KR20040008795A

KR20040008795A - 교통신호제어기의 무선연동장치

Info

Publication number: KR20040008795A
Application number: KR1020020042490A
Authority: KR
Inventors: 오정연
Original assignee: 신호전자 주식회사; 오정연
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-01-31
Also published as: KR100446677B1

Abstract

본 발명은 종래 사용되는 유선연동방식의 교통신호제어기에 무선연동장치를 상호연결시켜 교통신호제어기의 무선연동체계를 구성함으로써, 종래 무선연동체계의 교통신호제어기에 필수적인 표준시각 보정장치를 사용하지 않고서도 최적의 무선연동기능을 수행할 수 있는 교통신호제어기의 무선연동장치에 관한 것이다.

본 발명의 교통신호제어기의 무선연동장치는, 현재시각정보를 위성으로부터 수신하여 출력하는 GPS수신기(102)와, 상기 GPS수신기(102)와의 데이터전송용 통신인터페이스(108)와, 상기 통신인터페이스(108)로부터 입력되는 현재시각을 이용하여 유효주기시간 판독후 연동신호를 출력하며 장치전반을 제어하는 중앙처리장치(105)와, 상기 중앙처리장치(105)에서 사용되는 제어 및 연산프로그램과 유효주기시간의 판독을 위한 시간대별 주기표를 저장하는 메모리(103,104)와, 상기 중앙처리장치(105)로부터 출력된 연동신호를 전송하는 출력인터페이스(107)와, 상기 메모리(104)에 주기표데이터를 입력시키는 키패드와 표시기를 포함하는 MMI(106)와, 상기 출력인터페이스(107)로부터 출력되는 신호에 따라 구동되는 구동부(109)에 의하여 교통신호제어기에 연동신호를 출력하는 출력부(110)를 포함한다.

Description

교통신호제어기의 무선연동장치{Device for supplying the signals of link to the traffic signal controller in RF}

교통신호제어기의 연동제어는, 도 1에 표시된 것과 같이, 도로의 교차로마다 설치된 교통신호제어기(20)를 제어하여 교통류가 인접한 교차로구간을 일정한 속도로 주행 할때 진행용 청색신호가 끊어지지 않고 순차적으로 연결되도록 하는 것으로 이것을 신호의 연동이라고 한다. 이러한 교통신호제어기(20)의 신호연동은 유선연동방식과 무선연동방식을 이용하여 이루어지고 있다.

유선연동방식은 연속한 교차로의 교통신호제어기(20)중 어느 하나를 주제어기(Master Controller)로 지정하여 연동신호를 출력하는 업무를 담당케하고, 나머지 제어기들은 자제어기(Slave controller)가 된다. 주제어기와 자제어기들은 선로(케이블)를 통하여 연결되며 주제어기가 출력하는 연동신호를 자제어기들이 수신하는 형태로 교통신호의 연동운용이 이루어진다.

주제어기는 자신이 수행하는 신호제어주기의 시작점을 선로를 통해 자제어기에 주기적으로 연동신호를 통보하며, 연동신호가 출력되는 동안은 논리상태 "1"을 수 초동안 유지하다가 논리상태 "0"으로 복귀한다. 논리상태의 출력은 자제어기의 연동입력회로에 따라서 AC 전원전압의 출력, 직류전압의 출력 또는 계전기의 온/오프 접점상태를 이용하여 수행된다. 주제어기로부터 출력된 연동출력신호는 선로를 통해 자제어기의 연동입력단에 전송된다.

자제어기는 주제어기가 보내는 연동출력신호를 2회 이상 수신하여, 주제어기의 신호주기시간(Cycle Time)을 파악한 후에, 파악된 주기와 동일한 주기를 기억장치의 일정영역으로부터 판독한다. 이 때 동일한 주기와 그 주기를 이루는 각현시시간(split) 및 오프셋(offset) 시간등의 데이터는 사전에 설정, 입력되어 있다. 오프셋 시간은 교통류가 연동구간을 논스톱으로 주행하기 위하여 인접된 제어기간에 이격된 거리를 주행하는데 소요되는 시간만큼 주어지는 시차를 의미한다. 자제어기는 상기와 같이 판독한 동일한 주기의 각현시시간 및 오프셋시간을 데이터메모리의 일정영역에 로드하여 그 시간 데이터에 의해 교통신호제어를 수행한다.

이렇게 하여 자제어기는 주제어기와 동일한 주기시간으로 교통신호를 제어할 수 있다. 자제어기는 내장된 제어프로그램에 의한 제어작용에 의하여 주기시간을 한시적으로 줄이거나 늘여서 인접한 교차로의 제어기와 오프셋시간만큼의 시차를 갖도록 제어하여 2~3주기 이내에 정확한 주기와 시차를 갖도올 적용하여 유선연동기능을 수행한다. 그러나 상기와 같은 유선연동방식에서는 주제어기와 자제어기간을 연결하는 배선, 배관 공사비가 많이 소요되어 경제성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.

또한 무선연동방식은 주제어기가 별도로 존재하지 않고 연동구간의 각제어기들이 정확히 약속된 시간에 교통신호등을 제어하여 신호의 연동을 수행한다. 이러한 무선연동방식의 핵심기술은 정밀한 시계의 내장이다. 그러나 현재 교통신호제어기에 내장된 시계들은 오차발생에 따라서 정밀하게 시간을 유지하는데 한계를 가진다. 따라서 정확한 시간을 통보할 수 있는 외부장치로부터 기준시간을 입력받아 사용하고 있다. 대표적인 외부장치는 FM 방송수신기가 사용되고 있다. FM방송수신기는 매시 정각마다 방송국으로부터 제공되는 시보를 수신하고, 이 수신된 시각신호에 따라서 시각을 교정한다. 그러나 방송수신이 불가능한 지역이나 방송중 시보와 유사한 음에 의한 오동작등으로 인하여 사용이 불가능한 경우가 자주 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 사용되는 교통신호제어기의 유선연동입력과 본 발명의 무선연동장치를 상호연결시켜 교통신호의 무선연동체계를 구성함으로서, 무선연동체계에 필수적인 표준시각 보정장치를 사용하지 않고서도 무선연동기능을 수행할 수 있는 교통신호제어기의 무선연동장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래 사용되는 교통신호제어기와 호환성이 양호하여 추가적인 하드웨어의 개조작업이나 소프트웨어의 수정이 필요치 않은 교통신호제어기의 무선연동장치를 제공하는데 있다.

도 1은 교통신호제어기가 설치된 도로의 교통류 표시상태도,

도 2는 본 발명에 의한 무선연동장치의 블럭회로도,

도 3은 유선방식 교통신호제어기와 본 발명의 무선연동장치의 결합상태도,

도 4a 내지 도 4c는 시간대별 주기표에 의한 연동신호출력파형도,

도 5는 본 발명의 무선연동장치의 작동상태를 나타내는 플로우차트.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 무선연동장치 20: 교통신호제어기

101: 안테나 102: GPS수신기

103: 프로그램메모리 104: 데이타메모리

105: 중앙처리장치 106: MMI

107: 출력인터페이스 108: 통신인터페이스

109: 구동부 110: 출력부

111: 연동출력터미널 112: 전원회로

113: 컴퓨터 201: 중앙처리장치

202: 기억장치 203: 시계부

204: 신호구동 및 모순신호검지부 205: MMI

206: 차량검지부 207: 직렬통신인터페이스

208: 디지털입력인터페이스 209: 유선연동입력단

210: 신호등

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교통신호제어기의 무선연동장치는, 현재시각정보를 위성으로부터 수신하여 출력하는 GPS수신기(102)와, 상기 GPS수신기(102)와의 데이터전송용 통신인터페이스(108)와, 상기 통신인터페이스(108)로부터 입력되는 현재시각을 이용하여 유효주기시간 판독후 연동신호를 출력하며 장치전반을 제어하는 중앙처리장치(105)와, 상기 중앙처리장치(105)에서 사용되는 제어 및 연산프로그램과 유효주기시간의 판독을 위한 시간대별 주기표를 저장하는 메모리(103,104)와, 상기 중앙처리장치(105)로부터 출력된 연동신호를 전송하는 출력인터페이스(107)와, 상기 메모리(104)에 주기표데이터를 입력시키는 키패드와 표시기를 포함하는 MMI(106)와, 상기 출력인터페이스(107)로부터 출력되는 신호에 따라 구동되는 구동부(109)에 의하여 교통신호제어기에 연동신호를 출력하는 출력부(110)를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 교통신호제어기의 무선연동장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 무선연동장치는 종래 유선방식에 의한 교통신호제어기에 용이하게 적용될 수 있으며, 유선방식의 문제점을 해결하여 정확한 연동제어를 수행할 수 있는 무선연동장치이다.

도 2는 본 발명의 무선연동장치(10)의 블럭회로도이다. 도시된 바와 같이, 안테나(101)와, GPS수신기(102), 메모리(103,104)와, 중앙처리장치(105)와, 맨-머신 인터페이스(MMI)(106)와, 출력인터페이스(107)와, 통신인터페이스(108)와, 구동부(109)와, 출력부(110)와, 연동출력터미널(111)과, 전원회로(112)를 포함하고 있다.

상기 안테나(101)는 위치정보시스템(GPS: Global Positioning System)의 인공위성으로부터 제공되는 시각정보를 포함하는 신호를 수신하기 위한 것이다. 안테나(101)를 통하여 수신된 신호는 GPS수신기(102)에 입력되며, GPS수신기(102)는 현재의 표준시각정보로부터 년월일시분초까지의 정확한 시간을 추출한다. GPS수신기(102)는 국제규격인 NMEA 통신프로토콜을 이용하여 작동된다.

상기 GPS수신기(102)를 통하여 추출된 시각정보는 통신인터페이스(108)를 통하여 중앙처리장치(105)에 입력된다. 중앙처리장치(105)는 프로그램 메모리(103)와 데이타 메모리(104)에 저장되어 있는 프로그램과 데이터를 이용하여 무선연동장치(10)의 작동을 제어하며, 또는 연동신호를 출력한다. 연동신호의 출력상태가 후에 설명된다.

상기 프로그램 메모리(103)는 상기 중앙처리장치(105)에 의하여 사용되는 제어 및 연산용 프로그램이 저장되어 있으며, 데이타 메모리(104)에는 시간대별 주기표가 저장되어 있다. 시간대별 주기표는 연동신호의 출력을 위하여 미리 설정된 데이터로서, 시간대, 주기시간 및 오프셋 시간등에 대한 데이터이다.

상기 시간대별 주기표는 무선연동을 위하여 교통신호제어기(20)에 미리 저장된 것과 동일한 내용이 되어야 한다. 즉 본 발명의 무선연동장치(10)와 연동되는 교통신호제어기(20)에 이미 저장되어 있는 시간대별 주기표(ToD Table)와 동일한 내용의 데이터를 무선연동장치(10)의 데이타 메모리(104)에 입력, 저장하여야 한다. 하기에 메모리(104)에 저장되는 "시간대별 주기표"의 일례가 표시되어 있다.

설정순번	시간대	주기시간(초)	오프셋(초)
제1회	00:00~06:50	120	22
제2회	06:50~08:30	160	37
제3회	08:30~10:00	145	29
제4회	10:00~12:00	180	40
제5회	12:00~18:00	150	32

상기 시간대별 주기표는 교통량을 예측하고 그에 따라서 최적화된 것으로서, 교통을 담당하는 기관에 의하여 입력된다. 따라서 상기 표 1에 기재된 데이터들은 모든 교통제어에 사용되는 것이 아니라 본 발명의 설명을 위한 일실시예로서 이해되어야 한다.

상기 표 1에 기재된 시간대별 주기표의 각각의 항목의 의미는 다음과 같다. 설정순번상 제1회는 00:00(자정)부터 시작되는 것으로서, 00:00시가 되면 자정에서 오프셋으로 설정된 22초가 경과한 후에 연동신호의 출력을 시작하며 120초를 주기로 하여 06:50까지 반복하여 연동신호를 출력하는 것이다. 상기 시간대별 주기표는 각각의 교통신호제어기가 설치된 장소의 교통량에 따라서 변경될 수 있는 값이다. 또한 제2회는 06:50부터 시작되는 것으로서, 06:50이 되면 오프셋으로 설정된 37초가 경과한 후에 연동신호의 출력을 시작하며 160초를 주기로 하여 08:30까지 반복하여 연동신호를 출력하는 것이다. 또한 제3회는, 08:30부터 시작되는 것으로서, 08:30이 되면 오프셋으로 설정된 29초가 경과한 후에 연동신호의 출력을 시작하며 145초를 주기로 하여 10:00까지 반복하여 연동신호를 출력하는 것이다.

상기와 같은 연동신호의 출력상태는 도 4a - 도 4c의 파형도에 각각 대응하고 있다. 도 4a를 참고하면, 00:00(자정)이 되면 22초의 오프셋 시간이 경과한 후에 수 초동안 신호가 출력된다. 신호의 출력은 120초를 주기로 하여 06:50분이 될 때 까지 반복하여 출력된다. 도 4b의 경우에는 표 1의 제2회에 대한 예로서, 역시 설정시간인 06:50분이 되면 오프셋시간인 37초가 경과한 후에 수 초동안 신호를 출력한다. 신호의 출력은 160초를 주기로 하여 08:30분 까지 계속하여 출력된다. 도 4c는 제3회에 대한 예로서, 오프셋시간은 29초이고, 주기는 145초로서 역시 10:00까지 반복하여 신호를 출력한다.

본 발명의 무선연동장치(10)의 데이타 메모리(104)에 저장되는 시간대별 주기표 데이터는 MMI(106)의 키패드를 통하여 입력시킨다. MMI(106)는 맨-머신 인터페이스로서, 도시되지 않았지만 키패드와 입력된 데이터를 인식할 수 있도록 표시하는 표시기(LCD)를 구비하고 있다.

본 발명에서는 상기 MMI(106)를 대신하여 퍼스널 컴퓨터(113) 또는 단말기를 통하여 데이타 메모리(104)에 시간대별 주기표를 입력시킬 수 있다. 이 때 퍼스널 컴퓨터(113) 또는 단말기는 통신인터페이스(108)를 통하여 데이터를 입력시킨다. 통신인터페이스(108)는 통상 사용되는 직렬통신방식의 인터페이스를 이용하여 구성할 수 있다.

출력인터페이스(107)는 중앙처리장치(105)로부터 연동제어신호를 출력하기 위한 인터페이스로서 출력포트를 포함하고 있다. 연동출력신호는 표 1에 따라서 발생되는 펄스신호로서 도 4a-4c에 도시된 것과 같은 신호이다.

상기 출력인터페이스(107)를 통하여 출력되는 연동신호는 구동부(109)에 입력된다. 구동부(109)는 연동제어신호에 따라서 특정한 형태의 신호를 발생시키도록 출력부(110)를 제어한다.

출력부(110)는 구동부(109)의 신호에 따라서 교류전압 또는 직류전압을 발생시켜 계전기(미도시됨)의 접점을 통하여 직접 출력시키거나 또는 교통신호제어기(20)의 내부 전원을 이용할 수 있도록 접점만 제공하는 형태로 구성될 수 있다. 상기 출력부(110)로부터 출력되는 신호는 연동출력터미널(111)을 거쳐서 교통신호제어기(20)에 입력된다. 출력부(110)의 신호출력형태는 본질적으로 무선연동장치(10)가 연결되는 교통신호제어기(20)의 연동입력부의 구성상태에 따라서 변경된다.

즉, 본 발명에 의한 무선연동장치(10)가 연결되는 교통신호제어기(20)의 연동입력부가 교류계전기의 조작코일을 포함하고 있으면, 출력부(110)는 교류전압을 출력하도록 구성한다. 또는 연동입력부가 직류계전기의 조작코일이나 디지털입력인터페이스를 포함하고 있으면 출력부(110)는 직류전압을 출력하도록 구성한다. 또한 연동입력부가 교통신호제어기 자체의 전원을 이용하도록 구성되어 있으며, 출력부(110)는 단순접점을 제공할 수 있도록 구성한다. 상기와 같이 본 발명의 출력부(110)는 교통신호제어기에 적합한 형태로 구성할 수 있다. 또한 미설명후보 112는 전원회로로서, 본 발명의 무선연동장치(20)에 전원을 공급한다.

도 3에는 본 발명의 무선연동장치(10)와 교통신호제어기(20)의 결합상태가 표시되어 있다. 도면을 참고하면, 출력부(110)에 연결된 연동출력터미널(111)을 통하여 출력된 신호는 교통신호제어기(20)의 유선연동입력단(209)과, 입력인터페이스(208)를 통하여 중앙처리장치(201)에 입력된다. 상기와 같이 연동신호가 입력됨에 따라서 교통신호제어기(20)가 작동되며 교통신호제어기(20)는 종래 사용되는 것으로서, 중앙처리장치(201)와, 기억장치(202)와, 시계부(203)와, 신호구동부 및 모순신호검지부(204)와, 차량검지부(206)와, 통신인터페이스(207)와, 입력인터페이스 (208)와, 유선연동입력단(209)과 시보수신부입력단를 포함하고 있으며, 상세한 설명은 생략한다. 상기와 같이 무선연동신호가 입력되면, 교통신호제어기(20)는 자체 내장된 프로그램에 따라서 신호등(210)을 연동제어하게 된다. 본 발명에 의한 무선연동장치(10)는 정확한 연동신호를 입력시키는 역할을 수행한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 무선연동장치(10)의 작동상태를 도 5의 플로우차트를 참고하여 설명한다.

무선연동기능을 수행하기 위하여 무선연동장치(10)는 먼저 안테나(101)를 통하여 현재시각정보를 수신한 후에, GPS수신기(102)에서 현재 시각을 파악한다. 파악된 현재시각은 중앙처리장치(105)에 의하여 판독된다. 중앙처리장치(105)는 현재시각을 판독한 후, 데이터메모리(104)에 저장되어 있는 시간대별 주기표에서 현재 시간에 유효한 주기시간과 오프셋 시간을 판독한 후에 연동신호를 출력할 시간표를 작성한다. 시간표작성후에 현재시간이 출력시간이 되면, 도 4a-도 4c에 표시된 것과 같은 방식으로 연동신호를 출력한다. 출력되는 연동신호는 출력인터페이스(107)를 통하여 구동부(109)로 출력된다.

또한 지속적으로 GPS수신기(102)로부터 현재 시간을 판독하면서 표 1에 표시된 것과 같이 설정한 시간대가 변경되면 해당 시간대에 적합한 주기시간을 데이타메모리(104)로부터 판독하여 출력시간표를 다시 작성하여 새로운 주기에 맞는 연동신호를 출력한다.

연동신호는 구동부(109)에 의하여 출력부(110)를 구동하여 출력하는데, 출력부(110)는 무선연동장치(10)에 연결된 교통신호제어기(20)의 연동입력회로에 맞추어서 특정한 신호, 예를 들어 교류전압, 직류전압을 릴레이의 접점에 의하여 직접 출력시키거나 또는 교통신호제어기의 내부전원을 이용하도록 온/오프 접점만을 제공하는 형태로 구성될 수 있다.

상기와 같은 방식으로 교통신호제어기의 연동입력단에 본 발명에 의한 무선연동장치(10)의 연동출력신호를 인가하면, 교통신호제어기는 연동신호를 2회 이상 연속수신하면서 획득한 주기시간을 교통신호제어기의 데이터베이스 영역의 시간대별 주기표와 비교하여 동일한 길이를 가진 주기를 찾게 되며, 그 주기를 유효한 주기로 인정하고 받아들여 교통신호제어기의 신호제어시간으로 적용하여 제어를 수행하게 된다.

따라서 교통신호제어기는 궁극적으로 연동신호를 받는 시점이 신호주기의 시작점이 되도록 조절하기 위해, 즉 오프셋시간의 잔여량이 "0"이 되도록 하기 위해 제어소프트웨어의 기능에 의하여 방향별 현시시간(split)을 조금씩 감소시키거나 증가시켜 2~3 주기내에 완전한 주기적응을 완료하여 최적의 상태를 유지한다.

본 발명의 무선연동장치(10)의 사용중에 주의점은, 무선연동장치(10)와 연결하여 사용되는 교통신호제어기의 시간대별 주기표에 오프셋값이 이미 설정되어 있는 경우에는, 데이터메모리(104)에는 오프셋값을 반드시"0"으로 설정하여 오프셋값이 이중으로 설정되는 것을 피하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 의하면 종래 사용되는 유선연동방식의 교통신호제어기에 무선연동장치를 상호연결시켜 교통신호제어기의 무선연동체계를 구성함으로써, 종래 무선연동체계의 교통신호제어기에 필수적인 표준시각 보정장치를 사용하지 않고서도 최적의 무선연동기능을 수행할 수 있는 효과가 있다. 또한 종래 사용되는 교통신호제어기와 호환성이 양호하여 추가적인 하드웨어의 개조작업이나 소프트웨어의 수정이 필요치 않은 효과가 있다.

Claims

인접한 교통신호제어기들의 신호를 연동시키기 위한 무선연동장치에 있어서,

현재시각정보를 위성으로부터 수신하여 출력하는 GPS수신기(102)와, 상기 GPS수신기(102)와의 데이터전송용 통신인터페이스(108)와, 상기 통신인터페이스(108)로부터 입력되는 현재시각을 이용하여 유효주기시간 판독후 연동신호를 출력하며 장치전반을 제어하는 중앙처리장치(105)와, 상기 중앙처리장치(105)에서 사용되는 제어 및 연산프로그램과 유효주기시간의 판독을 위한 시간대별 주기표를 저장하는 메모리(103,104)와, 상기 중앙처리장치(105)로부터 출력된 연동신호를 전송하는 출력인터페이스(107)와, 상기 메모리(104)에 주기표 데이터를 입력시키는 키패드와 표시기를 포함하는 MMI(106)와, 상기 출력인터페이스(107)로부터 출력되는 신호에 따라 구동되는 구동부(109)에 의하여 교통신호제어기에 연동신호를 출력하는 출력부(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통신호제어기의 무선연동장치.
제1항에 있어서,

상기 출력부(110)가 무선연동장치(10)와 연결되는 교통신호제어기(20)의 연동입력부의 작동상태에 따라서 직류전압, 교류전압 또는 단순 온/오프접점신호중의 어느 하나를 출력하도록 구성됨을 특징으로 하는 교통신호제어기의 무선연동장치.
제1항에 있어서,

상기 메모리(104)에 저장되는 시간대별 주기표 데이터가 무선연동장치에 연결되는 교통신호제어기에 설정된 것과 동일한 데이터가 입력되는 것을 특징으로 하는 교통신호제어기의 무선연동장치.
제1항에 있어서,

상기 메모리(104)에 저장되는 시간대별 주기표 데이터를 통신인터페이스(108)를 통하여 컴퓨터 또는 단말기(113)를 이용하여 입력시키는 것을 특징으로 하는 교통신호제어기의 무선연동장치.