KR20140101955A

KR20140101955A - 루프검지기와 지역제어컴퓨터(rc)를 이용한 교차로 앞막힘 예방제어와 잔여신호시간 활용

Info

Publication number: KR20140101955A
Application number: KR1020130015213A
Authority: KR
Inventors: 심재연
Original assignee: 대한민국(관리부서:서울지방경찰청)
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2014-08-21

Abstract

본 발명은 교통신호운영 방법중 루프검지기(Roop Detector)를 이용한 가변신호제공방법에 관한 것으로 진입도로에 정체가 발생할 경우, 녹색신호에서 적색신호로 조기에 변경하여 교차로에 차량의 무리한 진입을 차단함으로써, 신호가 바뀌었을 때 다른 방향에서 신호를 받고 진입하는 차량의 흐름을 방해하는 문제를 해결하고, 잔여신호시간을 다음 신호방향의 교통류에 제공하는 효율적 교차로 신호운영을 위한 것이다.
상기 기술적 문제를 해결하기 위해 본 발명은 교통신호제어시스템(UTMS, Urban Traffic Management System)을 기반으로 앞막힘을 감지하고 판단하는 지역제어컴퓨터(RC, Regional Computer)와; RC의 명령을 수행하는 지역제어기(LC, Local computer);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 교차로 꼬리물기 차단 신호운영방법은 교통혼잡 예방으로 사회적 비용발생을 최소화하고, 교통사고를 줄일 수 있는 효과적인 교차로 운영제어 기법이다.

Description

루프검지기와 지역제어컴퓨터(RC)를 이용한 교차로 앞막힘 예방제어와 잔여신호시간 활용{Spillback Control and surplus signal time use throughout the roop detectors and regional computers at the intersections}

본 발명은 교통신호운영 방법중 루프검지기(Roop Detector)를 이용한 가변신호제공방법에 관한 것으로 교차로 접근부에 설치된 차량검지기(대기 및 앞막힘 검지기)를 이용하여 교통량 과다로 인한 진입도로 정체시에 추가적으로 차량이 진입하지 못하도록 교차로 직진방향에 대해 적색신호를 표출하고, 잔여시간을 대향방향 좌회전 교통류에 제공하거나, 측면도로 좌회전을 차단하고 직진 교통류에 신호시간을 제공함으로써 교차로 소통향상과 안전을 제공하는 교차로 신호운영방안에 관한 것이다.

일반적으로 교차로의 신호운영은 사전 계획된 요일별, 시간대별 신호시간에 따라 녹색, 황색, 적색램프가 순차적으로 등화(현시)되는 고정방식 신호운영과 각 방향별 교통량에 따라 신호시간을 조절해 주는 감응식 신호운영, 그리고 교통경찰에 의한 수동전환운영 방식이 있다.

그러나, 고정방식 신호운영은 교통정체 발생시 효율적인 운영이 어렵고, 수동전환운영 방식 또한 많은 교통경찰인력에 의한 매 정체시간을 수동으로 제어하는데 비경제적 한계점을 가지고 있다.

대부분의 교차로는 고정방식 신호운영에 의해 운영되고 있으며, 교차로 앞막힘 발생시 교차로에 진입한 차량이 전방의 정체된 차량대열로 인해 미처 교차로를 통과하기도 전에 신호등이 적색신호로 바뀌고 다음 신호현시의 다른 진입방향 차량흐름을 방해하게 된다.

이러한 앞막힘으로 인한 교차로 꼬리물기 현상은 운전자들이 보다 빨리 교차로를 벗어나고자 하는 마음에서 차량진행신호(녹색신호등과 좌회전신호등)가 소등된 후에도 무리하게 교차로 진입을 시도하거나, 차량진행신호에 적법하게 교차로 내에 진입한 경우라 하더라도 출퇴근시간과 같이 교통흐름이 원활하지 못하여 교차로를 통과하는 데 많은 시간이 소요되는 경우에 발생될 수 있다.

심각한 교차로 정체원인인 꼬리물기는 운전자 개인의 교차로 통과시간을 단축시켜 통행시간을 줄이고자 하는 지극히 개인 편의적인 행동으로 꼬리물기 운전자의 이익을 위해 다수의 타차량에게 추가적인 손실시간 유발과 접촉사고 위험을 높이게 되어 사회적 비용을 증가시키는 비효율적 통행행태이다.

또한, 이러한 꼬리물기 현상의 만연은 녹색소등 후 적색신호시에도 교차로 진입을 시도하는 차량들로 인해 첨두시 정체심화뿐 만아니라 정지선 준수 등 법질서 확립에도 부정적인 영향을 주고 있다.

따라서, 교통경찰에 의한 수동전환운영 방식과 운전자의 양보 등 자의적 판단에 의한 효율적 교차로 운영은 한계가 있으므로, 신호운영은 첫째, 교차로 신호운영이 교통상황에 따라 신뢰성 있게 운영될 필요가 있으며, 둘째, 교차로 전체 이용자 편익을 극대화하는 방향으로 운영되어야 한다.

(주)엑스포전자엔지니어링, 교차로 차량정체감지 및 일시진입금지 표시 신호기 제어시스템, 2008. 6.17(등록번호 10-0840628) 이의호, 사고방지를 위한 교차로 예측 신호등, 2007. 7. 16(등록번호 10-1167580) 주식회사 삼광산전, 교통 신호 제어 시스템, 2009. 6. 3(공개번호 10-2009-0055940) 한국교통연구원, 영상인식 기반을 이용한 가변신호제어장치, 2011. 8. 3(공개번호 10-2011-0088148) 이수일, 김지현, 교차로 앞막힘 통제시스템, 2006. 1. 25(등록번호 10-0548776)

「김원호, 김승준, 고준호, 불법운전의 사회적비용, 2011, 서울시정개발연구원」pp. 64-72 「삼성교통안전문화연구소, 서울시 교차로 꼬리물기로 인한 경제적 손실, 보도자료, 2012」「교통개발연구원외 3개기관, 병렬추론기술을 이용한 동적교통류 배정기술개발, 과학기술부, 2000」pp. 52-54

녹색신호를 받고 진행중이나 차량과다 등으로 인해 진입도로에 정체가 발생할 경우, 교차로에 꼬리물기 진입 차량을 제한함으로써 다른 방향 진행차량의 교차로 통행에 장애를 초래하지 않도록 하고, 조기 적색신호 제공으로 인한 잔여 신호시간을 다음 신호등화 방향인 좌회전 또는 직진 교통류에 제공함으로써 교차로 소통과 안전향상을 도모하고자 하는 것이다.

즉, 차량정체가 없는 경우에는 각 방향별 정해진 신호시간을 제공하여 교차로 통행을 유도하며, 차량정체가 있는 경우, 녹색신호에서 적색신호로 조기에 변경하여 교차로에 진입하는 차량의 무리한 진입을 차단함으로써, 신호가 바뀌었을 때 다른 방향에서 신호를 받고 진입하는 차량의 흐름을 방해하는 문제를 해결하고, 잔여신호시간을 다음 신호방향의 교통류에 제공하는 효율적 교차로 신호운영을 위한 것이다.

상기 기술적 문제를 해결하기 위해 본 발명은 서울지방경찰청의 교통신호제어시스템(UTMS, Urban Traffic Management System)과 같은 통상적 신호제어시스템을 기반으로 상습 꼬리물림교차로 전방에 설치된 루프검지기(Roop Detector)를 통하여 실시간으로 검지된 차량정보를 바탕으로 앞막힘을 감지하고 판단하는 지역제어컴퓨터(RC, Regional Computer)와; 상기 지역제어컴퓨터의 판단으로 교차로 신호등에 제어신호를 녹색에서 황색(통상 3초내지 4초)후 적색표출 및 다음 신호제공방향을 녹색신호로 출력하는 지역제어기(LC, Local computer);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

RC는 교차로 통과후에 설치된 앞막힘 검지기를 통하여 교차로 전방에 앞막힘이 실시간으로 감지되면 앞막힘 예방제어(꼬리물림 방지) 허용권을 LC제어기에 부여하는 것을 특징으로 한다.

LC제어기는 RC의 판단에 따라 앞막힘 예방제어 허용권을 부여받게 되면, 신호구동부의 제어에 의해 녹색에서 황색 및 적색 신호로 변경하여 앞막힘 방향의 녹색신호를 조기종결 시키며, 이때 조기 종결되고 남은 녹색신호시간을 다음 신호등화 방향에 부여하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 교차로에 진입하는 차량의 흐름을 교차로 전방에 설치된 루프 검지기(대기 및 앞막힘)를 통하여 실시간으로 앞막힘이 감지될 시에 가변적으로 녹색신호를 조기종결하고 남은 녹색신호시간을 다음 신호등화에 부여함으로써 무리한 교차로 꼬리물기로 인한 교통혼잡을 예방하여 사회적 비용발생을 최소화 하고, 발생할 수 있는 차량사고를 예방하여 운전자에게 보다 안전하고, 편리한 주행환경을 제공하는 효율적인 교차로 운영제어 기법이다.

도 1은 교차로 꼬리물기 발생상황을 나타낸 상태도이며,
도 2는 본 발명에 따른 루프검지기 기반을 이용한 앞막힘 예방제어(꼬리물림 방지)를 위한 검지기 설치 위치도
도 3은 본 발명에 따른 지역제어기(LC1, LC2)와 지역제어컴퓨터(RC)간 앞막힘 검지 및 앞막힘 예방제어 수행체계를 나타낸 신호제어 시스템의 개략적인 연결 구성도
도 4와 5는 앞막힘 예방제어 수행시 조기종결에 따른 잔여시간의 신호등화 제공방법을 나타내고 있다.
도 6은 본 발명에 따른 루프검지기 기반을 이용한 가변신호제어장치의 흐름은 나타낸 블록도이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은

교차로 전방(건너편)에 설치된 앞막힘 루프 검지기를 통하여 실시간으로 앞막힘 여부를 판단하는 지역제어컴퓨터(RC)와 RC로부터 앞막힘 예방제어 허용권을 부여받은 지역제어기가 교차로 신호등에 제어신호를 녹색에서 황색후 적색표출 및 다음 신호제공방향을 녹색신호로 가변적으로 출력하는 신호구동부로 이루어져 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 교차로 꼬리물기 발생상황을 나타낸 그림으로 교차로 전방에 정체된 차량(3)으로 인해 녹색시간에 무리하게 교차로에 진입하여 앞막힘 발생(꼬리물기 차량, 2)시 신호가 바뀐 뒤에도 다른 방향의 진행차량(1) 흐름에 방해를 주는 행위를 나타낸 상태도이다.

앞에서 설명한 바와 같이 교차로 꼬리물기는 교차로 정체원인으로써 심각한 사회적 비용을 발생시킬뿐 아니라 교차로 정지선 미준수, 교통사고 증가의 부작용을 야기하기도 한다.

도 2는 하류부교차로(10) 접근방향의 대기행렬 발생여부를 지역제어컴퓨터(RC)에서 판단하기 위한 대기길이 검지기(30) 및 앞막힘 검지기(40)의 설치위치를 나타낸 그림으로 대기길이 검지기(30)는 일반적으로 링크길이에 따라 100, 200, 400m단위로 설치하며, 앞막힘 예방 검지기와 중복되는 경우 생략가능하다. 앞막힘 예방 검지기(40)는 상류교차로(20) 유출부로부터 30∼60m정도에 설치한다.

교차로 앞막힘 발생으로 상류부교차로(20) 소통에 지장을 초래하기 전에 하류부교차로(10)의 지역제어기(LC1)와 연결된 대기검지기와 상류부교차로(20) 지역제어기(LC2)와 연결된 앞막힘 예방검지기를 통해 수집된 교통정보를 지역제어컴퓨터(RC)에서 판독하고, 앞막힘 교통상황 발생시 지역제어기(LC2)에 앞막힘 예방제어(꼬리물림 방지) 허용권(On sent)을 부여함으로써 교차로 꼬리물기를 예방할 수 있다. 즉, 상류부교차로(20) 신호등(50)의 차량진행방향(4) 신호(53 또는 54)를 조기종결하여 교차로내 꼬리물기 차량을 제거하는 것이다.

도 3은 지역제어기(LC1 및 LC2)에서 수집된 교통정보를 바탕으로 지역제어컴퓨터(RC)는 앞막힘 예방제어 수행필요시에 앞막힘 예방제어 허용권을 지역제어기(LC2)로 전송하고,LC2는 RC로부터 앞막힘 예방제어 허용권을 부여받아 진행방향 녹색신호를 조기종결하고, 조기종결 되고 남은 신호시간을 다음 신호등화방향에 부여하는 체계도이다.

LC1(110) 검지기부(112)의 대기길이 검지기(30) 및 LC2(120) 검지기부(122) 앞막힘 예방 검지기(40)로부터 수집된 교통정보를 송출부(118 및 128)에 의해 RC(130)에 제공하며, RC는 앞막힘 예방제어 알고리즘에 따라 예로써, 차량의 대기행렬이 운영자가 설정한 임계대기길이를 초과하고 앞막힘 검지기상에서 차량점유시간이 5초이상으로 검지될 경우, 상류부 교차로 LC2(120)에 앞막힘 예방제어 허용권을 전송하는 것이다. 다시 말해, 지역제어기 LC1(110)의 교차로 접근로 대기행렬 검지기(30)와 LC2(120)의 앞막힘예방 검지기(40)를 이용하여 지역제어컴퓨터(RC, 130)에서 대기길이를 산출하고 운영자에 의해 설정된 한계길이를 초과할 시 주기단위(Cycle, 같은 신호가 다시 돌아오는데 걸리는 시간, 초)로 LC2(120)에 앞막힘 예방제어를 개시해도 좋다는 허용권을 전송하게 된다.

이때 LC2(120) 교차로 제어기는 수신부(126)를 통해 수신된 허용권 정보에 따라 신호구동부(124)는 앞막힘 검지기로부터 차량점유시간이 5초이상으로 정체사항이 발생된 시점에 운영자가 지정한 조기종결 방식에 따라 해당 신호를 조기종결 시킨다.

도 4와 5는 상류부교차로(20)에서 유입신호 조기종결후 남은 신호시간을 다음 신호등화 방향에 부여하는 방법을 나타내고 있으며, 좌회전 우선신호순서에 있어서도 같은 방법으로 간주된다. 즉, 선좌회전 신호시간에 앞막힘 예방제어로 신호 조기 종결시 발생하는 잔여시간을 다음 신호등화인 직진방향에 부여하는 것이다.

도 4는 선직진 신호체계에서 LC2 교차로(20) ①번 등화의 조기종결 명령(210)이 내려졌으나, 제어가 바로 이루어지지 않고, 최소 녹색시간(220)까지 유지후 종결되는 방식이다.

도 5는 선좌회전 신호체계어서 앞막힘 예방제어를 위해 상류부교차로(20) ③번 등화의 조기종결 명령(210)이 내려지는 시점에 최소녹색시간(220)을 유지하지 않고, 제어가 바로 이루어져 즉시 종결되는 방식이다.

도 4내지 5의 신호주기(200)는 변화가 없으나, 앞막힘 예방제어 시행으로 ②번과 ④번 등화의 신호시간이 연장(230)되는 효과가 예상된다. 기존의 앞막힘 예방제어 시행시 앞막힘 방향 신호등화를 적색을 제공하여 꼬리물기만을 방지하였으나, 본 발명은 기존의 교차로 꼬리물기 예방뿐만 아니라 비상충되는 다른 방향에 연장된 신호시간(230)을 제공함으로써 교차로 소통향상을 기하고자 하였다.

도 6은 본 발명에 따른 루프검지기 기반을 이용한 가변신호제어장치의 흐름을 나타낸 블록도로써 이를 참조하여 본 발명의 작용과정을 살펴보면 다음과 같다.

하류부교차로(10)의 대기행렬이 설정값 이하이고 앞막힘 검지기에서 앞막힘이 없을 때, 상류부교차로(20)의 신호시간은 기부여된 고정 신호시간을 표출하게 된다(S10).

상하류부교차로 지역제어기(LC1 및 LC2)의 차량검지기(대기 및 앞막힘 검지기)로부터 제공받은 교통상황 감지(S20)를 통해 지역제어컴퓨터(RC)는 앞막힘 예방제어 여부를 판단(S30)하고 차량정체에 의한 앞막힘 예방제어를 위한 허용권을 지역제어기(LC2)에 송신(S40)하게 된다.

앞막힘 허용권을 부여받은 지역제어기(LC2)의 신호구동부(124)에 의한 조기 종결 신호로 꼬리물기 차량의 교차로 진입을 차단(S50)하게 되며, 연속적인 절차로 조기종결로 인한 잔여신호시간을 다음 신호의 비상충 이동 교통류에 할당((S60)하게 된다.

이후 지역제어컴퓨터(RC)는 지역제어기의 루프검지기에 의한 실시간 교통정보를 바탕으로 지속적으로 앞막힘 여부를 판단하게 되며, RC의 판단으로 앞막힘 미발생에는 기 계획된 고정 신호제어로 전환(S70)하여 상류부교차로(20)의 효율적 운영을 가능케 한다.

이와 같이, 본 발명의 루프 검지기 기반을 이용한 가변신호제어장치는 교차로 내의 차량 꼬리물기로 인한 교통혼잡을 개선하여 사회적 비용발생을 최소화 하고, 교차로 차량사고를 예방하여 운전자에게 보다 안전하고 편리한 주행환경을 제공 가능케 한다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

1:진행차량 2:꼬리물기 차량
3:정체된 차량 4:차량진행방향
10:하류부(전방)교차로 20:상류부(앞막힘제어)교차로
30:대기 검지기 40:앞막힘 검지기
50:신호등
51:적색 신호등 52:황색 신호등
53:좌회전 신호등 54:녹색(직진) 신호등
110:지역제어기(LC1) 120:지역제어기(LC2)
112:LC1의 검지기부 114:LC1의 신호구동부
116:LC1의 수신부 118:LC1의 송신부
122:LC2의 검지기부 124:LC2의 신호구동부
126:LC2의 수신부 128:LC2의 송신부
200:신호주기 210:조기종결 명령시점
220:최소녹색 신호시간 230:연장된 신호시간

Claims

교차로내 꼬리물림을 예방하여 혼잡을 방지하기 위한 신호등 제어장치에 있어서,
차량진행 방향의 교차로 전방(건너편)에 설치된 차량검지기(대기 및 앞막힘 검지기)를 이용하여 실시간으로 앞막힘 여부를 판단하는 지역제어기(LC, Local Computer)와 지역제어컴퓨터(RC, Regional Computer) 시스템과;
상기 RC의 판단으로 앞막힘 예방제어(꼬리물림 방지) 시행시 교차로 신호등을 녹색에서 황색 및 적색표출 후 다음 신호제공방향 녹색신호시간을 가변적으로 출력하는 지역제어기(LC) 신호구동부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 루프 검지기 기반을 이용한 가변신호제어장치.
제1항에 있어서,
상기 지역제어기는 앞막힘 예방제어에 의한 조기 종결신호 후, 잔여 신호시간을 다음 두가지 방법에 의해 부여하는 것을 특징으로 한다.
첫째, 조기 종결신호 명령시점에 제어가 바로 이루어지지 않고, 설정된 최소녹색시간까지 유지후 종결되는 방식이며, 두번째는 조기종결 명령이 내려지는 시점에 최소녹색시간을 유지없이 제어가 바로 이루어져 즉시 종결되는 방식이다.