KR20200007577A - 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치 - Google Patents

평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치 Download PDF

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KR20200007577A
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Abstract

본 발명은 호 교차로에서의 평균 통행시간 정보를 활용하여 교통량을 추정하는 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치에 관한 것으로,
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법은,
외부 서버로부터 평균 통행시간 정보를 수신하는 평균 통행시간 정보 수신단계; 상기 평균 통행시간 정보를 이용하여 평균 지체시간을 산출하는 평균 지체시간 산출단계; 교통상황을 시간의 종속성이 없는 안정 상태로 가정하고, 상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 1차 교통량을 추정하는 1차 교통량 추정단계; 무작위 지체모형의 지체곡선을 실제 지체곡선으로 보정하는 좌표변환기법을 적용하고, 상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 근포화 또는 과포화 상태에서의 2차 교통량을 추정하는 2차 교통량 추정단계;를 포함한다.

Description

평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치 {Traffic estimation method using average travel time information and traffic estimation device}
본 발명은 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 신호 교차로에서의 평균 통행시간 정보를 활용하여 교통량을 추정하는 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치에 관한 것이다.
차량의 보급률이 급격히 증가하면서 차량의 개수는 기하급수적으로 증가하고 있는 반면, 도로의 보급률은 이를 따라가질 못하고 있다. 특히 도심지의 큰 교차로에서는 차량 통행량이 많기 때문에 금방 혼잡해지고 이에 따른 교통사고도 증가하고 있다. 이에 따라 교차로에서는 차량의 교통량에 따라 신호등을 적절히 조정하여 교통이 원활하게 진행될 수 있도록 하고 있다.
이를 위해서는 교차로에서의 교통량 검출이 우선되어야 한다. 교통정보는 수집방법에 따라 지점검지 방식과 구간검지 방식으로 구분할 수 있으며, 지점검지 방식에 비해 구간검지 방식이 특정구간의 교통상황을 보다 잘 대변하는 정보를 수집할 수 있다.
현재 구간검지 방식은 지점검지 방식과 달리 장치가 장착된 차량을 통해서만 정보의 수집이 가능한 단점으로 인해 대략적인 교통상태만을 차량 운전자에게 전달하는 수준에서 활용되고 있으나, 최근 통신기술 및 GPS가 탑제된 스마트폰의 빠른 보급으로 인해 구간정보를 수집할 수 있는 차량의 수가 증가하고 있어 구간검지 방식으로 수집된 자료를 활용한 교통류 제어 또한 가능해 지고 있다.
본 발명은 교통 혼잡을 예측하는 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치에 관한 것으로, 신호 교차로에서의 평균 통행시간 정보로부터 평균 지체시간을 산출하고 이를 이용하여 교통량을 추정하는 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치에 대해 개시한다.
한국등록특허 10-1059450호
본 발명은 신호 교차로에서의 평균 통행시간 정보를 활용하여 교통량을 추정하는 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법은,
외부 서버로부터 평균 통행시간 정보를 수신하는 평균 통행시간 정보 수신단계; 상기 평균 통행시간 정보를 이용하여 평균 지체시간을 산출하는 평균 지체시간 산출단계; 교통상황을 시간의 종속성이 없는 안정 상태로 가정하고, 상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 1차 교통량을 추정하는 1차 교통량 추정단계; 무작위 지체모형의 지체곡선을 실제 지체곡선으로 보정하는 좌표변환기법을 적용하고, 상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 근포화 또는 과포화 상태에서의 2차 교통량을 추정하는 2차 교통량 추정단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법에 있어서, 상기 평균 지체시간 산출단계에서, d = d1 + d2 + d3 (여기서, d = 평균 지체시간, d1 = 균일 지체시간, d2 = 증분 지체시간, d3 = 추가 지체시간)로부터 상기 평균 지체시간을 산출하며, 상기 균일 지체시간(d1)은 하기 수식 (1)을 이용하여 산출하고, 안정 상태의 증분 지체시간(d2s)은 하기 수식 (2)를 이용하여 산출할 수 있다.
수식 (1) :
Figure pat00001
(여기서, C = 주기 길이(sec), X = 해당 차로군의 포화도(v/c), g = 유효 녹색시간(sec))
수식 (2) :
Figure pat00002
(여기서, Xi = 차로군 i의 포화도(vi/ci), ci = 차로군 i의 용량)
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법에 있어서, 초기 대기차량이 있는 경우에 상기 추가지체 시간(d3)이 발생하며, 상기 평균 지체시간 산출단계는, 초기 대기차량이 없는 경우의 평균 지체시간에 상기 추가지체 시간을 차감하여 보정된 평균 지체시간을 산출하고, 상기 보정된 평균 지체시간을 이용하여 상기 1차 교통량 추정단계 및 2차 교통량 추정단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법에 있어서, 상기 추가지체 시간(d3)은, 초기 대기차량에 따른 지체유형에 따라 다르게 산출되며, 상기 초기 대기차량에 따른 지체유형은 하기의 수식 (3) 내지 수식 (6) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 유형Ⅰ 내지 유형Ⅲ 중 어느 하나로 구분할 수 있다.
수식 (3) :
Figure pat00003
수식 (4) :
Figure pat00004
수식 (5) :
Figure pat00005
수식 (6) :
Figure pat00006
(여기서,
Figure pat00007
는 포화도 1.0에서의 평균 지체시간, 여기서, IQ1은 유형Ⅲ를 판단하기 위한 기준값, IQ2는 유형Ⅱ를 판단하기 위한 기준값)
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법에 있어서, 상기 초기 대기차량에 따른 지체유형이 유형Ⅲ인 경우, 상기 추가지체 시간(d3)은 하기의 수식 (7)에 의해 산출될 수 있다.
수식 (7) :
Figure pat00008
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법에 있어서, 상기 초기 대기차량에 따른 지체유형이 유형Ⅱ인 경우, 상기 추가지체 시간(d3)은 반복 추정 과정을 거쳐서 하기의 수식 (8)에 의해 산출될 수 있다.
수식 (8) :
Figure pat00009
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법에 있어서, 상기 초기 대기차량에 따른 지체유형이 유형Ⅰ인 경우, 상기 추가지체 시간(d3)은 반복 추정 과정을 거쳐서 하기의 수식 (9)에 의해 산출될 수 있다.
수식 (9) :
Figure pat00010
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법에 있어서, 상기 1차 교통량 추정단계는 하기의 수식 (10)에 의해 산출될 수 있다.
수식 (10) :
Figure pat00011
(여기서, vi = 차로군 i의 1차 추정교통량, gi = 차로군 i의 유효 녹색시간, ri = 차로군 i의 유효 적색 시간, C = 주기 길이)
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법에 있어서, 상기 2차 교통량 추정단계는 하기의 수식 (11) 내지 수식 (15)에 의해 산출될 수 있다.
수식 (11) :
Figure pat00012
(여기서,
Figure pat00013
= 차로군 i의 1차 추정 포화도, ci = 차로군 i의 용량)
수식 (12) :
Figure pat00014
(여기서, Xo = 과포화 지체모형에서 해당 지체시간 및 신호시간에서 포화도, T = 분석 시간)
수식 (13) :
Figure pat00015
수식 (14) :
Figure pat00016
(여기서,
Figure pat00017
= 차로군 i의 2차 추정 포화도)
수식 (15) :
Figure pat00018
(여기서,
Figure pat00019
= 차로군 i의 2차 추정 교통량)
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치는,
외부 서버로부터 평균 통행시간 정보를 수신하는 통신부; 상기 통신부가 수신한 외부 서버의 데이터를 이용하여 평균 지체시간을 산출하는 평균 지체시간 산출모듈과, 상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 시간의 종속성이 없는 안정 상태의 1차 교통량을 추정하고, 무작위 지체모형의 지체곡선을 실제 지체곡선으로 보정하는 좌표변환기법을 적용하여 상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 근포화 또는 과포화 상태에서의 2차 교통량을 추정하는 교통량 추정모듈을 포함하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치에 있어서, 상기 평균 지체시간 산출모듈은, d = d1 + d2 + d3 (여기서, d = 평균 지체시간, d1 = 균일 지체시간, d2 = 증분 지체시간, d3 = 추가 지체시간)로부터 상기 평균 지체시간을 산출하며, 상기 균일 지체시간(d1)은 하기 수식 (1)을 이용하여 산출하고, 안정 상태의 증분 지체시간(d2s)은 하기 수식 (2)를 이용하여 산출할 수 있다.
수식 (1) :
Figure pat00020
(여기서, C = 주기 길이(sec), X = 해당 차로군의 포화도(v/c), g = 유효 녹색시간(sec))
수식 (2) :
Figure pat00021
(여기서, Xi = 차로군 i의 포화도(vi/ci), ci = 차로군 i의 용량)
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치에 있어서, 초기 대기차량이 있는 경우에 상기 추가 지체시간(d3)이 발생하며, 상기 평균 지체시간 산출모듈은, 초기 대기차량이 없는 경우의 평균 지체시간에 상기 추가지체 시간을 차감하여 보정된 평균 지체시간을 산출하고, 상기 교통량 추정모듈은 상기 보정된 평균 지체시간을 이용하여 상기 1차 교통량 추정 및 2차 교통량 추정을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치에 있어서, 상기 추가지체 시간(d3)은, 초기 대기차량에 따른 지체유형에 따라 다르게 산출되며, 상기 초기 대기차량에 따른 지체유형은 하기의 수식 (3) 내지 수식 (6) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 유형Ⅰ 내지 유형Ⅲ 중 어느 하나로 구분할 수 있다.
수식 (3) :
Figure pat00022
수식 (4) :
Figure pat00023
수식 (5) :
Figure pat00024
수식 (6) :
Figure pat00025
(여기서,
Figure pat00026
는 포화도 1.0에서의 평균 지체시간, 여기서, IQ1은 유형Ⅲ를 판단하기 위한 기준값, IQ2는 유형Ⅱ를 판단하기 위한 기준값)
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치에 있어서, 상기 1차 교통량은 하기의 수식 (10)에 의해 산출될 수 있다.
수식 (10) :
Figure pat00027
(여기서, vi = 차로군 i의 1차 추정교통량, gi = 차로군 i의 유효 녹색시간, ri = 차로군 i의 유효 적색 시간, C = 주기 길이)
본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치에 있어서, 상기 2차 교통량은 하기의 수식 (11) 내지 수식 (15)에 의해 산출될 수 있다.
수식 (11) :
Figure pat00028
(여기서,
Figure pat00029
= 차로군 i의 1차 추정 포화도, ci = 차로군 i의 용량)
수식 (12) :
Figure pat00030
(여기서, Xo = 과포화 지체모형에서 해당 지체시간 및 신호시간에서 포화도, T = 분석 시간)
수식 (13) :
Figure pat00031
수식 (14) :
Figure pat00032
(여기서,
Figure pat00033
= 차로군 i의 2차 추정 포화도)
수식 (15) :
Figure pat00034
(여기서,
Figure pat00035
= 차로군 i의 2차 추정 교통량)
기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 기존의 지점에서 수집되는 교통량과는 달리 과포화시에도 교통량의 추정이 가능하다. 이는 추정된 교통량이 접근로의 수요 교통량을 나타내는 것으로 기존의 통과 교통량과 달리 근포화 및 과포화시의 보다 적절한 교통량의 수요을 추정하여 교통량을 기반으로 하는 신호 교차로의 신호시간 산출에 보다 긍정적인 효과를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통량 추정방법이 도시된 순서도이다.
도 2는 평균 통행시간 정보 생성을 위한 검지체계가 예시된 도면이다.
도 3은 신호 교차로의 포화도에 따른 지체구성이 도시된 그래프이다.
도 4는 1차 추정 모형을 통한 평균 지체시간과 교통량과의 관계가 도시된 그래프이다.
도 5는 과포화시 교통량 추정을 위한 좌표변환기법이 도시된 그래프이다.
도 6은 초기 대기차량이 없는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 교통량 추정방법이 도시된 순서도이다.
도 7은 초기 대기차량에 따른 지체유형을 보여주는 표이다.
도 8은 유형Ⅲ에서의 초기 대기차량 지체를 도식적으로 보여주는 그래프이다.
도 9는 유형Ⅰ과 유형Ⅱ의 구분 기준을 보여주는 그래프이다.
도 10은 유형Ⅱ의 경우 초기 대기차량 지체 및 교통량 추정 절차가 도시된 순서도이다.
도 11은 유형Ⅰ의 경우 초기 대기차량 지체 및 교통량 추정 절차가 도시된 순서도이다.
도 12는 초기 대기차량이 있는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 교통량 추정방법이 도시된 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통량 추정장치가 도시된 블록도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 교통량 추정방법 및 교통량 추정장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통량 추정방법이 도시된 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 교통량 추정방법은, 평균 통행시간 정보 수신단계(S100), 평균 지체시간 산출단계(S200), 1차 교통량 추정단계(S300), 2차 교통량 추정단계(S400)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 교통량 추정방법은 평균 지체시간을 산출하고, 산출된 평균 지체시간을 이용하여 교통량을 추정한다.
평균 지체시간 산출단계(S200)는, 초기 대기차량이 없는 경우 추가지체가 발생하지 않고, 균일지체와 증분지체로 평균 지체시간을 산출할 수 있으며, 초기 대기차량이 있는 경우 추가지체가 발생하고 이는 총 지체시간의 변화를 가져오므로 균일지체와 증분지체 만을 고려한 1차 교통량 추정단계(S300), 2차 교통량 추정단계(S400)과정에서 교통량이 과대 추정되는 결과를 가져오므로 초기 대기차량에 의해 발생되는 추가 지체시간을 감하여 평균 지체시간을 보정하여야 한다.
이하, 각 단계에 대해 초기 대기차량이 없는 경우와 있는 경우로 나누어서 상세히 설명한다.
1. 초기 대기차량이 없는 경우
(1) 평균 통행시간 정보 수신단계(S100)
평균 통행시간 정보 수신단계(S100)는 외부에 마련된 서버로부터 평균 통행시간 정보를 수신한다.
본 발명에서 활용하는 평균 통행시간 정보는 구간검지 체계를 기반으로 하며 기본 가용정보가 되는 평균 통행시간은, 도 2에 도시된 바와 같이, 공간적으로는 시점과 종점이 정의된 구간을 주행한 차량들을 대상으로 하며, 시간적으로는 기설정된 시간 간격, 예를 들어 5분 또는 15분 간격으로 주행 차량들의 속도를 평균하여 가공된 정보를 의미한다. 이하의 설명에서, 기설정된 시간 간격이 5분인 경우를 예시하여 설명하지만, 시간 간격이 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 평균 통행시간 정보의 공간적 시점과 종점 사이에는 1개의 신호교차로만을 포함하며, 신호 교차로에서 이동류의 진행 방향에 따라 직진 이동류, 좌회전 이동류, 우회전 이동류의 평균 통행시간 정보가 각각 생성된다. 여기서, 이동류는 직진 신호, 좌회전 신호 등 신호에 따라 이동하는 차량군을 의미한다.
주행 중인 개별 차량이 시점을 지나는 시각과 종점을 지나는 시각의 차이를 통해 개별 차량의 통행시간 정보가 생성되며, 이를 시간 단위(예를 들어, 5분 단위)로 구분하여 개별 주행 방향(직진, 좌회전, 우회전) 별로 평균하면 특정 구간의 5분 단위의 주행 방향별 평균 통행시간 정보가 생성된다.
이러한 평균 통행시간 정보는 외부의 서버, 예를 들어 도로의 교통 상황을 모니터링하는 기관(예를 들어, 도로교통공단, 교통안전공단) 또는 차량용 지도 안내 서비스(일명, 네비게이션)를 제공하는 서버에 저장되어 있으며, 본 발명에서는 이와 같이 외부 서버에 저장되어 있는 평균 통행시간 정보를 주기적으로 수신하고, 이 평균 통행시간 정보를 이용하여 평균 지체시간을 산출하고, 산출된 평균 지체시간을 이용하여 교통량을 추정한다.
(2) 평균 지체시간 산출단계(S200)
신호 교차로에서 주행 방향별로 생성된 평균 통행시간은 시점과 종점사이에 1개의 신호 교차로를 포함하므로, 외부 서버에서 수신된 평균 통행시간에는 개별 차량이 시점과 종점을 주행하면서 신호 교차로의 신호 제어에 의해 경험하게 되는 지체시간(Delay)이 포함된다.
따라서, 5분 단위로 가공된 평균통행 시간에 시점에서 종점까지 자유통행 속도로 주행한 통행시간을 감하면, 신호 교차로의 신호 제어에 의해 발생하는 평균 지체시간(Average Control delay)을 하기 식 (1)을 통해 얻을 수 있다.
식 (1) :
Figure pat00036
di = 주행 방향i의 평균 지체시간,
Figure pat00037
= 주행 방향i의 평균 통행시간,
Lj = 지정 구간(시점에서 종점까지의 물리적 거리)
Figure pat00038
의 길이,
Vf = 해당 도로 구간의 자유 통행속도(Free flow speed)
신호 교차로에서의 평균 지체시간을 추정하기 위해 널리 사용되는 도로 용량 편람(Highway Capacity Manual)의 지체 산출모형은 하기 수식 (2)의 3개 항으로 구성된다.
식 (2) : d = d1 + d2 + d3
d = 평균 지체시간
d1 = 균일지체 (Uniform delay),
d2 = 증분지체 (Incremental delay),
d3 = 추가지체 (Initial queue delay)
균일지체는 도착 교통량이 완전히 균일하게 도착한다고 가정했을 때의 차량당 평균 접근지체를 의미한다. 증분지체는 비균일 도착에 의한 무작위지체(random delay)와 분석 기간 내에서 몇몇 과포화 주기에 의한 과포화지체(overflow delay)를 포함한 지체를 의미한다. 추가지체는 분석기간 시작 전에 대기차량이 남아 있는 경우, 이 대기차량이 통과하는 동안 분석기간에 도착한 차량이 감당하는 추가적인 지체를 의미한다. 초기 대기차량이 없는 경우에는 추가지체는 발생하지 않는다.
신호 교차로에서 발생하는 평균 지체시간 산출 단계에서, 초기 대기차량이 없는 경우, 포화도에 따라 도 3에 도시된 바와 같은 지체 구성을 나타내며, 식 (1)에 의해 산출된 평균 지체시간은 신호 교차로에서의 평균 지체시간을 추정하기 위해 널리 사용되는 도로 용량 편람(Highway Capacity Manual)의 지체 산출모형은 d = d1 + d2 + d3 (여기서, d = 평균 지체시간, d1 = 균일 지체시간, d2 = 증분 지체시간, d3 = 추가 지체시간)로부터 산출된 평균지체시간과 동일하다. 이때, Highway Capacity Manual의 지체 산출모형을 통해 신호 교차로의 평균 지체시간을 산출하기 위해서는 평균 지체시간을 산출하고자 하는 이동류의 교통량과 운영 신호시간 정보가 필요하다. 본 발명에서 지체 산출모형을 통해 산정되는 평균 지체시간을 상기 식 (1)을 통해 획득할 수 있으므로 지체 산출모형을 활용하여 지체 산출시 필요한 변수인 교통량을 추정할 수 있다. 이러한 평균 지체시간과 운영 신호시간 정보는 전술한 외부의 서버로부터 수신한다.
Highway Capacity Manual의 지체 산출모형에서 초기 대기차량이 없는 경우, 식 (2)의 첫번째와 두번째 항을 통해 평균 지체시간의 산출이 가능하며, 각 항은 하기의 식 (3)과 식 (4)로 나타낼 수 있다.
식 (3) :
Figure pat00039
d1 = 균일지체 시간(sec/veh)
C = 주기 길이(sec)
X = 해당 차로군의 포화도(v/c)
g = 유효 녹색시간(sec)
식 (4) :
Figure pat00040
d2 = 증분지체 시간(sec/veh)
c = 용량(veh/hr)
X = 해당 차로군의 포화도(v/c)
k, I = 조정 파라미터 (Highway Capacity Manual의 지체 산출모형을 참조하여 정함)
T : 분석시간
따라서, 외부 서버로부터 수신된 정보에 의해, 평균 통행시간 정보를 알고 현재 운영중인 신호시간 정보를 알고 있다고 가정할 경우, 식 (2)의 첫번째와 두번째 항을 교통량에 관하여 정리하면 평균 지체시간으로부터 교통량을 추정할 수 있다.
(3) 1차 교통량 추정단계(S300)
하지만, 증분 지체모형은 기존의 지체 산출모형이 가지는 단점을 해소하기 위해 좌표변환기법을 적용하여 전술한 무작위지체(Random delay) 모형과 과포화지체(Overflow delay) 모형을 결합하여 얻어지며 이때 이차방정식의 근중 하나인 상기 식 (4)로 나타내게 되며, 거듭제곱근 내에 교통량 변수 존재하고 있어 교통량에 관한 식으로 정리하기 어렵다.
따라서, 먼저 교통상황을 시간의 종속성이 없는 안정 상태(steady state)로 가정하게 되는 경우, 식 (4)는 하기 식 (5)로 나타낼 수 있다.
식 (5) :
Figure pat00041
d2s = 안정 상태(steady state)의 증분지체
Xi = 차로군 i의 포화도 (Degree of saturation) = (vi/ci)
ci = 차로군 i의 용량(Capacity)
따라서, 안정 상태의 증분 지체모형과 식 (3)의 균일지체를 교통량 추정이 가능한 식으로 변환하면 하기 식 (6)과 같으며, 이를 이용하여 1차 교통량 추정이 가능하다.
식 (6) :
Figure pat00042
vi = 차로군 i의 1차 추정교통량
gi = 차로군 i의 유효 녹색시간(Effective green time)
ri = 차로군 i의 유효 적색 시간(Effective red time)
C = 주기 길이(Cycle length)
도 4는 식 (6)으로 얻어지는 평균 지체시간에 따른 1차 추정 교통량을 나타내는 것으로, 하나의 평균 지체시간에 두개의 교통량 값을 가지게 된다. 이 중에서 포화도가 1이하인 아래의 그래프가 초기 대기차량이 존재하지 않는 경우의 평균 지체시간이므로, 아래 그래프를 나타내는 하기 식 (7)을 통해 해당 평균 지체시간에 대한 1차 추정교통량을 결정할 수 있다.
식 (7) :
Figure pat00043
(4) 2차 교통량 추정단계(S400)
그러나, 도 4는 안정 상태의 무작위 지체모형을 이용하여 증분지체를 산출하므로, 근포화 또는 과포화 상태에서는 증분지체를 산출할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명에서는 이를 보완하기 위해 도 5와 같이 3개의 지체 곡선이 각기 다른 포화도에서 동일한 평균 지체시간을 나타내는 특성을 활용하여 무작위 지체모형의 지체 곡선을 실제 지체 곡선으로 보정하는 좌표변환기법(Coordinate transformation technique)을 적용한다. 즉, 도 4의 x축을 y축으로 변환하고, y축을 x축으로 변환한다. 도 4의 x축, y축을 좌표변환한 그래프에 실제 지체곡선과 결정적 지체모형을 통한 과포화 지체곡선을 추가한다. 실제 지체곡선은 실제의 교통 정보를 기반으로 통계적으로 구한 곡선이다.
도 5를 참조하면, 포화도 1.0과 무작위 지체모형을 통해 추정된 포화도와의 차를 A로 가정하고, 과포화 지체모형을 통해 추정된 포화도와 해당 평균 지체시간에서의 실제 포화도와 차인 B와 동일한 값을 가진다고 가정하면, 하기의 식 (8) ~ 식 (12)의 과정을 통해 2차 교통량을 추정할 수 있다.
식 (8) :
Figure pat00044
Figure pat00045
= 차로군 i의 1차 추정 포화도
ci = 차로군 i의 용량
식 (9) :
Figure pat00046
Xo = 과포화 지체모형에서 해당 지체시간 및 신호시간에서 포화도
T = 분석 시간
식 (10) :
Figure pat00047
식 (11) :
Figure pat00048
Figure pat00049
= 차로군 i의 2차 추정 포화도 (해당 평균 지체시간의 실제 포화도)
식 (12) :
Figure pat00050
Figure pat00051
= 차로군 i의 최종 추정 교통량 (2차 추정 교통량)
실제로, 교통량 추정단계에서 분석대상의 접근로가 안정 상태인지, 근포화 또는 과포화 상태인 지는 판단할 수 없다. 다만, 1차 교통량 추정단계와 2차 교통량 추정단계를 병행하여 1차 교통량 추정단계에서 산출된 1차 추정 교통량과 2차 교통량 추정단계에서 산출된 2차 추정 교통량이 동일하면, 해당 접근로가 안정 상태인 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 1차 추정 교통량과 2차 추정 교통량이 다르면, 해당 접근로는 근포화 또는 과포화 상태인 것으로 판단할 수 있으며, 이 경우 2차 추정 교통량을 최종적인 추정 교통량으로 한다. 이는 후술하는 2. 초기 대기차량이 존재하는 경우에도 동일하게 적용된다.
결과적으로 1차 및 2차 교통량 추정방법을 통해 추정된 교통량은 기존의 지점에서 수집되는 교통량과는 달리 과포화시에도 교통량의 추정이 가능하다. 이는 추정된 교통량이 접근로의 수요 교통량을 나타내는 것으로 기존의 통과 교통량과 달리 근포화 및 과포화시의 보다 적절한 교통량의 수요을 추정하여 교통량을 기반으로 하는 신호 교차로의 신호시간 산출에 보다 긍정적인 효과를 나타낼 수 있다.
도 6은 전술한 초기 대기차량이 없는 경우의 교통량 추정방법의 여러 단계들을 각 단계에서 적용되는 식과 함께 도시한 순서도이다. 식 (1)로부터 평균 지체시간을 산출하고, 산출된 평균 지체시간을 이용하여 식 (8) 내지 식 (12)를 계산하여 최종 교통량을 추정한다. 이때, 추정된 최종 교통량으로부터 해당 차로를 통과하지 못하고 대기하는 잔여 대기차량을 산출할 수 있게 된다. 잔여 대기차량이 존재하면, 다음의 분석기간에서는 후술하는 2. (초기 대기차량이 존재하는 경우)를 적용하여 교통량을 추정할 수 있게 된다.
2. 초기 대기차량이 존재하는 경우
(1) 평균 통행시간 정보 수신단계(S100)
전술한 1. (초기 대기차량이 없는 경우)와 동일하게, 외부 서버에 저장되어 있는 평균 통행시간 정보를 주기적으로 수신하고, 이 평균 통행시간 정보를 이용하여 평균 지체시간을 산출하고, 산출된 평균 지체시간을 이용하여 교통량을 추정한다.
(2) 평균 지체시간 산출단계(S200)
분석주기(T)가 시작하는 시점에 해당 이동류에 초기 대기차량이 존재하지 않는 경우, 전술한 1.의 교통량 추정 절차를 활용하여 교통량의 추정이 가능하다. 하지만 이전 분석주기((n-1)T)에 잔여 대기차량이 존재하였다면 현재 분석주기(nT)의 경우 분석주기의 시작 시점에 초기 대기차량이 존재하게 된다. 따라서 이전 분석주기((n-1)T)에 아래의 식(13)을 통해 산출된 초기 대기차량 대수가 양의 값을 가지게 될 경우, 다음 분석주기에 초기 대기차량에 의한 지체시간(d3)이 고려되어야 한다.
식 (13) :
Figure pat00052
Figure pat00053
= 초기 대기차량 대수(대)
Figure pat00054
= 차량군 i의 분석주기 (n-1)T에서의 추정 교통량(대/분석기간)
S = 포화 교통량(대/시)
즉, 초기 대기차량이 존재하는 경우, 식 (2)의 첫번째 항(d1), 두 번째 항(d2), 세번째 항(d3)까지 모두 평균 지체시간을 구성하게 되므로, 첫째 및 둘째 항만으로 구성된 교통량 추정 절차를 활용하여서는 정확한 교통량 추정이 불가능하다. 따라서, 초기대기차량이 발생한 경우에는 식 (13)과 같이 초기 대기차량에 의해 발생되는 초기 대기차량 지체(
Figure pat00055
)를 차감하여 보정된 평균 지체시간을 사용하여 전술한 1.의 교통량 추정절차를 진행하여 접근로의 정확한 수요 교통량을 추정할 수 있다.
즉, 초기 대기차량이 없는 경우에는 식 (2)에서 d = d1 + d2를 적용하여 평균 지체시간을 산출하지만, 초기 대기차량이 있는 경우에는 식 (1)에 의해 산출된 평균 지체시간에 초기 대기차량에 의한 추가적으로 발생한 지체 d3를 차감한 보정된 평균 지체시간(d’i,n (식 17 참조))을 산출하고, 산출된 보정된 평균 지체시간을 이용하여 초기대기차량이 없는 경우의 교통량 추정방법과 동일하게 교통량 추정 절차를 진행한다. 이때, 초기 대기차량에 의해 추가적으로 발생한 지체시간은 3가지 유형에 따라 달리 계산되어 진다.
도 7을 참조하면, 초기 대기차량에 따른 지체유형은 3가지 유형으로 분류된다. (‘도로용량편람’ 참조, 국토해양부, 2013)
유형Ⅰ은 초기 대기차량이 존재하고 분석기간 이내에 도착하는 모든 교통량을 처리하고 분석기간 이후에는 대기차량이 남지 않는 경우이고, 유형Ⅱ는 초기 대기차량이 존재하고 분석기간 이우에 여전히 대기차량이 남이 있으나 그 길이가 초기 대기행렬보다는 줄어든 경우이며, 유형Ⅲ은 초기 대기차량이 존재하고 분석기간이 지난 후에도 여전히 대기차량이 남아 있으며 그 길이가 초기 대기행렬보다 늘어난 경우이다.
3가지 지체유형 중 유형Ⅰ과 유형Ⅱ의 경우는 대기행렬이 감소 또는 해소되는 경우로 접근로의 수요는 이전 분석주기에 비하여 감소하는 것을 알 수 있으며, 유형Ⅲ은 대기행렬이 증가하는 경우로 접근로의 수요는 더욱 더 증가하는 경우로 구분할 수 있다. 도 7에 기재된 판단식에서 알 수 있듯이 유형Ⅰ과 유형Ⅱ의 경우, 해당 분석주기의 접근로의 포화도가 1.0이하이며 유형Ⅲ은 접근로의 포화도가 1.0 이상임을 의미한다.
따라서, 초기 대기차량의 지체유형의 구분은, 먼저 유형Ⅲ에 속하는지를 판단하여 유형Ⅲ에 속하면 초기대기차량의 지체유형이 유형Ⅲ로 결정되고, 유형Ⅲ에 속하지 않으면 유형Ⅰ과 유형Ⅱ 중 어느 유형에 속하는지를 판단하여 최종적으로 초기 대기차량에 의해 발생되는 초기 대기차량에 의한 지체유형을 구분하게 된다. 각각의 유형에 따라 추가 지체 d3는 달라지고, 이에 따라 추가 지체 d3를 차감한 보정된 평균 지체시간도 다르게 산출된다.
(2-1) 유형Ⅲ인 경우
도 8을 참조하면, 이론적 지체산출 모형에서 유형Ⅲ에 의해 발생하는 초기 대기차량에 의한 지체는 평행사변형의 넓이에 해당한다. 하지만 이론적 지체산출 모형에서는 분석주기 T에 도착했던 차량이 모두 통과하는 것을 고려한 것이고, 본 발명에서의 평균 통행시간 수집은 분석주기 T 기간에서 통과한 차량만을 고려하는 것이기 때문에, 도 8에서 세로줄 무늬 부분의 평행사변형의 넓이가 유형Ⅲ일 경우의 초기 대기차량에 의해 발생 가능한 총 지체시간이 된다. 따라서, 아래의 식 (14)를 통해 유형Ⅲ의 지체유형에 해당하는 지 여부를 판단할 수 있다.
식 (14) :
Figure pat00056
여기서, IQ1은 유형Ⅲ를 판단하기 위한 기준값(초/대)이다.
식 (15)와 같이 식 (14)를 통해 산출된 유형Ⅲ를 판단하기 위한 기준값을 수집된 평균 지체시간(식 (1)에서 산출된 평균 지체시간을 의미함)에서 감산하였을 때, 포화도 1.0에서의 평균 지체시간 이상인 경우, 해당 지체시간에서의 초기 대기차량의 지체유형은 유형Ⅲ으로 결정되며 초기 대기차량 지체(d3)는 식 (16)에 의해 산출된다.
식 (15) :
Figure pat00057
Figure pat00058
는 포화도 1.0에서의 평균 지체시간(초/대)
식 (16) :
Figure pat00059
(유형Ⅲ)
그리고 아래의 식 (17)을 통해 초기 대기차량에 의해 발생된 평균 지체시간을 감한 보정된 평균 지체시간을 산출하고, 산출된 평균 지체시간을 전술한 1.의 교통량 추정 절차를 활용하여 교통량을 추정한다. 즉, 보정된 평균 지체시간을 식 (7) ~ 식 (12)에 적용하여 1차 교통량 및 2차 교통량을 추정한다.
식 (17) :
Figure pat00060
Figure pat00061
는 보정된 평균 지체시간
(2-2) 유형Ⅱ인 경우
만약, 식 (15)를 만족하지 않는 경우, 유형Ⅰ과 유형Ⅱ에 속하는 것으로 추가적인 유형구분 기준을 적용하여 유형을 구분한다.
유형Ⅰ과 유형Ⅱ는 대기행렬이 해소되거나 감소하는 경우로 접근로의 수요가 1.0이하임을 의미한다. 도 9에 도시된 삼각형의 넓이는 분석기간 T가 끝나는 시점에 대기행렬이 모두 해소되는 경우를 나타내는 것으로, 식 (18)을 통해 초기 대기차량에 의한 평균 지체시간이 산출된다.
식 (18) :
Figure pat00062
여기서, IQ2는 유형Ⅱ를 판단하기 위한 기준값(초/대)이다.
식 (19)과 같이 식 (18)를 통해 계산된 기준값을 수집된 평균 지체시간(식 (1)에서 산출된 평균 지체시간)에서 감산하였을 때, 포화도 1.0에서의 평균 지체시간 이상인 경우, 해당 지체시간에서 초기 대기차량의 지체유형은 유형Ⅱ으로 결정되며 초기 대기차량 지체(d3)는 식 (20)에 의해 산출된다.
식 (19) :
Figure pat00063
Figure pat00064
는 포화도 1.0에서의 평균 지체시간(초/대)
식 (20) :
Figure pat00065
Figure pat00066
는 해당 분석주기의 교통량
하지만, 식 (20)에는 구하고자 하는 교통량
Figure pat00067
이 식에 포함되어 있어서, 식 (20)만으로는 d3를 산출할 수 없다. 따라서, d3 산출 및
Figure pat00068
을 계산하기 위해서는 도 10에 도시된 바와 같은 반복 추정 과정을 통해 최종적으로 교통량
Figure pat00069
을 결정하게 된다. 즉, 해당 이동류의 최종적인 교통량을 결정하기 위해서 교통량을 1에서 기설정된 용량까지 반복적으로 가정하여 추정된 초기 대기차량의 평균 지체시간을 보정하여 산출된 교통량과 가정된 교통량을 비교하여 산출된 교통량과 가정된 교통량이 같은 경우, 가정된 교통량을 실제 교통량으로 결정하게 된다.
이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
반복 추정 과정은 해당 분석주기의 교통량을 1부터 기설정된 용량(n)까지 반복해서 추정한다.
먼저, 교통량을 1로 가정한다. 즉, 식 (20)에서
Figure pat00070
=1로 놓으면, 나머지는 상수이므로, d3를 계산할 수 있다. 계산된 d3를 식 (17)에 적용하여 보정된 평균 지체시간을 산출하고, 보정된 평균 지체시간을 식 (8) ~ 식 (12)에 적용하여 1차 교통량 및 2차 교통량을 추정한다.
위 과정을 통해 추정된 교통량을 제일 처음 가정한 교통량 1과 같은 지를 확인한다. 만약, 다르다면 가정한 교통량 1은 최종 교통량으로 결정할 수 없다.
다음, 교통량을 하나씩 증가시키면서 위 과정을 반복한다. 즉, 가정한
Figure pat00071
값과 식 (17), 식 (8) ~ 식 (12)에 적용하여 추정된 교통량(v)과 같은 값이 나올 때까지,
Figure pat00072
=2,
Figure pat00073
=3, ...
Figure pat00074
=기설정된 교통량(n) 값에 대해 반복 추정 과정을 수행한다.
예를 들어,
Figure pat00075
=3으로 d3를 계산하고, 이를 식 (17), 식 (8) ~ 식 (12)에 적용하여 추정된 교통량(v)이 3으로 나오면, 해당 분석주기의 교통량은 3으로 추정할 수 있다.
(2-3) 유형Ⅰ 인 경우
만약, 식 (15) 및 식 (19)를 만족하지 않는 경우, 유형Ⅰ로 결정되며 초기 대기차량 지체(d3)는 식 (21)에 의해 계산된다.
식 (21) :
Figure pat00076
여기서, t는 대기차량이 해소되는 시간이다.
여기서, t는 미지의 값이므로, 식 (21) 만으로는 d3를 산출할 수 없다. 따라서, d3 산출 및
Figure pat00077
을 계산하기 위해서는 유형Ⅱ와 유사하게 도 11에 도시된 바와 같은 반복 추정 과정을 통해 최종적으로 교통량
Figure pat00078
을 결정하게 된다. 즉, 해당 이동류의 최종적인 교통량을 결정하기 위해서 대기차량 해소 시간을 1에서 분석기간 T까지 반복적으로 가정하여 추정된 초기 대기차량의 평균 지체시간을 보정하여 산출된 교통량과 식 (22)을 통해 산출되는 교통량이 동일한 경우에 실제 대기차량이 해소되는 시간을 t로 결정하여 최종적으로 교통량을 산출하게 된다.
식 (22) :
Figure pat00079
여기서, vc는 t 시간에 대기차량이 해소되는 접근로의 교통량이다.
도 12는 초기 대기차량이 있는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 교통량 추정방법이 도시된 순서도로, 전술한 유형Ⅰ(유형1), 유형Ⅱ(유형2), 유형Ⅲ(유형3)의 교통량 추정방법을 하나의 순서도로 도식화하였다.
다음으로, 도 13을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치를 설명한다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치가 도시된 블록도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치(10, 이하, 교통량 추정장치라고도 함)는, 통신부(100), 제어부(200), 저장부(300)를 포함한다.
교통량 추정장치(10)는 전술한 교통량 추정방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 수단일 수 있다. 컴퓨팅 수단은 컴퓨터, 노트북, 개인휴대용 정보단말기, 이동통신 단말기 등이 될 수 있으며, 유무선 통신망(N)을 통해 외부 서버(20)와 통신 연결될 수 있다.
통신부(100)는 외부 서버(20)로부터 교통량 추정방법을 실행하는데 필요한 정보를 수신한다. 예를 들어, 통신부(100)는 외부 서버(20)로부터 평균 통행시간 정보를 수신한다. 외부 서버는, 예를 들어 도로의 교통 상황을 모니터링하는 기관(예를 들어, 도로교통공단, 교통안전공단) 또는 차량용 지도 안내 서비스(일명, 네비게이션)를 제공하는 서버일 수 있다.
저장부(300)는 교통량 추정장치(10)의 구동에 필요한 각종 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(300)는 본 발명의 교통량 추정방법에서 정의된 단계들을 실행하기 위한 프로그램 및 데이터를 저장할 수 있다.
제어부(200)는 교통량 추정장치(10)의 전반적인 제어를 수행하는 것으로, 하드웨어적으로 CPU(Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit)를 포함하는 적어도 하나 이상의 프로세서와 적어도 하나 이상의 메모리 로딩 데이터가 로딩되는 실행 메모리(예컨대, 레지스터 및/또는 RAM(Random Access Memory)) 및 상기 프로세서와 메모리로 적어도 하나 이상의 데이터들을 입출력하는 버스(BUS)를 포함하여 이루어질 수 있다. 소프트웨어적으로 교통량 추정장치(10)에 정의된 기능(예컨대, 평균 지체시간 산정 및 이를 이용한 교통량 추정 과정 등)을 수행하기 위해 소정의 기록매체로부터 상기 실행 메모리로 로딩되어 상기 프로세서에 의해 연산 처리되는 소정의 프로그램 루틴(Routine) 또는 프로그램 데이터를 포함하여 이루어질 수 있다.
제어부(200)는 통신부(100)가 수신한 외부 서버의 데이터를 이용하여 평균 지체시간을 산출하고, 산출된 평균 지체시간을 이용하여 교통량을 추정한다. 이를 위해, 제어부(200)는 평균 지체시간 산출모듈(210)과 교통량 추정모듈(220)을 포함한다.
평균 지체시간 산출모듈(210)은 전술한 교통량 추정방법의 평균 지체시간 산출단계(S200)를 실행하여 평균 지체시간을 산출하고, 교통량 추정모듈(220)은 평균 지체시간 산출모듈(210)에서 산출된 평균 지체시간을 이용하여 해당 차로군의 교통량을 추정한다.
초기 대기차량이 없는 경우, 평균 지체시간 산출모듈(210)은 식 (1) 내지 식 (4)를 수행하여 균일지체 시간과 증분지체 시간을 산출하고 이로부터 평균 지체시간을 산출한다. 교통량 추정모듈(220)은 산출된 평균 지체시간을 식 (5) 내지 식 (12) 중 적어도 어느 하나에 적용하여 1차 교통량 및 2차 교통량을 산출한다.
초기 대기차량이 있는 경우, 평균 지체시간 산출모듈(210)은 식 (15), 식 (19) 중 적어도 어느 하나를 수행하여 초기 대기차량의 유형을 판별한다.
초기 대기차량의 유형이 유형Ⅲ인 경우, 평균 지체시간 산출모듈(210)은 식 (16)을 이용하여 추가지체(d3)를 산출하고 산출된 d3를 식 (17)에 적용하여 보정된 평균 지체시간을 산출한다. 교통량 추정모듈(220)은 보정된 평균 지체시간을 식 (8) ~ 식 (12)에 적용하여 1차 교통량 및 2차 교통량을 추정한다.
초기 대기차량의 유형이 유형Ⅱ인 경우, 평균 지체시간 산출모듈(210) 및 교통량 추정모듈(220)은 식 (20)을 이용한 반복 추정 과정을 수행하여 추가지체(d3) 및 교통량을 추정한다.
초기 대기차량의 유형이 유형Ⅰ인 경우, 평균 지체시간 산출모듈(210) 및 교통량 추정모듈(220)은 식 (21)을 이용한 반복 추정 과정을 수행하여 추가지체(d3) 및 교통량을 추정한다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 외부 서버로부터 평균 통행시간 정보를 수신하는 평균 통행시간 정보 수신단계;
    상기 평균 통행시간 정보를 이용하여 평균 지체시간을 산출하는 평균 지체시간 산출단계;
    교통상황을 시간의 종속성이 없는 안정 상태로 가정하고, 상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 1차 교통량을 추정하는 1차 교통량 추정단계;
    무작위 지체모형의 지체곡선을 실제 지체곡선으로 보정하는 좌표변환기법을 적용하고, 상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 근포화 또는 과포화 상태에서의 2차 교통량을 추정하는 2차 교통량 추정단계;
    를 포함하는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 평균 지체시간 산출단계에서,
    d = d1 + d2 + d3 (여기서, d = 평균 지체시간, d1 = 균일 지체시간, d2 = 증분 지체시간, d3 = 추가 지체시간)로부터 상기 평균 지체시간을 산출하며,
    상기 균일 지체시간(d1)은 하기 수식 (1)을 이용하여 산출하고, 안정 상태의 증분 지체시간(d2s)은 하기 수식 (2)를 이용하여 산출하는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법.
    수식 (1) :
    Figure pat00080

    (여기서, C = 주기 길이(sec), X = 해당 차로군의 포화도(v/c), g = 유효 녹색시간(sec))
    수식 (2) :
    Figure pat00081

    (여기서, Xi = 차로군 i의 포화도(vi/ci), ci = 차로군 i의 용량)
  3. 청구항 2에 있어서,
    초기 대기차량이 있는 경우에 상기 추가지체 시간(d3)이 발생하며,
    상기 평균 지체시간 산출단계는, 초기 대기차량이 없는 경우의 평균 지체시간에 상기 추가지체 시간을 차감하여 보정된 평균 지체시간을 산출하고,
    상기 보정된 평균 지체시간을 이용하여 상기 1차 교통량 추정단계 및 2차 교통량 추정단계를 수행하는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 추가지체 시간(d3)은,
    초기 대기차량에 따른 지체유형에 따라 다르게 산출되며,
    상기 초기 대기차량에 따른 지체유형은 하기의 수식 (3) 내지 수식 (6) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 유형Ⅰ 내지 유형Ⅲ 중 어느 하나로 구분하는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법.
    수식 (3) :
    Figure pat00082

    수식 (4) :
    Figure pat00083

    수식 (5) :
    Figure pat00084

    수식 (6) :
    Figure pat00085

    (여기서,
    Figure pat00086
    는 포화도 1.0에서의 평균 지체시간, 여기서, IQ1은 유형Ⅲ를 판단하기 위한 기준값, IQ2는 유형Ⅱ를 판단하기 위한 기준값)
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 초기 대기차량에 따른 지체유형이 유형Ⅲ인 경우,
    상기 추가지체 시간(d3)은 하기의 수식 (7)에 의해 산출되는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법.
    수식 (7) :
    Figure pat00087

  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 초기 대기차량에 따른 지체유형이 유형Ⅱ인 경우,
    상기 추가지체 시간(d3)은 반복 추정 과정을 거쳐서 하기의 수식 (8)에 의해 산출되는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법.
    수식 (8) :
    Figure pat00088

  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 초기 대기차량에 따른 지체유형이 유형Ⅰ인 경우,
    상기 추가지체 시간(d3)은 반복 추정 과정을 거쳐서 하기의 수식 (9)에 의해 산출되는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법.
    수식 (9) :
    Figure pat00089

  8. 청구항 2 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차 교통량 추정단계는 하기의 수식 (10)에 의해 산출되는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법.
    수식 (10) :
    Figure pat00090

    (여기서, vi = 차로군 i의 1차 추정교통량, gi = 차로군 i의 유효 녹색시간, ri = 차로군 i의 유효 적색 시간, C = 주기 길이)
  9. 청구항 2 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차 교통량 추정단계는 하기의 수식 (11) 내지 수식 (15)에 의해 산출되는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정방법.
    수식 (11) :
    Figure pat00091

    (여기서,
    Figure pat00092
    = 차로군 i의 1차 추정 포화도, ci = 차로군 i의 용량)
    수식 (12) :
    Figure pat00093

    (여기서, Xo = 과포화 지체모형에서 해당 지체시간 및 신호시간에서 포화도, T = 분석 시간)
    수식 (13) :
    Figure pat00094

    수식 (14) :
    Figure pat00095

    (여기서,
    Figure pat00096
    = 차로군 i의 2차 추정 포화도)
    수식 (15) :
    Figure pat00097

    (여기서,
    Figure pat00098
    = 차로군 i의 2차 추정 교통량)
  10. 외부 서버로부터 평균 통행시간 정보를 수신하는 통신부;
    상기 통신부가 수신한 외부 서버의 데이터를 이용하여 평균 지체시간을 산출하는 평균 지체시간 산출모듈과,
    상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 시간의 종속성이 없는 안정 상태의 1차 교통량을 추정하고, 무작위 지체모형의 지체곡선을 실제 지체곡선으로 보정하는 좌표변환기법을 적용하여 상기 산출된 평균 지체시간을 이용하여 근포화 또는 과포화 상태에서의 2차 교통량을 추정하는 교통량 추정모듈을 포함하는 제어부;
    를 포함하는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 평균 지체시간 산출모듈은,
    d = d1 + d2 + d3 (여기서, d = 평균 지체시간, d1 = 균일 지체시간, d2 = 증분 지체시간, d3 = 추가 지체시간)로부터 상기 평균 지체시간을 산출하며,
    상기 균일 지체시간(d1)은 하기 수식 (1)을 이용하여 산출하고, 안정 상태의 증분 지체시간(d2s)은 하기 수식 (2)를 이용하여 산출하는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치.
    수식 (1) :
    Figure pat00099

    (여기서, C = 주기 길이(sec), X = 해당 차로군의 포화도(v/c), g = 유효 녹색시간(sec))
    수식 (2) :
    Figure pat00100

    (여기서, Xi = 차로군 i의 포화도(vi/ci), ci = 차로군 i의 용량)
  12. 청구항 11에 있어서,
    초기 대기차량이 있는 경우에 상기 추가 지체시간(d3)이 발생하며,
    상기 평균 지체시간 산출모듈은, 초기 대기차량이 없는 경우의 평균 지체시간에 상기 추가지체 시간을 차감하여 보정된 평균 지체시간을 산출하고,
    상기 교통량 추정모듈은 상기 보정된 평균 지체시간을 이용하여 상기 1차 교통량 추정 및 2차 교통량 추정을 수행하는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 추가지체 시간(d3)은,
    초기 대기차량에 따른 지체유형에 따라 다르게 산출되며,
    상기 초기 대기차량에 따른 지체유형은 하기의 수식 (3) 내지 수식 (6) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 유형Ⅰ 내지 유형Ⅲ 중 어느 하나로 구분하는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치.
    수식 (3) :
    Figure pat00101

    수식 (4) :
    Figure pat00102

    수식 (5) :
    Figure pat00103

    수식 (6) :
    Figure pat00104

    (여기서,
    Figure pat00105
    는 포화도 1.0에서의 평균 지체시간, 여기서, IQ1은 유형Ⅲ를 판단하기 위한 기준값, IQ2는 유형Ⅱ를 판단하기 위한 기준값)
  14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차 교통량은 하기의 수식 (10)에 의해 산출되는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치.
    수식 (10) :
    Figure pat00106

    (여기서, vi = 차로군 i의 1차 추정교통량, gi = 차로군 i의 유효 녹색시간, ri = 차로군 i의 유효 적색 시간, C = 주기 길이)
  15. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차 교통량은 하기의 수식 (11) 내지 수식 (15)에 의해 산출되는 평균 통행시간 정보를 이용한 교통량 추정장치.
    수식 (11) :
    Figure pat00107

    (여기서,
    Figure pat00108
    = 차로군 i의 1차 추정 포화도, ci = 차로군 i의 용량)
    수식 (12) :
    Figure pat00109

    (여기서, Xo = 과포화 지체모형에서 해당 지체시간 및 신호시간에서 포화도, T = 분석 시간)
    수식 (13) :
    Figure pat00110

    수식 (14) :
    Figure pat00111

    (여기서,
    Figure pat00112
    = 차로군 i의 2차 추정 포화도)
    수식 (15) :
    Figure pat00113

    (여기서,
    Figure pat00114
    = 차로군 i의 2차 추정 교통량)
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