KR19990046168A - 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템 - Google Patents

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최종욱
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최종욱
유세근
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Abstract

교통 상황에 따라 차량의 주행 가능 차선을 변경하여 과포화된 교통상황을 해소하는 가변차선제어 시스템에 관한 것으로, 가변차선제어를 위한 기초 교통정보를 제공하며, 그 외 수집된 교통정보 영상을 제공함으로써 운영자가 가변차선을 적용할 수 있는 안전한 교통상황을 파악하도록 한 후 목표기능을 수행할 수 있도록 관련정보를 제공하는 교통정보 수집부와; 상기 교통정보 수집부의 교통정보에 따라 가변차선제어의 전반적인 상황을 처리하는 것으로, 가변차선 신호등의 시보를 제공하며, 가변차선제어를 위한 교통상황을 감시하고, 제어 알고리즘에 의해 가변차선제어 시작시점 및 해제시점 결정을 위한 의사결정을 지원하며, 운영자에 의한 의사결정 시점 결정 전략 복제시스템 기능과 가변차선제어 적용 유무 감시 및 제어명령 수행 기능을 하는 중앙 관제부와; 상기 중앙 관제부에서 결정한 바에 따라 가변차선에 대하여 관련한 신호 제어를 수행하여 가변차선 신호등을 제어하여 적용 방향으로 통행권을 부여하는 가변차선 제어부로 이루어져, 영상 검지기와 같은 지점 정보 및 공간 정보를 기반으로 하는 실측된 교통정보를 토대로 현장의 교통상황에 따라 가변차선을 전략적으로 운영할 수 있는 환경적응능력을 가지므로 효과적인 교통의 흐름을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 영상 검지기를 기반으로 함으로써 유지 보수가 용이하고 비용도 절감할 수 있다.

Description

영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템
본 발명은 교통신호제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교통 상황에 따라 차량의 주행 가능 차선을 변경하여 과포화된 교통상황을 해소하는 가변차선제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 가변차선제어는 교통신호제어 부문에 있어서 가장 발전이 미흡한 분야 중에 하나이며, 가변차선은 도로의 방향별 수요가 불균형하며, 교통상황이 과포화 상황으로 전이될 때 과포화 혼잡구간에 이용차선을 더 할당함으로써 근본적으로 교통상황이 과포화된 방향의 도로 용량을 증대시켜 가용 교통수요에 적응하도록 하기 위함이다. 그리고, 가변차선은 다른 신호제어 시스템의 운영방식과는 달리 신호제어 운영시 교통사고와 직접적으로 관련이 있으므로, 운영자는 가변차선을 시행하기 전에 가변차선 구간의 전반에 걸쳐 상출 교통의 발생가능성 여부를 사전에 지속적으로 감시하여 안전성을 확보한 후에야 적용이 가능하다.
이러한 가변차선제어 방식은 전세계적으로 폭넓게 적용 및 운영되고 있는 실정이며, 주로 TOD(time of day) 방식을 채택하고 있다. 그러나, TOD 방식은 해당 도로구간에서의 교통수요가 시간대에 따라 안정적으로 전이되는 경우를 전제로 하여야만 매우 효과적이며 안정적으로 적용할 수 있다. 이러한 상황은 주로 출퇴근 시간대에 교통축이 변화하는 경우이며, 주로 대교를 대상으로 매우 안정적으로 사용하고 있다.
그러나, 현재에는 출퇴근 시간대에 따라 교통축의 변화가 있으나 오히려 전구간이 만성지체구간으로 발전하는 경향이 빈번히 일어나고 있으며, 교통방송에서 제공하는 교통정보로 인한 부적절한 교통수요의 분산으로 기존의 TOD 방식으로는 가변차선이 갖는 본래의 취지에 따라 실효를 적절히 거두지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 가변차선제어를 효과적으로 수행하기 위해서는 효과적이며, 신뢰성 있는 교통정보를 기반으로 적용차로에서의 방향별 교통수요를 정확히 계측 혹은 추정할 수 있는 교통정보 수집장치를 필수적으로 요구한다.
그리고, 교통부문에서 이용되는 검지기는 각 해당 검지기로부터 수집 가능한 정보의 용도 및 계측 정확도에 따라 일반적인 정보수집 및 제공용과 신호제어용으로 구분할 수 있으며, 신호제어용은 높은 정밀도와 실시간성을 요구하는 반면에 일반 교통정보수집 및 제공용은 상대적으로 높은 정확도와 실시간성을 필수요건으로 하지 않는다.
이러한 교통부문에서 교통정보 수집을 목적으로 주로 사용되어온 검지기는 유도식 루프 검지기(inductive loop detector; ILD)와 초음파 검지기, 초단파 적외선 검지기 등이다. 이들 검지기들 중 유도식 루프 검지기는 전세계에 가장 널리 이용되는 검지기 중에 하나이다. 유도식 루프 검지기는 교통량과 점유시간 및 비점유 시간 등의 정보를 수집할 수 있으며, 높은 정확도와 안정된 교통정보 수집을 할 수 있다는 장점을 갖고 있으나, 잦은 공사로 인한 루프 코일의 단선, 현장의 설치 공사시 도로통제 및 이로 인한 교통혼잡유발과 차선조정 및 차선 폐쇄시 검지기를 회수하지 못하는 단점이 있다.
이와 같이 유도식 루프 검지기가 갖는 단점을 극복하고 교통정보의 양적 다양화와 질적 향상을 도모하기 위하여 기존 유도식 루프 검지기의 대체 검지기에 관한 여러 연구가 수행되었었다, 이러한 대체 검지기에 대한 연구는 유도식 루프 검지기와 초음파 검지기, 초단파 적외선 검지기, 영상 검지기 등을 대상으로 수행되었으며, 연구결과 영상 검지기가 비록 아직까지는 정확도 및 다양화된 교통정보를 수집하는데 해결하여야 하는 많은 문제가 있으나 기존의 유도식 루프 검지기를 대체할 수 있는 검지기임이 제안되어졌고, 현재는 기존 유도식 루프 검지기의 기능을 능가하고 실용화되어지고 있다.
이 영상 검지기는 기존의 유도식 루프 검지기와는 달리 점유시간, 교통량, 차두시간(headway) 등의 지점 교통정보 이외에 공간적 교통정보로서 대기길이, 대기길이 파급속도, 여행속도 및 여행시간 등의 다양한 교통정보를 계측할 수 있다.
따라서, 본 발명은 영상 검지기와 같은 지점 정보 및 공간 정보를 기반으로 하는 실측된 교통정보를 토대로 현장의 교통상황에 따라 전략적으로 운영될 수 있는 환경적응능력을 갖는 가변차선제어 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예인 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템에서 위상차에 의한 오차 보정을 설명하기 위한 상태도이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가변차선제어를 위한 기초 교통정보를 제공하며, 그 외 수집된 교통정보 영상을 제공함으로써 운영자가 가변차선을 적용할 수 있는 안전한 교통상황을 파악하도록 한 후 목표기능을 수행할 수 있도록 관련정보를 제공하는 교통정보 수집부와; 상기 교통정보 수집부의 교통정보에 따라 가변차선제어의 전반적인 상황을 처리하는 것으로, 가변차선 신호등의 시보를 제공하며, 가변차선제어를 위한 교통상황을 감시하고, 제어 알고리즘에 의해 가변차선제어 시작시점 및 해제시점 결정을 위한 의사결정을 지원하며, 운영자에 의한 의사결정 시점 결정 전략 복제시스템 기능과 가변차선제어 적용 유무 감시 및 제어명령 수행 기능을 하는 중앙 관제부와; 상기 중앙 관제부에서 결정한 바에 따라 가변차선에 대하여 관련한 신호 제어를 수행하여 가변차선 신호등을 제어하여 적용 방향으로 통행권을 부여하는 가변차선 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예인 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도로, 교통정보 수집부(100)와 중앙 관제부(200), 가변차선 제어부(300)로 이루어진다.
교통정보 수집부(100)는 광역적 교통상태를 수집하는 영상 검지기(110)와 환경적 변화 및 기타 하드웨어 시스템의 오동작에 대하여 보완하는 유도식 루프 검지기(120)로 이루어지며, 영상 검지기(110)는 기초 교통정보를 수집하기 위한 영상 검지기로로서 유도식 루프 검지기와 같이 교통량과 점유시간 및 비점유시간 등이 계측될 수 있으며, 그 외 구간 통행속도에 대한 제반 사항을 계측하는 관제용 CCTV(111)와, 광역적 정보만을 계측하는 가변차선제어를 위하여 가장 적합한 시스템으로, 개별차량에 대한 통행속도와 이들 제반정보에 대한 데이터 퓨젼(fusion) 결과를 제공하며, 대기길이 등의 공간상태 정보를 제공하는 영상 전송 카메라(112)와, 관제용 CCTV(111)와 영상 전송 카메라(112)의 영상 신호를 송신하는 영상 송신기(113)로 이루어지며, 가변차선제어를 위한 기초 교통정보를 제공하며, 그 외 수집된 교통정보 영상을 제공함으로써 운영자가 가변차선을 적용할 수 있는 안전한 교통상황을 파악하도록 한 후 목표기능을 수행할 수 있도록 관련정보를 제공한다.
중앙 관제부(200)는 교통정보 수집부(100) 영상 검지기(110)의 영상 송신기(113)로부터 전송되는 영상 신호를 수신하는 영상 수신기(210)와, 영상 수신기(210)와 교통정보 수신부(100)의 유도식 루프 검지기(120)로부터 검지된 교통 정보를 분석하는 검지 정보 분석기(220)와, 신호제어의 전반적인 상황을 처리하는 주전산기(230)와, 운영자가 교통정보를 알 수 있도록 함과 동시에 운영자에 의한 가변차선제어 명령 신호를 출력하는 PC(240)와, 주전산기(230) 및 PC(240)와 가변차선 제어를 위한 가변차선 제어부(300) 사이의 각종 신호 통신을 중계하는 통신 중계기(250)와, 주전산기(230)의 신호에 따라 운영자가 가변차선 신호등의 상태를 알 수 있도록 표시하여 주는 시보 장치(26)와, 주전산기(230)의 신호에 따라 각종 운행 정보 상태에 대한 보고서 및 가변차선 제어에 따른 상황을 문서로 출력하는 프린터(27)로 이루어지며, 신호제어의 전반적인 상황을 처리하는 주요 핵심부로서, 1차적으로 가변차선 신호등의 시보를 제공하며, 가변차선을 위한 교통상황을 감시하고, 제어 알고리즘에 의해 가변차선제어 시작시점 및 해제시점 결정을 위한 의사결정을 지원하며, 운영자에 의한 의사결정 시점 결정 전략 복제시스템 기능과 가변차선제어 적용 유무 감시 및 제어명령 수행 기능을 한다.
가변차선 제어부(300)는 중앙 관제부(200)에서 운영자가 결정한 바에 따라 가변차선에 대하여 관련한 신호제어를 수행하여 가변차선 신호등을 제어하여 적용 방향으로 통행권을 부여한다.
이와 같이 구성된 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 영상 검지기(110)는 교통정보를 수집하고자 하는 현장에 최소한 8 ∼ 12m 높이에 설치하며, 카메라의 요구 수량은 계측범위와 카메라의 설치 위치에 따라 다르게 한다. 영상 검지기(110)의 계측 범위는 약 250m 이내의 공간 상태정보를 계측할 수 있도록 하며, 약 500m 이내의 가변차선 구간에서는 최소한 2개의 영상 카메라를 설치한다. 영상 검지기(110) 관련 설치 위치 및 범위에 따른 기본 요건은 다음 표 1과 같다.
카메라의 위치 가변차선 적용범위 카메라 소요대수 비고
Mid-Block 250m 이내 2 카메라의 높이(8m 이상)
250 ∼ 500m
500 ∼ 750m
750m 이상 4
유입 - 유출부 250m 이내 1
250 ∼500m 1
500 ∼750m 2
750m 이상 3
그리고, 다른 현장 장비로는 유도식 루프 검지기(120)를 설치한다. 유도식 루프 검지기(120)는 영상 검지기의 단점인 악천후와 검지기 및 카메라의 불량상황에 의하여 수집된 교통정보의 오류를 보완하는 데 사용하는 것으로, 유도식 루프 검지기(120)로부터 수집되는 교통정보는 교통량과 점유시간 및 비점유시간이다. 이는 영상 검지기(110)가 야간의 경우 교통량과 점유시간 및 비점유시간에 대한 계측이 정확도가 낮기 때문에 가변차선제어를 효과적으로 수행하기 위하여 교통정보의 수집을 유형에 따라 이원화하기 위함이다. 이렇게 함으로써 상호 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 영상 검지기의 계측범위 외의 사각영역에 유도식 루프 검지기(120)를 설치함으로써 제어구간 전 범위에 대하여 효과적인 교통정보를 수집할 수 있다.
이와 같이 설치된 영상 검지기(110)로부터 송신되는 교통정보 영상은 검지 정보 분석기(220)에서 분석되며, 검지 정보 분석기(220)에 의해 검지영역 자동설정, 기초 교통정보 수집, 전략정보 수집, 임계치 자동 결정 및 링크 성능 인덱스(link performance index : LPI) 정보 생성 등의 기본 기능이 수행되는 데, 각 기본 기능에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
첫째, 검지영역 자동설정 기능은 시스템을 설치 및 운영시 운영자로 하여금 시스템의 운영환경 및 각종 변수(parameter)들의 입력을 최소화하여 영상 검지기(110)에서 가장 단점으로 지적되고 있는 폐색(occlusion)의 영향을 최소화할 수 있도록 최적 검지영역을 용도에 적합하도록 지원하는 기능으로, 이 기능에 의하여 생성되는 정보는 확률적 기반에 근거 있는 자료로서 제시되며, 계측된 정보의 신뢰성을 보장한다. 그리고, 검지영역 자동설정은 영상 검지기(110)로부터 전송된 교통정보 영상을 수평성분을 기준으로 약 10개 영역으로 구분하여, 각 영역에서 변화되는 그레이 레벨(gray level)의 변화를 기초 정보로 하여 최적 영역을 설정한다.
이와 같은 검지영역 자동설정 기능에 의해 생성될 수 있는 정보들은 적정 검지 영역을 설정하기 위한 초기 생성 정보로서 각 접근로의 차선(궤적) 구분, 일반 통행 이외의 인입-인출 등의 차선별 방향성 구분, 각 차선별로 폐색을 최소화할 수 있는 영역 설정, 차량 추적 영역 설정, 도로의 곡선 선형성을 검증하고 이에 따라 폐색이 최소화되도록 검지영역을 검증할 수 있도록 부대 기능을 수행하기 위한 곡선 선형 기하구조 특징의 검출 등이다.
둘째, 기초 교통정보 수집 기능은 유도식 루프 검지기 기능에 해당하며, 일반적으로 유도식 루프 검지기가 수집할 수 있는 정보들을 수집한다. 이 기초 교통정보 수집기능에서 처리할 수 있는 교통정보는 교통량, 점유 시간, 비점유 시간, 차두시간(headway), 차종 등이다. 이러한 교통정보들은 운영자가 사전에 설정한 단위시간동안 목적한 접근로의 차선에 대하여 관련 정보를 수집한다. 운영자가 사전에 설정하여야 하는 단위시간은 시스템의 운영 옵션(option)으로 정의되며, 선택사항은 시스템에서의 정보의 갱신주기를 의미하는 것으로서, 시스템에서는 실시간 정보수집을 기본 전제로 한다.
이러한 수집정보에 대한 운영자 옵션의 제한 사항과 기본 특성은 다음의 표 2와 같다.
구분 운영자 설정 제한사항 기타사항 비고
개별차량 시간설정
교통량 o o 시간설정시 24시간 제한 차두시간은 점유와 비점유시간으로 산출됨 시간 : 분 ∼ 24시간
점유시간 o o
비점유시간 o o
차두시간 o o
차종 o o 3종 이내 -
표 2에서 제시된 바와 같이 영상 검지기(110)의 기초 교통정보 수집 기능에서는 유도식 루프 검지기(120)에서 수집할 수 있는 기초 정보를 수집할 수 있도록 하고 있다.
셋째, 전략정보 수집 기능은 영상 검지기(110)의 기본 특성이라 할 수 있는 광역적 교통정보 수집 기능을 의미하는 것으로, 최적 신호제어를 위한 정확하고 신뢰도 높은 정보를 추출하기 위하여 영상처리 가능 영역에 대한 유입 개별차량에 대하여 대기길이, 개별차량 속도, 개별차량 통행시간 등의 교통정보를 전략적 교통정보로서 수집한다.
개별차량의 통행 시간 및 속도는 공간적 교통정보로서 고속도로의 경우 정보제공용으로 효과적으로 활용될 수 있으며, 도시 교차로의 경우에는 과포화제어는 물론 감응제어 및 신호 연동화에 효과적으로 활용될 수 있는 핵심적인 정보로 활용될 수 있는 것으로, 기초적으로 차량 추적 알고리즘을 기반으로 하여 계측한다. 그리고, 대기길이 계측은 최적 신호제어를 위한 정확하고 신뢰도 높은 정보를 추출하고, 차량추적 알고리즘의 신뢰도를 보완하는 것으로, 기본적으로 가장자리 검출 필터(edge detection filter)를 적용하는 것으로 하며, 이에 차량 추적알고리즘을 결합하는 복합형 알고리즘으로 적용한다.
넷째, 임계치 자동결정기능은 차량 추적 알고리즘에서 필수적으로 요구되는 임계치(Threshold)를 보다 효과적이며, 정확한 값으로 적용하기 위하여 다이내믹 옵티말 스레쉬홀딩 방법(dynamic optimal thresholding method)을 적용한 것으로, 기존의 타 시스템에서 사용되고 있는 난수 발생 보완방식 혹은 신경망 적용에 따른 보정 방식과는 달리 실시간으로 수집되는 영상에 대하여 실시간 최적화된 임계치를 생성하여 적용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이러한 최적화된 임계치 산출 알고리즘에 의하여 생성된 정보는 계측 정보의 정확도를 더 한층 보완할 수 있을 뿐만 아니라 운영자에 대하여 운영상의 위험도를 최소화 할 수 있다.
다섯째, 링크 성능 인덱스 정보 생성기능은 교통 관제시 적용된 제반사항에 대하여 적용 효과를 계측하고 이를 평가할 수 있는 매우 우수한 교통지표가 되는 것으로, 이와 관련한 정보는 충격파 속도(shockwave), 지체시간 등이다.
충격파 속도는 교통관제 측면에서 매우 중요한 정보이다. 이러한 정보는 교통신호제어 전략에 있어서 과포화 제어시 직접적으로 활용될 수 있는 정보로서, 대기길이 풀림 속도와 형성속도로 구분될 수 있다. 형성속도는 대기길이가 확산되는 속도를 의미하며 이는 곧 교통상황이 유고시 이에 대한 충격을 계측할 수 있음을 간접적으로 암시한다. 또한 신호제어의 경우에는 차량의 혼잡 현상을 예측하여 상류부 유입량을 제어할 수 있는 기준 정보로 활용될 수 있다. 대기길이 풀림 속도는 접근로의 하류부에서 인접 교차로의 상류부 주변의 교통상태를 간접적으로 추정할 수 있는 기초정보를 제공할 뿐만 아니라 대기길이 형성속도와 결합되어 최적 현시결정을 위한 전략정보로 활용될 수 있다.
그리고, 지체시간은 영상 검지기(110)의 가시영역(view field)에 준하여 계측되며, 차량평균 지체시간과 총 차량에 대한 누적지체시간의 정보로 수집된다. 또한 이러한 지체시간은 각 접근로별 통합된 정보로서 생성이 가능하며 혹은 개별차선에 대하여 계측될 수도 있다. 이에 대한 정보 생성은 운영자의 선택사항으로 결정된다.
이와 같은 교통정보 수집 기능에서 차량 추적 방법은 설정된 검지 영역 중 최소 수평영역 설정하고, 설정된 모든 검지영역을 최소영역으로 스케일링(scaling)을 수행하고, 대상 영상의 평활화를 수행함으로써 영상 자료를 전처리하며, 기준 영역에 대하여 차량 1대 분의 영역을 초기 검출영역으로 설정하고, 프레임과 프레임간의 그레이 레벨 차이를 산출하여, 그레이 레벨 차이가 임계값 이상인 경우 새로운 차량 유입으로 판단하여 검출된 최종 그레이 레벨을 차량 추적 소스 데이터로 설정함으로써 차량을 검출하며, 차량의 이동가능 최대영역(일반적으로 수직영역)을 설정하고, 가능영역에 대하여 스케일링 및 평활화를 수행하여, 기준치 소스 데이터와 목표 데이터간의 영역 에러 합을 산출한 후, 영역 에러 합의 그룹 중 최소가 되는 위치가 차량이 이동된 영역으로 판정함으로써 차량 추적을 하며, 차량의 위치를 참조하여 대상 차량의 위치가 검지영역 유출부에 도달해 있는지 판단하여, 검지영역 유출부의 이동범위 5% 이내인 경우에는 통과한 것으로 판단한다.
그리고, 영상 검지기(110)로부터 전송된 3차원의 실제 영상을 2차원 영상으로 전환함으로서 나타나는 위상차에 의한 오차는 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같은 방식으로 보완할 수 있다.
수학식 1에서 각 변수는 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, Dd 는 계측 거리로부터 차감될 거리, Rd 는 함수식으로부터 계측된 계측거리, Hv 는 차량의 평균 높이(약 1.7m), Hc 는 영상 검지기(110) 카메라의 높이를 나타낸다.
따라서, 수학식 1로부터 실제의 거리는 다음의 수학식 2와 같이 추정된다.
Re=f(x)-Dd
수학식 2에서 Re 는 추정된 실거리, f(x) 는 거리 산출 방정식, Dd 는 차감될 거리를 나타내며, x 는 영상 자료에서의 픽셀(pixel)을 나타낸다.
이와 같은 기능에 의해 검지정보 분석기(220)는 영상 검지기(110)로부터 전송된 영상 정보를 통해 각종 교통상황 정보를 수집하여 주전산기(230)로 전송하면, 주전산기(230)는 전송된 교통상황 정보를 기반으로 가변차선제어의 적용 여부의 시점을 결정한다. 그리고, 주전산기(230)는 수집된 각종 교통상황 정보를 PC(240)를 통해 운영자가 알 수 있도록 하며, 프린터(27)를 통해 그에 다른 보고서를 출력하며, 이전에 주전산기(230)는 가변차선 제어부(300)의 제어 동작에 따른 가변차선 신호등의 표시상태를 시보 장치(260)를 통해 운영자가 알 수 있도록 한다.
그러면, 운영자는 PC(240)를 통해 주전산기(230)에 의해 표시되는 관련정보 및 교통정보 영상을 모니터링 하여 가변차선제어의 적용여부를 결정한다.
이때, 가변차선제어는 양방향 제어구간 내에서의 밀도-균형제어 개념으로 제어하며, 이를 토대로 교통상황을 보다 정밀하게 판단하기 위하여 속도 및 교통량 정보와 연계한다. 구간 내 차량 대수 추정은 영상 검지기(110)에서 대기길이 계측시 이동대기와 정지대기를 구분함으로써 수집되는 정보로 추정된다. 이 대기길이 정보는 대기길이의 정보를 시작위치의 끝의 위치로 결정함으로서 개략화된 차량의 대수를 추정한다. 그리고, 밀도는 단일 구간 내에서 존재하는 차량의 대수로 정의한다.
이와 같은 동작 중 교통상황이 과포화되어 가변차선제어 시점이라 판단되면, 운영자가 PC(240)를 통해 가변차선제어 명령을 신호를 전송하고, 가변차선 제어명령은 통신 중계기(250)를 통해 가변차선 제어부(300)에 인가된다. 그러면, 가변차선 제어부(300)는 1차적으로 적용 가변차선 구간에 대하여 일정 단위시간 동안 차량의 통제를 전면 금지하기 위하여 가변차선 신호등을 제어한다. 이후, 차량통행 없음에 대한 교통상황을 확인 후 운영자가 PC(240)를 통해 적용 방향으로 통행권을 부여하기 위한 명령 신호를 전송하면, 적용 방향으로 통행권을 부여하기 위하여 가변차선 신호등을 제어하여 통행권을 부여한다. 그리고, 과포화된 교통상황이 해소되어 가변차선제어에 의해 부여된 통행권을 취소할 경우에도 상기와 같은 동작에 의해 가변차선 신호등을 제어하여 부여된 통행권을 취소한다.
이때, 주전산기(230)는 신경망 이론에 의해 실시간으로 검지정보 분석기(220)로부터 전송되는 수집된 교통정보들을 기반으로 운영자가 가변차선제어를 결정하는 시점과 연계하여 학습하게 되며, 이러한 학습 결과에 의해 운영자의 판단 근거를 복제한다. 이렇게 함으로써 운영자가 가변차선제어를 수행하는 시점부터 일정 기간(기후 및 날씨 조건, 그리고 교통상황조건 및 시간대) 등의 다양한 조건에 대하여 능동적으로 학습할 수 있으며, 학습 결과 교통상황 정보를 기반으로 패턴 결합 기술(pattern matching technique)에 의하여 자동 판단이 효과적으로 수행된다.
그리고, 주전산기(230)는 가변차선제어를 실행할 때, 통신 중계기(250)를 통해 가변신호 제어부(300)에서 전송되는 가변차선제어 결과에 대한 신호에 따라 가변차선 신호등의 상태를 운영자가 알 수 있도록 시보 장치(260)를 통해 표시하며, 가변차선제어시의 교통정보에 대한 보고서 및 가변차선제어의 동작을 프린터(270)를 통해 문서로 출력되게 한다.
이와 같이 본 발명은 영상 검지기와 같은 지점 정보 및 공간 정보를 기반으로 하는 실측된 교통정보를 토대로 현장의 교통상황에 따라 가변차선을 전략적으로 운영할 수 있는 환경적응능력을 가지므로 효과적인 교통의 흐름을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 영상 검지기를 기반으로 함으로써 유지 보수가 용이하고 비용도 절감할 수 있다.

Claims (10)

  1. 가변차선제어를 위한 기초 교통정보를 제공하며, 그 외 수집된 교통정보 영상을 제공함으로써 운영자가 가변차선을 적용할 수 있는 안전한 교통상황을 파악하도록 한 후 목표기능을 수행할 수 있도록 관련정보를 제공하는 교통정보 수집부와;
    상기 교통정보 수집부의 교통정보에 따라 가변차선제어의 전반적인 상황을 처리하는 것으로, 가변차선 신호등의 시보를 제공하며, 가변차선제어를 위한 교통상황을 감시하고, 제어 알고리즘에 의해 가변차선제어 시작시점 및 해제시점 결정을 위한 의사결정을 지원하며, 운영자에 의한 의사결정 시점 결정 전략 복제시스템 기능과 가변차선제어 적용 유무 감시 및 제어명령 수행 기능을 하는 중앙 관제부와;
    상기 중앙 관제부에서 결정한 바에 따라 가변차선에 대하여 관련한 신호 제어를 수행하여 가변차선 신호등을 제어하여 적용 방향으로 통행권을 부여하는 가변차선 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 교통정보 수집부는 기초 교통정보를 수집하기 위한 영상 검지기로로서 교통량, 점유시간, 비점유시간 및 그 외 구간 통행속도에 대한 제반 사항을 계측하는 관제용 CCTV와;
    개별차량에 대한 통행속도와 이들 제반 정보에 대한 데이터 퓨젼 결과를 제공하며, 대기길이 등의 공간상태 정보를 제공하는 영상 전송 카메라로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 교통정보 수집부는 유도식 루프 검지기를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 관제부는 상기 교통정보 수집부로부터 수집된 교통정보를 분석하는 검지 정보 분석기와;
    가변차선제어의 전반적인 상황을 처리하는 주전산기와;
    운영자가 교통정보를 알 수 있도록 함과 동시에 운영자에 의한 가변차선제어 명령 신호를 출력하는 PC와;
    상기 주전산기 및 PC와 가변차선 제어부 사이의 각종 신호 통신을 중계하는 통신 중계기와;
    상기 주전산기의 신호에 따라 운영자가 가변차선 신호등의 상태를 알 수 있도록 표시하여 주는 시보 장치와;
    상기 주전산기의 신호에 따라 각종 운행 정보 상태에 대한 보고서 및 가변차선 제어에 따른 상황을 문서로 출력하는 프린터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서, 상기 중앙 관제부 또는 검지정보 분석기는 상기 교통정보 수집부의 교통정보 영상을 기반으로 하여, 검지영역 자동설정, 기초 교통정보 수집, 전략정보 수집, 임계치 자동 결정 및 링크 성능 인덱스 정보 생성 등의 기능을 통해 교통상황 정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 검지영역 자동설정 기능은 교통정보 영상을 수평성분을 기준으로 약 10개 영역으로 구분하여, 각 영역에서 변화되는 그레이 레벨의 변화를 기초 정보로 하여 각 접근로의 차선 구분, 차선별 방향성 구분, 폐색 최소화 영역 설정, 차량 추적 영역 설정, 곡선 선형 기하구조 특징 검출 등을 위한 최적 영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
  7. 청구항 5 에 있어서, 상기 전략정보 수집 기능은 차량 추적 방법에 의해 차량의 대기길이,개별차량 속도, 개별차량 통행시간 등의 교통정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 임계치 자동설정 기능은 계측 정보의 정확도를 보완하고, 운영자에 의한 운영상의 위험도를 최소화하기 위하여 다이내믹 옵티말 스레쉬홀딩 방법을 통해 차량 추적 방법에 필요한 임계치를 실시간으로 최적화하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 링크 성능 인덱스 정보 생성 기능은 교통 관제시 적용된 제반사항에 대하여 적용 효과를 계측하고 이를 평가하기 위한 충격파 속도, 지체시간 등의 교통지표를 계측하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 가변차선 제어부는 상기 중앙 관제부로부터 가변차선제어 신호가 있으면 적용 가변차선 구간에 대하여 일정 단위시간 동안 차량의 통제를 전면 금지하기 위한 가변차선 신호등의 제어를 한 후, 차량통행 없음에 대한 교통상황을 확인 후 운영자가 적용 방향으로 통행권을 부여하기 위한 명령 신호를 전송하면, 적용 방향으로 통행권을 부여하기 위하여 가변차선 신호등을 제어하여 통행권을 부여하는 것을 특징으로 영상 검지기 기반의 가변차선제어 시스템.
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