KR20110127520A - 교통 신호 제어 시스템 및 이를 이용한 교통 신호 제어 방법 - Google Patents

교통 신호 제어 시스템 및 이를 이용한 교통 신호 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교통 신호 제어 시스템 및 이를 이용한 교통 신호 제어 방법을 공개한다. 상기 교통 신호 제어 시스템은 무선 통신망을 이용하여 교차로의 차량들의 동작 정보를 수신하는 무선 통신부와, 상기 동작 정보를 이용하여 상기 교차로의 각 진입 방향에서 대기 중인 차량의 수를 파악하고, 이 차량의 수에 따라 상기 차량들의 교차로 통과를 허용하기 위한 교통 신호 시간을 설정 범위 내에서 가변적으로 조절하는 교통 신호 조절부를 포함한다. 상기 교통 신호 제어 시스템 및 이를 이용한 교통 신호 제어 방법은 무선 통신망을 이용하여 수신한 차량들의 정보들로부터 교차로의 교통 상황을 판단하고, 이에 따라 각 진입 방향에 대응하는 교통 신호 시간을 가변적으로 조절하여 교통 흐름을 효율적으로 제어할 수 있다.

Description

교통 신호 제어 시스템 및 이를 이용한 교통 신호 제어 방법{TRAFFIC SIGNAL CONTROL SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING TRAFFIC SIGNAL USING THE SAME}
본 발명은 교통 신호 제어 시스템 및 이를 이용한 교통 신호 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 무선 통신망을 통해 수신되는 교차로의 대기 차량 또는 진입 차량의 동작 정보를 이용하여 교차로의 교통 흐름을 제어하는 교통 신호 제어 시스템 및 이를 이용한 교통 신호 제어 방법에 관한 것이다.
최근, 자동차 보급율이 증가하고, 늘어나는 교통량을 감당하기 위해 더 많은 도로들이 건설됨에 따라 교차로의 수도 증가하였다. 교차로에는 서로 다른 방향으로 진입하는 차량들의 흐름을 제어하기 위해 교통 신호기가 설치되며, 이 교통 신호기는 차량들의 진입 방향을 순차적으로 제어한다. 일반적으로, 교차로의 도로 폭과 운행 차량의 수를 통계적으로 조사하여 각 진입 방향에 대응하는 신호들의 시간을 각각 설정하고, 각 설정 시간이 경과하면 교통 신호기의 신호를 무조건 변경하는 방식에 의해 교차로의 교통 흐름을 조절한다.
그런데, 교차로의 교통량은 요일이나 시간대에 따라 변하므로, 설정된 시간에 따라 무조건 신호를 변경하는 교통 신호기로는 수시로 바뀔 수 있는 교통량의 변화에 적응하는데 한계가 있을 뿐만 아니라, 특정 일자나 시간대에서는 오히려 교통 체증을 유발할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시 예들은 무선 통신망을 이용하여 수신한 차량들의 정보들로부터 교차로의 교통 상황을 판단하고, 이에 따라 각 진입 방향에 대응하는 교통 신호 시간을 가변적으로 조절하여 교통 흐름을 효율적으로 제어할 수 있는 수단을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템은 무선 통신망을 이용하여 교차로의 차량들의 동작 정보를 수신하는 무선 통신부와, 상기 동작 정보를 이용하여 상기 교차로의 각 진입 방향에서 대기 중인 차량의 수를 파악하고, 이 차량의 수에 따라 상기 차량들의 교차로 통과를 허용하기 위한 교통 신호 시간을 설정 범위 내에서 가변적으로 조절하는 교통 신호 조절부를 포함한다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 교통 신호 제어 방법은 무선 통신망을 이용하여 교차로의 차량들로부터 동작 정보를 수집하는 제1 단계와, 상기 동작 정보를 이용하여 상기 교차로의 각 진입 방향에서 대기 중인 차량의 수를 파악하는 제2 단계와, 상기 대기 중인 차량의 수에 따라 교통 신호 시간을 산출하고, 이 산출된 교통 신호 시간에 따라 상기 대기 중인 차량의 교차로 통과를 허용하기 위한 교통 신호의 교통 신호 시간을 설정하는 제3 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예들은 무선 통신망을 이용하여 차량들의 동작 정보를 수신하여 계속적으로 변화하는 교통량에 기초하여 대기 차량과 진입 차량의 교차로 통과 여부를 가변적으로 제어함으로써, 교차로의 교통 흐름을 효율적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 교통 신호 제어 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 교통 신호 제어 방법의 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 교통 신호 제어 시스템을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 교통 신호 제어 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다. 여기서는 설명의 편의상, 신호등주가 북쪽 방향에 설치된 경우만을 도시하였으나, 일반적으로 신호등주는 동서남북 방향에 모두 설치된다.
본 발명의 실시 예에 따른 교통 신호 제어 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 통신부(101) 및 교통 신호 조절부(102)를 구비한다.
이와 같이 구성된 교통 신호 제어 시스템(100)의 각 블럭들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
무선 통신부(101)는 차량 신호등 상에 설치되어 차량 신호등과 마주대하고 있는 차선의 차량들과 무선 통신을 수행한다.
무선 통신부(101)는 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network, WLAN) 또는 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Network, WPAN) 등을 이용하여 교차로에 위치하는 차량들 각각의 동작 정보를 수신하거나 동작 정보에 따라 생성되는 교통 제어 신호들을 차량들 각각에 송신한다.
즉, 무선 통신부(101)는 차량들과 개별적으로 쌍방향 통신을 수행한다. 여기서, 동작 정보는 차량의 위치 정보와 속도 정보를 포함한다. 좀 더 구체적으로, 무선 통신부(101)와 차량은 각각 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card, NIC)를 장착한 단말기를 구비한다. 이 경우, 무선 근거리 통신망(WLAN)를 이용하여 무선 통신부(101)는 차량들로부터 각 차량의 동작 정보를 수신할 수 있다.
또한, 무선 통신부(101)와 차량에 각각 블루투스 모듈(Bluetooth Module)을 구비할 수도 있다. 이 경우, 무선 개인 통신망(WPAN)을 이용하여 무선 통신부(101)는 차량들로부터 각 차량의 동작 정보를 수신할 수 있다. 한편, 각 차량들은 해당 차량의 위치와 속도를 탐색하기 위한 GPS(Global Positioning System) 수신기를 구비한다.
무선 통신부(101)는 차량들로부터 수신한 각 차량의 동작 정보를 교통 신호 조절부(102)로 전달한다.
교통 신호 조절부(102)는 무선 통신부(101)가 수신한 각 차량들의 동작 정보를 이용하여 교차로의 교통 상태를 파악하여 교통 신호등의 신호를 제어한다. 교통 신호 조절부(102)는 무선 통신부(101)를 통해 소정 차량에 통과 가능 여부에 대한 정보를 전송한다.
좀 더 구체적으로, 교통 신호 조절부(102)는 차량들의 동작 정보를 이용하여 교차로의 각 진입 방향마다 대기 중인 차량의 수를 파악하고, 그 대기 중인 차량의 수에 따라 진입 방향에 대응하는 교통 신호 시간을 설정한다. 이때, 한 대의 차량이 교차로를 통과하는 시간에 대기 중인 차량의 수를 곱하여 교통 신호 시간을 설정한다. 예를 들어, 교차로의 어느 하나의 도로에서 직진 방향으로 대기 중인 차량의 수가 5대인 경우 직진 방향에 대응하는 교통 신호 시간은 단위 차량의 교차로 통과 시간의 5배로 설정한다. 여기서, 교통 신호 시간은 특정 진입 방향을 표시하는 교통 신호가 동일한 상태를 유지하는 시간을 가리킨다.
한편, 각 진입 방향에 대응하는 교통 신호 시간은 일정 시간 범위 내에서 설정된다. 하나의 진입 방향으로 대기 중인 차량의 수가 많다고 모든 대기 중인 차량에 대해 교통 신호 시간을 할애하는 경우 다른 진입 방향에서 대기 중인 차량들의 대기 시간이 길어지는 문제가 발생한다. 따라서, 각 진입 방향에서의 원활한 교통 흐름을 위해서 하나의 진입 방향에서 대기 중인 차량들이 많은 경우에도 교차로 통과를 허용할 차량의 수를 미리 설정하여 제한적으로 통과시킨다. 이때, 허용된 수만큼의 차량들이 교차로를 통과하는데 필요한 시간을 일정 시간 범위 중 최대 시간으로 설정한다.
이와 아울러, 교통 신호 조절부(102)는 대기 중인 차량들 중 교차로 통과가 허용된 차량들에는 통과 허용 신호를 전송하고, 나머지 차량들에는 통과 불가 신호를 전송함으로써, 각 차량들에게 교차로 통과 허용 여부를 미리 제공하여 교차로에서의 꼬리 물기 현상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 직진 방향으로 대기 중인 차량들이 10대가 있는 경우 이들 중 5대의 차량들만 교차로를 통과시키기 위해 교통 신호 시간을 설정하고, 5대의 차량들에만 통과 허용 신호를 송신하고, 나머지 5대의 차량들에는 통과 불가 신호를 제공한다. 이에 따라, 통과 불가 신호를 받은 5대의 차량들은 다음 교통 신호가 점등될 때까지 대기하게 되므로, 교통 신호 시간이 종료 이후에 무리하게 교차로로 진입하여 다른 진입 방향의 차량들의 진행을 방해하는 꼬리 물기 현상을 방지할 수 있게 된다. 한편, 차량들은 무선 통신부(101)로부터 수신한 통과 허용 신호 또는 통과 불가 신호를 음성 또는 시각적으로 운전자에게 전달한다.
하나의 진입 방향에 대기 차량이 전혀 없거나 대기 차량의 수가 아주 적은 경우에도 교통 신호를 일정 시간 범위 중 최소 시간 동안은 유지한다. 최소 시간은 교차로를 건너는 보행자의 이동 시간을 고려하여 설정된다. 차량들이 직진 방향으로 교차로를 통과하는 경우 이와 평행한 방향으로 보행자들은 교차로를 건너게 되는데, 직진 방향의 차량의 수가 적다는 이유로 직진 방향의 교통 신호를 짧게 설정하면, 보행자의 이동 시간을 확보할 수 없게 된다. 따라서, 교통 신호 조절부(102)는 직진 방향의 대기 차량이 없거나 대기 차량의 수가 아주 적은 경우에도 교통 신호를 보행자의 이동 시간을 고려하여 최소 시간 동안은 유지한다.
이와 같이, 각 진입 방향에 대응하는 교통 신호 시간은 대기 중인 차량의 수에 따라 일정 시간 범위 내에서 설정되며, 최소 시간은 보행자의 이동 시간을 고려하여 설정되고, 최대 시간은 대기 중인 차량들 중 교차로 통과가 허용된 수만큼의 차량이 교차로를 통과하는데 걸리는 시간에 따라 설정된다.
한편, 교차로로 근접하고 있는 차량이 있는 경우 이 차량의 운전자는 교차로의 교통 신호가 언제 바뀔지 모르는 상황이므로, 교차로 통과를 위해 차량의 속도를 더 높일 수 있다. 이에 따라, 교차로에서의 사고 가능성이 증가한다. 교통 신호 조절부(102)는 이 진입 중인 차량의 속도를 고려하여 현재 교통 신호 시간 내에 진입 중인 차량이 교차로를 통과할 수 있는지 여부를 판단한다. 그리고, 판단 결과에 따라 진입 중인 차량에 통과 허용 신호 또는 통과 불가 신호를 송신한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 교통 신호 제어 방법의 순서도이다.
도 2를 참조하면, 교통 신호 제어 시스템은 우선 교차로에 있는 차량들의 동작 정보를 수집한다(S100). 여기서, 동작 정보는 차량의 속도 정보와 위치 정보를 포함한다. 다음, 차량들로부터 수집한 동작 정보를 이용하여 교차로의 교통 상태를 파악한다(S101). 즉, 교차로의 각 진입 방향 별로 대기 중인 차량의 수를 파악하고, 단위 차량이 교차로를 통과할 때 소요되는 시간과 대기 중인 차량의 수를 곱하여 교통 신호 시간을 산출한다(S102). 이와 같이 산출된 교통 신호 시간을 최대 시간과 비교하여(S103) 최대 시간보다 큰 경우에는 교통 신호 시간을 최대 시간으로 설정한다(S106). 여기서, 최대 시간은 하나의 진입 방향에서 교차로 통과가 허용된 수만큼의 차량이 교차로를 통과할 때 소요되는 시간을 가리킨다. 이와 같이, 어느 하나의 진입 방향에 대기 중인 차량의 수가 많은 경우에도 교차로를 통과하는 차량의 수를 설정하여 교통 신호 시간을 제한하면, 다른 진입 방향에 대응하는 교통 신호들에 시간을 분배할 수 있게 되어 전체적인 교차로 교통 흐름을 원활하게 할 수 있다.
한편, 교통 신호 시간이 최대 시간보다 작은 경우 다시 교통 신호 시간과 최소 시간을 비교한다(S104). 이때, 교통 신호 시간이 최소 시간보다도 작은 경우에는 교통 신호 시간을 최소 시간으로 설정한다(S107). 만일, 산출된 교통 신호 시간을 최소 시간과 최대 시간과 비교한 결과, 산출된 교통 신호 시간이 최소 시간과 최대 시간 사이라면, 산출된 교통 신호 시간을 교통 신호의 교통 신호 시간에 그대로 적용한다(S105). 여기서, 최소 시간은 교차로를 건너는 보행자의 이동 시간을 고려하여 설정되는 시간이다. 대기 중인 차량이 아무리 적더라도 교통 신호는 이 최소 시간만큼은 유지되어야 한다. 한편, 교통 신호 시간 동안 대응하는 진입 방향에 대기 중인 차량들은 교차로를 통과할 수 있다. 본 발명의 교통 신호 제어 방법에서 산출된 교통 신호 시간을 최대 시간 및 최소 시간과 비교하는 순서는 바뀔 수도 있다. 즉, 산출된 교통 신호 시간을 최소 시간과 먼저 비교한 후 최대 시간과 비교할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 예는 무선 통신망을 이용하여 교차로의 차량들의 동작 정보를 수신하고, 동작 정보로부터 교차로에 있는 차량의 수를 파악하여 그 차량의 수에 따라 교차로 통과를 허용하기 위한 교통 신호 시간을 설정한다. 이에 따라, 계속적으로 달라지는 교차로의 교통 상황에 따라 가변적으로 교통 신호 시간을 설정함으로써, 교차로의 교통량을 효율적으로 조절할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
101: 무선 통신부 102: 교통 신호 조절부
100: 교통 신호 제어 시스템

Claims (17)

  1. 무선 통신망을 이용하여 교차로의 차량들의 동작 정보를 수신하는 무선 통신부; 및
    상기 동작 정보를 이용하여 상기 교차로의 각 진입 방향에서 대기 중인 차량의 수를 파악하고, 이 차량의 수에 따라 상기 차량들의 교차로 통과를 허용하기 위한 교통 신호 시간을 설정 범위 내에서 가변적으로 조절하는 교통 신호 조절부를 포함하는, 교통 신호 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작 정보는,
    상기 차량의 속도 정보 및 위치 정보를 포함하는, 교통 신호 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 교통 신호 조절부는,
    단위 차량의 교차로 통과 시간을 고려하여 대기 중인 차량의 수에 따라 상기 교통 신호 시간을 설정하는, 교통 신호 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정 범위의 최대 시간은,
    각 진입 방향에서 대기 중인 차량들 중 상기 교차로 통과가 허용된 수만큼의 차량들이 모두 교차로를 통과할 때 걸리는 시간인, 교통 신호 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 교통 신호 조절부는,
    상기 교차로 통과가 허용된 수만큼의 차량까지만 상기 교차로 통과를 허용하기 위한 통과 허용 신호를 해당 차량에 전송하는, 교통 신호 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정 범위의 최소 시간은,
    상기 교차로를 건너는 보행자의 이동 시간을 고려하여 설정되는, 교통 신호 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 교통 신호 조절부는,
    상기 교차로로 근접 중인 차량이 있는 경우, 상기 근접 중인 차량의 속도를 고려하여 상기 교차로 통과 허용 여부를 결정하고, 통과 허용 여부 정보를 상기 근접 중인 차량에 전송하는, 교통 신호 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 통신망은,
    무선 근거리 통신망(WLAN) 또는 무선 개인 통신망(WPAN)인, 교통 신호 제어 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 무선 통신부는,
    블루투스(bluetooth) 모듈을 포함하는, 교통 신호 제어 시스템.
  10. 무선 통신망을 이용하여 교차로의 차량들로부터 동작 정보를 수집하는 제1 단계;
    상기 동작 정보를 이용하여 상기 교차로의 각 진입 방향에서 대기 중인 차량의 수를 파악하는 제2 단계; 및
    상기 대기 중인 차량의 수에 따라 교통 신호 시간을 산출하고, 이 산출된 교통 신호 시간에 따라 상기 대기 중인 차량의 교차로 통과를 허용하기 위한 교통 신호의 교통 신호 시간을 설정하는 제3 단계;
    를 포함하는 교통 신호 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제3 단계에서 산출된 교통 신호 시간이 최대 시간보다 큰 경우 상기 교통 신호 시간을 최대 시간으로 설정하는 제4 단계를 더 포함하는, 교통 신호 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 최대 시간은 각 진입 방향에서 대기 중인 차량들 중 상기 교차로 통과가 허용된 수만큼의 차량들이 모두 교차로를 통과할 때 걸리는 시간인, 교통 신호 제어 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제3 단계에서 산출된 교통 신호 시간이 최소 시간보다 작은 경우 상기 교통 신호 시간을 최소 시간으로 설정하는 제5 단계를 더 포함하는, 교통 신호 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 최소 시간은 상기 교차로를 건너는 보행자의 이동 시간을 고려하여 설정되는, 교통 신호 제어 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제3 단계에서 산출된 교통 신호 시간이 최소 시간과 최대 시간 사이인 경우 상기 교통 신호 시간을 상기 산출된 교통 신호 시간으로 설정하는 제6 단계를 더 포함하는, 교통 신호 제어 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 단계의 동작 정보는 상기 차량의 속도 정보 및 위치 정보를 포함하는, 교통 신호 제어 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 교차로로 진입 중인 차량이 있는 경우 상기 진입 중인 차량의 속도를 고려하여 상기 교차로 통과 가능 여부를 판단한 후, 통과 가능 여부 정보를 상기 진입 중인 차량에 전송하는 제7 단계를 더 포함하는, 교통 신호 제어 방법.
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