KR20180073211A - 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트램의 정시성을 높임과 동시에 차량의 정체현상을 최소화할 수 있으며, 교차로 도착시점(IAT)이 신호주기 상의 어느 지점에 배치되는지에 따라 조기 녹색신호, 녹색신호 연장, 녹색신호 삽입 중 어느 하나를 선택하도록 구성됨으로써 트램이 감지된 신호주기 상의 시점에 대응하여 최적의 우선신호를 부여할 수 있고, 우선신호가 적용될 때 우선신호 적용으로 인한 일반차량의 신호를 보상하도록 구성됨으로써 차량의 정체율을 현저히 절감시킬 수 있는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법에 관한 것이다.

Description

트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법{Signal Timing Calculation Method for Tram Signal Priority}
본 발명은 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 교차로에서 트램 및 차량의 지체를 죄소화하는 범위 내에서 트램의 진행방향에 우선신호를 부여하여 트램의 정시성을 증가시킴과 동시에 트램 및 차량의 정체율을 최소화하기 위한 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법에 관한 것이다.
통상적으로, 트램(Tram)은 도로 위에 설치된 레일(Rail)을 따라 주행하는 교통수단으로서, 대치할 수 있는 버스의 등장으로 인해 쇠퇴하였으나, 최근에는 차량 증가로 인한 교통체증과 도심지로의 인구 집중화로 인해 트램에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
이러한 트램은 차량에 비교하여 정체율이 낮을 뿐만 아니라 다수의 승객을 수송하기 위한 수송공간들을 구비하여 수숑효율성이 높으며, 트램이 지나는 지역의 상권도를 활성화시킬 수 있는 장점을 갖고, 이러한 장점으로 인해 차세대 대중교통의 해결책으로 관심이 집중되고 있다.
그러나 트램은 차량이 주행하는 도로 상에 설치되기 때문에 트램의 진행방향이 차량의 신호에 상충되는 일이 빈번하게 발생하게 되고, 이러한 진행방향의 상충은 트램의 정시성을 떨어뜨림과 동시에 차량의 정체현상을 더욱 가중시키게 된다.
즉, 트램의 정시성을 높이면서 차량의 정체현상을 최소화하기 위한 교통신호 시스템에 대한 연구가 시급한 실정이다.
도 1은 국내등록특허 제10-1262036호(발명의 명칭 : 도시교통정보시스템과 연계된 트램 제어 시스템)에 개시된 도시교통정보시스템과 연계된 트램 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 1의 도시교통정보시스템과 연계된 트램 제어 시스템(이하 종래기술이라고 함)(100)은 트램 차량(110) 내에 설치되어 외부로부터 트램 차량 제어 데이터를 무선 수신하며 외부로 데이터를 전송하는 차량 데이터 제어 유닛(TDCU. Tram Data Control Unit)(112)와, TDCU(112)로부터 전달받은 트램 차량 제어 데이터를 기초로 상기 트램 차량의 운행 상태를 제어하며 운행 중 생성되는 운행 정보를 외부로 전송하도록 TDCU(112)에 송신하는 트램 제어 관리 시스템(TCMS, Train Control Management System)(114)과, 트램 차량(110)의 위치를 정밀 측정하여 전송하기 위한 정밀위성측위시스템(DGPS, Differential GPS)(126)과, 레일(101)을 따라 복수의 위치에 각각 설치되어 TDCU(112)와 무선 방식으로 데이터를 송수신하는 복수의 UTIS 노변장
치(132)들과, 복수의 UTIS 노변장치(132)에 데이터 통신 가능하게 연결되며 트램 차량(110)이 운행하는 도로 상의 신호등 및 횡단보도등을 포함하는 교통정보를 통제하는 도로교통정보시스템(UTIS, Urban Traffic InformationSystem)의 UTIS 관제시스템(130)과, 레일을 따라 복수의 위치에 각각 설치되어 TDCU(112)와 무선 방식으로 데이터를 송수신하는 복수의 트램 노변장치(122)와, 복수의 트램 노변장치(122)에 데이터 통신 가능하게 연결되며 DGPS(126)로부터 수신된 트램 차량 위치 정보, UTIS 관제시스템(130)으로부터 수신된 도로 교통정보, 및 TDCU(112)로부터 수신된 운행 데이터를 기초로 트램 차량의 트램 차량 제어 데이터를 생성하는 트램 관제시스템(120)으로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 종래기술(100)은 트램의 운행을 기존 승용차용 도로의 교통정보를 제어하는 도시교통정보시스템(UTIS)과 연계함으로써 트램이 도시 내를 주행할 때 트램 전용의 제어가 가능함과 동시에 차량과의 혼선을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.
그러나 종래기술(100)은 트램 차량(110)이 교차로 또는 건널목 구간을 통과할 때 트램 차량(110)의 진행방향이 차량의 교통신호와 상충되는 경우, 해당 구간에서 정차되거나 속도를 낮춰야하기 때문에 정시성이 높은 트램의 장점이 저하되는 문제점이 발생한다.
다시 말하면, 종래기술(100)은 차량이 밀집되어 차량 상충 및 정체가 빈번하게 발생하는 도심의 교차로에 적용되는 경우, 트램 차량 및 일반 차량의 상충이 오히려 더 증가하여 교차로의 지체현상이 오히려 증가하게 되는 단점을 갖는다.
즉 1)트램 차량의 설치목적인 정시성을 높이면서, 2)트램 차량으로 인한 일반 차량의 정체현상을 최소화시킬 수 있는 우선신호에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 트램의 정시성을 높임과 동시에 차량의 정체현상을 최소화할 수 있는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 교차로 도착시점(IAT)이 신호주기 상의 어느 지점에 배치되는지에 따라 조기 녹색신호, 녹색신호 연장, 녹색신호 삽입 중 어느 하나를 선택하도록 구성됨으로써 트램이 감지된 신호주기 상의 시점에 대응하여 최적의 우선신호를 부여할 수 있는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 우선신호가 적용될 때 우선신호 적용으로 인한 일반차량의 신호를 보상하도록 구성됨으로써 차량의 정체율을 현저히 절감시킬 수 있는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 도로의 중앙차선에 인접한 차선에 트램전용차선이 설치되며, 상기 트램전용차선을 주행하는 트램이 교차로를 주행할 때 우선신호를 부여하기 위한 트램 우선신호 적용방법에 있어서: 교차로로부터 기 설정된 거리로 이격된 지점인 감지지점(R2)을 통과하는 트램을 감지하는 트램감지단계; 상기 트램감지단계에 의해 트램이 감지될 때 진행되며, 상기 트램의 속도 및 상기 교차로로부터 상기 감지지점(R2)까지의 거리를 산출하여 트램이 교차로를 도착하는데 소요되는 시간인 도착예정시간(TT)을 산출하며, 신호주기 상에서 산출된 도착예정시간(TT)을 활용하여 상기 트램이 교차로를 주행할 때의 시점인 교차로 도착시점(IAT, Intersection Arrival Time)을 산출하는 교차로 도착시점 산출단계; 상기 교차로 도착시점 산출단계에 의해 산출된 교차로 도착시점(IAT)이 트램의 진행방향에 대응되는 진행신호의 주기에 포함되지 않는 경우 우선신호가 적용되어야 한다고 판단하며, 산출된 교차로 도착시점(IAT)이 트램의 진행신호의 주기에 포함되지 않는 경우 우선신호가 적용되어야 한다고 판단하는 우선신호 적용여부 판단단계; 상기 우선신호 적용여부 판단단계에 의해 우선신호가 적용되어야 한다고 판단될 때 구동되며, 상기 트램이 상기 교차로를 통과할 때 상기 트램의 진행방향에 대응되는 진행신호가 출력되도록 트램신호등 및 차량신호등을 제어하는 우선신호 적용단계; 상기 우선신호 적용여부 판단단계에 의해 우선신호가 적용되지 않아도 무방하다고 판단될 때 구동되며, 기 설정된 신호주기에 따라 신호가 출력되도록 상기 트램신호등 및 상기 차량신호등을 제어하는 우선신호 미적용단계를 포함하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 트램의 신호주기는 상기 트램의 진행방향에 대응되는 신호인 진행신호와, 상기 트램의 진행방향에 대향되는 신호인 적색신호를 포함하고, 상기 차량의 신호주기는 상기 트램의 진행방향에 대응되는 신호인 진행신호인 현시1과, 교차로에 연결되는 다른 도로들에 대한 신호인 현시2, 현시3, 현시4를 포함하고, 상기 트램의 진행신호의 주기길이는 상기 차량의 현시1의 주기길이와 동일하고, 상기 우선신호 적용여부 판단단계는 수학식 1로 정의되는 연산을 통해 우선신호 적용여부를 판단하는 것이 바람직하다.
Figure pat00001
‘
Figure pat00002
’: 신호의 주기길이(초, 상수), ‘
Figure pat00003
’:도착예정시간(초),
‘
Figure pat00004
’:신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(초)(
Figure pat00005
),
‘
Figure pat00006
’차량의 현시1의 주기길이(초)
또한 본 발명에서 상기 우선신호 적용여부 판단단계 이후에 진행되는 우선신호 방식 결정단계를 더 포함하고, 상기 우선신호 방식 결정단계는 상기 교차로 도착시점(IAT)을 활용하여 조기 녹색신호(Early green), 녹색신호 연장(Green extended) 및 녹색신호 삽입(Phase insertion) 중 어느 하나를 선택하고, 상기 우선신호 적용단계는 상기 우선신호 방식 결정단계에 의해 결정된 우선신호 방식이 적용되도록 상기 차량신호등 및 상기 트램신호등을 제어하고, 상기 우선신호 적용여부 판단단계는 수학식 2를 통해 우선신호 방식을 결정하는 것이 바람직하다.
Figure pat00007
‘
Figure pat00008
’:차량의 현시2의 주기길이(초), ‘
Figure pat00009
’:차량의 현시3의 주기길이(초),
‘
Figure pat00010
’:차량의 현시4의 주기길이(초)
또한 본 발명에서 상기 우선신호 방식 결정단계에 적용되는 상기 조기 녹색신호는 상기 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시4의 시작시점 및 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 시작시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며, 트램의 n+1 번째 주기의 진행신호의 시작시점과 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 시작시점을 기 설정된 ‘EAR’ 만큼 조기에 출력되도록 하되, 트램의 n+1 번째 주기의 진행신호의 주기길이 및 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 주기길이(g1)는 기존과 동일한 크기로 유지되며, 트램의 n+1 번째 주기의 종료시점과 차량의 n+1 번째 주기의 현시4의 종료시점을 ‘EAR’ 만큼 연장시키는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 우선신호 방식 결정단계에 적용되는 상기 녹색신호 연장은 상기 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시1의 종료시점과, 차량의 n번째 주기의 현시1의 종료시점에 도착예정시간(TT)을 합산한 시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며, 트램의 n번째 주기의 진행신호의 종료시점과 차량의 n번째 주기의 현시의 종료시점을 기 설정된 ‘EXP’ 만큼 연장시켜 출력되도록 함과 동시에 차량의 n번째 주기의 현시2, 현시3, 현시4의 주기길이를 ‘α’, ‘β’, ‘γ’ 만큼 각각 단축시키되, 트램의 n+1번째 주기의 진행신호의 주기길이와 차량의 n+1번째 주기의 현시1의 주기길이를 상기 ‘EXP’ 만큼 단축시킴과 동시에 차량의 n+1번째 주기의 현시2, 현시3, 현시4의 주기길이를 ‘α’, ‘β’, ‘γ’ 만큼 각각 증가시키고, 상기 ‘α’는 수학식 3을 통해 산출되고, 상기 ‘β’는 수학식 4를 통해 산출되고, 상기 ‘γ’는 수학식 5를 통해 산출되는 것이 바람직하다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
또한 본 발명에서 상기 우선신호 방식 결정단계에 적용되는 상기 녹색신호 삽입은 차량의 n번째 주기의 현시2의 시작시점과 현시3의 종료시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며, 차량의 n번째 주기의 현시2와 3의 사이 또는 현시3과 4의 사이, 이에 대응되는 트램의 n번째 주기의 적색신호에 기 설정된 ‘INS’ 만큼 삽입되며, 트램의 n+1번째 주기의 진행신호의 주기길이가 ‘α’ 만큼 단축됨과 동시에 차량의 n+1번째 주기의 현시1의 주기길이가 상기 ‘α’ 만큼 단축되며, 차량의 n+1번째 주기의 현시2, 3, 4의 주기길이를 ‘β’, ‘γ’, ‘δ’ 만큼 단축시킴과 동시에 트램의 n+1번째 주기의 적색신호의 주기길이를 ‘β+γ+δ’ 만큼 단축시키고, 상기 ‘α’는 수학식 6을 통해 산출되고, 상기 ‘β’는 수학식 7을 통해 산출되고, 상기 ‘γ’는 수학식 8을 통해 산출되고, 상기 ‘δ’는 수학식 9를 통해 산출되는 것이 바람직하다.
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 트램의 정시성을 높임과 동시에 차량의 정체현상을 최소화할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 교차로 도착시점(IAT)이 신호주기 상의 어느 지점에 배치되는지에 따라 조기 녹색신호, 녹색신호 연장, 녹색신호 삽입 중 어느 하나를 선택하도록 구성됨으로써 트램이 감지된 신호주기 상의 시점에 대응하여 최적의 우선신호를 부여할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 우선신호가 적용될 때 우선신호 적용으로 인한 일반차량의 신호를 보상하도록 구성됨으로써 차량의 정체율을 현저히 절감시킬 수 있게 된다.
도 1은 국내등록특허 제10-1262036호(발명의 명칭 : 도시교통정보시스템과 연계된 트램 제어 시스템)에 개시된 도시교통정보시스템과 연계된 트램 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 트램 우선신호 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 2를 나타내는 구성 예시도이다.
도 4는 도 3의 차량신호등 및 트램신호등의 현시주기를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법을 나타내는 플로차트이다.
도 6은 도 5의 우선신호 방식 결정단계(S40)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 도 5의 조기 녹색신호를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 도 5의 녹색신호 연장을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 5의 녹색신호 삽입을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 트램 우선신호 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 3은 도 2를 나타내는 구성 예시도이고, 도 4는 도 3의 차량신호등 및 트램신호등의 현시주기를 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명의 트램 우선신호 시스템(1)은 차량이 주행하는 도로(R)의 중앙차선에 인접한 차선에 트램 전용차선(레일이 설치된 도로)(10)이 설치되며 교차로(20)로부터 기 설정된 거리로 이격된 지점(R1)에 트램(7)을 감지하기 위한 트램감지부(5)가 설치될 때, 트램(7)의 교차로 진입 시 트램(7)의 진행방향에 따른 우선신호를 차량신호등(11) 및 트램신호등(12)에 적용하되, 트램의 우선신호로 부여로 인한 일반 차량(자동차, 버스, 택시, 화물차 등)의 정체를 최소화시키기 위한 시스템이다.
트램 우선신호 시스템(1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(3)와, 차량신호등(11), 트램신호등(12), 트램 감지부(5)로 이루어진다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 트램의 진행방향에 대응되는 차량신호등(11)만이 교차로(20)에 설치되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 교차로에는 공지된 바와 같이, 교차로에 연결되는 각 차로에 대한 복수개의 차량신호등들 및 보행자 신호등들이 더 설치되는 것은 당연하고, 이러한 차량신호등들 및 보행자 신호등들은 교차로에 있어서 통상적으로 사용되는 것이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 교차로(20)에서 트램(7)의 진행방향이 ‘직진’인 것으로 예를 들어 설명하였으나, 트램(7)의 진행방향은 이에 한정되지 않는다.
또한 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 컨트롤러(3)가 차량신호등(11) 및 트램신호등(12)을 통합적으로 관리 및 제어하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 차량신호등(11) 및 트램신호등(12)의 컨트롤러들은 별도로 설치될 수 있다.
또한 본 발명에서는 도시되지 않았지만, 트램 우선신호 시스템(1)은 트램의 속도 및 운행을 통합적으로 관리하는 관제센터 서버(미도시)와, 트램 내부에 설치되어 트램의 위치 및 운행에 관련된 정보인 운행정보를 외부로 전송하며 관제센터 서버(미도시)로부터 전송받은 제어데이터에 따라 트램(7)을 제어하는 차상 제어부(71)와, 트램 전용차선(10)을 따라 이격되게 설치되어 기 설정된 통신 커버리지 내로 진입된 차상 제어부와 관제센터 서버 사이의 데이터통신을 중계하는 노변장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
트램 감지부(5)는 교차로(20)로부터 기 설정된 거리만큼 이격된 지점(R1)의 트램 전용차선을 통과하는 트램(7)을 감지하며, 트램(7) 감지 시 감지신호를 컨트롤러(3)로 전송한다.
이때 트램 감지부(5)는 감지영역을 통과하는 트램을 감지할 수 있는 다양한 센서들이 적용될 수 있으며, 상세하게로는 루프 디텍터(Loop detector)인 것이 바람직하다.
차량신호등(11)은 컨트롤러(3)의 제어에 따라 교차로(20)를 주행하는 차량, 상세하게로는 트램(7)과 동일한 차선의 차량차량(자동차, 버스, 화물차 등)에게 신호를 제공한다. 이때 도면에는 차량신호등(11)이 한 개인 것으로 예를 들어 설명하였으나, 차량 신호등은 공지된 바와 같이 교차로(20)에 연결되는 각 차선에 맞춰 복수개가 설치될 수 있음은 당연하다.
트램신호등(12)은 컨트롤러(3)의 제어에 따라 교차로(20)를 주행하는 트램(7)에게 신호를 제공한다.
도 4를 참조하여 트램신호등(12) 및 차량신호등(11)의 동작과정을 살펴보면, 차량신호등(11)은 도 4에 도시된 바와 같이, 4개의 현시를 갖는 신호체계를 제공한다.
이때 트램의 진행방향을 X축이라고 할 때 X축의 방향의 도로를 주행 중인 차량에 대한 직진신호(진행신호)를 ‘현시1’이라고 하고, X축의 도로를 주행 중인 차량에 대한 좌회전 신호(진행신호)를 ‘현시2’라고 하고, Y축의 도로를 주행 중인 차량에 대한 직진신호(진행신호)를 ‘현시3’이라고 하고, Y축의 도로를 주행 중인 차량에 대한 좌회전 신호(진행신호)를 ‘현시4’라고 한다.
또한 트램신호등(12)은 교차로 상에서 X축 방향으로 이동하기 때문에 차량들과 상충되지 않도록 차량신호등(11)의 현시1 동안 녹색신호가 점등되게 된다.
예를 들어 만약 차량신호등(11)이 현시3 일 때 트램신호등(12)에 녹색신호가 출력되는 경우, Y축 방향으로 이동하는 차량과 X축 방향으로 이동하는 트램이 상충되기 때문에 트램신호등(12)의 녹색신호는 차량신호등(11)의 현시1과 동일한 주기의 녹색신호를 출력하게 된다.
이때 트램신호등(12)의 녹색신호와, 차량신호등(11)의 현시 1, 2, 3, 4들 각각의 진행신호들의 주기길이(g1), (g2), (g3), (g4)의 진행신호들 각각은 최소녹색시간 보다 큰 값을 갖고, 최소녹색시간이란 보행자녹색시간으로 정의된다.
컨트롤러(3)는 차량신호등(11) 및 트램신호등(12)의 신호를 관리 및 제어한다. 이때 컨트롤러(3)는 공지된 종래의 교통신호 제어기(Traffic signal controller)에 별도의 기능을 추가한 것으로 구성될 수 있다.
또한 컨트롤러(3)는 트램 감지부(5)로부터 감지데이터를 전송받으면, 기 설정된 신호정보와, 현재 출력되고 있는 신호정보와, 트램이 현재 위치(R1)로부터 교차로(20)까지 이동하는데 소요되는 도착예정시간 등을 분석 및 활용하여 트램에게 우선신호를 부여할 것인지를 판단한다.
이때 컨트롤러(3)는 만약 트램에게 우선신호가 적용되지 않아도 무방하다고 판단하면, 기 설정된 신호정보에 따라 신호체계를 운용한다.
또한 컨트롤러(3)는 만약 트램에게 우선신호가 적용되어야 한다고 판단하면, 수집된 데이터를 활용하여 적용될 우선신호의 방식(종류)을 결정한다.
이때 우선신호 방식으로는 1)조기 녹색신호(Early green), 2)녹색신호 연장(Green extended), 3)녹색신호 삽입(Phase insertion)이 적용되고, 1)조기 녹색신호(Early green)는 트램의 녹색신호 및 차량의 현시1의 진행신호의 점등시점을 기 설정된 우선시간(EAR) 만큼 조기에 출력되도록 하는 방식으로 정의되고, 2)녹색신호 연장(Green extended)은 트램의 녹색신호 및 차량의 현시1의 진행신호의 소등시점을 기 설정된 연장시간(EXT) 만큼 연장시켜 출력되도록 하는 방식으로 정의되고, 3)녹색신호 삽입(Phase insertion)은 트램이 교차로를 통과할 때 트램의 적색신호에 기 설정된 삽입시간(INS) 만큼의 녹색신호를 삽입시키며, 차량의 현시2, 3의 사이 또는 차량의 현시3, 4의 사이에 현시1의 녹색신호(진행신호)를 삽입시간(INS) 만큼 삽입시켜 출력되도록 하는 방식으로 정의된다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법을 설명하기 위한 플로차트이고, 도 6은 도 5의 우선신호 방식 결정단계(S40)를 설명하기 위한 예시도이다.
트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법(S1)은 도 5에 도시된 바와 같이, 트램 감지단계(S10)와, 교차로 도착시점 산출단계(S20), 우선신호 적용여부 판단단계(S30), 우선신호 방식 결정단계(S40), 도착예정시간 비교단계(S50), 우선신호 적용단계(S60), 우선신호 미적용단계(S80)로 이루어진다.
트램 감지단계(S10)는 트램 전용차선(10)에서, 교차로(20)로부터 기 설정된 거리만큼 이격된 지점(R1)을 통과하는 트램(7)을 감지하는 단계이다. 이때 트램(7)을 감지하는 트램 감지수단의 기술 및 방식은 공지된 루프 디텍터, 레이저, 영상분석 등의 다양한 기술 및 방식이 적용될 수 있다.
또한 트램 감지단계(S10)에 의해 감지된 감지신호는 컨트롤러(3)로 전송된다.
교차로 도착시점 산출단계(S20)는 트램 감지단계(S10)에 의해 트램(7)이 감지될 때 구동되어 감지위치(P)로부터 교차로(20)까지 트램(7)이 이동하는데 소요되는 시간인 도착예정시간(△t)을 산출한다.
이때 트램(7)의 도착예정시간(△t)은 트램의 속도에 따라 다른 값을 갖기 때문에 교차로 도착시점 산출단계(S20)에 의해 별도로 산출되나, 일반적으로 트램(7)의 속도(V)와, 감지위치(P)로부터 교차로(20)까지의 거리(D)는 고정된 값을 갖기 때문에 본 발명에서는 트램(7)이 고정된 속도로 운영되어 도착예정시간(△t)이 고정된 상수값을 갖는 것으로 예를 들어 설명하기로 한다.
또한 교차로 도착시점 산출단계(S20)는 산출된 트램 도착예정시간(△t)을 활용하여, 신호주기 상에서의 트램의 도착예정시간(△t)을 나타내는 시점인 교차로 도착시점(IAT, Intersection Arrival Time)을 산출한다.
또한 교차로 도착시점 산출단계(S20)는 다음의 수학식 1로 정의되는 연산을 통해 트램(7)의 교차로 도착시점(IAT)을 산출한다.
[수학식 1]
Figure pat00018
이때, ‘
Figure pat00019
’는 교차로 도착시점(초)(Intersection Arrival Time)이고, ‘
Figure pat00020
’는 신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(초)(
Figure pat00021
)이고, ‘
Figure pat00022
’는 도착예정시간(초, 상수), ‘
Figure pat00023
’은 신호의 주기길이(초, 상수)이다.
즉 교차로 도착시점(IAT)은 만약 신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(t)과 도착예정시간을 합산한 값이 신호의 주기(Cycle) 보다 크면, 합산값(t+TT)에서 신호의 주기(Cycle)를 차감하여 산출되며, 만약 합산값(t+TT)이 신호의 주기(Cycle) 보다 작으면, 합산값(t+TT)을 교차로 도착시점으로 한다.
우선신호 적용여부 판단단계(S30)는 교차로 도착시점 산출단계(S20)에 의해 산출된 교차로 도착시점(IAT)을 활용하여 트램(7)이 교차로(20)를 통과할 때 트램(7)에게 우선신호를 부여할 것인지를 판단하는 단계이다.
또한 우선신호 적용여부 판단단계(S30)는 다음의 수학식 2를 통해 우선신호 적용여부를 판단한다.
[수학식 2]
Figure pat00024
이때, ‘
Figure pat00025
’은 신호의 주기길이(초, 상수)이고, ‘
Figure pat00026
’는 도착예정시간(초, 상수)이고, ‘
Figure pat00027
’는 신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(초)(
Figure pat00028
)이고, ‘
Figure pat00029
’은 차량의 현시1의 주기길이(초)이다.
즉 우선신호 적용여부 판단단계(S30)는 도 6에 도시된 바와 같이, 신호주기 상에서 트램이 교차로를 통과할 때의 시점(IAT=t+TT)이 만약 신호주기 상의 녹색신호 범위에 포함되면, 트램의 우선신호가 적용되지 않아도 무방하다고 판단하며, 만약 교차로 도착시점(IAT)이 신호주기 상의 녹색신호 범위에 포함되지 않으면, 트램의 우선신호가 적용되어야 한다고 판단한다.
또한 우선신호 적용여부 판단단계(S30)는 만약 트램의 우선신호가 적용되지 않아도 무방하다고 판단하면, 다음 단계로 우선신호 미적용단계(S70)를 진행함으로써 기존 그대로의 신호주기에 따라 신호가 출력되도록 한다.
또한 우선신호 적용여부 판단단계(S30)는 만약 트램의 우선신호가 적용되어야 한다고 판단하면, 다음 단계로 우선신호 방식 결정단계(S40)를 진행한다.
우선신호 방식 결정단계(S40)는 우선신호 적용여부 판단단계(S30)에 의해 트램의 우선신호가 적용되어야 한다고 판단되는 경우 진행되며, 현재 상황(현재 출력되고 있는 신호상태)에 대응하여 가장 적합한 우선신호의 종류를 결정하는 단계이다.
이때 우선신호의 종류는 조기 녹색신호(Early green), 녹색신호 연장(Green extended) 및 녹색신호 삽입(Phase insertion)의 3가지로 이루어지고, 상세하게로는 조기 녹색신호(Early green)는 트램의 녹색신호 및 차량의 현시1의 진행신호의 점등시점을 기 설정된 우선시간(EAR) 만큼 조기에 출력되도록 하는 방식이고, 녹색신호 연장(Green extended)은 트램의 녹색신호 및 차량의 현시1의 진행신호의 소등시점을 기 설정된 연장시간(EXT) 만큼 연장시켜 출력되도록 하는 방식이고, 녹색신호 삽입(Phase insertion)은 트램이 교차로를 통과할 때 트램의 적색신호에 기 설정된 삽입시간(INS) 만큼의 녹색신호를 삽입시키며, 차량의 현시2, 3의 사이 또는 차량의 현시3, 4의 사이에 현시1의 녹색신호(진행신호)를 삽입시간(INS) 만큼 삽입시켜 출력되도록 하는 방식이다.
이러한 조기 녹색신호(Early green), 녹색신호 연장(Green extended) 및 녹색신호 삽입(Phase insertion)은 후술되는 도 7 내지 9에서 상세하게 설명하기로 한다.
또한 우선신호 방식 결정단계(S40)는 다음의 수학식 3을 통해 적용할 우선신호의 종류를 결정한다.
[수학식 3]
Figure pat00030
이때, ‘
Figure pat00031
’는 일반차량 현시2의 주기길이(초)이고, ‘
Figure pat00032
’은 일반차량 현시3의 주기길이(초)이고, ‘
Figure pat00033
’는 일반차량 현시4의 주기길이(초)이다.
다시 말하면, 우선신호 방식 결정단계(S40)는 도 6을 참조하여 살펴보면, 신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(t)이 현시1의 주기길이(g1)에서 도착예정시간(TT)을 차감한 값보다 크되, 현시1의 누기길이(g1) 이하인 경우, 적용될 우선신호 방식을 녹색신호 연장(Green extended)로 결정한다. 상세하게로는 조기 녹색신호(Early green)는 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시4의 시작시점 및 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 시작시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정된다.
또한 우선신호 방식 결정단계(S40)는 신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(t)이 신호주기(Cycle)에서 현시4의 주기길이(g4)를 차감한 값보다 크되, 신호주기(Cycle)에서 도착예정시간(TT)을 차감한 값 이하인 경우, 적용될 우선신호 방식을 조기 녹색신호(Early green)로 결정한다. 상세하게로는 조기 녹색신호(Early green)는 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시1의 종료시점과, 차량의 n번째 주기의 현시1의 종료시점에 도착예정시간(TT)을 합산한 시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며,
또한 우선신호 방식 결정단계(S40)는 신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(t)이 현시1의 주기길이(g1) 보다 크되, 신호주기(Cycle)에서 현시4의 주기길이(g4)을 차감한 값 이하일 때, 적용될 우선신호 방식을 녹색신호 삽입(Phase insertion)으로 결정한다. 상세하게로는 녹색신호 삽입(Phase insertion은 차량의 n번째 주기의 현시2의 시작시점과 현시3의 종료시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정된다.
또한 우선신호 방식 결정단계(S40)는 우선신호 방식이 결정되면, 도착예정시간 비교단계(S50)를 진행한다.
도착예정시간 비교단계(S50)는 타이머를 구동시켜 경과시간을 측정한 후 측정된 경과시간이 도착예측시간(△t)에 도달하는지를 비교하는 단계이다.
이때 도착예정시간 비교단계(S50)는 트램 감지단계(S10)에 의해 트램(7)이 감지될 때 타이머를 구동시킨다.
또한 도착예정시간 비교단계(S50)는 경과시간이 도착예측시간(△t)에 도달하면, 우선신호 적용단계(S60)를 진행한다.
우선신호 적용단계(S60)는 경과시간이 도착예측시간(△t)에 도달, 상세하게로는 트램(7)이 교차로(20)를 진입할 때, 우선신호 방식 결정단계(S40)에 의해 결정된 우선신호의 방식이 적용되도록 차량신호등(11) 및 트램신호등(12)을 제어한다.
즉 본 발명의 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법(S1)은 교차로(20)로부터 기 설정된 거리만큼 이격된 지점(R1)의 트램 통과여부를 감지한 후, 트램이 감지될 때 우선신호 적용여부 판단단계(S30)를 통해 우선신호의 적용여부를 판단하며, 만약 우선신호가 적용되어야 한다고 판단되는 경우, 우선신호 방식 결정단계(S40)를 통해 적용될 우선신호의 방식을 결정하며, 트램(7)이 교차로를 진입할 때 결정된 우선신호 방식에 따라 신호를 표출하도록 함으로써 교차로(20)를 진입한 트램(7)의 정차로 인한 정체현상을 방지하여 트램(7)의 정시성을 획기적으로 높임과 동시에 트램(7)에게 부여된 우선신호로 인한 일반차량의 정체현상을 최소화시킬 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 우선신호 방식 결정단계(S40)에 적용되는 조기 녹색신호(Early green), 녹색신호 연장(Green extended) 및 녹색신호 삽입(Phase insertion)에 대해 상세한 설명을 하기로 한다.
- 조기 녹색신호(Early green)
도 7은 도 5의 조기 녹색신호를 설명하기 위한 예시도이다.
전술하였던 도 5의 우선신호 방식 결정단계(S40)는 신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(t)이 신호주기(Cycle)에서 현시4의 주기길이(g4)을 차감한 값보다 크되, 신호주기(Cycle)에서 도착예정시간(TT)을 차감한 값 이하인 경우, 적용될 우선신호 방식을 조기 녹색신호(Early green)로 결정한다.
다시 말하면, 조기 녹색신호(Early green)는 상기 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시4의 시작시점 및 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 시작시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정된다.
이때 조기 녹색신호(Early green)는 트램의 녹색신호의 점등시점을 빠르게 출력하여 점등이 조기에 이루어지도록 한다.
즉 우선신호 방식 결정단계(S40)는 도 7에 도시된 바와 같이, 차량이 감지되는 시점(t)이 신호주기(Cycle)에서 4현시의 주기길이(g4)를 차감한 값보다 크되, 신호주기(Cycle)에서 통과예측시간(TT)를 차감한 값 이하일 때, 우선신호 방식을 조기 녹색신호(Early green)로 결정한다.
조기 녹색신호(Early green)는 n번째 주기의 트램의 적색신호와, n번째 주기의 차량의 현시4의 주기길이(g4)를 ‘EAR’ 만큼 감소시킨다. 즉 n번째 주기의 트램의 적색신호의 종료시점과, n번째 주기의 차량의 현시4의 종료시점은 기존보다 ‘EAR’ 만큼 줄어들게 됨으로써 n번째 신호주기의 길이(cycle)은 기존 보다 ‘EAR’ 만큼 줄어들게 된다.
또한 조기 녹색신호(Early green)는 n+1번째 주기의 트램의 녹색신호의 점등시점(시작시점)과, n+1번째 주기의 차량의 현시1의 진행신호의 점등시점(시작시점)을 기존 보다 ‘EAR’ 만큼 조기에 출력시킨다. 이때 +1번째 주기의 트램의 녹색신호의 주기길이와, n+1번째 신호주기의 현시1의 주기길이(g1)는 기존과 동일한 크기를 갖게 된다.
또한 조기 녹색신호(Early green)는 n+1번째 신호주기의 현시2 및 현시3의 주기길이는 기존과 동일한 크기로 출력이 이루어지도록 한다.
즉, 조기 녹색신호(Early green)는 n+1번째 트램의 녹색신호의 점등시점과, n+1번째 주기의 차량의 현시1의 점등시점을 ‘EAR’ 만큼 빨리 출력시키되, n+1번째 주기의 트램의 적색신호의 종료시점과, n+1번째 신호주기의 현시4의 종료시점은 그대로 유지시키기 때문에 1)n번째 신호주기의 주기길이는 ‘EAR’ 만큼 줄어들되, n+1번째 신호주기의 주기길이는 ‘EAR’ 만큼 증가하게 되고, 2)n번째 신호주기의 현시4의 주기길이(g4)가 ‘EAR’의 크기로 줄어든 만큼 n+1번째 신호주기의 주기길이는 ‘EAR’ 만큼 증가하게 된다.
즉, 조기 녹색신호(Early green) 적용 시 n번째 주기의 녹색신호는 다음과 같다.
Figure pat00034
이때,
Figure pat00035
는
Figure pat00036
번째 현시의 녹색시간이다.
또한 조기 녹색신호(Early green) 적용 시 n+1번째 주기의 녹색신호는 다음과 같다.
Figure pat00037
즉 조기 녹색신호(Early green) 적용 시 n번째 주기의 차량의 현시4의 주기가 ‘EAR’ 만큼 단축되되, n+1번째 현시1의 주기가 ‘EAR’ 만큼 증가하게 된다.
다시 말하면, 조기 녹색신호(Early green)는 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시4의 시작시점 및 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 시작시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며, 트램의 n+1 번째 주기의 진행신호의 시작시점과 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 시작시점을 기 설정된 ‘EAR’ 만큼 조기에 출력되도록 하되, 트램의 n+1 번째 주기의 진행신호의 주기길이 및 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 주기길이(g1)는 기존과 동일한 크기로 유지되며, 트램의 n+1 번째 주기의 종료시점과 차량의 n+1 번째 주기의 현시4의 종료시점을 ‘EAR’ 만큼 연장시킨다.
- 녹색신호 연장(Green extended)
도 8은 도 5의 녹색신호 연장을 설명하기 위한 예시도이다.
우선신호 방식 결정단계(S40)는 신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(t)이 현시1의 주기길이(g1)에서 도착예정시간(TT)을 차감한 값보다 크되, 현시1의 주기길이(g1) 이하인 경우, 적용될 우선신호 방식을 녹색신호 연장(Green extended)으로 결정한다.
이때 녹색신호 연장(Green extended)은 녹색신호의 소등시점(종료시점)을 기 설정된 임계시간(EXT) 만큼 연장시켜 출력되도록 한다.
즉 우선신호 방식 결정단계(S40)는 도 8에 도시된 바와 같이, 차량이 감지되는 시점(t)이 현시1의 주기길이(g1)에서 도착예정시간(TT)을 차감한 값보다 크되, 현시1의 주기길이(g1) 이하일 때, 우선신호 방식을 녹색신호 연장(Green extended)로 결정한다.
녹색신호 연장(Green extended)은 n번째 주기의 트램 녹색신호의 소등시점(종료시점)과, n번째 주기의 차량의 현시1의 소등시점(종료시점)을 기존 보다 ‘EXT’ 만큼 연장시키고, 종료시점이 연장됨에 따라 n번째 주기의 트램 녹색신호 및 일반차량 현시1의 주기(g1)는 ‘EXT’ 만큼 증가하게 된다.
또한 녹색신호 연장(Green extended) 적용 시 n번째 주기의 트램 녹색신호의 주기와, n번째 주기의 차량의 현시1의 주기(g1)가 증가함에 따라 n번째 주기의 트램의 적색신호와, n번째 주기의 차량의 현시2, 현시3 및 현시 4의 주기 ‘g1’, ‘g2’, ‘g3’들은 기 설정된 길이 보다 ‘α’, ‘β’, ‘γ’ 만큼 각각 단축된다.
따라서 본 발명에서는 녹색신호 연장(Green extended)의 우선신호로 인해 현시2, 현시3, 현시4에 대응되는 일반차량의 손해를 보상하기 위하여, n+1번째 주기의 일반차량 현시2, 현시3, 현시4의 주기 ‘g1’, ‘g2’, ‘g3’들을 ‘α’, ‘β’, ‘γ’ 만큼 연장시킴으로써 트램의 우선신호 부여로 인한 일반차량의 정체현상을 최소화할 수 있게 된다.
또한 녹색신호 연장(Green extended)은 n번째 트램 녹색신호 및 현시1의 주기(g1)가 ‘EXT’ 만큼 연장됨에 따라 n+1 번째 트램 녹색신호 및 현시1의 주기(g1)를 ‘EXT’ 만큼 단축시킴으로써 n번째 신호주기(g1+g2+g3+g4) 및 n+1번째 신호주기(g1+g2+g3+g4)는 동일한 크기를 갖게 된다.
즉, 녹색신호 연장(Green extended) 시 n번째 주기의 녹색신호는 다음과 같다.
Figure pat00038
이때,
Figure pat00039
는
Figure pat00040
번째 현시의 녹색시간이다.
또한 녹색신호 연장(Green extended) 시 n+1번째 주기의 녹색신호는 다음과 같다.
Figure pat00041
또한 녹색신호 연장(Green extended)에 적용되는 ‘α’, ‘β’, ‘γ’ 는 다음의 수학식 4, 5, 6으로 정의된다.
[수학식 4]
Figure pat00042
[수학식 5]
Figure pat00043
[수학식 6]
Figure pat00044
즉 녹색신호 연장(Green extended) 시 n번째 현시2의 주기를 단축시키되, n+1번째 현시2의 주기를 연장시키는 ‘α’는 현시2를 현시2, 3, 4의 합산값으로 나눈 후 ‘EXT’를 곱한 값으로 산출된다.
또한 녹색신호 연장(Green extended) 적용 시 째 현시3의 주기를 단축시키되, n+1번째 현시3의 주기를 연장시키는 ‘β’는 현시3을 현시2, 3, 4의 합산값으로 나눈 후 ‘EXT’를 곱한 값으로 산출된다.
또한 녹색신호 연장(Green extended) 적용 시 n번째 현시4의 주기를 단축시키되, n+1번째 현시4의 주기를 연장시키는 ‘γ’는 현시4를 현시2, 3, 4의 합산값으로 나눈 후 ‘EXT’를 곱한 값으로 산출된다.
다시 말하면, 녹색신호 연장(Green extended)은 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시1의 종료시점과, 차량의 n번째 주기의 현시1의 종료시점에 도착예정시간(TT)을 합산한 시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며, 트램의 n번째 주기의 진행신호의 종료시점과 차량의 n번째 주기의 현시의 종료시점을 기 설정된 ‘EXP’ 만큼 연장시켜 출력되도록 함과 동시에 차량의 n번째 주기의 현시2, 현시3, 현시4의 주기길이를 ‘α’, ‘β’, ‘γ’ 만큼 각각 단축시키되, 트램의 n+1번째 주기의 진행신호의 주기길이와 차량의 n+1번째 주기의 현시1의 주기길이를 상기 ‘EXP’ 만큼 단축시킴과 동시에 차량의 n+1번째 주기의 현시2, 현시3, 현시4의 주기길이를 ‘α’, ‘β’, ‘γ’ 만큼 각각 증가시킨다.
- 녹색신호 삽입(Phase insertion)
도 9는 도 5의 녹색신호 삽입을 설명하기 위한 예시도이다.
우선신호 방식 결정단계(S40)는 신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(t)이 현시1의 주기길이(g1) 보다 크되, 신호주기(Cycle)에서 현시4의 주기길이(g4)를 차감한 값 이하인 경우, 적용될 우선신호 방식을 녹색신호 삽입(Phase insertion)으로 결정한다.
이때 녹색신호 삽입(Phase insertion)은 트램이 교차로를 통과하는 시간 동안 녹색신호를 기 설정된 ‘INS’ 크기 만큼 삽입시켜 출력되도록 하는 우선신호 방식이다.
즉 우선신호 방식 결정단계(S50)는 도 9에 도시된 바와 같이, 차량이 감지되는 시점(t)이 현시1의 주기길이(g1) 보다 크되, 신호주기(Cycle=g1+g2+g3+g4)에서 현시4의 주기길이(g4)를 차감한 값 이하일 때, 우선신호 방식을 녹색신호 삽입(Phase insertion)으로 결정한다.
녹색신호 삽입(Phase insertion)은 n번째 주기의 현시2 또는 현시3에서 녹색신호가 ‘INS’ 크기로 삽입됨에 따라 n번째 신호주기의 길이(cycle)를 기존보다 ‘INS’만큼 증가시키고, 이에 대한 보상으로 n+1번째 신호주기의 길이(cycle)는 ‘INS’만큼 단축되게 된다. 이때 n번째 주기의 현시2의 주기(g2) 또는 현시3의 주기(g3)는 기존과 동일한 크기를 갖게 된다.
또한 녹색신호 삽입(Phase insertion)은 n번째 신호주기의 ‘INS’의 증가로 인해 n+1번째 신호주기가 ‘INS’만큼 단축됨에 따라 n+1번째 신호주기의 현시1, 현시2, 현시3, 현시4의 주기길이 ‘g1’, ‘g2’, ‘g3’, ‘g4’들은 기존 보다 ‘α’, ‘β’, ‘γ’, ‘δ’ 만큼 각각 단축된다.
다시 말하면, 본 발명에서는 n번째 신호주기의 녹색신호 삽입(Phase insertion)으로 인한 주기증가를 보상하기 위하여, n+1번째 주기의 일반차량 현시1, 현시2, 현시3, 현시4의 주기 ‘g1’, ‘g2’, ‘g3’, ‘g4’들을 ‘α’, ‘β’, ‘γ’, ‘δ’ 만큼 단축시킴으로써 교차로의 각 차로에 대한 신호의 형평성을 균일하게 부여할 수 있게 된다.
즉, 녹색신호 삽입(Phase insertion) 적용 시 n번째 주기의 녹색신호는 다음과 같다.
Figure pat00045
또한 녹색신호 삽입(Phase insertion) 적용 시 n+1번째 주기의 녹색신호는 다음과 같다.
Figure pat00046
또한 녹색신호 삽입(Phase insertion)에 적용되는 ‘α’, ‘β’, ‘γ’, ‘δ’ 는 다음의 수학식 7, 8, 9, 10으로 정의된다.
[수학식 7]
Figure pat00047
[수학식 8]
Figure pat00048
[수학식 9]
Figure pat00049
[수학식 10]
Figure pat00050
즉 녹색신호 삽입(Phase insertion) 적용 시 n+1번째 현시1의 주기를 연장시키는 길이인 ‘α’는 현시1의 주기(g1)를 현시1, 2, 3, 4의 합산값(g1+g2+g3+g4)으로 나눈 후 ‘INS’를 곱한 값으로 산출된다.
또한 녹색신호 삽입(Phase insertion) 적용 시 n+1번째 현시2의 주기를 연장시키는 길이인 ‘β’는 현시2의 주기(g2)를 현시1, 2, 3, 4의 합산값(g1+g2+g3+g4)으로 나눈 후 ‘INS’를 곱한 값으로 산출된다.
또한 녹색신호 삽입(Phase insertion) 적용 시 n+1번째 현시3의 주기를 연장시키는 길이인 ‘γ’는 현시3의 주기(g3)를 현시1, 2, 3, 4의 합산값(g1+g2+g3+g4)으로 나눈 후 ‘INS’를 곱한 값으로 산출된다.
또한 녹색신호 삽입(Phase insertion) 적용 시 n+1번째 현시4의 주기를 연장시키는 길이인 ‘δ’는 현시4의 주기(g4)를 현시1, 2, 3, 4의 합산값(g1+g2+g3+g4)으로 나눈 후 ‘INS’를 곱한 값으로 산출된다.
다시 말하면, 녹색신호 삽입(Phase insertion)은 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시2의 시작시점과 현시3의 종료시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며, 차량의 n번째 주기의 현시2와 3의 사이 또는 현시3과 4의 사이, 이에 대응되는 트램의 n번째 주기의 적색신호에 기 설정된 ‘INS’ 만큼 삽입되며, 트램의 n+1번째 주기의 진행신호의 주기길이가 ‘α’ 만큼 단축됨과 동시에 차량의 n+1번째 주기의 현시1의 주기길이가 상기 ‘α’ 만큼 단축되며, 차량의 n+1번째 주기의 현시2, 3, 4의 주기길이를 ‘β’, ‘γ’, ‘δ’ 만큼 단축시킴과 동시에 트램의 n+1번째 주기의 적색신호의 주기길이를 ‘β+γ+δ’ 만큼 단축시킨다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법(S1)은 트램의 정시성을 높임과 동시에 차량의 정체현상을 최소화할 수 있으며, 교차로 도착시점(IAT)이 신호주기 상의 어느 지점에 배치되는지에 따라 조기 녹색신호, 녹색신호 연장, 녹색신호 삽입 중 어느 하나를 선택하도록 구성됨으로써 트램이 감지된 신호주기 상의 시점에 대응하여 최적의 우선신호를 부여할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법(S1)은 우선신호가 적용될 때 우선신호 적용으로 인한 일반차량의 신호를 보상하도록 구성됨으로써 차량의 정체율을 현저히 절감시킬 수 있게 된다.
1:트램 우선신호 시스템 3:컨트롤러
5:트램 감지부 7:트램
10:트램 전용차선 11:차량신호등
12:트램신호등 20:교차로
S1:트램 우선신호 적용방법 S10:트램 감지단계
S20:교차로 도착시점 산출단계 S30:우선신호 적용여부 판단단계
S40:우선신호 방식 결정단계 S50:도착예정시간 비교단계
S60:우선신호 적용단계 S70:우선신호 미적용단계

Claims (6)

  1. 도로의 중앙차선에 인접한 차선에 트램전용차선이 설치되며, 상기 트램전용차선을 주행하는 트램이 교차로를 주행할 때 우선신호를 부여하기 위한 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법에 있어서:
    교차로로부터 기 설정된 거리로 이격된 지점인 감지지점(R2)을 통과하는 트램을 감지하는 트램감지단계;
    상기 트램감지단계에 의해 트램이 감지될 때 진행되며, 상기 트램의 속도 및 상기 교차로로부터 상기 감지지점(R2)까지의 거리를 산출하여 트램이 교차로를 도착하는데 소요되는 시간인 도착예정시간(TT)을 산출하며, 신호주기 상에서 산출된 도착예정시간(TT)을 활용하여 상기 트램이 교차로를 주행할 때의 시점인 교차로 도착시점(IAT, Intersection Arrival Time)을 산출하는 교차로 도착시점 산출단계;
    상기 교차로 도착시점 산출단계에 의해 산출된 교차로 도착시점(IAT)이 트램의 진행방향에 대응되는 진행신호의 주기에 포함되지 않는 경우 우선신호가 적용되어야 한다고 판단하며, 산출된 교차로 도착시점(IAT)이 트램의 진행신호의 주기에 포함되지 않는 경우 우선신호가 적용되어야 한다고 판단하는 우선신호 적용여부 판단단계;
    상기 우선신호 적용여부 판단단계에 의해 우선신호가 적용되어야 한다고 판단될 때 구동되며, 상기 트램이 상기 교차로를 통과할 때 상기 트램의 진행방향에 대응되는 진행신호가 출력되도록 트램신호등 및 차량신호등을 제어하는 우선신호 적용단계;
    상기 우선신호 적용여부 판단단계에 의해 우선신호가 적용되지 않아도 무방하다고 판단될 때 구동되며, 기 설정된 신호주기에 따라 신호가 출력되도록 상기 트램신호등 및 상기 차량신호등을 제어하는 우선신호 미적용단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법.
  2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 트램의 신호주기는 상기 트램의 진행방향에 대응되는 신호인 진행신호와, 상기 트램의 진행방향에 대향되는 신호인 적색신호를 포함하고,
    상기 차량의 신호주기는 상기 트램의 진행방향에 대응되는 신호인 진행신호인 현시1과, 교차로에 연결되는 다른 도로들에 대한 신호인 현시2, 현시3, 현시4를 포함하고,
    상기 트램의 진행신호의 주기길이는 상기 차량의 현시1의 주기길이와 동일하고,
    상기 우선신호 적용여부 판단단계는
    수학식 1로 정의되는 연산을 통해 우선신호 적용여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00051

    ‘
    Figure pat00052
    ’: 신호의 주기길이(초, 상수), ‘
    Figure pat00053
    ’:도착예정시간(초),
    ‘
    Figure pat00054
    ’:신호주기 상에서 현재 트램이 감지된 시점(초)(
    Figure pat00055
    ),
    ‘
    Figure pat00056
    ’차량의 현시1의 주기길이(초)
  3. 청구항 제2항에 있어서, 상기 우선신호 적용여부 판단단계 이후에 진행되는 우선신호 방식 결정단계를 더 포함하고,
    상기 우선신호 방식 결정단계는
    상기 교차로 도착시점(IAT)을 활용하여 조기 녹색신호(Early green), 녹색신호 연장(Green extended) 및 녹색신호 삽입(Phase insertion) 중 어느 하나를 선택하고,
    상기 우선신호 적용단계는 상기 우선신호 방식 결정단계에 의해 결정된 우선신호 방식이 적용되도록 상기 차량신호등 및 상기 트램신호등을 제어하고,
    상기 우선신호 적용여부 판단단계는 수학식 2를 통해 우선신호 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법.
    [수학식 2]
    Figure pat00057

    ‘
    Figure pat00058
    ’:차량의 현시2의 주기길이(초), ‘
    Figure pat00059
    ’:차량의 현시3의 주기길이(초),
    ‘
    Figure pat00060
    ’:차량의 현시4의 주기길이(초)
  4. 청구항 제3항에 있어서,
    상기 우선신호 방식 결정단계에 적용되는 상기 조기 녹색신호는
    상기 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시4의 시작시점 및 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 시작시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며, 트램의 n+1 번째 주기의 진행신호의 시작시점과 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 시작시점을 기 설정된 ‘EAR’ 만큼 조기에 출력되도록 하되, 트램의 n+1 번째 주기의 진행신호의 주기길이 및 차량의 n+1 번째 주기의 현시1의 주기길이(g1)는 기존과 동일한 크기로 유지되며, 트램의 n+1 번째 주기의 종료시점과 차량의 n+1 번째 주기의 현시4의 종료시점을 ‘EAR’ 만큼 연장시키는 것을 특징으로 하는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법.
  5. 청구항 제3항에 있어서,
    상기 우선신호 방식 결정단계에 적용되는 상기 녹색신호 연장은
    상기 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시1의 종료시점과, 차량의 n번째 주기의 현시1의 종료시점에 도착예정시간(TT)을 합산한 시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며, 트램의 n번째 주기의 진행신호의 종료시점과 차량의 n번째 주기의 현시의 종료시점을 기 설정된 ‘EXP’ 만큼 연장시켜 출력되도록 함과 동시에 차량의 n번째 주기의 현시2, 현시3, 현시4의 주기길이를 ‘α’, ‘β’, ‘γ’ 만큼 각각 단축시키되, 트램의 n+1번째 주기의 진행신호의 주기길이와 차량의 n+1번째 주기의 현시1의 주기길이를 상기 ‘EXP’ 만큼 단축시킴과 동시에 차량의 n+1번째 주기의 현시2, 현시3, 현시4의 주기길이를 ‘α’, ‘β’, ‘γ’ 만큼 각각 증가시키고,
    상기 ‘α’는 수학식 3을 통해 산출되고, 상기 ‘β’는 수학식 4를 통해 산출되고, 상기 ‘γ’는 수학식 5를 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법.
    [수학식 3]
    Figure pat00061

    [수학식 4]
    Figure pat00062

    [수학식 5]
    Figure pat00063
  6. 청구항 제3항에 있어서,
    상기 우선신호 방식 결정단계에 적용되는 상기 녹색신호 삽입은 상기 교차로 도착시점(IAT)이 차량의 n번째 주기의 현시2의 시작시점과 현시3의 종료시점 사이에 포함될 때 우선신호 방식으로 결정되며, 차량의 n번째 주기의 현시2와 3의 사이 또는 현시3과 4의 사이, 이에 대응되는 트램의 n번째 주기의 적색신호에 기 설정된 ‘INS’ 만큼 삽입되며, 트램의 n+1번째 주기의 진행신호의 주기길이가 ‘α’ 만큼 단축됨과 동시에 차량의 n+1번째 주기의 현시1의 주기길이가 상기 ‘α’ 만큼 단축되며, 차량의 n+1번째 주기의 현시2, 3, 4의 주기길이를 ‘β’, ‘γ’, ‘δ’ 만큼 단축시킴과 동시에 트램의 n+1번째 주기의 적색신호의 주기길이를 ‘β+γ+δ’ 만큼 단축시키고,
    상기 ‘α’는 수학식 6을 통해 산출되고, 상기 ‘β’는 수학식 7을 통해 산출되고, 상기 ‘γ’는 수학식 8을 통해 산출되고, 상기 ‘δ’는 수학식 9를 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 트램 우선신호를 위한 신호시간 산정방법.
    [수학식 6]
    Figure pat00064

    [수학식 7]
    Figure pat00065

    [수학식 8]
    Figure pat00066

    [수학식 9]
    Figure pat00067
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