KR102559807B1 - 신호등 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신호등 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계절, 날짜, 요일, 시간대 별로 신호등의 점등 시간 비율을 조절하되, 각 도로에서 차량의 단위 시간당 이동 거리를 실시간으로 확인하여 전체 도로의 단위 시간당 이동 거리를 설정된 오차 이내로 유지할 수 있도록 신호등의 점등 시간 비율을 조절함으로써, 정체를 해소할 수 있도록 하는 신호등 제어 시스템에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교차로에 설치되는 신호등과, 상기 교차로 인근에 설치되는 교통 정보 수집 카메라와, 원격지에 설치되어 상기 신호등 및 교통 정보 수집 카메라와 통신으로 연결되어 상기 신호등을 제어하는 서버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

신호등 제어 시스템{control system for a traffic light}

본 발명은 신호등 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계절, 날짜, 요일, 시간대 별로 신호등의 점등 시간 비율을 조절하되, 각 도로에서 차량의 단위 시간당 이동 거리를 실시간으로 확인하여 전체 도로의 단위 시간당 이동 거리를 설정된 오차 이내로 유지할 수 있도록 신호등의 점등 시간 비율을 조절함으로써, 정체를 해소할 수 있도록 하는 신호등 제어 시스템에 관한 것이다.

교통 신호등은 교통 안전을 확보하고 교통의 흐름을 원활히 하기 위하여 도로에 설치되어서 차량의 진행이나 정지 등의 지시를 점등으로 신호하는 장치인데, 통상적인 교통 신호등은 시간 대나 요일 별에 관계없이 각 점등구간은 미리 정해진 대기시간 동안 점등되도록 운영된다.

도로의 교통량은 시간대 별로 또는 요일 별로 달라지는데, 평일 출퇴근 시간대에는 교통량이 많아지고, 교차로의 경우 시간대 별로 각 진입로의 교통량은 다르며, 즉, 새벽이나 주말 등과 같이 특정 시간대에는 도로의 통행량이 적다.

이렇게 종래의 교통 신호등은 미리 스케쥴된 각 점등구간의 대기시간이 일정하게 적용된다. 그러므로 현재 차량의 통행이 없음에도 차량의 주행을 지시하는 점등구간이 미리 정해진 대기시간 동안 적용된다. 이러한 현상은 결과적으로 교차로의 다른 진입로의 차량 통행을 불필요하게 제한하게 된다.

따라서, 교차로에서 다른 쪽 차선에는 운행할 차량이 정체됨에도 불구하고 현재 차량의 통행이 적거나 없는 진입로에 차량의 운행을 지시하는 점등구간이 미리 정해진 대기시간 동안 유지되므로 교차로의 다른 진입로의 차량들의 운행이 불필요하게 제한된다.

그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 한국등록특허 제10-1666086호에 기재된 기술이 제안되었는데, 그 기술적 특징은 교차(10)로 입구에 설치된 신호등(20)에 진입방향 차로의 차량 진입 통과를 영상으로 감지하는 카메라부(110)와; 상기 교차로(10) 차량 진입을 실시간으로 감지하여 전송된 차량의 진행 영상정보를 수신하는 신호 제어기(120)와; 상기 신호 제어기(120)의 판단으로 교차로 신호등(20)에 제어신호를 입력받고, 차량의 증가 또는 감소에 상응하여 신호등(20) 점등 시간을 가변적으로 조절함과 동시에 남은 잔여시간을 표시하고, 교차로(10)를 통과하는 차량이 꼬리 물기가 진행되는 것을 판단하여 신호등(20)의 신호를 가변적으로 출력하는 차량진입통제신호부(130)를 포함하고; 상기 카메라부(110)의 출력신호에 결함이 있는지를 판단하는 감지 센서를 설치하고, 상기 감지 센서의 정보를 확인하는 제어부를 설치하며, 상기 제어부에서 카메라부에 에러가 발생한 것으로 판단되면 경보신호를 출력하기 위한 에러신호 자동 출력부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

그런데, 한국등록특허 제10-1666086호에 기재된 기술은 교통체증이 없을 때는 교차로 신호등(20)은 소통신호하고 교통체증이 있을 때는 교차로에는 녹색 램프에서 적색램프로 변경하여 교차로(10)에 진입되는 차량의 무리한 유입을 차단차단함으로써, 신호가 바뀜에도 불구하고 차량이 진입하여 다른 방향에서 신호를 받고 진입하는 차량의 흐름을 방해하는 문제를 해결할 수 있는 장점은 있으나, 단순 꼬리물기만을 방지할 수 있을 뿐, 도로의 정체 상태를 해소할 수 없는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1666086호(2016.10.07.등록)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 장시간 축적된 교통정보 빅데이터를 통하여 계절, 날짜, 요일, 시간대에 따라 정체를 최소화하는 최적의 신호 비율을 도출하여 신호등을 제어하되, 신호등을 제어하는 서버와 차량에 설치된 내비게이션 시스템을 연동하여 실시간으로 차량의 단위 시간당 이동 거리를 도출하고, 이를 통하여 각 도로의 정체 정도를 확인하여 단위 시간당 이동 거리의 비율에 따라 신호등의 정지 신호의 점등 시간 비율을 제어함으로써, 전체 도로의 평균 단위 시간당 이동 거리를 설정된 오차 이내로 유지하도록 하여 정체를 해소할 수 있도록 하는 신호등 제어 시스템을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 차량의 내비게이션 시스템을 통하여 수신한 경로 정보를 통하여 각 도로의 직진, 좌회전, 우회전 등의 차량의 진행 방향에 따른 차선별로 단위 시간당 이동 거리를 도출하고, 각 차선별로 단위 시간당 이동 거리를 설정된 오차 범위 이내로 유지할 수 있도록 차량의 진행 방향에 대응되는 신호의 점등 시간 비율을 조절함으로써, 정체가 심한 상황에서도 각 도로의 단위 시간당 이동 거리를 보다 균일하게 유지할 수 있도록 하는 신호등 제어 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

교차로에 설치되는 신호등과, 상기 교차로 인근에 설치되는 교통 정보 수집 카메라와, 원격지에 설치되어 상기 신호등 및 교통 정보 수집 카메라와 통신으로 연결되어 상기 신호등을 제어하는 서버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 서버는 상기 교통 정보 수집 카메라로부터 수집한 정보를 분석하여 각 도로별 혼잡도 및 교통량을 도출하는 분석 모듈과, 상기 교통 정보 수집 카메라로 수집한 영상 정보와 상기 분석 모듈을 통하여 도출된 각 도로별 교통량 및 혼잡도 정보가 저장되는 교통 정보 DB와, 각 도로의 정보가 저장되는 도로 DB와, 각 신호등의 정보 및 점등 스케줄 정보가 저장되는 신호등 DB와, 상기 점등 스케줄 정보를 따라 상기 신호등을 제어하기 위한 제어 모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 서버에는 인공지능이 적용된 스케줄 모듈이 더 구비되되, 상기 스케줄 모듈은 상기 교통 정보 DB에 축적된 정보를 분석하여 시간별, 요일별, 날짜별, 계절별 상황에 따라 각 신호등의 점등 스케줄을 설정하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 서버에는 도로를 주행하는 차량에 설치된 내비게이션 시스템으로부터 각 차량의 주행 정보를 수신하는 통신모듈이 더 구비되고, 상기 분석 모듈은 상기 통신 모듈을 통하여 수신한 정보를 분석하여 각 도로별로 차량의 단위 시간당 이동 거리를 계산하고 상기 교통 정보 DB에 저장하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 스케줄 모듈은 하나의 교차로에 연결된 각 도로별로 현재를 기준으로 설정된 시간 범위에서 차량의 단위 시간당 이동 거리의 평균값의 비율에 따라 각 도로에 대응되는 신호등의 정지 신호의 점등 시간을 조절하여 차량의 단위 시간당 이동 거리가 설정된 범위 이내의 오차를 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분석 모듈은 교차로에서 차량의 진행 방향에 따른 차선별로 단위 시간당 차량의 이동 거리를 도출하고, 상기 스케줄 모듈은 상기 차선별로 차량의 단위 시간당 이동 거리의 평균값의 비율에 따라 진행 방향에 대응되는 상기 신호등의 신호의 점등 비율을 조절하여 상기 차선별로 차량의 단위 시간당 이동 거리가 설정된 범위 이내의 오차를 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 장시간 축적된 교통정보 빅데이터를 통하여 계절, 날짜, 요일, 시간대에 따라 정체를 최소화하는 최적의 신호 비율을 도출하여 신호등을 제어하되, 신호등을 제어하는 서버와 차량에 설치된 내비게이션 시스템을 연동하여 실시간으로 차량의 단위 시간당 이동 거리를 도출하고, 이를 통하여 각 도로의 정체 정도를 확인하여 단위 시간당 이동 거리의 비율에 따라 신호등의 정지 신호의 점등 시간 비율을 제어함으로써, 전체 도로의 평균 단위 시간당 이동 거리를 설정된 오차 이내로 유지하도록 하여 정체를 해소할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 차량의 내비게이션 시스템을 통하여 수신한 경로 정보를 통하여 각 도로의 직진, 좌회전, 우회전 등의 차량의 진행 방향에 따른 차선별로 단위 시간당 이동 거리를 도출하고, 각 차선별로 단위 시간당 이동 거리를 설정된 오차 범위 이내로 유지할 수 있도록 차량의 진행 방향에 대응되는 신호의 점등 시간 비율을 조절함으로써, 정체가 심한 상황에서도 각 도로의 단위 시간당 이동 거리를 보다 균일하게 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 가변 신호등 제어장치의 블록도이다.
도 2는 종래의 가변 신호등 제어장치가 적용된 교차료의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 신호등 제어 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 신호등 제어 시스템의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 신호등 제어 시스템이 적용되는 도로 구간을 보여주는 예시 지도이다.
도 6은 본 발명에 따른 신호등 제어 시스템의 교차로의 개념도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 신호등 제어 시스템의 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 신호등 제어 시스템의 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 신호등 제어 시스템이 적용되는 구간을 보여주는 예시 지도이고, 도 6은 본 발명에 따른 신호등 제어 시스템의 교차로의 개념도이다.

본 발명은 신호등 제어 시스템에 관한 것으로 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 그 구성은 교차로(400)에 설치되는 신호등(410)과 상기 교차로(400) 인근에 설치되는 교통 정보 수집 카메라(430)와 원격지에 설치되어 상기 신호등(410) 및 교통 정보 수집 카메라(430)와 통신으로 연결되는 서버(200)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 서버(200)는 상기 교통 정보 수집 카메라(430)를 통하여 각 도로의 교통상황을 확인하고 저장하며, 각 교차로(400)에 설치된 신호등(410)을 구성하는 각 신호의 점등을 제어한다.

그래서, 상기 교통 정보 수집 카메라(430)를 통하여 확인한 각 도로의 상황을 고려하여 신호등(410)의 신호를 제어하도록 함으로써, 정체가 심할 경우, 신속하게 이를 해소할 수 있도록 한다.

그리고, 상기 서버(200)는 각 도로의 정보가 저장되는 도로 DB(220)와 각 신호등(410)의 정보가 저장되는 신호등 DB(230)와 상기 신호등(410)을 제어하기 위한 제어 모듈(210)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 도로 DB(220)에는 도로의 지리적 정보뿐만 아니라 각도로에 형성된 차선의 종류와 개수까지 포함되고, 상기 신호등 DB(230)에는 신호등이 설치된 도로의 위치뿐만 아니라 신호등의 점등 스케줄까지 저장된다.

그래서, 상기 제어 모듈(210)은 상기 신호등 DB(230)에 저장된 상기 점등 스케줄 정보를 따라 원격지에 위치하는 각 신호등(410)에 제어 신호를 전송하여 직접 신호등(410)의 신호를 제어할 수 있다.

이때, 상기 서버(200)는 전술한 바와 같이 직접 각각의 신호등(410)을 제어할 수도 있지만, 상기 제어 모듈(210)이 각 신호등(410)에 구비되는 컨트롤러(412)로 스케줄 정보를 전송하여 상기 컨트롤러(412)에서 신호의 점등을 제어할 수도 있다.

한편, 상기 서버(200)에는 상기 교통 정보 수집 카메라(430)로부터 수집한 정보를 분석하는 분석 모듈(260)과, 상기 교통 정보 수집 카메라(430)로 수집한 영상 정보와 상기 분석 모듈(260)을 통하여 도출된 정보가 저장되는 교통 정보 DB(250)가 더 구비된다.

여기서, 상기 분석 모듈(260)은 상기 교통 정보 수집 카메라(430)로부터 수집한 정보를 분석하여 각 도로별로 도로의 단위 면적당 몇대의 차량이 있는지에 대한 혼잡도와 단위 시간당 몇대의 차량이 각 도로의 설정된 부분을 지나갔는 지에 대한 교통량을 도출하게 된다.

이때, 상기 서버에(200)는 인공지능이 적용된 스케줄 모듈(270)이 더 구비되는데, 상기 스케줄 모듈(270)은 상기 교통 정보 DB(250)에 축적된 정보를 분석하여 시간별, 요일별, 날짜별, 계절별 상황에 따라 각 신호등(410)의 점등 스케줄을 설정한다.

그래서, 상기 스케줄 모듈(270)을 통하여 최적의 스케줄을 도출하도록 함으로써, 각 도로별로 발생할 수 있는 정체를 최소화하고, 차량을 분산시키도록 하여 원활하게 차량이 소통할 수 있게 한다.

그리고, 도로를 주행하는 차량(300)의 내부에는 내비게이션 시스템(310)이 구비되는데, 상기 내비게이션 시스템(310)은 원격지에 구비되는 서버(200)의 통신모듈(240)을 통하여 통신으로 연결되어 각 차량(300)의 주행 정보를 수신받게 된다.

여기서, 상기 내비게이션 시스템(310)은 별도로 제작된 내비게이션 시스템(310)일 수도 있고, 스마트폰 등에 설치된 어플리케이션일 수도 있는데, 상기 내비게이션 시스템(310)은 내부에 구비되는 통신모듈(미도시)을 통하여 원격지에 구비되는 상기 서버(200)와 통신망으로 연결되어 출발지, 목적지, 경로 정보, 출발시간, 예상 도착 시간, GPS 정보, 각 위치별 시간 정보 및 현재 위치 등을 포함하는 주행 정보를 전송하게 된다.

이때, 상기 분석 모듈(260)은 상기 통신 모듈(240)을 통하여 수신한 차량의 주행 정보를 분석하여 각 도로별로 차량(300)의 단위 시간당 이동 거리를 계산할 수 있고, 이렇게 도출된 각 도로별 차량(300)의 단위 시간당 이동 거리의 평균 값을 상기 교통 정보 DB(250)에 저장한다.

즉, 상기 분석 모듈(260)을 통하여 도출된 각 도로를 주행하는 차량(300)의 단위 시간당 이동 거리의 평균값을 통하여 각 도로의 소통상태를 확인할 수 있다.

한편, 상기 서버(200)에 구비되는 상기 스케줄 모듈(270)은 도6 에 도시된 바와 같이, 하나의 교차로(400)에 연결된 각 도로별로 차량(300)의 단위 시간당 이동 거리의 평균값의 비율에 따라 각 도로에 대응되는 신호등(410)의 정지 신호의 점등 시간을 조절한다.

여기서, 각 도로별로 차량(300)의 단위 시간당 이동 거리의 평균값은 현재를 기준으로 설정된 시간 범위에서 이동한 차량(300)의 주행 정보를 통하여 상기 분석 모듈(260)에서 실시간으로 도출하는데, 도로는 특수한 경우를 제외하고는 중앙선을 기준으로 양방향으로 이동하기 때문에 교차로(400)의 방향으로 이동하는 차량(300)을 대상으로 한다.

이때, 4거리에 형성된 교차로(400)의 경우에는 4방향에서 교차로(400)로 이동하는 단위 시간당 이동 거리의 평균값의 비율이 1:1.2:1.3:1.2일 경우, 상기 스케줄 모듈(270)은 현재 각 도로의 정지 신호가 켜지는 시간을 순차적으로 0%, 20%, 30%, 20% 늘어나도록 점등 스케줄을 조절하게 된다.

즉, 이동거리가 길다는 것은 보다 빨리 해당 도로를 이동한다는 의미이므로 정지 신호가 켜지는 시간의 비율을 높여 시간당 이동 거리가 짧은 도로의 교차로(400)의 점유율을 높여 모든 도로의 단위 시간당 이동 거리를 동일하게 조절될 수 있도록 한다.

물론, 완전히 동일하게 조절하기가 어려우므로 설정된 오차 범위 이내라면 동일하다고 판단하여 별도로 신호등(410)의 점등 스케줄을 조절하지 않도록 한다.

그리고, 전술한 바와 같이 상기 분석 모듈(260)은 도로를 주행하는 차량(300)에 구비된 내비게이션 시스템(310)을 통하여 주행 정보를 수신하기 때문에 단순한 각 도로별로 차량(300)의 단위 시간당 이동 거리뿐만 아니라 각 도로에 형성된 차선별로 단위 시간당 차량(300)의 이동 거리를 도출할 수 있다.

즉, 이번 교차로(400)에서 좌회전을 해야 하는 차량(300)이라면 좌회전 차선을 통하여 좌회전을 하는 것은 당연하므로 해당 교차로(400)에서 설정된 시간 동안 좌회전 하는 차량(300)들의 단위 시간당 이동 거리를 도출하면 해당 교차로(400)를 통과하는 해당 도로에서 좌회전 차선에 위치한 차량의 단위 시간당 평균 이동 거리를 도출할 수 있게 된다.

여기서, 상기 스케줄 모듈(270)은 특정 교차로(400)로 이동하는 특정 도로의 차선별로 차량(300)의 단위 시간당 이동 거리의 비율에 따라 진행 방향에 대응되는 상기 신호등(410)의 신호의 점등 비율을 조절한다.

이때, 상기 스케줄 모듈(270)은 신호등(410)의 정지 신호를 제외한 신호인 직진, 좌회전 등의 신호의 점등 비율을 조절하여 이동 거리가 짧은 신호의 점유 비율을 높여 상기 차선별로 차량(300)의 단위 시간당 이동 거리가 설정된 범위 이내의 오차를 유지하도록 한다.

이렇게 전술한 바와 같이 각 교차로(400)와 연결된 도로들에서의 단위 시간당 이동 거리를 동일하게 유지도록 제어하게 되면, 궁극적으로는 모든 도로에서 주행하는 차량(300)의 단위 시간당 이동 거리가 동일하게(오차 범위 이내로) 조절될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 신호등 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계절, 날짜, 요일, 시간대 별로 신호등의 점등 시간 비율을 조절하되, 각 도로에서 차량의 단위 시간당 이동 거리를 실시간으로 확인하여 전체 도로의 단위 시간당 이동 거리를 설정된 오차 이내로 유지할 수 있도록 신호등의 점등 시간 비율을 조절함으로써, 정체를 해소할 수 있도록 하는 신호등 제어 시스템에 관한 것이다.

200 : 서버 210 : 제어 모듈
220 : 도로 DB 230 : 신호등 DB
240 : 통신모듈 250 : 교통 정보 DB
260 : 분석 모듈 270 : 스케줄 모듈
300 : 차량 310 : 내비게이션 시스템
400 : 교차로 410 : 신호등

Claims (6)

1. 교차로에 설치되는 신호등과,
   상기 교차로 인근에 설치되는 교통 정보 수집 카메라와,
   원격지에 설치되어 상기 신호등 및 교통 정보 수집 카메라와 통신으로 연결되어 상기 신호등을 제어하는 서버를 포함하여 이루어지고,
   상기 서버에는 도로를 주행하는 차량에 설치된 내비게이션 시스템으로부터 각 차량의 주행 정보를 수신하는 통신모듈이 더 구비되고,
   상기 주행 정보에는 차량의 경로 정보, 각 위치별 시간 정보를 포함하고,
   상기 서버에는 인공지능이 적용된 스케줄 모듈이 더 구비되되, 상기 스케줄 모듈은 상기 교통 정보 DB에 축적된 정보를 분석하여 시간별, 요일별, 날짜별, 계절별 상황에 따라 각 신호등의 점등 스케줄을 설정하고,
   상기 스케줄 모듈은 차량의 경로 정보를 포함하는 상기 차량 주행 정보를 분석한 후 정지 신호를 제외한 직진, 좌회전 신호의 점등 비율을 조절하여 이동 거리가 짧은 신호의 점등 비율을 높여 직진 차선 차량과 좌회전 차선 차량의 단위 시간당 이동거리가 설정된 범위 이내의 오차를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 신호등 제어 시스템.
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