KR102365476B1 - 도로상의 교통정보를 실시간으로 수집 및 분석해서 신호체계를 자동 제어하는 its 기반 교통제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도로 상의 교통정보를 실시간으로 수집 및 분석해서 신호체계를 자동 제어하는 ITS 기반 교통제어 시스템에 관한 것으로, 주행차량(C)의 전륜과 후륜이 가하는 하중을 측정하는 로드셀(111)과, 로드셀(111)의 측정 시간차를 확인하는 타이머(112)와, 로드셀(111)이 측정한 하중을 기준으로 동일한 주행차량(C)의 전륜과 후륜을 확인하고 해당 하중을 기준으로 주행차량(C)의 차종을 판단하며 주행차량(C)의 위치와 주행속도를 기준으로 해당 도로구간(R2)의 교통상황을 파악해서 교통정보를 생성하는 판단모듈(113)과, 판단모듈(113)에서 확인된 주행차량(C)의 전륜과 후륜의 하중 측정 시간차와 주행차량(C)의 차종에 대응한 축간거리에 따라 해당 주행차량(C)의 주행속도를 확인하고 전륜에 대응한 후륜의 하중이 미측정되면 해당 전륜의 주행차량이 정지한 것으로 판단하는 속도계(114)와, 상기 교통정보와 제1고유코드를 결합해 발신하는 제1통신모듈(115)을 포함하고, 교차로(CR1)와 교차로(CR2) 사이의 도로구간(R2)을 따라 일정간격으로 다수 개가 배치되는 주행구간 인식장치(110); 주행차량(C)의 전륜 및 후륜이 지면에 가하는 충격을 받아 진동하는 진동부(122)와, 진동부(122)의 진동을 인식해서 음파정보를 생성하는 음파감지모듈(123)과, 상기 음파정보와 제2고유코드를 결합해 발신하는 제2통신모듈(124)과, 진동부(122)와 음파감지모듈(123)과 제2통신모듈(124)을 수용하며 지면에 매설되는 케이스(121)를 포함하고, 다수 개가 일정한 열을 이루며 교차로(CR2)에 배치되는 교차로 인식장치(120); 주행구간 인식장치(110)로부터 상기 교통정보와 제1고유코드를 수신하여 도로구간(R2)에 주행차량(C)의 위치와 주행속도와 주행차량 개수를 주행라인별로 확인하고, 교차로 인식장치(120)로부터 상기 음파정보와 제2고유코드를 수신하여 교차로(CR2)에 주행차량(C)의 위치를 확인하며, 상기 음파정보의 진폭이 기준시간 이내에 최고기준치 이상에서 최저기준치 이하로 급락하면 해당 주행차량이 음파정보를 발신한 교차로 인식장치(120)의 인접 위치에 정지한 것으로 판단하는 주행위치 확인모듈(130); 교차로(CR1, CR2)에 설치되며, 신호등이 점멸하며 주행차량(C)의 교통 방향을 컨트롤하는 교통신호기(140); 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하면, 주행위치 확인모듈(130)에서 확인된 이전 교차로(CR2) 내에 주행차량(C)이 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미인 경우, 이전 교차로(CR2)에 후속 주행차량(C)이 진입하지 않도록 이전 교차로(CR2)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하도록 제어하고, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 주행신호로 전환하도록 제어하며, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하고 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미가 도로구간(R3)의 제한위치에 이르면, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 주행신호로 전환하도록 제어하는 교통관제모듈(150); 교차로(CR1, CR2, CR3)와 도로구간(R2, R3)의 주행차량(C)과 교통신호기(140)의 신호 상태에 대한 모니터링 정보를 관제서버에 전송하는 실시간 전송하는 교통상태 통신모듈(160);을 포함한다.

Description

도로상의 교통정보를 실시간으로 수집 및 분석해서 신호체계를 자동 제어하는 ITS 기반 교통제어 시스템{AN INTELLIGENT TRAFFIC CONTROL SYSTEM REAL-TIME GATHERING TRAFFIC INFORMATION}
본 발명은 도로 상의 교통정보를 실시간으로 수집 및 분석해서 신호체계를 자동 제어하는 ITS 기반 교통제어 시스템에 관한 것이다.
종래 차량 내 운전자에게 지능형교통시스템(Intelligent Transport System : 이하 "ITS"라 함) 서비스를 제공하기 위해서는 각각의 서비스마다 별도의 단말 장치를 사용하여 제공하였다. 예를 들면, 대표적인 ITS 서비스라고 할 수 있는 CNS(Car Navigation System), ETCS(Electronic Toll Collection System), TIS(Traffic Information System) 등의 서비스들이 각각의 개별적인 단말장치 및 통신장치를 이용하여 이루어졌기 때문에 통합서비스를 제공받기 위해서는 개별서비스 단말장치의 연동 및 개발이 매우 중요한 문제점이 되었다.
각각의 ITS 서비스별로 최적의 경제적인 솔루션들이 존재했으며, 각각의 양상을 살펴보면 다음과 같다.
차량항법서비스(CNS) 측면에서는 대부분의 솔루션들이 차량탑재형 GPS(Global Positioning System) 수신기를 통해 획득된 자신의 위치 정보를 받아서 이를 전자지도시스템(Geographic Information System)에 표시하는 것을 기본으로 하여 출발지, 도착지 정보를 차량사용자가 입력하면 최적 경로를 안내해 주는 기능을 수행하도록 구현되었다.
자동요금징수시스템(ETCS) 측면에서는 현재 능동형 단거리전용통신(DSRC : Dedicated Short Range Communication)장치를 이용한 시스템이 상용화되고 있으며, 국제적으로도 DSRC 네트워크를 통한 서비스 제공방식이 운용되고 있다. 차량정보와 과금정보가 입력된 스마트카드를 통한 자동요금징수용 단말장치의 상용화는 비용 정산의 편리성 때문에 차량의 필수 아이템으로 각광받고 있다.
교통정보시스템(TIS) 측면에서 차량운전자들이 필요로 하는 여러 가지 교통관련 정보나 기타 부가적인 날씨, 증권과 같은 운전자 서비스들의 제공은, 현재 광역무선망을 이용해서 제공되는 시스템이 많이 도입되고 있다. 광역무선망을 이용할 경우에는 커버리지 문제에서 유리하고 다양한 컨텐츠에의 접근이 유리한 장점을 가지고 있다. 이를 이용한 핸드폰이나 PDA(Personal Digital Assistant) 또는 태블릿PC 형태의 단말장치들이 많이 선보이고 있다.
그러나 전술한 종래 ITS 서비스들은 운전자 개개인의 편의만을 목적으로 교통 서비스를 제공할 뿐, 도심지의 교통 통행량을 분산하고 교통체증을 해결하기 위한 기술은 제안되고 있지 않았다. 따라서 ITS 서비스의 제공을 따라 차량이 집중되는 구간에서는 교통체증이 오히려 심화되어서 운전자에게 불편을 주었고, 이를 분산시키기 위해 차량항법서비스(CNS)가 운전자에게 다른 주행경로를 안내해도 오히려 상기 다른 주행경로의 차량 편중이 발생하여 해당 운전자는 불편을 지속하는 문제가 있었다.
따라서 교통체증을 최소화하고 원활한 교통흐름을 지향하기 위해서, 교통량에 따라 신호체계를 자동 제어하는 교통 서비스가 시급히 요구되었다.
선행기술문헌 1. 특허등록번호 제10-1412214호(2014.06.25 공고)
이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 도로의 교통량을 분산시켜서 교통체증을 줄여서 원활한 교통상황을 이루기 위한 도로상의 교통정보를 실시간으로 수집 및 분석해서 신호체계를 자동 제어하는 ITS 기반 교통제어 시스템의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
주행차량(C)의 전륜과 후륜이 발판(H)을 가하는 하중을 측정하는 로드셀(111)과, 로드셀(111)의 측정 시간차를 확인하는 타이머(112)와, 로드셀(111)이 측정한 하중을 기준으로 동일한 주행차량(C)의 전륜과 후륜을 확인하고 해당 하중을 기준으로 주행차량(C)의 차종을 판단하며 주행차량(C)의 위치와 주행속도를 기준으로 해당 도로구간(R2)의 교통상황을 파악해서 교통정보를 생성하는 판단모듈(113)과, 판단모듈(113)에서 확인된 주행차량(C)의 전륜과 후륜의 하중 측정 시간차와 주행차량(C)의 차종에 대응한 축간거리에 따라 해당 주행차량(C)의 주행속도를 확인하고 전륜에 대응한 후륜의 하중이 미측정되면 해당 전륜의 주행차량이 정지한 것으로 판단하는 속도계(114)와, 상기 교통정보와 제1고유코드를 결합해 발신하는 제1통신모듈(115)을 포함하고, 교차로(CR1)와 교차로(CR2) 사이의 도로구간(R2)을 따라 일정간격으로 다수 개가 배치되는 주행구간 인식장치(110);
주행차량(C)의 전륜 및 후륜이 지면에 가하는 충격을 받아 진동하는 진동부(122)와, 진동부(122)의 진동을 인식해서 음파정보를 생성하는 음파감지모듈(123)과, 상기 음파정보와 제2고유코드를 결합해 발신하는 제2통신모듈(124)과, 진동부(122)와 음파감지모듈(123)과 제2통신모듈(124)을 수용하며 지면에 매설되는 케이스(121)를 포함하고, 다수 개가 일정한 열을 이루며 교차로(CR2)에 배치되는 교차로 인식장치(120);
주행구간 인식장치(110)로부터 상기 교통정보와 제1고유코드를 수신하여 도로구간(R2)에 주행차량(C)의 위치와 주행속도와 주행차량 개수를 주행라인별로 확인하고, 교차로 인식장치(120)로부터 상기 음파정보와 제2고유코드를 수신하여 교차로(CR2)에 주행차량(C)의 위치를 확인하며, 상기 음파정보의 진폭이 기준시간 이내에 최고기준치 이상에서 최저기준치 이하로 급락하면 해당 주행차량이 음파정보를 발신한 교차로 인식장치(120)의 인접 위치에 정지한 것으로 판단하는 주행위치 확인모듈(130);
교차로(CR1, CR2)에 설치되며, 신호등이 점멸하며 주행차량(C)의 교통 방향을 컨트롤하는 교통신호기(140);
전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하면, 주행위치 확인모듈(130)에서 확인된 이전 교차로(CR2) 내에 주행차량(C)이 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미인 경우, 이전 교차로(CR2)에 후속 주행차량(C)이 진입하지 않도록 이전 교차로(CR2)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하도록 제어하고, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 주행신호로 전환하도록 제어하며, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하고 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미가 도로구간(R3)의 제한위치에 이르면, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 주행신호로 전환하도록 제어하는 교통관제모듈(150); 및
교차로(CR1, CR2, CR3)와 도로구간(R2, R3)의 주행차량(C)과 교통신호기(140)의 신호 상태에 대한 모니터링 정보를 관제서버에 전송하는 실시간 전송하는 교통상태 통신모듈(160);
을 포함하는 ITS 기반 교통제어 시스템이다.
상기의 본 발명은, 도로의 구간별 교통량에 따라 교통신호를 자동 제어해서 구간별 교통량을 분산시키고 교통체증 발생을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 교통제어 시스템을 기반으로 신호체계가 적용된 도로 모습을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 교통제어 시스템의 일실시 예를 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 교통제어 시스템의 주행구간 인식장치의 구성을 도시한 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 교통제어 시스템을 기반으로 신호체계가 적용된 도로의 교차로 모습을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 교통제어 시스템의 교차로 인식장치의 구성을 도시한 블록도이고,
도 6은 상기 교차로 인식장치가 수집한 진동 모습을 그래프 형태로 도시한 도면이고,
도 7은 교차로를 통행하는 주행차량을 인식한 교차로 인식장치와 설치 위치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 교통제어 시스템을 기반으로 신호체계가 적용된 도로 모습을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 교통제어 시스템의 일실시 예를 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 교통제어 시스템의 주행구간 인식장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 교통제어 시스템을 기반으로 신호체계가 적용된 도로의 교차로 모습을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 교통제어 시스템의 교차로 인식장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 교통제어 시스템은, 주행차량(C)의 전륜과 후륜이 가하는 하중을 측정하는 로드셀(111)과, 로드셀(111)의 측정 시간차를 확인하는 타이머(112)와, 로드셀(111)이 측정한 하중을 기준으로 동일한 주행차량(C)의 전륜과 후륜을 확인하고 해당 하중을 기준으로 주행차량(C)의 차종을 판단하며 주행차량(C)의 주행속도를 기준으로 해당 도로구간(R2)의 교통상황을 파악해서 교통정보를 생성하는 판단모듈(113)과, 판단모듈(113)에서 확인된 주행차량(C)의 전륜과 후륜의 하중 측정 시간차와 주행차량(C)의 차종에 대응한 축간거리에 따라 해당 주행차량(C)의 주행속도를 확인하고 전륜에 대응한 후륜의 하중이 미측정되면 해당 전륜의 주행차량이 정지한 것으로 판단하는 속도계(114)와, 상기 교통정보와 제1고유코드를 결합해 발신하는 제1통신모듈(115)을 포함하고, 교차로(CR1)와 교차로(CR2) 사이의 도로구간(R2)을 따라 일정간격으로 다수 개가 배치되는 주행구간 인식장치(110); 주행차량(C)의 바퀴가 지면에 가하는 충격을 받아 진동하는 진동부(122)와, 진동부(122)의 진동을 인식해서 음파정보를 생성하는 음파감지모듈(123)과, 상기 음파정보와 제2고유코드를 결합해 발신하는 제2통신모듈(124)과, 진동부(122)와 음파감지모듈(123)과 제2통신모듈(124)을 수용하며 지면에 매설되는 케이스(121)를 포함하고, 다수 개가 일정한 열을 이루며 교차로(CR2)에 배치되는 교차로 인식장치(120); 주행구간 인식장치(110)로부터 상기 교통정보와 제1고유코드를 수신하여 도로구간(R2)에 주행차량(C)의 위치와 주행속도와 주행차량 개수를 주행라인별로 확인하고, 교차로 인식장치(120)로부터 상기 음파정보와 제2고유코드를 수신하여 교차로(CR2)에 주행차량(C)의 위치를 확인하며, 상기 음파정보의 진폭이 기준시간 이내에 최고기준치 이상에서 최저기준치 이하로 급락하면 해당 주행차량이 음파정보를 발신한 교차로 인식장치(120)의 인접 위치에 정지한 것으로 판단하는 주행위치 확인모듈(130); 교차로(CR1, CR2)에 설치되며, 신호등이 점멸하며 주행차량(C)의 교통 방향을 컨트롤하는 교통신호기(140); 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하면, 주행위치 확인모듈(130)에서 확인된 이전 교차로(CR2) 내에 주행차량(C)이 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미인 경우, 이전 교차로(CR2)에 후속 주행차량(C)이 진입하지 않도록 이전 교차로(CR2)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하도록 제어하고, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 주행신호로 전환하도록 제어하며, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하고 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미가 도로구간(R3)의 제한위치에 이르면, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 주행신호로 전환하도록 제어하는 교통관제모듈(150); 교차로(CR1, CR2, CR3)와 도로구간(R2, R3)의 주행차량(C)과 교통신호기(140)의 신호 상태에 대한 모니터링 정보를 관제서버에 전송하는 실시간 전송하는 교통상태 통신모듈(160);을 포함한다.
각 구성에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 주행구간 인식장치(110)는, 주행차량(C)의 하중을 측정하는 로드셀(111)과, 타이머(112)와, 해당 도로구간(R)의 교통상황을 파악해서 교통정보를 생성하는 판단모듈(113)과, 주행차량(C)의 속도를 측정하는 속도계(114)와, 상기 교통정보와 제1고유코드를 결합해 발신하는 제1통신모듈(115)을 포함한다.
로드셀(111)은 주행 중인 주행차량(C)의 전륜과 후륜이 순차로 통과하면서 전륜이 가하는 하중과 후륜이 가하는 하중을 순차로 측정한다. 대형 트럭을 제외하고 일반적인 승용차, 소형 트럭, 버스 등의 차량은 전륜과 후륜이 가하는 하중에 큰 차이가 없다. 따라서 전륜과 후륜의 측정 하중을 기준으로 주행차량(C)을 식별한다.
타이머(112)는 로드셀(111)의 측정 시간차를 확인한다. 주행차량(C)의 주행속도와 축간거리에 따라 측정 시간차가 달라지는데, 타이머(112)는 이와는 상관없이 로드셀(111)이 하중을 측정한 시점을 체크해서 측정 시간차를 확인한다.
판단모듈(113)은 로드셀(111)이 측정한 하중을 기준으로 동일한 주행차량(C)의 전륜과 후륜을 확인하고 해당 하중을 기준으로 주행차량(C)의 차종을 판단하며 주행차량(C)의 주행속도를 기준으로 해당 도로구간(R2)의 교통상황을 파악해서 교통정보를 생성한다. 전술한 바와 같이 로드셀(111)은 주행차량(C)의 바퀴가 가하는 측정 하중이 동일 또는 하중 차이가 지정된 범위 이내에 해당하는 바퀴를 셋으로 지정해서 먼저 측정된 바퀴는 전륜으로 지정하고, 이후 측정된 바퀴는 후륜으로 지정한다. 결국, 전륜과 후륜으로 지정되어 셋은 주행차량(C)인 것으로 간주한다. 계속해서, 판단모듈(113)은 주행차량(C)의 차종별로 전륜과 후륜 각각이 지면에 가하는 하중을 기본정보로 저장한다. 따라서 판단모듈(113)은 로드셀(111)이 측정한 전륜과 후륜의 하중을 기준으로 주행차량(C)의 차종을 확인해서 속도계(114)에 전달한다. 이후 속도계(114)로부터 수신한 해당 주행차량(C)의 주행속도와, 전륜과 후륜의 하중을 측정한 주행구간 인식장치(110)의 설치 위치를 기준으로 해당 도로구간(R2)의 교통상황을 파악해서 교통정보를 생성한다.
속도계(114)는 판단모듈(113)에서 확인된 주행차량(C)의 전륜과 후륜의 하중 측정 시간차와 주행차량(C)의 차종에 대응한 축간거리에 따라 해당 주행차량(C)의 주행속도를 확인하고 전륜에 대응한 후륜의 하중이 미측정되면 해당 전륜의 주행차량이 정지한 것으로 판단한다. 속도계(114)는 주행차량(C)의 주행속도 측정을 위해 차종별 축간거리를 기본정보로 저장하고, 판단모듈(113)로부터 차종에 관한 정보를 수신하면 축간거리를 검색해서 주행속도를 연산한다. 전술한 바와 같이 측정 하중을 기준으로 전륜과 후륜을 분류해 하나의 셋을 생성하고, 상기 셋은 주행차량(C)으로 지정한다. 그런데 측정 하중에 대한 전륜과 후륜을 분류하고 셋을 생성할 수 없는 경우, 즉 전륜에 대한 하중 측정 이후에 동일 또는 유사한 범위의 하중 측정이 없는 경우에는 후륜에 대한 하중 측정이 없었음을 의미한다. 따라서 속도계(114)는 해당 주행차량(C)의 전륜이 로드셀(110)을 통과한 이후 정지되어서 후륜이 로드셀(110)을 통과하지 않은 것으로 판단한다. 결국 속도계(114)는 해당 전륜의 주행차량이 정지한 것으로 간주한다.
제1통신모듈(115)은 상기 교통정보와 제1고유코드를 결합해 발신한다. 제1통신모듈(115)은 주행위치 확인모듈(130)과 통신하며, 주행차량(C)의 주행속도와 위치에 대한 교통정보를 전달한다. 상기 제1고유코드는 교통정보를 발신한 주행구간 인식장치(110)를 주행위치 확인모듈(130)이 지도정보에서 식별할 수 있게 한다. 따라서 상기 지도정보의 지도이미지에는 주행구간 인식장치(110)가 설치된 위치에 맞춰 도 1과 같이 주행차량(C)이 표시되고, 상기 지도정보에 표시된 다수의 주행구간 인식장치(110) 정보에는 제1고유코드가 구성되어서 주행위치 확인모듈(130)이 지도정보에서 주행구간 인식장치(110) 정보를 검색할 수 있다.
이상의 주행구간 인식장치(110)는 교차로(CR1)와 교차로(CR2) 사이의 도로구간(R2)을 따라 일정간격으로 다수 개가 배치되고, 교통체증의 판단 기준인 제한위치에 해당 도로구간(R2)의 마지막 주행구간 인식장치(110)가 설치된다.
도 5는 본 발명에 따른 교통제어 시스템의 교차로 인식장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 6은 상기 교차로 인식장치가 수집한 진동 모습을 그래프 형태로 도시한 도면이고, 도 7은 교차로를 통행하는 주행차량을 인식한 교차로 인식장치와 설치 위치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 교통제어 시스템은 교차로 인식장치(120)를 포함한다.
교차로 인식장치(120)의 진동부(122)는 주행차량(C)의 전륜 및 후륜이 지면에 가하는 충격을 받아 진동한다. 이를 위해 진동부(122)는 박막 형태를 이루고, 진동원의 거리에 대응하여 진동량에 민감한 변화가 있는 재질인 것이 바람직하다.
음파감지모듈(123)은 진동부(122)의 진동을 인식해서 음파정보를 생성한다. 전술한 바와 같이 진동부(122)는 진동원인 전륜과 후륜의 거리에 대응하여 실시간으로 변화하는 진동 주파수와 진폭 등을 음파정보로 생성한다.
제2통신모듈(124)은 상기 음파정보와 제2고유코드를 결합해 발신한다. 제2통신모듈(124)은 주행위치 확인모듈(130)과 통신하며, 주행차량(C)의 주행으로 발생하는 진동량과 위치에 대한 음파정보를 전달한다. 상기 제2고유코드는 음파정보를 발신한 교차로 인식장치(120)를 주행위치 확인모듈(130)이 지도정보에서 식별할 수 있게 한다. 따라서 상기 지도정보의 지도이미지에는 교차로 인식장치(120)가 설치된 위치에 맞춰 도 3과 같이 주행차량(C)이 표시되고, 상기 지도정보에 표시된 다수의 교차로 인식장치(120) 정보에는 제2고유코드가 구성되어서 주행위치 확인모듈(130)이 지도정보에서 교차로 인식장치(120) 정보를 검색할 수 있다.
케이스(121)는 진동부(122)와 음파감지모듈(123)과 제2통신모듈(124)을 수용하며 지면에 매설된다. 케이스(121)는 진동부(122)의 민감도를 높이기 위해 진공상태인 것이 바람직하고, 진동부(122)가 수용된 구간과 음파감지모듈(123) 및 제2통신모듈(124) 수용된 구간은 서로 구획될 수 있다.
이상의 구조로 된 교차로 인식장치(120)는 다수 개가 일정한 열을 이루며 교차로(CR2)에 배치된다. 서로 이웃하는 교차로 인식장치(120) 간의 간극은 주행차량(C)의 주행에 의한 진동이 하나의 교차로 인식장치(120)에서만 최고치가 되게 하는 거리인 것이 바람직하다.
주행위치 확인모듈(130)은 주행구간 인식장치(110)와 교차로 인식장치(120)로부터 수신한 정보를 분석해서 도로구간(R2)과 교차로(CR2)를 주행하는 주행차량(C)의 위치를 확인한다. 이를 위해 주행위치 확인모듈(130)은 주행구간 인식장치(110)로부터 상기 교통정보와 제1고유코드를 수신하여 도로구간(R2)에 주행차량(C)의 위치와 주행속도와 주행차량 개수를 주행라인별로 확인하고, 교차로 인식장치(120)로부터 상기 음파정보와 제2고유코드를 수신하여 교차로(CR2)에 주행차량(C)의 위치를 확인하며, 상기 음파정보의 진폭이 기준시간 이내에 최고기준치 이상에서 최저기준치 이하로 급락하면 해당 주행차량이 음파정보를 발신한 교차로 인식장치(120)의 인접 위치에 정지한 것으로 판단한다.
전술한 바와 같이 주행구간 인식장치(110)는 다수 개가 도로구간(R2)을 따라 주행라인별로 설치되어서 주행차량(C)의 전륜 및 후륜의 하중을 측정하여 주행차량(C)의 주행속도 등을 확인하므로, 주행위치 확인모듈(130)은 주행구간 인식장치(110)로부터 수신한 교통정보와 제1고유코드를 기반으로 해당 도로구간(R2)의 교통량을 파악한다. 또한, 교차로 인식장치(120)는 다수 개가 교차로(CR2)에 설치되어서 주행차량(C)의 진동량을 측정하므로, 주행위치 확인모듈(130)은 교차로 인식장치(120)로부터 수신한 상기 진동량에 대한 음파정보와 제2고유코드를 기반으로 도 7과 같이 해당 교차로(CR2)의 교통량을 파악한다. 다시 말해서 지정된 진동량을 인식한 교차로 인식장치(O)와 인식하지 못한 교차로 인식장치(X)의 변화에 따라 주행위치 확인모듈(130)은 주행차량(C)의 위치를 추적해서 교통량을 파악한다. 즉, 주행위치 확인모듈(130)은 교차로(CR2) 내에 주행차량(C)의 주행 여부와 정지 여부를 파악하는 것이다. 주행구간 인식장치(110)와 교차로 인식장치(120)의 정보 발신은 실시간으로 이루어지므로, 주행위치 확인모듈(130)은 주행차량(C)의 위치를 실시간으로 추적하며 영상화할 수 있다. 참고로, 주행위치 확인모듈(130)은 주행구간 인식장치(110)와 교차로 인식장치(120)에서 발신된 정보를 토대로 도 1 및 도 4와 같이 주행차량(C)의 위치를 확인한다.
한편, 주행위치 확인모듈(130)은 교차로 인식장치(120)로부터 수신한 상기 음파정보의 진폭이 기준시간 이내에 최고기준치(L1) 이상에서 최저기준치(L2) 이하로 급락하면 해당 주행차량이 음파정보를 발신한 교차로 인식장치(120)의 인접 위치에 정지한 것으로 판단한다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 교차로 인식장치(120)는 도 6의 CA1 구간과 같이 주행차량(C)이 근접할수록 감지하는 진폭이 점차 증가하고 주행차량(C)이 멀어질수록 감지하는 진폭이 점차 줄어든다. 그러나 CA2 구간과 S 구간과 CA2' 구간과 같이 최고기준치(L1)에서 최저기준치(L2)로 기준시간 이내에 S 구간과 같이 급락하고, CA2' 구간과 같이 최고기준치(L1) 이상으로 급등한다. 즉, 해당 교차로 인식장치(120)의 위치에서 주행차량(C)이 정지하며 음파정보의 진폭이 급락한 것이다. 이후 교차로 인식장치(120)의 위치에서 해당 주행차량(C)이 주행을 지속하고 이 과정에서 진동량이 큰 진동이 발생하므로 S 구간 이후 CA2' 구간과 같이 최저기준치(L2)에서 최고기준치(L1) 이상으로 급등한다. 이를 통해 주행위치 확인모듈(130)은 교차로 인식장치(120)를 통과하는 주행차량(C)의 개수를 확인할 수 있다.
교통신호기(140)는 주지된 바와 같이 교차로(CR1, CR2)에 설치되며, 신호등이 점멸하며 주행차량(C)의 교통 방향을 컨트롤한다. 교차로(CR1, CR2)에 설치되는 교통신호기(140)는 신호등의 종류와 점멸 동작이 이미 공지의 기술이므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
교통관제모듈(150)은 주행위치 확인모듈(130)이 확인한 주행차량(C)의 위치에 따라 교통신호기(140)의 동작을 제어해서 도로구간(R3) 또는 교차로(CR2)의 교통상황을 제어한다.
교통관제모듈(150)에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
교통관제모듈(150)은 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하면, 주행위치 확인모듈(130)에서 확인된 이전 교차로(CR2) 내에 주행차량(C)이 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미인 경우, 이전 교차로(CR2)에 후속 주행차량(C)이 진입하지 않도록 이전 교차로(CR2)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하도록 제어한다. 즉, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하면서 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 주행차량(C)이 전방 교차로(CR3)로 진입하지 못하며 이전 교차로(CR2)에까지 정지된 상태가 되면, 이전 교차로(CR2)의 교차 방향으로 주행하는 주행차량 역시 이전 도로구간(CR2)을 통과하지 못하면서 교통체증이 심화하므로, 이전 교차로(CR2)의 교통신호기(140)가 주행차량의 진입을 차단하도록 교통관제모듈(150)이 정지신호를 표시하게 제어하는 것입니다. 이후 교통관제모듈(150)은 이전 교차로(CR2)에서 전방 교차로(CR3)를 잇는 도로구간(CR2)의 주행차량(C)이 이전 교차로(CR2)에서 벗어나도록 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)를 주행신호로 전환한다. 결국, 교통관제모듈(150)은 교통신호기(140)를 전술한 바와 같이 관제할 수 있으므로, 교통체증이 심한 도로에서도 주행차량(C)이 교차로(CR2, CR3)를 막는 정체를 차단한다. 참고로, 도로구간(R3)의 모든 주행라인에서 주행차량(C) 열의 후미가 이전 교차로(CR2)에 위치한 경우에만 교통관제모듈(150)은 전술한 교통신호기(140)의 제어를 진행한다. 주행라인 중 하나 이상의 주행라인에서 주행차량(C) 열의 후미가 이전 교차로(CR2)에 위치하지 않는 경우는 도로구간(R3)에서 주행차량(C)이 만석을 이룬 것이 아니므로, 전방 및 이전 교차로(CR2, CR3)의 무리한 신호 제어는 지양한다.
계속해서, 교통관제모듈(150)은 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하고 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미가 도로구간(R3)의 제한위치에 이르면, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 주행신호로 전환하도록 제어한다. 전술한 바와 같이, 도로구간(R3)에는 전방 교차로(CR3)의 신호 전환을 위한 제한위치가 지정되고, 상기 제한위치에는 해당 도로구간(R2)의 다수의 주행구간 인식장치(110) 중 마지막의 주행구간 인식장치가 설치된다. 여기서 상기 제한위치는 해당 도로구간(R3)의 정체 여부를 판단하는 기준으로서, 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미가 상기 제한위치에 이르면 해당 도로구간(R3)은 정체 구간인 것으로 판단되고, 도로구간(R3)의 주행라인 중 주행차량(C) 열의 후미가 상기 제한위치에 이르지 않으면 해당 로구간(R3)은 정체 구간이 아닌 것으로 판단된다. 따라서 교통관제모듈(150)은 도로구간(R3)이 정체 구간인 것으로 판단하면, 해당 도로구간(R3)의 주행차량(C)이 전방 교차로(CR3)를 신호 제한 없이 통과하도록 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)를 주행신호로 전환한다.
교통상태 통신모듈(160)은 교차로(CR1, CR2, CR3)와 도로구간(R2, R3)의 주행차량(C)과 교통신호기(140)의 신호 상태에 대한 모니터링 정보를 관제서버(200)에 전송한다. 따라서 관리자는 컴퓨터(210) 또는 모바일(220)을 이용해서 관제서버(200)에 접속하고 도로의 교통 상황을 실시간으로 모니터링해서 유사시 대응할 수 있게 한다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
C; 주행차량 CR1, CR2; 교차로
H; 발판 L1; 최고기준치
L2; 최저기준치 R1, R2, R3; 도로구간

Claims (1)

  1. 주행차량(C)의 전륜과 후륜이 가하는 하중을 측정하는 로드셀(111)과, 로드셀(111)의 측정 시간차를 확인하는 타이머(112)와, 로드셀(111)이 측정한 하중을 기준으로 동일한 주행차량(C)의 전륜과 후륜을 확인하고 해당 하중을 기준으로 주행차량(C)의 차종을 판단하며 주행차량(C)의 위치와 주행속도를 기준으로 해당 도로구간(R2)의 교통상황을 파악해서 교통정보를 생성하는 판단모듈(113)과, 판단모듈(113)에서 확인된 주행차량(C)의 전륜과 후륜의 하중 측정 시간차와 주행차량(C)의 차종에 대응한 축간거리에 따라 해당 주행차량(C)의 주행속도를 확인하고 전륜에 대응한 후륜의 하중이 미측정되면 해당 전륜의 주행차량이 정지한 것으로 판단하는 속도계(114)와, 상기 교통정보와 제1고유코드를 결합해 발신하는 제1통신모듈(115)을 포함하고, 교차로(CR1)와 교차로(CR2) 사이의 도로구간(R2)을 따라 일정간격으로 다수 개가 배치되는 주행구간 인식장치(110);
    주행차량(C)의 전륜 및 후륜이 지면에 가하는 충격을 받아 진동하는 진동부(122)와, 진동부(122)의 진동을 인식해서 음파정보를 생성하는 음파감지모듈(123)과, 상기 음파정보와 제2고유코드를 결합해 발신하는 제2통신모듈(124)과, 진동부(122)와 음파감지모듈(123)과 제2통신모듈(124)을 수용하며 지면에 매설되는 케이스(121)를 포함하고, 다수 개가 일정한 열을 이루며 교차로(CR2)에 배치되는 교차로 인식장치(120);
    주행구간 인식장치(110)로부터 상기 교통정보와 제1고유코드를 수신하여 도로구간(R2)에 주행차량(C)의 위치와 주행속도와 주행차량 개수를 주행라인별로 확인하고, 교차로 인식장치(120)로부터 상기 음파정보와 제2고유코드를 수신하여 교차로(CR2)에 주행차량(C)의 위치를 확인하며, 상기 음파정보의 진폭이 기준시간 이내에 최고기준치 이상에서 최저기준치 이하로 급락하면 해당 주행차량이 음파정보를 발신한 교차로 인식장치(120)의 인접 위치에 정지한 것으로 판단하는 주행위치 확인모듈(130);
    교차로(CR1, CR2)에 설치되며, 신호등이 점멸하며 주행차량(C)의 교통 방향을 컨트롤하는 교통신호기(140);
    전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하면, 주행위치 확인모듈(130)에서 확인된 이전 교차로(CR2) 내에 주행차량(C)이 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미인 경우, 이전 교차로(CR2)에 후속 주행차량(C)이 진입하지 않도록 이전 교차로(CR2)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하도록 제어하고, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 주행신호로 전환하도록 제어하며, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 정지신호를 표시하고 전방 교차로(CR3)를 향한 도로구간(R3)의 모든 주행라인별 주행차량(C) 열의 후미가 도로구간(R3)의 제한위치에 이르면, 전방 교차로(CR3)의 교통신호기(140)가 주행신호로 전환하도록 제어하는 교통관제모듈(150); 및
    교차로(CR1, CR2, CR3)와 도로구간(R2, R3)의 주행차량(C)과 교통신호기(140)의 신호 상태에 대한 모니터링 정보를 관제서버에 실시간 전송하는 교통상태 통신모듈(160);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 도로상의 교통정보를 실시간으로 수집 및 분석해서 신호체계를 자동 제어하는 ITS 기반 교통제어 시스템.

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