KR20160143220A - 교차로 신호등 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교차로 사이의 도로 구간에 있는 차량 대수에 따라 정체 도로 구간을 선별하여 정체 도로 구간에 대응되는 신호등의 점등을 교차로에서 조절하며, 이에, 교통 체증을 신속하게 해소하고, 교차로에서의 교통 체증 및 꼬리물기도 발생하지 아니하게 하는 교차로 신호등 제어 시스템에 관한 것으로서, 각각의 교차로에서 교차로와 도로 구간 사이의 경계에 설치한 차량 감지기로 통과 차량의 대수를 파악하여 도로 구간 내의 차량 대수를 얻고, 도로 구간 내의 차량 대수에 따라 정체 도로 구간을 선별하여 정체 도로 구간에 대한 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 증가시킨다.

Description

교차로 신호등 제어 시스템{SYSTEM FOR TRAFFIC SIGNAL LAMP CONTROL IN INTERSECTION}
본 발명은 교차로 사이의 도로 구간에 있는 차량 대수에 따라 정체 도로 구간을 선별하여 정체 도로 구간에 대응되는 신호등의 점등을 교차로에서 조절하며, 이에, 교통 체증을 신속하게 해소하고, 교차로에서의 교통 체증 및 꼬리물기도 발생하지 아니하게 하는 교차로 신호등 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량 흐름을 통제하는 교차로의 신호등은 교차로를 통과하려는 차량이 정차되는 도로 구간별로 설치되며, 녹색, 황색 및 적색램프를 순차적으로 등화하게 한다.
그리고, 각 도로 구간별로 설치된 신호등은 녹색램프의 점등 시간대가 순차적으로 배정되어 있어서, 각 도로 구간은 녹색 신호를 받는 시간대가 서로 다르게 된다.
이러한 신호등의 등화방식은 각 신호등의 등화를 요일별 및 시간대별로 고정시키는 고정식, 각 신호등의 등화를 교통량에 따라 가변하는 감응식, 및 각 신호등의 등화를 경찰관에 의해 수동으로 조절하는 수동식이 있다.
여기서, 고정식은 교통량을 반영하지 아니하여 교통 체증을 해소할 수 없고, 수동식은 비경제적이어서, 감응식이 교통 체증의 해소에 적합하다.
감응식 등화방식에 대한 종래기술들로서, 공개특허 제10-2014-0101955호는 교차로에 이어진 도로 구간에 대해 교차로 전방에서 앞막힘 여부를 판단하고 대기열 길이도 판단하여 판단 결과에 따라 녹색신호시간을 가변적으로 출력하고, 등록특허 제10-1412214호는 교차로 내의 상황을 감지하여 교통신호등의 변경신호 주기를 조정한다.
하지만, 교통 체증은 신호등이 바뀌기 이전에 교차로 사이의 도로 구간에 대기하고 있는 차량 대수 및 신호등의 녹색 점등시간 길이에 크게 좌우되는데, 상기한 종래기술들은 도로 구간의 교통 체증 유무를 판단하거나 아니면 교차로 내의 상황만 판단하여 신호등을 제어하므로, 교통 체증의 해소에 한계가 있고, 꼬리물기와 같은 부분적 교통 체증 문제만 해소할 수 있는 한계도 있다.
KR 10-2014-0101955 A 2014.08.21. KR 10-1412214 B1 2014.06.19.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 교차로에서의 차량 흐름에 따라 교차로 사이의 도로 구간 내 차량 대수를 파악하여 교통 체증을 해소할 수 있도록 신호등을 제어하고, 교차로에서 교통 체증이 발생하지 아니하게 하는 교차로 신호등 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 교차로 신호등 제어 시스템에 있어서, 신호등이 있는 교차로에 이어지고 중앙분리대로 나뉘는 각각의 도로 구간에 대해 교차로를 통과하여 도로 구간으로 진입하는 차량을 감지하도록 도로 구간과 교차로의 경계에 설치되는 진입 차량 감지기(21)와, 교차로를 통과하기 위해 도로 구간에서 나오는 차량을 감지하도록 도로 구간과 교차로의 경계에 설치되는 퇴출 차량 감지기(22)를 포함하는 차량 감지기(20); 신호등이 있는 교차로마다 1개씩 설치되고, 차량 감지기(20)의 차량 감지 신호를 전달받아 도로 구간 진입 차량 및 퇴출 차량의 대수를 산출하며, 도로 구간의 양단에 설치된 것끼리는 도로 구간 진입 차량 및 퇴출 차량의 대수를 공유하여 도로 구간 내의 차량 대수를 획득하고, 획득한 차량 대수에 근거하여 교통 체증이 발생한 정체 도로 구간을 선별한 후, 정체 도로 구간의 차량에 대해 교차로의 통과를 허용하는 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 증가시키도록 교차로 교통신호 제어기(10)에 요청하는 교차로 서브 서버(30); 를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 교차로 서브 서버(30)는 차량 통행량이 적은 시각을 설정하고, 설정한 시각에서 도로 구간 내의 차량 대수를 "0"으로 초기화한 이후, 진입 차량 대수를 더하고 퇴출 차량 대수를 차감하여 도로 구간 내의 차량 대수를 산출함을 특징으로 한다.
상기 교차로 서브 서버(30)는 교차로에 이어진 각각의 도로 구간에 대해서, 미리 설정한 차량간 간격에 차량 대수를 곱셈하여 얻는 거리를 도로 구간 길이에서 차감하여 도로 구간 내의 여유 간격을 산출한 후, 여유 간격이 도로 구간에서 차지하는 비율이 미리 설정한 비율보다 작은 도로 구간을 정체 도로 구간으로 선별하고, 정체 도로 구간에 대한 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 여유 간격이 작을수록 상대적으로 크게 하고 차량 대수가 많을수록 상대적으로 크게 함을 특징으로 한다.
상기 교차로 서브 서버(30)는 교차로 내로 진입하여 퇴출 차량 감지기(22)로 감지되는 차량 대수에서 교차로를 통과하여 진입 차량 감지기(21)로 감지되는 차량 대수를 차감하여 교차로 내 차량 대수를 산출하며, 교차로 내 차량 대수가 미리 설정한 대수를 초과하거나 또는 교차로 내 차량 대수의 증가율이 미리 설정한 비율을 초과할 시에 교차로의 통과를 허용하는 녹색 신호등의 점등시간을 단축하고 이어져 점등하는 황색 신호등의 점등시간을 녹색 신호등의 단축 시간만큼 증가시킴을 특징으로 한다.
상기 교차로 서브 서버(30)는 보행자의 횡단보도 횡단에 필요한 최소 횡단시간이 설정되어 있고, 정체 도로 구간이 나타남에 따라 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 배정할 시에는, 교차로에 있는 각각의 횡단보도에 대해 보행자 신호등의 점등시간이 최소 횡단시간을 보장받는 범위 내에서 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 배정함을 특징으로 한다.
상기 차량 감지기(20)는 도로 구간의 중간에 이어진 지선 도로를 통해 진출입하는 차량의 대수를 감지하는 지선 차량 감지기(23)와, 중간에 복수의 진행 방향으로 갈라지는 도로 구간에서 갈라지는 지점에 설치되어 차선 변경하여 진행 방향을 전환하는 차량을 감지하는 분기 차량 감지기(24)를 포함하고, 진입 차량 감지기(21) 및 퇴출 차량 감지기(22)를 차선별로 구분하여 차량을 감지하게 하며, 상기 교차로 서브 서버(30)는 지선 차량 감지기(23)로 감지되는 차량 대수를 가감하여 도로 구간 내의 차량 대수를 수정하고, 중간에 갈라진 도로 구간을 차선으로 구분하여 진행방향에 따라 복수의 도로 구간으로 구분하며, 구분된 도로 구간 내의 차량 대수에 대해 분기 차량 감지기(24)로 감지한 차량 대수를 가감하여 수정함을 특징으로 한다.
각각의 교차로에 설치한 교차로 서브 서버(30)에서 획득하는 도로 구간 내의 차량 대수, 도로 구간 내의 여유 간격, 정체 도로 구간으로 선별된 도로 구간 및 교차로 내 차량 대수에 대한 정보를 메인서버(40)에서 취합하며, 상기 메인서버(40)는 취합한 정보에 근거하여 교차로 사이의 신호등 연동을 위한 녹색 신호등 점등 타이밍을 수정하되, 정체 도로 구간으로의 차량 진입을 허용하는 일측 교차로의 녹색 신호등에 대한 점등 타이밍은 정체 도로 구간의 차량을 퇴출시키는 타측 교차로의 녹색 신호등의 점등 타이밍 이후 정체 도로 구간 내의 차량 대수에 비례하게 증가시킨 시간이 경과한 시점으로 하고, 수정한 점등 타이밍을 교차로 교통신호 제어기(10)에 전달함으로써, 수정한 신호등 점등 타이밍에 맞춰 신호등을 점등시키게 함을 특징으로 한다.
본 발명은 교차로와 도로 구간의 경계에서 차량 대수를 파악하여 교차로에 연결된 도로 구간 내의 차량 대수를 산출하고, 교차로에서 차량 이동량을 좌우하는 녹색 신호등의 등화 시간 간격을 도로 구간 내의 차량 대수에 따라 조절함으로써, 교통 체증을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 교차로 신호등 제어 시스템의 블록구성도(a)와 교차로마다 설치되는 교차로 서브 서버(30)의 블록구성도(b).
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 교차로 신호등 제어 시스템을 설치한 교차로의 예시도.
도 3은 도로 구간 내의 차량 대수를 설명하기 위한 도로 구간의 예시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 교차로 신호등 제어 시스템을 설치한 교차로의 예시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 교차로 신호등 제어 시스템의 블록구성도(a)와 교차로마다 설치되는 교차로 서브 서버(30)의 블록구성도(b)이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 교차로 신호등 제어 시스템을 설치한 교차로의 예시도이다.
도 3은 도로 구간 내의 차량 대수를 설명하기 위한 도로 구간의 예시도이다.
본 발명에 따른 교차로 신호등 제어 시스템은 교차로(1) 및 도로 구간(2)에서의 차량 흐름을 원활하게 하여 교통 정체를 미연에 방지하고 교차로(1)에서 꼬리물기가 발생하지 아니하게 하는 발명이다.
여기서, 교차로(1)는 차량의 통행 흐름을 규제하기 위한 신호등(11)과, 신호등(11)의 점등을 제어하는 교통신호 제어기(10)가 설치된 교차로이며, 교통신호 제어기(10)에 의해 제어되어 점등하는 보행자 신호등도 설치될 수 있다.
도로 구간(2)은 양단이 각각 서로 다른 위치의 교차로(1)에 이어지고 중앙분리대가 있는 도로인 경우에 중앙분리대로 나뉘어 일방향 통행만 가능하게 된 도로의 일부를 말한다. 즉, 도로 구간(2)은 교차로(1) 및 중앙분리대로 구획되는 도로의 일부 구간에 해당된다.
그리고, 본 발명에 따른 교차로 신호등 제어 시스템은 도로 구간(2) 내의 차량 대수를 파악한 후 차량 흐름을 원활하게 하기 위해 교차로(1)에서 교차로 교통신호 제어기(10)에 의해 제어되는 신호등 점등 간격을 가변시키며, 이를 위해서, 도 1(a) 및 도 2에 도시한 바와 같이 교차로(1)마다 설치되는 차량 감지기(20) 및 교차로 서브 서버(30)와, 각각의 교차로(1)마다 설치된 교차로 서브 서버(30)와 통신하는 메인서버(40)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하면, 상기 차량 감지기(20)는 각각의 도로 구간(2)에 대해 교차로(1)와 이어지는 경계 위치에 설치되는 진입 차량 감지기(21) 및 퇴출 차량 감지기(22)와, 도로 구간(2)의 중간에 이어지며 차량 통행을 규제하는 신호등(11)은 설치하지 아니한 지선 도로(3)와의 경계점에 설치한 지선 차량 감지기(23)와, 중앙분리대에 의해 구분된 양측 도로 구간 사이를 유턴(U-trun)할 수 있게 한 위치에 설치하는 유턴 차량 감지기(24)를 포함한다.
여기서, 상기 진입 차량 감지기(21)는 교차로를 통과하여 도로 구간(2)으로 진입하는 차량을 감지하고, 상기 퇴출 차량 감지기(22)는 교차로를 통과하기 위해 도로 구간(2)에서 나오는 차량을 감지한다. 즉, 각각의 도로 구간(2)에서 일단에는 진입 차량 감지기(21)가 설치되고 타단에는 퇴출 차량 감지기(22)이 설치되므로, 도로 구간(2)으로 진입하는 차량을 일단의 교차로 측에서 진입 차량 감지기(21)로 감지하고 도로 구간(2)을 통과한 후 빠져나가는 차량을 타단의 교차로 측에서 퇴출 차량 감지기(22)로 감지할 수 있다.
상기 지선 차량 감지기(23)의 경우는 지선 도로(3)를 통해 도로 구간(2)으로 진출입하는 차량을 감지하고, 상기 유턴 차량 감지기(24)의 경우는 교차로(1)를 통과하지 아니하고 유턴 허용 지점에서 유턴하여 중앙분리대로 구분되는 인접 도로 구간으로 이동하는 차량을 감지한다. 즉, 지선 차량 감지기(23) 및 유턴 차량 감지기(24)는 도로 구간(2) 내로 진입하는 차량 및 도로 구간(2) 내에서 퇴출하는 차량을 감지함에 있어 상기 진입 차량 감지기(21) 및 퇴출 차량 감지기(22)로 감지되지 아니하는 차량의 진입 및 퇴출을 감지하기 위한 것이다.
이러한 진입 차량 감지기(21), 퇴출 차량 감지기(22), 지선 차량 감지기(23) 및 유턴 차량 감지기(24)는 루프 검지기를 도로에 매립하여 통과 차량을 감지하는 기술, 차량 통과 위치에 광원을 방사한 후 반사되는 광원을 감지하는 적외선 센서나 아니면 레이저 센서를 이용하여 통과 차량을 감지하는 기술, 차량 통과 지점을 카메라로 촬영하여 영상 판독에 의해 통과 차량을 감지하는 기술 등의 공지된 기술 중에 설치 위치에 적합한 기술을 채용하여 구성할 수 있다.
상기 교차로 서브 서버(30)는 도 2에 도시한 바와 같이 교통신호 제어기(10)에 의해 제어되는 신호등이 설치된 교차로(1)마다 하나씩 설치되며, 교차로(1)에 설치되거나 아니면 다른 교차로(1)보다 근접한 위치에 설치한 차량 감지기(20)와 연결되고, 교차로(1)의 교통신호 제어기(10)와 연결되고, 도로 구간의 양단에 설치된 것끼리는 상호 통신하여서 교차로에 이어진 각각의 도로 구간 내에 있는 차량 대수를 파악하여 차량 통행의 원활화를 위해 신호등의 점등을 가변하게 하며, 메인서버(40)와 통신하여서 각 도로 구간 및 각 교차로의 통행 상황을 원격 모니터링하고 교차로 간의 신호등 연동을 통해 차량 통행을 더욱 원활하게 한다.
도 1(b)를 참조하면, 상기 교차로 서브 서버(30)는 진출입 차량 계수부(31), 도로 구간 차량 대수 산출부(32), 신호등 제어신호 생성부(33), 전송부(34), 제1 통신부(35), 제2 통신부(35), 타이머(37) 및 교차로 차량 감시부(38)를 포함하여 구성된다.
먼저, 제1 통신부(35)는 도로 구간의 양단에 설치된 교차로 서브 서버(30)끼리 상호 통신하기 위해 마련되고, 제2 통신부(36)는 메인서버(40)와의 통신을 위해 마련된다.
전송부(34)는 교통신호 제어기(10)와의 통신을 위해 마련된다.
상기 타이머(37)는 도로 구간(2)에 대한 차량 통행량이 매우 적거나 없을 것으로 예상되는 시각을 미리 설정하여 둠으로써, 설정한 시각을 알리는 신호를 발생시키며, 예를 들면, 차량 통행량이 적은 야간대 중에 어느 한 시점을 알람 시각으로 설정할 수 있게 하고 시간이 알람 시각에 이르렀을 시에 트리거 신호를 발생시키게 구성할 수 있다.
이하, 진출입 차량 계수부(31), 도로 구간 차량 대수 산출부(32), 및 신호등 제어신호 생성부(33)에 의해 이루어지는 교차로 서브 서버(30)의 동작을 설명한다.
상기 진출입 차량 계수부(31)는 교차로 서브 서버(30)가 설치된 교차로(1)에서 교차로(1)와 도로 구간(2)의 경계에 설치된 진입 차량 감지기(21) 및 퇴출 차량 감지기(22)의 차량 감지 신호를 전달받아서, 교차로(1)에 이어진 각 도로 구간(2)에 대해 교차로(1)에서 이루어지는 진입 차량 및 퇴출 차량의 대수를 카운터(계수,計數)한다.
또한, 지선 차량 감지기(23)에 연결된 경우 지선 차량 감지기(23)에서 감지한 차량 대수를 지선 도로(3)가 이어진 도로 구간에 대한 진입 차량이나 아니면 퇴출 차량의 대수에 가감하고, 유턴 차량 감지기(24)에 연결된 경우 유턴 차량 감지기(24)에서 감지한 차량 대수를 유턴이 허용된 도로 구간에 대한 진입 차량이나 아니면 퇴출 차량의 대수에 가감한다. 즉, 각각의 교차로에서는 이어진 각 도로 구간에 대해 차량 진행 방향에 따라 진입 차량 감지기(21)를 이용한 도로 구간 진입 차량 대수나 아니면 퇴출 차량 감지기(22)를 이용한 도로 구간 퇴출 차량 대수를 얻되, 지선 차량 감지기(23) 및 유턴 차량 감지기(24)로 감지한 차량 대수를 반영한 차량 대수를 얻는다.
상기 도로 구간 차량 대수 산출부(32)는 상기 진출입 차량 계수부(31)에서 산출한 각 도로 구간에 대한 진입 차량 및 퇴출 차량 대수를 도로 구간의 양단에 설치된 교차로 서브 서버(30)끼리 공유하도록 상기 제1 통신부(35)를 통해 통신하며, 이에, 자신이 설치된 위치의 교차로에 각각 일단이 이어진 도로 구간에 대해 도로 구간의 타단이 이어진 교차로에 설치된 교차로 서브 서버(30)에서 산출한 진입 차량 및 퇴출 차량 대수를 전달받는다.
그리고, 상기 도로 구간 차량 대수 산출부(32)는 교차로에 이어진 각 도로 구간 내에 있는 차량 대수를 획득한다.
즉, 각각의 도로 구간(2) 내의 차량 대수는 도로 구간의 일단에서 얻는 진입 차량 대수를 더하고 타단에서 얻는 퇴출 차량 대수를 차감하여 얻는다.
그런데, 정확한 차량 대수를 획득하려면, 도로 구간(2) 내의 차량이 없는 시점에 차량 대수를 "0"으로 초기화한 이후 진입 차량 대수를 더하고 퇴출 차량 대수를 차감하여야 한다. 이를 위해서, 차량 통행량을 "0"으로 할 시점을 상기 타이머(37)에 설정하여 두었으므로, 설정 시점을 알리는 트리거 신호가 타이머(37)로부터 전달되면, 이 시점에서 도로 구간 내의 차량 대수를 "0"으로 초기화한다. 이에, 초기화 이후에 진입 차량 대수를 더하고 퇴출 차량 대수를 차감함으로써, 도로 구간 내의 차량 대수를 더욱 정확하게 산출할 수 있다. 한편, 차량 대수를 "0"으로 초기화하는 시각은 각각 도로 구간(2)마다 시간대별 교통량에 맞게 설정할 수 있다.
이와 같이 교차로에 이어진 각 도로 구간에 대해 차량 대수를 획득한 이후, 획득한 차량 대수에 근거하여 교통 체증이 발생한 정체 도로 구간을 선별하며, 정체 도로 구간의 선별 방식에 대한 구체적인 실시예는 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 교차로 서브 서버(30)가 설치된 교차로에 이어진 각각의 도로 구간(2)에 대한 차량 대수는 "0"으로 초기화 이후 진입 차량 감지기(21) 및 퇴출 차량 감지기(22)를 포함하는 차량 감지기(20)에 의해 산출된다.
또한, 차량간 간격(D)은 미리 설정하여 둠으로써, 차량 대수와 차량간 간격(D)을 곱셈하여, 도로 구간(2)에 있는 차량의 나열 길이(L1)를 얻고, 이후, 도로 구간(2)의 전체 길이(L)에서 차량 나열 길이(L1)를 차감함으로써 차량이 진입할 수 있는 여유 간격(L2)를 얻는다. 도 3에서는, 4차선 도로이어서 차선에 따라 차량 나열 길이가 달라질 수 있으므로, 총 차량 대수에 의한 평균 차량 나열 길이로 얻어진다.
그리고, 교차로에 이어진 각각의 도로 구간(2) 중에 정체 도로 구간은 여유 간격(L2)이 전체 길이(L)에서 차지하는 비율이 미리 설정한 비율보다 작은 도로 구간으로 선별한다.
한편, 본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 정체 도로 구간은 교차로와의 경계에 퇴출 차량 감지기(22)가 설치된 도로 구간 중에서만 선별한 후, 후술하는 신호등 제어신호 생성부(33)에 의해서 퇴출 차량의 진행을 허용하는 녹색 신호등의 점등을 가변한다.
하지만, 교차로와의 경계에 진입 차량 감지기(21)가 설치된 도로 구간 중에서도 정체 도로 구간을 선별하여서, 정체 도로 구간으로 진입하는 차량의 진행을 허용하는 녹색 신호등의 점등을 가변할 수도 있다. 이 경우는, 하나의 도로 구간에 대해 양단에 설치된 교차로 서브 서버(30)에서 동시에 정체 도로 구간을 선별할 수 있고, 정체 도로 구간으로 선별될 때에 각자 정체 해소를 위해 신호등을 가변 제어하게 된다.
상기 교차로 차량 감시부(38)는 교차로 내의 차량 진행 상황을 파악하기 위한 것으로서, 각 도로 구간과의 경계에 설치된 진입 차량 감지기(21) 및 퇴출 차량 감지기(22)로 감지되는 차량 감지 대수를 취합하여, 교차로 내 차량 대수를 산출하며, 교차로 내 차량 대수가 미리 설정한 대수를 초과하거나 또는 교차로 내 차량 대수의 증가율이 미리 설정한 비율을 초과할 시에 교차로를 정체 상황으로 판단한다.
여기서, 교차로 내 차량 대수는 신호등의 점등에 따라 어느 하나의 도로 구간 내에 있던 차량이 신호등을 받아 교차로에 진입한 후 다른 도로 구간으로 주행하는 상황에서, 어느 하나의 도로 구간에 설치된 퇴출 차량 감지기(22)로 감지되는 차량 대수에서 다른 도로 구간의 진입 차량 감지기(21)로 감지되는 차량 대수를 차감하여 얻는다. 여기서, 교차로에는 복수의 퇴출 차량 감지기(22)및 진입 차량 감지기(21)가 있으므로, 제1 통신부를 통해 교통신호 제어기(10)와 연계하여 신호등을 받는 도로 구간을 알아냄으로써, 교차로에 진입하는 차량을 감지할 퇴출 차량 감지기(22)와 교차로에서 빠져나가는 차량을 감지할 진입 차량 감지기(21)를 특정하여 교차로 내 차량 대수를 얻을 수 있다. 물론, 우회전하여 빠져나가는 차량을 감지할 진입 차량 감지기도 특정할 수 있다.
이와 같이 얻어지는 정보 중에 도로 구간에 대한 차량 대수 및 여유 간격과, 정체 도로 구간으로 선별된 도로 구간과, 교차로 내 차량 대수 및 교차로 정체 여부는 신호등 제어신호 생성부(33)에 전달되고, 아울러, 제2 통신부(36)를 통해 메인서버(40)에도 전송된다.
상기 신호등 제어신호 생성부(33)는 각 도로 구간에 대한 차량 대수 및 여유 간격과, 정체 도로 구간으로 선별된 도로 구간과, 교차로 내 차량 대수 및 교차로 정체 여부에 대한 정보에 근거하여 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 가변한 신호등 제어신호를 생성한다.
구체적으로 설명하면, 정체 도로 구간의 차량에 대해 교차로의 통과를 허용하는 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 증가시키고, 정체 도로 구간으로 선별되지 아니한 도로 구간에 대한 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 낮춘다.
이때, 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 낮추더라도, 교차로에 있는 각각의 횡단보도에 대해 보행자 신호등의 점등시간이 최소 횡단시간을 보장하는 범위 내에서 낮춘다. 여기서, 최소 횡단시간은 보행자가 횡단보도를 횡단하는 데 필요한 최소한의 시간으로서, 각 횡단보도별로 횡단 길이에 맞게 설정하여 둠으로써, 설정한 최소 횡단시간을 보장하게 한다.
본 발명의 변형된 실시예로서, 하나의 교차로에 이어지는 도로 구간 중에 복수의 정체 도로 구간이 있을 수 있으므로, 이 경우에는 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 여유 간격(D)에 반비례하고 차량 대수에는 비례하게 한다. 즉, 복수의 정체 도로 구간에 대한 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 각각 증가시키되, 증가시키는 양은 여유 간격(D)이 작을수록 상대적으로 크게 하고 차량 대수가 많을수록 상대적으로 크게 한다.
또다른 변형된 실시예로서, 정체 도로 구간으로 선별되지 아니한 도로 구간에 대해 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 낮출 때에도, 점등시간 배분 비율을 여유 간격(D)이 작을수록 상대적으로 크게 하고 차량 대수가 많을수록 상대적으로 크게 한다
이와 같이, 하나의 교차로에 대해 도로 구간별 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 가변한 신호등 제어신호는 제2 통신부(36)를 통해 교통신호 제어기(10)에 전달하여 가변한 신호등 제어신호에 따라 신호등을 제어하도록 요청한다.
이에, 교차로 교통신호 제어기(10)는 변경된 점등시간 배분 비율에 따라 도로 구간별 녹색 신호등 점등시간을 할당함으로써, 정체 도로 구간에서 교차로를 통과하여 빠져나가는 차량 대수를 녹색 신호등 점등시간 배분 비율을 가변하기 이전보다 상대적으로 증가시키게 된다.
본 발명의 이해를 돕기 위해서, 녹색 신호등 점등시간 배분 비율에 대해 부연 설명한다.
일반적으로 교차로에 설치하여 차량 흐름을 규제하는 신호등은 교차로에 이어진 도로 구간 중에 차량의 교차로 진입이 허용된 도로 구간별로 설치되어, 녹색 점등시간, 황색 점등시간 및 적색 점등시간을 순차적으로 갖는 1주기 시간을 배정받아 시간에 맞춰 대응되는 색상의 신호등을 점등하되, 각 도로 구간별로 시차를 두어 녹색 점등시간이 부여되는 도로 구간을 순차적으로 바뀌게 한다. 이에, 각 도로 구간에 있는 차량은 대응되는 신호등이 순차적으로 녹색 점등하는 동안 직진 또는 좌회전하며 교차로를 통과한다.
이때, 각 도로 구간에 배정되는 녹색 신호등의 점등시간은 1주기의 점등시간에 대해 미리 설정한 일정한 비율로 배분된다.
본 발명에 따르면, 정체 도로 구간으로 선별한 도로 구간에 대응되는 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 증가시킴으로써, 해당되는 도로 구간에 있는 차량이 보다 많이 교차로를 통과하여 빠져나가게 한다.
이에, 정체 도로 구간으로 선별받지 아니한 도로 구간에 대응되는 녹색 신호등의 점등시간은 그만큼 감소시켜서, 1주기 점등시간은 그대로 유지하며, 횡단보도가 있는 경우 녹색 신호등의 점등시간을 감소시키더라도 보행자의 횡단에 필요한 시간을 보장하도록 감소시킨다.
한편, 상기한 설명에서는 정체 도로 구간으로 선별받지 아니한 도로 구간에 대한 녹색 신호등의 점등시간은 감소시키지 아니하여서, 1주기 시간이 늘어나게 할 수도 있다.
상기 신호등 제어신호 생성부(33)는 정체 상태의 교차로에 대한 교차로 내 차량 대수를 교차로 차량 감시부(38)로부터 전달받을 시에는, 현재 교차로의 통과를 허용하는 녹색 신호등의 점등시간을 교차로 내 차량 대수에 반비례하도록 단축하고, 이어져 점등하는 황색 신호등의 점등시간을 녹색 신호등의 점등 단축 시간만큼 증가시킨 신호등 제어신호를 생성한다. 생성한 신호등 제어신호는 교통신호 제어기(10)에 전달되어 신호등을 제어하게 한다.
즉, 녹색 신호등을 받아 교차로를 통과하여 다른 도로 구간으로 진입하는 차량이 정체되어 교차로 내 차량 대수가 많아지면, 녹색 신호등에 대한 점등시간을 짧게 하여서 교차로 내 진입하는 차량을 줄어들게 하고 꼬리물기도 방지하며, 대신에 길게 연장한 황색 신호등의 점등시간 동안 교차로 내 차량이 교차로를 빠져나가게 한다. 이에, 교차로에서 신호등이 바뀐 후 다른 도로 구간에 있는 차량이 교차로를 원활하게 통과할 수 있다.
상기한 바와 같이 교차로 서브 서버(30)는 설치 위치의 교차로에 대한 신호등의 점등을 도로 구간의 상황 및 교차로의 상황에 따라 가변함으로써, 도로 구간의 정체를 미연에 예방하고, 교차로의 통행을 원활하게 하며, 이에, 꼬리물기도 방지할 수 있다.
상기 메인서버(40)는 각각의 교차로에 설치한 교차로 서브 서버(30)에서 획득하는 도로 구간 내의 차량 대수, 도로 구간 내의 여유 간격, 정체 도로 구간으로 선별된 도로 구간, 교차로 내 차량 대수 및 교차로 정체 여부를 취합하여 원격 모니터링하며, 아울러, 교통신호 제어기(10)를 통제, 제어 및 모니터링하는 경찰청 또는 도로공사의 서버시스템과 연계되어, 모니터링하는 정보를 공유한다.
또한, 상기 메인서버(40)는 취합한 정보에 근거하여 교차로 사이의 신호등 연동을 위한 녹색 신호등 점등 타이밍을 수정하도록 경찰청 또는 도로공사의 서버시스템에 요청하여, 교차로의 교통신호 제어기(10)에서 수정한 점등 타이밍으로 신호등을 제어하게 할 수 있다.
이때, 수정하는 녹색 신호등 점등 타이밍은 정체 도로 구간으로의 차량 진입을 허용하는 일측 교차로에 대한 것이며, 다음과 같이 수정된다.
상술한 바와 같이 정체 도로 구간에서 차량이 빠져나오는 교차로에서 교차로 서브 서버에 의해 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 증가시켜 정체 도로 구간 내의 차량을 교차로를 통해 빠져나오게 하지만, 정체 도로 구간 내에 나열된 차량 중에 앞에 있는 차량부터 순차적으로 주행을 시작하므로, 차량이 녹색 신호등을 받아 정체 도로 구간으로 진입하는 일측 교차로에서 교차로 내 정체 없이 정체 도로 구간으로 차량을 진입하게 하여야 할 것이다.
이를 위해서, 정체 도로 구간으로의 차량 진입을 허용하는 일측 교차로의 녹색 신호등에 대한 점등 타이밍은 정체 도로 구간의 차량을 퇴출시키는 타측 교차로의 녹색 신호등의 점등 타이밍 이후 소정의 시간이 경과한 시점에 맞춘다.
이때, 정체 도로 구간 내의 차량 대수가 많을수록, 정체 도로 구간의 진입 측에 가까운 차량의 운행 시간이 지연되므로, 상기한 소정의 시간은 정체 도로 구간 내의 차량 대수에 비례하게 증가시킨다.
구체적으로 설명하면, 차량 대수에 미리 설정한 차량당 지연시간을 곱셈하여 얻는 값만큼 지연시킨다.
또한, 상기한 소정의 시간은 여유 간격(L2)의 크기에 비례하는 양만큼을 감소시킬 수도 있다. 즉, 미리 설정한 비례상수를 여유 간격(L2)에 곱셈하여 얻는 값을 차량 대수에 따라 산정한 소정의 시간에서 차감한다.
한편, 상기한 바와 같이 각각의 도로 구간에 대해 양측의 교차로 서브 서버(30)에서 도로 구간에 대한 차량 진입 대수 및 차량 퇴출 대수를 공유하여 각각 도로 구간 내의 차량 대수를 얻을 수 있으므로, 정체 도로 구간으로의 차량 진입을 허용하는 일측 교차로의 녹색 신호등에 대한 점등 타이밍은 교차로 서브 서버(30)에서 직접 산출하여 조정할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 교차로 신호등 제어 시스템을 설치한 교차로의 예시도이다.
도 4를 참조하면, 차량 감지기(20)는 분기 차량 감지기(24)를 포함한다.
교차로(2)에 이어진 도로 구간 중에 분기 도로(4, 지하차도 또는 고가도로)에 의해 갈라진 도로 구간에서는 중간에 복수의 서로 다른 진행 방향으로 차량이 진행할 수 있다. 즉, 중간에 갈라진 도로 구간은 일측이 하나의 교차로에 이어지고 타측이 복수의 교차로에 이어진다.
이와 같이 중간에 복수의 진행 방향으로 갈라지는 도로 구간에서 갈라지는 지점에는 분기 차량 감지기(24)가 설치되어서, 차선 변경하여 진행 방향을 전환하는 차량을 감지한다.
또한, 중간에 갈라진 도로 구간은 진행 방향의 개수만큼 복수의 도로 구간(2')으로 구획되며, 구획된 도로 구간(2')의 차량 대수를 산출하기 위해서, 중간에 갈라진 도로 구간과 교차로의 경계에 설치하는 진입 차량 감지기(21) 및 퇴출 차량 감지기(22)는 차선별로 구분하여 차량을 감지하게 한다.
이에, 교차로 서브 서버(30)는 하나의 도로 구간에서 구획된 각각의 도로 구간(2')에 대해 차량 대수를 산출할 시에는 진입 차량 감지기(21) 및 퇴출 차량 감지기(22)로 감지되는 차선별 통과 차량 대수에 근거하여 도로 구간(2')별차량 대수를 산출하고, 상기 분기 차량 감지기(24)로 감지되는 차량 대수만큼 어느 한쪽 도로 구간에 대한 차량 대수에서 차감하고 다른 한쪽 도로 구간에 대한 차량 대수에 더한다.
이와 같이 지하차도 또는 고가도로에 의해 갈라지는 도로 구간을 복수의 도로 구간(2')으로 구획하여 구획한 각 도로 구간(2')별로 차량 대수를 산출하므로, 구획한 각 도로 구간(2')별로 차량 정체가 다르게 되는 상황에 맞게, 정체 도로 구간을 선별하여 도로 정체를 해소할 수 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
1 : 교차로 2 : 도로 구간
3 : 지선 도로 4 : 분기 도로(지하차도 또는 고가도로)
10 : 교통신호 제어기
20 : 차량 감지기 21 : 진입 차량 감지기
22 : 퇴출 차량 감지기 23 : 지선 차량 감지기
24 : 유턴 차량 감지기 25 : 분기 차량 감지기
30 : 교차로 서브 서버
40 : 메인서버

Claims (7)

  1. 신호등이 있는 교차로에 이어지고 중앙분리대로 나뉘는 각각의 도로 구간에 대해 교차로를 통과하여 도로 구간으로 진입하는 차량을 감지하도록 도로 구간과 교차로의 경계에 설치되는 진입 차량 감지기(21)와, 교차로를 통과하기 위해 도로 구간에서 나오는 차량을 감지하도록 도로 구간과 교차로의 경계에 설치되는 퇴출 차량 감지기(22)를 포함하는 차량 감지기(20);
    신호등이 있는 교차로마다 1개씩 설치되고, 차량 감지기(20)의 차량 감지 신호를 전달받아 도로 구간 진입 차량 및 퇴출 차량의 대수를 산출하며, 도로 구간의 양단에 설치된 것끼리는 도로 구간 진입 차량 및 퇴출 차량의 대수를 공유하여 도로 구간 내의 차량 대수를 획득하고, 획득한 차량 대수에 근거하여 교통 체증이 발생한 정체 도로 구간을 선별한 후, 정체 도로 구간의 차량에 대해 교차로의 통과를 허용하는 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 증가시키도록 교차로 교통신호 제어기(10)에 요청하는 교차로 서브 서버(30);
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 교차로 신호등 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교차로 서브 서버(30)는
    차량 통행량이 적은 시각을 설정하고, 설정한 시각에서 도로 구간 내의 차량 대수를 "0"으로 초기화한 이후, 진입 차량 대수를 더하고 퇴출 차량 대수를 차감하여 도로 구간 내의 차량 대수를 산출함을 특징으로 하는 교차로 신호등 제어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 교차로 서브 서버(30)는
    교차로에 이어진 각각의 도로 구간에 대해서, 미리 설정한 차량간 간격에 차량 대수를 곱셈하여 얻는 거리를 도로 구간 길이에서 차감하여 도로 구간 내의 여유 간격을 산출한 후, 여유 간격이 도로 구간에서 차지하는 비율이 미리 설정한 비율보다 작은 도로 구간을 정체 도로 구간으로 선별하고, 정체 도로 구간에 대한 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 여유 간격이 작을수록 상대적으로 크게 하고 차량 대수가 많을수록 상대적으로 크게 함을 특징으로 하는 교차로 신호등 제어 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 교차로 서브 서버(30)는
    교차로 내로 진입하여 퇴출 차량 감지기(22)로 감지되는 차량 대수에서 교차로를 통과하여 진입 차량 감지기(21)로 감지되는 차량 대수를 차감하여 교차로 내 차량 대수를 산출하며, 교차로 내 차량 대수가 미리 설정한 대수를 초과하거나 또는 교차로 내 차량 대수의 증가율이 미리 설정한 비율을 초과할 시에 교차로의 통과를 허용하는 녹색 신호등의 점등시간을 단축하고 이어져 점등하는 황색 신호등의 점등시간을 녹색 신호등의 단축 시간만큼 증가시킴을 특징으로 하는 교차로 신호등 제어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 교차로 서브 서버(30)는
    보행자의 횡단보도 횡단에 필요한 최소 횡단시간이 설정되어 있고,
    정체 도로 구간이 나타남에 따라 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 배정할 시에는, 교차로에 있는 각각의 횡단보도에 대해 보행자 신호등의 점등시간이 최소 횡단시간을 보장받는 범위 내에서 녹색 신호등의 점등시간 배분 비율을 배정함을 특징으로 하는 교차로 신호등 제어 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 차량 감지기(20)는
    도로 구간의 중간에 이어진 지선 도로를 통해 진출입하는 차량의 대수를 감지하는 지선 차량 감지기(23)와, 중간에 복수의 진행 방향으로 갈라지는 도로 구간에서 갈라지는 지점에 설치되어 차선 변경하여 진행 방향을 전환하는 차량을 감지하는 분기 차량 감지기(24)를 포함하고, 진입 차량 감지기(21) 및 퇴출 차량 감지기(22)를 차선별로 구분하여 차량을 감지하게 하며,
    상기 교차로 서브 서버(30)는 지선 차량 감지기(23)로 감지되는 차량 대수를 가감하여 도로 구간 내의 차량 대수를 수정하고, 중간에 갈라진 도로 구간을 차선으로 구분하여 진행방향에 따라 복수의 도로 구간으로 구분하며, 구분된 도로 구간 내의 차량 대수에 대해 분기 차량 감지기(24)로 감지한 차량 대수를 가감하여 수정함을 특징으로 하는 교차로 신호등 제어 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    각각의 교차로에 설치한 교차로 서브 서버(30)에서 획득하는 도로 구간 내의 차량 대수, 도로 구간 내의 여유 간격, 정체 도로 구간으로 선별된 도로 구간 및 교차로 내 차량 대수에 대한 정보를 메인서버(40)에서 취합하며,
    상기 메인서버(40)는 취합한 정보에 근거하여 교차로 사이의 신호등 연동을 위한 녹색 신호등 점등 타이밍을 수정하되,
    정체 도로 구간으로의 차량 진입을 허용하는 일측 교차로의 녹색 신호등에 대한 점등 타이밍은 정체 도로 구간의 차량을 퇴출시키는 타측 교차로의 녹색 신호등의 점등 타이밍 이후 정체 도로 구간 내의 차량 대수에 비례하게 증가시킨 시간이 경과한 시점으로 하고,
    수정한 점등 타이밍을 교차로 교통신호 제어기(10)에 전달함으로써, 수정한 신호등 점등 타이밍에 맞춰 신호등을 점등시키게 함을 특징으로 하는 교차로 신호등 제어 시스템.
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