시각은 제1상대시각과 제2상대시각으로 구분할 수 있다. 제1상대시각은 상류교차로에서 통신한 시각을 상류교차로 신호주기에 대하여 상대적으로 변환시킨 시각을 의미하는 것으로 개별차량으로부터 측정된 통신시각에서 해당 교차로의 신호주기가 시작되는 시각을 뺀 것으로 정의될 수 있다.In the present invention, the relative time can be divided into a first relative time and a second relative time. The first relative time refers to the time at which the communication time at the upstream intersection is converted relative to the signal period at the upstream intersection, and can be defined as the communication time measured from an individual vehicle minus the time at which the signal cycle starts at the intersection. have.
일 예로, 상류교차로의 신호주기가 120초이며, 08시 00분부터 신호가 표시된다고 가정하면, 상류교차로에서 실제 통신한 시각이 8시 00분 27초인 차량의 제1상대시각은 27초이며, 실제 통신한 시각이 8시 1분 27초인 차량의 제1상대시각은 87초가 된다. For example, assuming that the signal period of the upstream intersection is 120 seconds and the signal is displayed from 08:00, the first relative time of the vehicle whose actual communication time at the upstream intersection is 8:00:27 is 27 seconds, The first relative time of the vehicle whose actual communication time is 8:01:27 is 87 seconds.
제2상대시각은 상류교차로에서 실제 통신한 시각을 하류교차로 신호주기에 대하여 상대적으로 변환시킨 시각을 의미한다. 일 예로, 하류교차로의 신호주기가 120초이며, 07시 59분부터 신호가 표시된다고 가정하면, 상류교차로에서 실제 통신한 시각이 8시 00분 27초인 차량의 제2상대시각은 87초이며, 실제 통신한 시각이 8시 1분 27초인 차량의 제2 상대시각은 27초가 된다.The second relative time refers to the time obtained by converting the actual communication time at the upstream intersection with respect to the downstream intersection signal period. For example, assuming that the signal period of the downstream intersection is 120 seconds and the signal is displayed from 07:59, the second relative time of the vehicle whose actual communication time at the upstream intersection is 8:00:27 is 87 seconds, The second relative time of the vehicle whose actual communication time is 8:01:27 is 27 seconds.
실제 통신시각을 상대시각으로 변환시킨 후에는 변환된 상대시각을 기초로 개별차량의 교차로에서의 지체여부를 판단하여 신호표지를 부여할 수 있다. 도 2는 신호주기에 대한 상대시각과 신호표지를 설명하기 위하여 나타낸 개념도이다. 도 2를 참고하면, 개별차량으로부터 측정된 실제 통신시간(t)은 교차로의 신호주기(S)에 대한 상대시각(T)으로 변환되며, 변환된 상대시각이 신호주기상 어느 신호에 해당하는지를 판단하여 신호표지를 부여할 수 있다. 따라서, 실제 통신시각이 각각 t3와 t5인 차량은 t5가 t3보다 더 늦은 시간이더라도(t5>t3), 이들의 실제 통신시각 차이가 해당 교차로 신호주기의 한 주기 시간과 동일하다면(t5-t3=S), 이들의 상대시각은 T5로 동일하게 산정될 수 있다.After converting the actual communication time to the relative time, it is possible to give a signal mark by determining whether there is a delay at the intersection of individual vehicles based on the converted relative time. 2 is a conceptual diagram illustrating the relative time and signal label for a signal period. 2, the actual communication time (t) measured from an individual vehicle is converted into a relative time (T) for the signal period (S) of an intersection, and it is determined which signal the converted relative time corresponds to in the signal period. This can be used to give signal signs. Therefore, for vehicles whose actual communication time is t3 and t5, respectively, even if t5 is later than t3 (t5>t3), if their actual communication time difference is equal to one cycle time of the corresponding intersection signal period (t5-t3= S), their relative time can be calculated equally as T5.
일 실시예로서, 상류 및 하류 교차로 신호주기에 대한 상대시각으로 판단할 때, 교차로 통신시각이 신호주기상 통행이 금지되는 적색시간에 해당되면 신호표지로 적색표지(red flag)를 부여하며, 통행이 가능한 녹색시간에 해당되면 신호표지로 녹색표지(green flag)를 부여할 수 있다. 통상 신호는 녹색, 황색, 적색 3색으로 구분되지만, 본 발명에서는 실제 이동 가능한 시간인 유효녹색시간과 이동 불가능한 시간인 유효적색시간 개념을 적용하여 "적색(red)"과 "녹색(green)"으로 구분하여 표시하기로 한다. As an embodiment, when judging by the relative time for the upstream and downstream intersection signal period, if the intersection communication time corresponds to the red time when traffic is prohibited in the signal period, a red flag is assigned as the signal sign. When this possible green time is reached, a green flag can be assigned as a signal sign. Typically, signals are divided into three colors: green, yellow, and red, but in the present invention, "red" and "green" are applied by applying the concept of effective green time, which is an actual movable time, and effective red time, which is an unmovable time. It is decided to separate and indicate.
일 실시예로서, 상류교차로의 신호주기가 120초이며, 50초간 녹색, 10초간 황색, 60초간 적색으로 신호가 주어진다면, 제1상대시각이 47초로 측정된 차량에는 녹색표지(green flag)가 부여되며, 제1상대시각이 80초인 차량에는 적색표지(red flag)가 표시된다. As an example, if the signal period of the upstream intersection is 120 seconds, and the signal is given in green for 50 seconds, yellow for 10 seconds, and red for 60 seconds, a green flag is displayed on a vehicle whose first relative time is measured as 47 seconds. It is assigned, and a red flag is displayed on a vehicle having a first relative time of 80 seconds.
또한, 하류교차로의 신호주기가 120초이며, 50초간 녹색, 10초간 황색, 60초간 적색으로 신호가 주어진다면, 제2상대시각이 47초로 측정된 차량에는 녹색표지(green flag)가 부여되며, 제2상대시각이 80초인 차량에는 적색표지(red flag)가 표시된다. In addition, if the signal period of the downstream intersection is 120 seconds, the signal is given in green for 50 seconds, yellow for 10 seconds, and red for 60 seconds, a green flag is given to the vehicle whose second relative time is measured as 47 seconds. A red flag is displayed on a vehicle with a second relative time of 80 seconds.
이동류표지 부여는 노변기지국에서 수집된 개별차량의 실제 통신시각을 토대로 직진, 좌회전, 우회전 차량 여부를 판단하여 이들 차량에 이동류표지를 각각 부여하는 것이다.The movement flow mark is assigned to each vehicle by determining whether a vehicle is going straight, turning left, or turning right based on the actual communication time of individual vehicles collected at the roadside station.
도 3은 이동류표지 부여를 설명하기 위하여 개념도이다. 도 3을 참고하면, 하류교차로를 통과 후 좌회전한 차량은 RSE 1, RSE 2, 및 RSE 3에서 순차적으로 측정된 통신기록이 저장되며, 하류교차로 통과 후 직진한 차량은 RSE 1, RSE 2, 및 RSE 4에서 순차적으로 측정된 통신기록이 저장된다.3 is a conceptual diagram for explaining the provision of a movement flow mark. Referring to FIG. 3, a vehicle that turns left after passing a downstream intersection stores communication records sequentially measured at
따라서, 직진차량에는 이동류표지로서 직진표지를, 좌회전 차량에는 좌회전표지를, 우회전 차량에는 우회전표지를 각각 부여하여 이동류를 분류할 수 있다.Accordingly, a moving flow can be classified by giving a straight ahead sign as a moving flow sign, a left turning sign to a left-turning vehicle, and a right turning sign to a right-turning vehicle.
상기 데이터 가공단계(S20)를 거쳐 확보된 제1 상대시각, 제2 상대시각, 신호표지, 및 이동류표지를 포함하는 가공된 데이터는 최초 수집된 데이터와 마찬가지로 ITS 센터에 DB화되어 저장될 수 있으며, 실시간 누적 저장하여 빅데이터화할 수 있음은 물론이다.Processed data including the first relative time, second relative time, signal sign, and movement flow sign secured through the data processing step (S20) may be converted into a DB and stored in the ITS center like the first collected data. Of course, it can be accumulated and stored in real time to convert into big data.
신호운영 지표를 산출하는 단계(S30)는 상기 수집 및 가공된 통신데이터를 기초로 신호운영 지표인 교차로 접근로 별 총 지체시간, 접근로별 상대 지체, 녹색시간 도착률, 직진 연동률을 산출하는 단계이다.The step of calculating the signal operation index (S30) is a step of calculating the total delay time for each intersection approach road, the relative delay for each approach road, the green time arrival rate, and the straight forward linkage rate based on the collected and processed communication data. to be.
도 4는 각 접근로별 통행시간 프로파일로부터 교차로의 신호주기당 접근로별 총 지체시간을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the total delay time for each approach road per signal period of an intersection from the travel time profile for each approach road.
교차로 접근로별 총 지체시간은 접근로별로 분리된 통행시간과 상류교차로 도착시간에 대한 회귀식을을 적분하여 산출되며, 교차로 접근로별 상대 지체는 각 접근로별 총 지체시간을 교차로 전체의 신호주기당(1 cycle) 발생하는 총 지체시간(각 접근로별 총 지체시간의 합)으로 나누어 산출된다.The total delay time for each approach road at an intersection is calculated by integrating the regression equation for the travel time for each approach road and the arrival time at the upstream intersection, and the relative delay for each approach road is the total delay time for each approach road as a signal of the entire intersection It is calculated by dividing by the total delay time (sum of total delay time for each approach route) that occurs per cycle (1 cycle).
각 교차로의 접근로별로 분리된 통행시간 회귀식은 하기 수학식 1로 표시되며, 교차로 접근로별 총 지체시간과 접근로별 상대 지체는 하기 수학식 2와 수학식 3으로 각각 표시된다.The travel time regression equation separated for each approach route of each intersection is expressed by
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
n= 교차로의 각 접근로 번호(북쪽 접근로(n=1)부터 시계방향으로 순번부여),n = the number of each access road at the intersection (from the north access road (n = 1) in clockwise order),
an = n번 접근로를 위한 회귀식의 기울기,a n = slope of the regression equation for n approaches,
bn = n번 접근로를 위한 회귀식의 상수,b n = the constant of the regression equation for the nth access route,
t = 상류교차로 통신시각, t = communication time of upstream intersection,
tsn = 지체가 발생하기 시작하는 상류교차로 신호주기에 대한 상대시각t sn = relative time to the signal period of the upstream intersection where the delay begins to occur
ten = 지체가 발생하기 시작하는 하류교차로 신호주기에 대한 상대시각t en = relative time to the signal period of the downstream intersection where the delay begins to occur
도 5는 녹색시간 도착률을 산출하는 방법을 설명하기 위하여 나타낸 그래프이다. 녹색시간 도착률은 수집된 개별차량 통신데이터 중 상류 교차로 신호주기에 대한 상대시각과 통행시간을 분석하여 통신된 전체 차량 대비 신호지체 없이 통과한 차량의 비율로 산출된다. 녹색시간 도착률이 높은 접근로는 타 접근로에 비해 교차로 통행이 양호하다는 것을 의미한다. 직진과 좌회전 신호가 별개로 주어질 경우에는 각각의 녹색시간 도착률을 구하여 접근로별 통행 상태를 판단한다.5 is a graph illustrating a method of calculating a green time arrival rate. The green time arrival rate is calculated by analyzing the relative time and travel time of the upstream intersection signal period among the collected individual vehicle communication data, and is calculated as the ratio of the vehicle passing through without signal delay to the total communicated vehicle. The approach road with a high arrival rate during the green hour means that the intersection traffic is better than other access roads. When the straight and left turn signals are given separately, the arrival rate of each green hour is calculated to determine the traffic condition for each approach route.
직진연동률은 접근로별 직진차량에 한정하여 상류교차로 도착시 신호주기와 분석대상 교차로의 녹색시간에 도착한 차량의 비율을 산출하는 것을 의미한다. 직진연동률은 두 교차로의 신호주기가 잘 연동되어 있는지를 판단하기 위한 지표이다. 직진연동률은 A와 B로 구분되며, 다음과 같이 정의된다.The straight forward linkage rate refers to calculating the ratio of the signal period when arriving at the upstream intersection and the ratio of vehicles arriving at the green time of the intersection to be analyzed, limited to vehicles going straight for each approach route. The straight forward linkage rate is an index to determine whether the signal periods of two intersections are well linked. The linear interlocking rate is divided into A and B, and is defined as follows.
직진연동률 A : 직진 차량 중 상류 교차로의 녹색시간에 도착한 차량이 분석대상 교차로 역시 녹색시간에 도착한 비율(신호대기 없이 통과하는 경우)Straight interlock rate A: The ratio of vehicles that arrive in the green time of the upstream intersection among straight vehicles and the intersection to be analyzed also arrives in the green time (when passing without waiting for a signal)
직진연동률 B : 직진 차량 중 상류 교차로의 적색시간에 도착한 차량이 분석 대상 교차로의 녹색시간에 도착한 비율(상류 교차로에서만 1회 신호대기)Straight interlock rate B: The ratio of vehicles arriving at the red hour of the upstream intersection among straight vehicles arriving at the green hour of the intersection to be analyzed (one signal waits at the upstream intersection only)
신호운영의 적정성을 평가하는 단계(S40)는 상기 산출된 신호운영 지표를 토대로 분석 대상 교차로의 신호주기 상태를 평가하는 것을 의미한다. The step of evaluating the appropriateness of signal operation (S40) means evaluating the signal cycle state of the intersection to be analyzed based on the calculated signal operation index.
상술한 신호운영 지표값이 달성하고자 하는 최적 상태는 아래와 같으며, 하기 지표 1 내지 지표 5의 최적 상태를 만족하도록 분석대상 교차로 현시 배분을 조정하는 것이 바람직하다.The optimal state to be achieved by the above-described signal operation index value is as follows, and it is preferable to adjust the current distribution of the intersection to be analyzed so as to satisfy the optimal state of the
(지표1) 총 지체시간 : 최소화(Indicator 1) Total delay time: minimized
(지표2) 접근로별 상대지체 : 접근로별 상대지체의 차이가 최소화(Indicator 2) Relative delay by approach route: Minimize the difference in relative delay by approach route
(지표3) 녹색시간 도착률 : 비율 최대화(Indicator 3) Green Hour Arrival Rate: Maximize Ratio
(지표4) 직진연동률 A : 최대화(Indicator 4) Linear interlock rate A: Maximized
(지표5) 직진연동률 B : 최소화(Indicator 5) Straight linkage B: Minimization
도 6은 데이터 분석 결과가 표시된 운영 단말기의 화면 구성을 나타낸 것이다. 화면 상단에는 관찰 대상 도로와 교차로에서 각 방향(접근방향별) 통행시간(지체시간)의 단축량을 의미하는 상대지체(지표 2)와 녹색시간 도착률(지표 3)이 시각적으로 표시되어 있다. 총 지체시간(지표 1)의 값은 접근로별 상대지체(지표 2)의 접근로별 값의 합이다.6 shows a screen configuration of an operating terminal on which data analysis results are displayed. At the top of the screen, the relative delay (indicator 2) and the green time arrival rate (indicator 3), which mean the reduction in travel time (lag time) in each direction (by approach direction) at the intersection with the road to be observed, are visually displayed. The value of the total delay time (indicator 1) is the sum of the relative delay (indicator 2) for each access route.
화면 좌측 하단 그래프는 녹색시간에 도착한 차량 수의 변화를 교차로별로 표시한 것으로, 녹색시간 도착률(지표 3)을 교차로별 알고자 하는 시간 단위로 표시한 것이다.The graph at the bottom left of the screen shows the change in the number of vehicles arriving in the green hour by intersection, and the green hour arrival rate (indicator 3) is displayed in the unit of time desired for each intersection.
화면 우측 하단 그래프는 직진연동률 A, B(지표4및 지표 5)를 접근로별로 표시한 것이다. 그래프의 회색점들은 동측 접근로(EB)의 차량들의 도착 상대시각을 교차로 신호의 녹색과 적색 기간에 맞춰 표시한 것이다.The graph at the bottom right of the screen shows the linear interlocking rates A and B (
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신데이터 기반 신호운영 평가시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.7 schematically shows the configuration of a communication data-based signal operation evaluation system according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참고하면, 신호운영 평가시스템(100)은 교차로를 지나는 차량의 흐름을 제어하기 위한 신호등을 제어하고 신호 정보를 출력하는 신호 제어기(110); 노변기지국(120); 차량단말기(130); 노변기지국(120)과 차량 단말기(130)간의 근거리 전용 통신 장치(140); 근거리 전용 통신을 통하여 수집된 개별차량의 통신데이터와 상기 신호제어기(110)에서 수신받은 신호정보를 기초로 본 발명에 따른 신호운영을 평가 및 제어하는 ITS센터(150)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, the signal
본 발명의 일 실시예에 따른 신호운영 평가시스템은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. The signal operation evaluation system according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The above-described hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, in the present invention, specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings have been described, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , If a person of ordinary skill in the field to which the present invention belongs, various modifications and variations are possible from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the invention. .
Claims (5)
상기 수집된 통신데이터를 가공하는 데이터 가공단계;
상기 수집 및 가공된 통신데이터를 기초로 신호운영 지표를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 신호운영 지표를 토대로 신호운영의 적정성을 평가하는 단계를 포함하고,
상기 신호운영 지표는 교차로 접근로 별 총 지체시간, 접근로별 상대 지체, 녹색시간 도착률, 및 직진 연동률을 포함하며,
각 교차로의 접근로별로 분리된 통행시간 회귀식은 하기 수학식 1로 산출되며, 상기 교차로 접근로별 총 지체시간과 접근로별 상대 지체는 하기 수학식 2와 수학식 3으로 각각 산출되고,
상기 녹색시간 도착률은 수집된 개별차량 통신데이터 중 상류 교차로 신호 주기에 대한 상대시각과 통행시간을 분석하여 통신된 전체 차량 대비 신호지체 없이 통과한 차량의 비율이고,
상기 직진 연동율은 직진 연동율 A 및 직진 연동율 B를 포함하고, 상기 직진 연동율 A는 직진 차량 중 상류 교차로의 녹색시간에 도착한 차량이 분석대상 교차로 역시 녹색시간에 도착한 비율(신호 대기 없이 통과하는 경우)이고, 상기 직진 연동율 B는 직진 차량 중 상류 교차로의 적색시간에 도착한 차량이 분석대상 교차로의 녹색시간에 도착한 비율(상류 교차로에서만 1회 신호대기)이며,
상기 적정성 평가는 상기 접근로별 총 지체시간, 접근로별 상대 지체 및 직진 연동율 B는 최소화하고, 녹색시간 도착률 및 직진 연동율 A는 최대화하는 것을 특징으로 하는 통신데이터 기반 신호운영 평가방법:
[수학식 1]
[수학식 2]
[수학식 3]
n= 교차로의 각 접근로 번호(북쪽 접근로(n=1)부터 시계방향으로 순번부여),
an = n번 접근로를 위한 회귀식의 기울기,
bn = n번 접근로를 위한 회귀식의 상수,
t = 상류교차로 통신시각,
tsn = 지체가 발생하기 시작하는 상류교차로 신호주기에 대한 상대시각
ten = 지체가 발생하기 시작하는 하류교차로 신호주기에 대한 상대시각.
A data collection step of collecting communication data from a plurality of individual vehicles;
A data processing step of processing the collected communication data;
Calculating a signal operation index based on the collected and processed communication data; And
Including the step of evaluating the appropriateness of the signal operation based on the calculated signal operation index,
The signal operation indicator includes the total delay time for each approach road at the intersection, the relative delay for each approach road, the arrival rate at green time, and the straight forward linkage rate
The travel time regression equation separated for each approach road of each intersection is calculated by Equation 1 below, and the total delay time for each intersection approach road and the relative delay by approach route are calculated by the following Equations 2 and 3, respectively,
The green time arrival rate is the ratio of the vehicle that passed without signal delay to the total vehicle communicated by analyzing the relative time and travel time of the upstream intersection signal period among the collected individual vehicle communication data,
The straight forward linkage rate includes the straight forward linkage rate A and the straight forward linkage rate B, and the straight forward linkage rate A is the ratio of vehicles arriving at the green time of the upstream intersection among the straight cars and arriving at the intersection to be analyzed at the green time (pass without waiting for a signal). In case of), the straight forward linkage ratio B is the ratio of vehicles arriving at the red hour of the upstream intersection among the straight vehicles arriving at the green hour of the intersection to be analyzed (the signal waits only at the upstream intersection),
The adequacy evaluation is a method for evaluating signal operation based on communication data, characterized in that the total delay time for each approach route, the relative delay for each approach route, and the straight forward linkage rate B are minimized, and the green time arrival rate and the straight forward linkage rate A maximize:
[Equation 1]
[Equation 2]
[Equation 3]
n = the number of each access road at the intersection (from the north access road (n = 1) in clockwise order),
a n = slope of the regression equation for access road n,
b n = the constant of the regression equation for access road n,
t = communication time of upstream intersection,
t sn = relative time to the signal period of the upstream intersection where delay starts to occur
t en = the time relative to the signal period at the downstream intersection where the delay begins to occur.
상기 데이터 수집단계에서,
상기 개별차량의 통신데이터는 교차로에 설치된 노변기지국과 교차로를 통과하는 개별차량의 차량단말기의 근거리 전용 통신(DSRC)을 통하여 수집되며,
상기 수집된 통신데이터는 암호화된 개별차량의 통신아이디(ID), 상류교차로 통신시각, 하류교차로 통신시각, 수집 연월일, 요일코드, 시간코드(hr), 분(초)코드(min,sec), 및 구간통행시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신데이터 기반 신호운영 평가방법.
The method of claim 1,
In the data collection step,
The communication data of the individual vehicles is collected through short-range dedicated communication (DSRC) between the roadside base station installed at the intersection and the vehicle terminal of the individual vehicle passing through the intersection,
The collected communication data is the encrypted communication ID (ID) of the individual vehicle, the communication time at the upstream intersection, the communication time at the downstream intersection, the date of collection, the day of the week code, the time code (hr), the minute (second) code (min, sec), And a signal operation evaluation method based on communication data, comprising a section travel time.
상기 데이터 가공단계는 상기 수집된 통신데이터를 가공하여 개별차량 각각에 신호표지(signal flag)와 이동류표지(movement flag)를 부여하는 것을 포함하고,
상기 신호표지 부여는 상류교차로에서 통신한 시각을 상류교차로 및 하류교차로의 신호주기에 대한 상대시각으로 변환시키고, 변환된 상대시각을 기초로 교차로의 신호주기상 통행이 금지되는 적색시간에 해당되면 적색표지(red flag)를 부여하며, 통행이 가능한 녹색시간에 해당되면 녹색표지(green flag)를 부여하는 것을 특징으로 하는 통신데이터 기반 신호운영 평가방법.
The method of claim 1,
The data processing step includes processing the collected communication data to give a signal flag and a movement flag to each individual vehicle,
The signal sign assignment converts the time communicated at the upstream intersection into a relative time relative to the signal period of the upstream and downstream intersections, and based on the converted relative time, it is red when the traffic is prohibited in the signal period of the intersection. A method for evaluating signal operation based on communication data, characterized in that a red flag is assigned and a green flag is assigned when a green time is available for traffic.
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| KR101943198B1 (en) * | 2017-05-01 | 2019-04-17 | 목원대학교 산학협력단 | Method for estimation of link travel time and signal delay |
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2018
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