KR20020075813A - 교통센서 및 그것을 이용한 완전 감응식 신호기 시스템. - Google Patents

Abstract

본 발명은 교통센서 및 그것을 이용한 완전 감응식 신호기 시스템에 관한 것으로서, 광파이버와 센서가 부설된 교통센서를 도로의 차선에 서로 마주보게 여러 개를 설치하여, 교통센서는 각각 수백Hz 이상의 주파수로 적외선 신호를 주고받을 수 있어 혼선을 최소화하고, 차량의 통행으로 광신호의 차단 시간을 비교, 분석, 계산하여 교차로 중계기로 전송, 상기 교차로 중계기에는 각 도로의 차량흐름과 횡단보도 횡단 대기자를 파악하여 순차 신호등의 주기의 변화를 가져올 수 있어, 능동적인 신호등 제어가 가능하며, 상기의 중계기는 서로 데이터 전송이 가능하여, 중앙 통제소에서 각각의 중계기를 제어 할 수도 있으면서 전체적인 도로 상황을 감시, 제어를 할 수 있는 교통센서 및 그것을 이용한 완전 감응식 신호기 시스템이다.

Description

교통센서 및 그것을 이용한 완전 감응식 신호기 시스템.{omitted}

본 발명의 교통센서 및 그것을 이용한 완전 감응식 신호기 시스템을 개시한다.

개시된 본 발명은 차로와 보도가 교차하는 교차로의 도로 및 보도 여러 곳에 설치되어 각 차도에 정체된 차의 흔적뿐 아니라 정체된 길이까지 판단, 교차로 통과 진행 시간의 시차의 변화를 능동적으로 수행할 수 있는 완전 감응식 신호기 시스템이다.

먼저, 이러한 시스템이 실현하기 위해서는 교통량 및 흐름을 인식할 수 있는 센서가 필수 적이다.

교통신호제어장치는 교차로 및 횡단보도 등에 상기의 센서가 설치되어 신호등을 제어하는 교통신호제어기의 기능을 수행하고 있다.

현재 사용되는 센서로는 도로에 매설된 루프형 감지기가 사용되었으나 차량의 통행 및 기타 이유에 의해 도로 파손시, 복구의 어려움과 교통의 흐름의 센서로서 감지 능력 및 교통흐름 제어에 한계성이 노출되었고, 현재에는 카메라를 이용한 영상의 이미지물 흐름을 파악, 분석하여 교통량의 확인 및 감지하는 추세로 증가하고 있다.

그러나 이러한 감지기는 우리 나라 교차로 특히, 대도시의 출, 퇴근 시간에 차량이 홍수같이 밀려들 때, 주어진 상황을 최대한 이용하여 교통의 흐름을 통제하기에는 영상을 이용한 감지시스템도 제 기능을 발휘할 수가 없어, 야기되고 있는 교통대란과 에너지 낭비요인에 적극적인 대처가 요망되고 있다.

이에 본 고안은 적외선을 이용한 광파이버 기능과 센서가 부착된 교통센서를 제공함과 동시에 도로 노면 상에 설치, 다수개의 교통센서로 각 차선의 차량 흐름과 정체 상황을 효과적으로 감지하여 효율적인 교통신호기의 제어를 수행하고 각종 정보를 중계기로 전송 인근하는 다른 교차로의 기지국과 함께 교통 통제로 원활한 흐름을 유도 할 수 있음은 물론, 중계기를 통한 상위의 중앙 통제소에서 전체적인 교차로를 감시, 제어, 통제할 수 있는 교통센서와 교통센서를 이용한 완전 감응식 신호기 시스템의 제공을 목적으로 제공 하고자 한다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른 교통센서의 외관사시도

도2는 본 발명의 실시 예에 따른 교통센서의 분해도

도3은 본 발명의 실시 예에 따른 교통센서의 절단면도

도4는 본 발명의 실시 예에 따른 교통센서의 구성도

도5는 본 발명의 실시 예에 따른 교통센서를 교차로의 차선에 설치한 설치도

도6은 본 발명의 실시 예에 따른 교통센서가 설치된 교차로 설치도

도7은 본 발명의 실시 예에 따른 완전 감응식 신호기 시스템의 동작 예시도

도8은 본 발명의 실시 예에 따른 교통센서 및 그것을 이용한 완전 감응식 시스템의 신호 흐름도

도9는 도4에 대해 본 발명의 교통센서의 다른 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

10:케이스 11:투광창

13:적외선 필터 15: 커넥터

17:반사거울 19:발광부

19' : 수광부 20:지지판

30:전구 31:수용부

35:기판 37:케이블

39:안내관 50:체결나사

51:체결홈 55:홈

57:나사 100:교통센서

101:아스팔트 150:전송케이블

200:황생중앙차선 201:백색차선

203:횡단보도 500:기지국

505:통신선

상기의 목적을 달성할 수 있도록, 본 발명은 첨부된 예시도면에 의해 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 완전 감응식 신호기 시스템이 가능하도록 센서부에 해당하는 교통센서를 도시한 외관 사시도를 도1에서 보였고,

도2는 교통센서의 분해 사시도이며,

도3은 도2의 측 절단면도이고,

도4는 교통센서의 구성도를 도시하고 있으며,

상기에 도시된 교통센서(100)는 지지판(20)과 케이스(10)로 분리 가능하고, 차량이 빈번하게 주행하는 도로 노면상의 차선에 설치되어지므로 차량의 하중과 충격에 강한 내구성을 갖도록, 본 발명의 교통센서(100)의 케이스(10)는 스텐레스 재질로 외관을 감싸면서 지지판(20)에 의해 지지되며, 케이스(10) 외관 5면의 표면 중앙부에는 내구성이 강한 플라스틱 재질로 빛은 투과할 수 있는 투광창(11)이 형성된다. 이러한 이유는 도로 주행 환경에 악영향을 주는 야간 또는 악천우 의 기후 그리고 폭설에 대응하기 위해 상기의 교통센서(100) 내부의 빛을 투광창(11)을 통해 발산하도록 하여 도로차선 표시 기능과 겨울철 폭설에 신속히 차선에 쌓인 눈을 녹여 도로의 차선 기능 회복에 도움을 줄 수 있으면서, 차량이 감소한 심야 시간동안에는 차량의 위해 켜두었던 가로등 일부를 소등하고 그에 따라 어두워진 도로 차선을 소 전력이 소비되는 교통센서(100)로 에너지 절약을 기대할 수도 있다.

상기의 교통센서(100)는 전구(30)와 적외선 발생 및 신호를 송, 수신하는 회로 기판(35)이 수용될 수 있도록 수용부(31)가 형성되고, 회로기판(35)에서는 고유의 수백Hz 신호를 발생시키며, 지지판(20)에 대하여 일정 높이(차량의 주행방해를최소화하기 위해 약 5cm정도 높이)에 형성된 적외선 발생부(19)와 적외선 수공부(19')에 연결된다.

회로기판(35)은 수광부(19')에 감지된 신호에 대해 고유 주파수가 아닌 다른 신호는 필터링 하여 에러율을 제거하는 기능을 하며, 상기의 적외선 발생부(19)와 적외선 수광부(19')는 적외선 필터(11)와 함께 교통센서(100) 일 측면의 투광창(11)에 나란히 설치되어지고, 그 투광창(11) 배측면에는 다시 말해, 도4에 도시된 것처럼 적외선 발생부(19)와 적외선 수광부(19')에 대해 반대편 외표면 위치에 적외선필터(11) 적외선 안내관(39)이 형성됨이 바람직하고, 직각 구부러지는 곳에는 반사거울(17)로 입사된 적외선을 일정 각도로 반사시키기 위한 구조를 갖는다.

즉, 교통센서(100) 두 개가 한 조를 이루어 차도를 사이에 두고 차량이 주행하는 차로를 표시하는 차선의 노면 표시에 교통센서(100)가 설치되고 마주보는 다른 차선에 또 다른 교통센서(100)가 설치된다. 이때, 교통센서(100)의 적외선 발생부(19)에 발생된 적외선이 적외선 발생부(19)를 출발하여 마주보는 다른 차선에 설치된 교통센서(100)의 안내관(39)과 두 개의 반사거울(17)을 지나 다시 처음 출발한 교통센서(100)의 적외선 필터(13)를 통과하여 수광부(19')에 최종적으로 도착되어지도록 하는 구성을 이룬다.

상기의 적외선 발생부(19)는 적외선을 방출하는 발광다이오드(LED) 등의 소자를 이용할 수 있고, 적외선 수광부(19')는 포토트랜지스터(PotoTR) 소자로 기능을 수행할 수 있다. 즉, 광파이버와 광센서 기능을 갖는 교통센서(100)는 이로서,교통센서(100) 사이에 차량의 통행으로 적외선을 차단 그리고 다시 입사될 때, 이러한 적외선 신호를 감지하여, 기판(35)으로 전송되고 기판(35)에서는 신호를 증폭하여 케이블(37)을 통해 커넥터(15)와 연결되어 커넥터(15)는 다시 전송케이블(150)에 연결되어 기지국(500)으로 연결되어 분석하고 판단하여 신호등을 제어할 수 있는 구조이다.

즉, 기지국(500)으로부터 교차로에 설치된 신호등이나 교통센서(100)는 모두다 전원과 신호제어의 통제를 받는다.

상기의 교통센서(100)에 커넥터(15)는 도4에 보여지는 것처럼, 교통센서(100) 양측으로 복수개 형성되고 측 방향으로 적외선 발생부(19)와 적외선 수광부(19')가 형성되고 그 배면으로 적외선 안내관(39)이 형성됨이 바람직하다.

교통센서(100)를 도로상 황색의 중앙선(200)이나 백생의 차선(201)에 부착 및 설치 시에는 설치 하고자하는 곳에 먼저, 드릴로 구멍을 뚫고서 지지판(20)을 나사(57)로 고정하고 케이스(10)를 지지판(20)과 조립하고 체결홈(51)에 체결나사(50)로 결합 설치한다.

다음은 상기의 교통센서(100)는 도5에 도시된 것처럼, 각 차선마다 그리고 횡단보도(203)앞 정지선에서 일정길이의 사이를 두고 여러 개를 연장 설치됨이 바람직하다. 예를 들면 정지선에서 1m, 10m, 20m, 30m의 기준으로 할 수 도 있으며, 차선 및 도로나 교차로 상황에 따라 일정간격의 길이를 선택하여 설치될 수 있다.

또한, 횡단보도(203) 출발점에도 설치되어 횡단하고자 하는 보행자 유, 무를 확인 가능하고, 이렇게 설치된 교통센서(100)들은 각자 신호를 감지하고 감지된 신호를 기지국(500)에 전송하고, 기지국으로부터 제어신호를 입력받아 교통센서(100)의 전구(30) 점멸이나 신호등의 등화를 교통의 사정에 따라 능동적으로 점멸시킬 수 있다.

기지국(500)의 제어프로그램은 만약, 교차로가 4개의 도로가 만나는 경우, 한 도로를 선택하여 A도로라 하고 시계방향으로 B도로, C도로, D도로라 임으로 프로그램화하고, 각 도로에 설치된 교통센서(100)의 정보는 A도로, B도로, C도로, D도로의 도로 상황을 파악할 수 있도록 한다.

기지국(500)은 교차로의 모든 교통센서(100)와 연결되어 각각의 교통센서(100)에서 전송된 신호를 분석하여 각각의 신호등 점멸 시간을 각 도로의 상태 파악으로 프로그램으로 신호등 주기를 가감하여 교차로 신호등을 점멸 할 수 있게된다.

이러한 기능을 원활히 수행할 수 있도록, 도6에 보여진 것처럼 교통센서(100)가 각각의 도로 차선에 설치되었을 때, 상기의 도로의 일차선 즉, 중앙선으로부터 일차선 교통센서(100)의 신호를 정지선으로부터 1m 떨어진 곳의 교통센서(100)를 AR0, 그리고 상기 AR0로부터 일정거리 떨어져 설치된 교통센서(100)를 AR1, AR2, ·…·ARn 로 한다. 여기서 A는 하나의 도로를 의미하며, R은 차선을 의미하고, 숫자는 정지선으로부터 설치된 순서를 의미한다.

AR0, AR1, AR2, ·…·ARn 에 각각 설치되는 교통센서(100)는 다음 차선에 설치되는 AR₀0 ·…·AR_∞n 까지 서로 마주보는 2개를 묶어 1조로 하고 일정 간격을두로 여러 조로 형성시키는 게 바람직하다. 즉 AR0-1조, AR0-2조 명칭할 수 있다.

각조의 간격은 1-3m 사이가 바람직하다.

그 이유는 차선에 정체된 차량의 흐름과 정체를 1개조만으로 감지하는 것보다는 1개조 이상의 여러 조에서 감지된 센서를 기지국으로 전송되어 기지국에서는 AR0, AR1, AR2, ·…·ARn, BR0, BR1, BR2 ·…·의 모든 교통센서(100)의 신호는 프로그램 수행에 정확한 정보 제공이 되며, 이로 인해 보다 정확한 각각의 차선의 도로 상태를 확인, 판단할 수 있게되어 제어신호를 발생하여 각각의 신호등 또는 교통센서(100)를 통제할 수 있으면서, 각 차선의 차량의 진행 평균속도 및 기타 정보를 얻을 수 있게 된다.

이러한 의미는 보다 신뢰성 있는 교통시스템을 구현할 수 있으면서 동시에 각 차선별로 진행 속도와 정체 길이를 확인하고 판단할 수 있어 능동적인 시스템으로 차량 운전자에게 질 높은 도로 서비스를 제공할 수 있게 된다.

도7은 본 발명의 실시 예에 따른 완전 감응식 신호기 시스템의 동작 예시도이며, 기지국(500)의 알고리즘의 흐름 형식으로 도시하였고,

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 교통센서 및 그것을 이용한 완전 감응식 시스템의 신호 흐름도로,

전체적인 도시의 교차로 신호와 제어 신호 및 교통흐름의 정보 등을 중계기 그리고 중앙 통제소까지 연결되어 중앙통제소는 각각의 교차로 통제 신호뿐만 아니라, 각각의 교차로 상황까지 파악할 수 있다.

이를 위해 기지국(500)은 모뎀이나 LAN 카드로 네트워크 또는 부가적 코덱장비를 사용하여 전용회선이나 전화선에 연결되어 중계기 또는 중앙통제소와 전이중 통신이 가능함을 밝히는 바이다.

상기의 기지국(500)은 도7에 보여지는 것처럼 CPU 칩이 내장되어 프로그램을 수행할 수 있으며 신호등 제어기 그리고 각각의 교통센서(100)로부터 전송되어온 정보를 바탕으로 프로그램 상으로 신호등을 제어함과 동시에 필요에 따라 교통센서(100)의 전등(30)을 점멸시키는 기능으로 눈 녹임을 가속화하거나 도로의 차선 분간을 명확히 할 수 있으며, 이로 인해 야간이나 악천우에도 교차로의 원활한 소통에 도움이 될 수 있고, 한 구간의 시간차를 계산하여 교통량의 흐름이라든가, 정체길이 및 효과적인 교차로 신호등을 능동적으로 제어할 수 있으면서 만약, 자체 이상이나 프로그램 결합 등의 정상동작 불능일 경우, 인터럽트를 프로그램 소프트웨어나 하드웨어적으로 동작시켜 세팅된 기본적 프로그램으로 교차로의 신호등을 제어하고 도8에 도시된 중계기를 거쳐 중앙통제실로 고유 교차로 번호와 에러나 그 상태를 전송하여 중앙통제실에서 경보로 교통감시자에게 알릴 수 있도록 한다. 즉, 기지국(500)은 중계기와 통신선(505)으로 통신이 가능하여 중계기에서는 교차로 및 이웃하는 교차로의 상황까지 상황 판단이 가능하여 프로그램으로 각각의 기지국(500)에 제어명령을 전달하여 더욱 효과적인 교통흐름을 통제할 수 있으며, 최종 중앙통제소와 통신으로 중앙통제실 한곳에서 한눈에 도시의 교차로 흐름상태 확인은 물론, 각각의 기지국(500)에 대해 제어명령을 전송하여 완전 감응식 신호등 시스템을 구현할 수가 있게 되었다.

상기의 교통센서(100)와 기지국(500)에 전송케이블(150)을 설치할 때는 도로상부 표면을 약 수cm 정도의 깊이와 폭을 갖는 홈을 내어 전송케이블(150)을 매설할 수 있으므로 간단한 되메우기로 전송케이블(150)을 매립할 수 있다.

상기의 교통센서(100)의 다른 실시 예로 도9에 도시된 것처럼, 케이스(10)의 투광창(11) 한 면에 적외선 발광부(19)를 그리고 그의 배측면에 적외선 수광부(19')가 형성되도록 할 수도 있어, 상기의 교통센서로서 기능을 수행하도록 한다.

결국, 본 발명의 교통센서(100)는 일정 주파수의 적외선 신호발생과 수신으로 교차로 차선에 설치되어 차량의 이동으로 인한 적외선 차단과 주사된 적외선 신호를 감지할 수 있는 교통센서(100)를 1개 이상 여러 개 혹은 수십 개를 차선에 설치하고 기지국(500)에 연결되면서, 기지국(500)은 각각의 교통센서(100)의 신호를 분석하여 교통 흐름을 파악, 신호등 점멸 주기를 가감할 수 있으며, 기지국(500)은 중계기를 거쳐 중앙통제소까지 연결되어 상호 통신으로서 각각의 교차로의 교통 흐름을 중앙통제소에서는 확인 가능함과 동시에 선택된 원격지의 교차로 신호등을 원격지인 중앙통제소에서도 제어 명령으로 제어할 수 있는 본 발명은, 교차로상 교통센서(100) 및 그것을 이용한 완전 감응식 신호기 시스템을 제공할 수 있는 특징이 있으며, 상기의 교통센서(100)를 이용하여 본인이 서술한 방법에 한정하지 않고 교차로 제어 방법이 다양성뿐만 아니라 다방면으로도 활용할 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명으로 상습적인 교통대란에 시달리는 차량운전자에게 최적의 도로 서비스 제공과 기후의 악조건 하에서도 교차로 제 기능을 충분히 수행할 수 있으며, 심야시간대에는 가로등을 일부 소등하여 에너지 절약과 도로의 교차로 통행 기능을 수행으로 에너지 및 시간 절약으로 물류비용 감소 등 상당한 경제적 효과가 기대됨.

Claims (2)

1. 교통센서 및 그것을 이용한 완전 감응식 신호기 시스템에 있어서, 교통센서는 스텐레스 재질의 케이스(10)와 지지판(20)으로 분리 결합 가능하며;

   지지판(20)은 도로의 차선(200, 2001) 바닥에 홈(55)과 나사(57)로 고정되며 케이스(10)는 지지판(20)의 체결홈(51)에 체결나사(50)로 결합되고;

   상기 케이스(10)의 각 표면의 각 중앙부에는 투광창(11)이 형성되고;

   상기 케이스(10)에 기판(35)과 전구(30)가 수용부(31)에 수용되며;

   상기의 기판(35)은 적외선 발광부(19)와 적외선 수광부(19')로 연결되고; 상기의 적외선 발광부(19)와 적외선 수광부(19')는 상기의 케이스(10) 한 면을 차지하고, 그 배측면에 대칭된 위치에는 안내관(39)이 형성되면서 안내관에는 반사거울(17)이 2개 설치되어;

   적외선은 적외선 발광부(19)를 출발하여 다른 교통센서(100)의 안내관(39)에 입사되어 반사거울(17)로 반사되어, 처음 출발하였던 교통센서(100)의 수광부(19')로 적외선 광신호는 감지되며;

   감지된 신호는 기판(35)과 케이블(37) 그리고 커넥터(15)로 연결되고 커넥터(15)는 상기 케이스(10) 일 측에 형성되고;

   상기의 교통센서(100)는 도로 차선에 설치되어 차량의 흐름을 감지하여 기지국(500)으로 전송케이블(150)을 통해 정보를 전송하며;

   기지국(500)은 전송된 정보를 바탕으로 제어신호를 발생, 신호등 주기를 가변 제어하고;

   여러 교차로의 각각의 기지국(500)과 중계기 그리고 중앙 통제소는 서로 모뎀, 전용회선 및 코덱 장비 사용으로 전이중 통신이 가능하여;

   도시 각각의 교차로에 신호의 통제와 각 차선의 교통 정보까지도 확인 가능하고; 원격지에서 각각의 교차로 교통제어를 수행할 수 있는 교통센서 및 그것을 이용한 완전 감응식 신호기 시스템이다.
2. 청구항 1항에 있어서, 교통센서(100)의 다른 구성으로 적외선 발광부(19)가 케이스(10)의 투광창 (11)일 측 형성되며, 그 배측면에 적외선 수광부(19')가 형성된 교통센서(100).