KR20100138337A

KR20100138337A - 녹색 신호등의 제어방법

Info

Publication number: KR20100138337A
Application number: KR1020090056822A
Authority: KR
Inventors: 황상호; 정준하; 고광용
Original assignee: 도로교통공단
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-12-31
Also published as: KR101065250B1

Abstract

본 발명은 중요도가 높은 중요 교차로(CI: Critical Intersection)에 유출구를 갖으며 CI 보다 중요도가 낮은 교차로에 유입부를 갖는 링크의 녹색 신호등의 현시시간을 제어하는 녹색 신호등의 제어방법으로, 본 발명의 구체적인 특징은 상기 유출구에서의 차량이 대기하는 대기행렬길이와 상기 유입부에서의 대기행렬길이를 산출하는 단계; 상기 유출구의 대기행렬길이가 제1 설정값을 초과하고, 상기 유입구의 대기행렬길이가 제2 설정값을 초과하는 경우에 상기 현시시간을 증가시키고, 상기 유출구의 대기행렬길이가 상기 제1 설정값을 초과하고, 상기 유입구의 대기행렬길이가 제2 설정값 이하이면 상기 현시시간을 감소시키는 보정단계를 포함하는 것이다.

녹색 신호등, 현시시간, 보정, 대기행렬

Description

녹색 신호등의 제어방법{control methode for time of green traffic light}

본 발명은 도로의 특정 링크에 설치된 신호등의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중요 교차로(CI: Critical Intersection)와 일반 교차로를 연결하는 링크가 과포화되었을 때 녹색 신호등의 점등시간(현시시간)을 제어하는 녹색신호등 제어방법에 관한 것이다.

한정되어 있는 도로에 교통량의 증가로 인하여 교통혼잡 비용은 비선형적으로 급격히 증가되기 때문에 각 링크의 차량의 대기행렬을 최소화하도록 하는 다양한 방법들이 연구되어져 왔으며, 등록특허 제 584672 호(발명의 명칭: 지역 분할형 교통신호 제어시스템 및 제어 방법)도 이러한 연구결과중의 하나이다.

등록특허 제584672호는 교차로를 제어하는 제어장치에서 전달되는 교통상황을 제공받아 전체적인 교통신호를 신호관리서버와 각 교차로에서 교통신호를 제어하는 다수개의 슬레이브 제어장치 및 상기 신호관리서버와 슬레이브 제어장치에 통신하는 마스터 제어장치를 구비하는 통상의 교통신호 제어시스템에 에 관한 것이고, 특징적인 구성은 상기 마스터 제어장치는 다수개의 교차로를 하나의 구간으로 설정하고, 각 교차로의 교통신호를 제어하는 다수개의 슬레이브 제어장치를 제어하 기 위해 RF무선모듈을 구비하고, 중앙관제센터에 연결되기 위해 모뎀을 구비하며 차량의 증/감에 의해 신호주기의 옵셋값을 설정하는 서브 에어리어 서버와, 상기 서브 에어리어 서버에 연결되는 메인 제어부와, 상기 메인 제어부에 의해 제어되어 신호를 구동하는 신호구동부와, 상기 메인 제어부를 수동으로 제어할 수 있는 운영자 접속장치와, 상기 메인 제어부에 차량정보를 제공할 수 있는 루프 감지부를 구비하여 교차로의 교통신호를 제어하고, 상기 슬레이브 제어장치는 마스터 제어장치와 무선으로 교신할 수 있는 RF무선모듈과, 상기 RF무선모듈과 연결되는 제어부와, 상기 제어부에 의해 제어되어 신호를 구동하는 신호구동부와, 상기 제어부에 차량정보를 제공할 수 있는 루프 감지부로 이루어지며, 상기 마스터 제어장치에 의해 다수개의 교차로의 교통신호가 제어되도록 하는 것이다.

이러한 구성에서 차량정보는 단순히 링크의 정지선에 설치된 루프 감지부에 의하여 수집되거나, 유출구의 대기행렬 검지기에 의하여 과포화상태를 검지하여 녹색신호등의 현시시간을 과포화상태를 해소하기에 적합한 현시시간으로 변경, 조절하여 제어하게 된다.

그러나 이러한 유출부의 과포화 상태가 링크 전체의 과포화를 의미하는 것이 아니므로, 이와 같이 유출구만의 과포화상태에 따라서 녹색신호등의 현시시간을 조절하는 경우에 다른 접근로의 교통체증을 가중시키게 되는 문제점을 야기시킨다.

특히, 유출구가 중요 교차로(CI)에 있고, 유입구가 일반 교차로에 존재하는 링크에서는 이와 같은 종래의 방법으로는 중요 교차로의 혼잡을 가속화시켜 교통체증을 유발시킬 수 있다.

또한, 이러한 구성에서는 녹색 현시시간의 보정방법이 단순히 루프 감지신호에 의존되기 때문에 다양한 팩터를 고려한 정밀 제어가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 링크의 유출구와 유입구의 차량 대기행렬에 의하여 포화상태를 판별하고, 유입부의 포화상태에 따라서 가중치(weighting factor:WF)를 부여하여 녹색신호등의 현시시간을 조정함으로써 교통흐름을 원활하게 하도록 하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 해결과제는 링크가 중요 교차로(CI)에 유출구를 갖으며, 일반 교차로에 유입구를 갖는 경우에 중요 교차로의 혼잡을 피할 수 있도록 녹색신호등의 현시시간을 조절하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 중요도가 높은 중요 교차로(CI: Critical Intersection)에 유출구를 갖으며 CI 보다 중요도가 낮은 교차로에 유입부를 갖는 링크의 녹색 신호등의 현시시간을 제어하는 녹색 신호등의 제어방법에 있어서: 상기 유출구에서의 차량이 대기하는 대기행렬길이와 상기 유입부에서의 대기행렬길이를 산출하는 단계; 상기 유출구의 대기행렬길이가 제1 설정값을 초과하고, 상기 유입구의 대기행렬길이가 제2 설정값을 초과하는 경우에 상기 현시시간을 증가시키고, 상기 유출구의 대기행렬길이가 상기 제1 설정값을 초과하고, 상기 유입구의 대기행렬길이가 제2 설정값 이하이면 상기 현시시간을 감소시키는 보정단계를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 해결수단은 중요도가 높은 중요 교차로(CI)에 유출구 를 갖으며 CI 보다 중요도가 낮은 일반 교차로에 유입부를 갖는 링크의 녹색 신호등의 현시시간을 제어하는 녹색 신호등의 제어방법에 있어서: 상기 녹색 신호등의 현재 주기의 포화도를 산출하는 단계; 현재 주기의 포화도에 특정 조건하에서 결정되는 가중치(Weighting Factor)를 곱하여 차기 주기의 포화도를 예측하는 단계; 차기 주기의 녹색 신호등의 현시시간을 차기 주기의 포화도에 비례하여 증가시키는 현시시간 보정단계를 포함하는 것이다.

상기 해결과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면, 링크의 유입구와 유출구의 포화도에 따라서 링크 전체의 포화도를 산출하여 녹색신호등의 현시시간을 조절함으로써 녹색신호등을 합리적으로 제어할 수 있다.

또한, 중요 교차로에 접해있는 유출구의 포화도가 낮고, 유입구의 포화도가 높은 경우에 녹색 신호등의 현시시간을 줄여줌으로써 중요 교차로의 접근로의 혼잡을 피할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예가 적용되는 표준형 교통제어기의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에서 검지기의 설치상태를 나타내는 구성도이다.

교통제어기의 구성은 신호 주제어부(MCU : Main Control Unit, 이하 주제어부 또는 MCU라 함), 신호 구동부(SCU : Signal Control Unit), 복수의 검지기들, 옵션기능장치를 구비하며, MCU, SCU는 분리하여 각각 별도의 중앙연산장치(CPU)로 이루어진다.

MCU에서는 주로 검지기 자료 등 교통상황정보 처리, 제어알고리즘 처리, 관제센터 중앙장치와 통신을 수행하는 CPU 보드와, 중앙 서버와 통신을 수행하는 모뎀과 다양한 검지기를 제어하고, 검지기로부터 입력되는 데이터를 처리하는 검지기 보드, 시보 수신기능, 보행자 버튼 기능 등의 옵션기능을 제어하는 옵션보드와, 운영자가 파라메터, 설정값등을 입력하는 운영자 입력장치(MMI : Man Machine Interface) 가 구비된다.

또한, SCU에서는 주제어부의 명령에 따라 신호등의 점등과 소등을 전담하며, MCU의 장애 발생시 기본 신호출력제어를 수행하는 안전제어(Fail-Safe Control)기능을 통해 시스템의 안정성을 높인다.

또한, MCU에 연결되어 교통정보를 입력하기 위하여 설치되는 검지기는 설치목적 및 사양에 따라서 다양한 종류로 분류된다. 차량검지를 하기 위한 용도별 검지기의 종류를 살펴보면 크게 정지선 검지기, 대기행렬 검지기, 앞막힘 예방검지기로 나눌 수 있다. 정지선 검지기의 경우 루프검지기를 사용하며 중요 교차로(CI)인 경우 영상검지기를 병행하여 설치하는 경우도 있으며, 대기행렬 검지기는 원칙적으로 루프검지기를 사용하나 영상검지기의 검지거리가 길 경우 영상검지기의 자료를 사용한다. 앞막힘 예방 검지기는 중요교차로의 경우 영상검지기를 설치하여 앞막힘을 판단한다.

도 2에서 범례 ●는 영상검지기(정지선 + 앞막힘 예방용)이고, □ : 정지선 검지기로 루프 검지기이고, ▣는 대기행렬 검지기로 영상검지기이고, 대기행렬 검지기A는 중요교차로에 인접되고, 대기행렬 검지기B는 일반 교차로에 인접되며, L1은 정지선부터 대기행렬 검지기A 까지의 거리이고, L2 : 대기행렬 검지기A 부터 대기행렬검지기B 까지의 거리이고, L3 : 링크 유입부에서 대기행렬검지기B 까지의 거리이다. 이때 대기행렬검지기A, B는 루프 검지기도 적용가능하나 영상처리기술의 발달로 영상 검지기로 촬영영역내의 점유 차량대수를 판별이 용이하기 때문에 밀도검출이 정확하므로 영상검지기를 사용한다.

본 발명의 실시예에서는 대기행렬 검지기A와 대기행렬 검지기B에서 촬영된 신호는 MCU의 검지기 보드에 입력되고, 검지기 보드는 각 검지기A, B에서 촬영된 영상을 입력받아 촬영영역내에 차량의 밀도(또는 포화도, 이하 같음)를 검출한다.

CPU는 입력되는 검지기 보드에서 입력되는 대기행렬 검지기A, B에서 검지되는 차량밀도가 MMI에 의하여 설정되는 차량의 밀도를 초과하게 되는지를 검출한다.

이때 CPU는 대기행렬 검지기A에서 검출되는 밀도가 기설정된 밀도를 초과하게 되고, 대기행렬 검지기B에서 검출되는 밀도가 기설정된 밀도를 초과하게 되는 경우 운영자가 입력하는 보정값에 의하여 녹색 신호등의 현시시간을 길게 보정한다.

또한, 대기행렬 검지기A에서 검출되는 밀도가 기설정된 밀도 이하이면서, 대기행렬 검지기B에서 검출되는 밀도가 기설정된 밀도를 초과하게 되는 경우 운영자가 입력하는 보정값에 의하여 녹색 신호등의 현시시간을 짧게 보정한다.

이와 같이 대기행렬 검지기 A에서 검출되는 밀도가 작고, 대기행렬 검지기B에서 검출되는 밀도가 클 때에 녹색 신호등의 현시시간을 짧게 함으로써 링크에서 중요 교차로로 유출되는 차량 수를 줄여 줌으로써 중요 교차로의 혼잡을 줄여주게 된다.

대기행렬 검지기A에서 검출되는 밀도가 기설정된 밀도 이하이고, 대기행렬 검지기B에서 검출되는 밀도가 기설정된 밀도 이하인 경우 녹색 신호등의 현시시간을 보정하지 않게 된다.

또한, CPU는 대기행렬 검지기A, B에서 검출되는 대기길이에 의하여 과포화상태에 따른 가중치(Weighting Factor:WF)를 산출하고, 가중치를 현재주기의 포화도(FDS)에 곱하여 차기주기의 포화도(N_FDS)를 산출하고, 산출되는 차기주기의 포화도에 비례해서 차기주기의 녹색신호등의 현시시간을 점등시킨다.

즉, 차기주기의 포화도 N_FDS는 다음의 수학식 1에 의하여 산출된다.

수학식 1

N_FDS = WF × FDS

또한, 차기주기의 녹색신호등의 현시시간은 다음의 수학식 2로 결정된다.

수학식 2

T_N = k N_FDS T

이때 T는 현재주기의 녹색신호등의 현시시간이고, T_N은 차기주기의 녹색신호등의 현시시간이며, K는 비례상수이다.

또한, 가중치 WF는 유입부가 비포화일 때 즉, 대기행렬의 길이가 설정길이 미만일 때에는 WF=1이고, 대기행렬 검지기A, B에서 검출되는 대기행렬길이가 기설정된 값 이상일 때는 다음의 수학식 3에서 결정되는 WF= 1이고, 대기행렬 검지기A에서 검출되는 대기행렬길이가 기설정된 값 이하이면서, 대기행렬 검지기B에서 검 출되는 대기행렬길이가 기설정된 값 이상이면 다음의 수학식 4에서 결정되는 WF2이다.

수학식 3

WF 1 = 1 + a·[(QL(t)-3.5GT(t)]/[3.5GT(t)]

수학식 4

WF 2 = 1 - a·[GT(t)/C(t)]

수학식 3, 4에서 C(t)는 현재 주기에서의 주기길이, GT(t)는 녹색 현시시간, QL(t)는 대기행렬 검지기 B에서 검출되는 대기길이이고, a는 실험값이 바람직하고, 3.5는 1초당 소거대는 대기차량길이의 평균값이다.

도 1은 본 발명의 일실시예가 적용되는 표준형 교통제어기의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 본 발명에서 검지기의 설치상태를 나타내는 구성도이다.

Claims

중요도가 높은 중요 교차로(CI: Critical Intersection)에 유출구를 갖으며 CI 보다 중요도가 낮은 교차로에 유입부를 갖는 링크의 녹색 신호등의 현시시간을 제어하는 녹색 신호등의 제어방법에 있어서:

상기 유출구에서의 차량이 대기하는 대기행렬길이와 상기 유입부에서의 대기행렬길이를 산출하는 단계;

상기 유출구의 대기행렬길이가 제1 설정값을 초과하고, 상기 유입구의 대기행렬길이가 제2 설정값을 초과하는 경우에 상기 현시시간을 증가시키고, 상기 유출구의 대기행렬길이가 상기 제1 설정값을 초과하고, 상기 유입구의 대기행렬길이가 제2 설정값 이하이면 상기 현시시간을 감소시키는 보정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹색 신호등의 제어방법.
중요도가 높은 중요 교차로(CI)에 유출구를 갖으며 CI 보다 중요도가 낮은 일반 교차로에 유입부를 갖는 링크의 녹색 신호등의 현시시간을 제어하는 녹색 신호등의 제어방법에 있어서:

상기 녹색 신호등의 현재 주기의 포화도를 산출하는 단계;

현재 주기의 포화도에 다음의 조건 1, 2, 3과 수학식 5, 6, 7들에 의하여 결정되는 가중치(Weighting Factor)를 곱하여 차기 주기의 포화도를 예측하는 단계;

차기 주기의 녹색 신호등의 현시시간을 차기 주기의 포화도에 비례하여 증가 시키는 현시시간 보정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 녹색신호등 현시시간 제어방법.

조건 1(유입부가 비포화일 때)

수학식 5

WF=1

조건 2(유입부의 대기행렬길이가 제3 설정값을 초과하고, 유출부의 대기행렬길이가 제4 설정 값을 초과할 때)

수학식 6

WF 1 = 1 + a·[(QL(t)-r GT(t)]/[r GT(t)]

조건 3(유입부의 대기행렬길이가 제3 설정값을 초과하고, 유출부의 대기행렬길이가 제4 설정값 이하일 때)

수학식 7

WF 2 = 1 - a·[GT(t)/C(t)]

이때, 수학식 6, 7에서 C(t)는 현재 주기에서의 주기길이, GT(t)는 녹색 현시시간, QL(t)는 유입구에서 검출되는 대기길이이고, a, r은 상수이다.