KR20200090528A

KR20200090528A - 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20200090528A
Application number: KR1020190007658A
Authority: KR
Inventors: 여화수; 김성훈; 이동훈; 탁세현
Original assignee: 한국과학기술원; 한국교통연구원
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-07-29
Also published as: KR102179433B1

Abstract

본 발명에 따른 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템은, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류(outflow) 정보 및 잔여 교통량(accumulation) 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: macroscopic fundamental diagram)을 산출하는 교통량 변화 특성 산출부와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 유출 교통류 산출부와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 잔여 교통량 산출부와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 교환 지도 생성부와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 제어모드 결정부와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 중요도 산정부와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 이동 교통량 최적화부와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 신호 주기 산출부와, 상기 산출된 신호 주기를 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 DB 관리부를 포함할 수 있다.

Description

분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING TRAFFIC SIGNALS BASED ON DISTRIBUTED PREDICTION}

본 발명은 교통신호를 제어하는 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도시 지역(예컨대, 행정구 또는 행정동 등) 단위의 교통수요 자체를 사전에 예측하고, 예측 정보를 기반으로 개별 지역들의 교통량을 선제적으로 제어할 수 있는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 국내 및 세계의 주요 대도시의 도로 시스템은 처리 용량 측면에서 한계치를 초과하여 교통 혼잡이 일상화되고 있어 만성적인 교통정체를 격고 있는 것이 현실이다.

따라서, 이러한 만성적인 교통정체를 개선하기 위한 선제적 교통제어 및 교통수요 분산 전략 수립 등의 획기적인 개선책이 요구되고 있는 상황이지만, 현재로서는 획기적인 대안이 제시되고 있지 않은 실정이다.

미국 및 유럽 등과 같은 선진국에서는 1970년대부터 SCOOT, OPAC, TUC 등 다양한 방식의 적응형 교통신호 제어(traffic responsive signal control) 체계가 개발 및 적용되어 왔으나, 현대 도시의 규모가 점점 증가함에 따라 기존의 적응형 제어 방식을 대규모 도심지의 다중 교차로에 적용함에 있어 제어 솔루션 계산의 복잡성과 실시간적 운영 가능성에 문제가 있는 것 또한 현실이다.

국내의 기존 신호제어 시스템의 경우, 일일 교통량 패턴을 기반으로 시간대별 유동적 신호제어를 통하여 단일 교차로의 교통류를 제어하거나, 혹은 1축 상의 연속된 교차로들의 교통류를 제어하는 연동형 신호제어 등이 운영되고 있으나, 특정 지역의 통행 수요가 과다인 경우에는 어떠한 신호제어 전략을 적용하더라도 효율성이 현저히 낮아지기 때문에 교통 혼잡 개선에 한계가 있음이 현실이다.

이에 국내외에서는 기존의 신호제어 시스템 자체에 대한 개선을 통한 교통 혼잡 감소에 대한 요구가 증가하고 있으나, 시스템 개선 관련 정책은 국내에서는 특히 답보 상태인 실정이다.

대한민국 공개특허 제2015-0032437호(공개일 : 2015. 03. 26.)

본 발명은 도시 지역(예컨대, 행정구 또는 행정동 등) 단위의 교통수요 자체를 사전에 예측하고, 예측 정보를 기반으로 개별 지역들의 교통량을 선제적으로 제어할 수 있는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 도시 지역 단위의 교통수요 자체를 사전에 예측하고, 예측 정보를 기반으로 개별 지역들의 교통량을 선제적으로 제어할 수 있는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하고자 한다.

본 발명은 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공하고자 한다.

본 발명은 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 방법을 프로세서가 수행할 수 있도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에 의해 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은, 일 관점에 따라, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류(outflow) 정보 및 잔여 교통량(accumulation) 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: macroscopic fundamental diagram)을 산출하는 교통량 변화 특성 산출부와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 유출 교통류 산출부와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 잔여 교통량 산출부와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 교환 지도 생성부와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 제어모드 결정부와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 중요도 산정부와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 이동 교통량 최적화부와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 신호 주기 산출부와, 상기 산출된 신호 주기를 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 DB 관리부를 포함하는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 교통량 변화 특성 산출부는, 기 설정된 정기적(long-term) 갱신을 통해 상기 MFD를 산출할 수 있다.

본 발명의 상기 제어모드 결정부는, 상기 인접한 두 지역의 교통 상황이 모두 원활한 상태이면 각 방향의 이동 교통량을 최대화하는 그리디 모드(Greedy mode), 상기 인접한 두 지역 중 한 지역만 교통 혼잡 상태이면 교통이 원활한 지역에서 교통 혼잡 지역으로의 이동 교통량을 감소시키는 부분 협력 모드(Partially cooperative mode), 상기 인접한 두 지역 모두 교통 혼잡 상태이면 각 지역이 통행수요를 처리함에 있어 상대 지역에게 주는 피해를 최소화하는 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) 중 어느 하나를 상기 제어모드로 결정할 수 있다.

본 발명의 상기 이동 교통량 최적화부는, 지역단위 교통 모델 예측(model predictive)을 기반으로 제어 입력 변수를 최적화시킬 수 있다.

본 발명의 상기 DB 관리부는, 상기 산출된 신호 주기를 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기로 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송할 수 있다.

본 발명은, 다른 관점에 따라, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: Macroscopic Fundamental Diagram)을 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 단계와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 단계와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 단계와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 단계와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 단계와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 단계를 포함하는 분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 제공할 수 있다.

본 발명은, 상기 산출된 신호 주기를 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기로 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 MFD는, 기 설정된 정기적(long-term) 갱신을 통해 산출될 수 있다.

본 발명의 상기 제어모드를 결정하는 단계는, 상기 인접한 두 지역의 교통 상황이 모두 원활한 상태이면 각 방향의 이동 교통량을 최대화하는 그리디 모드(Greedy mode), 상기 인접한 두 지역 중 한 지역만 교통 혼잡 상태이면 교통이 원활한 지역에서 교통 혼잡 지역으로의 이동 교통량을 감소시키는 부분 협력 모드(Partially cooperative mode), 상기 인접한 두 지역 모두 교통 혼잡 상태이면 각 지역이 통행수요를 처리함에 있어 상대 지역에게 주는 피해를 최소화하는 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) 중 어느 하나를 상기 제어모드로 결정할 수 있다.

본 발명의 상기 최적화시키는 단계는, 지역단위 교통 모델 예측(model predictive)을 기반으로 상기 제어 입력 변수를 최적화시킬 수 있다.

본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 교통 신호 제어 방법은, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: Macroscopic Fundamental Diagram)을 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 단계와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 단계와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 단계와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 단계와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 단계와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 단계를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 제공할 수 있다.

본 발명은, 또 다른 관점에 따라, 분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 프로세서가 수행할 수 있도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 교통 신호 제어 방법은, 도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: Macroscopic Fundamental Diagram)을 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 단계와, 상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 단계와, 산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 단계와, 생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 단계와, 상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 단계와, 결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 단계와, 최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 단계를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 도시 지역 단위의 교통수요 자체를 사전에 예측하고, 예측 정보를 기반으로 개별 지역들의 교통량을 선제적으로 제어함으로써, 대규모 도심지의 다중 교차로에서 교통 혼잡이 발생하는 것을 효과적으로 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템에 대한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 주요 과정을 도시한 순서도이다.
도 3은 개별 지역의 유출 교통류 및 잔여 교통량의 관계 모델인 MFD(Macroscopic Fundamental Diagram) 관련의 지역단위 도로교통 특성의 관측 및 교통역학 모델링을 보여주는 도면이다.
도 4는 인접지역 통행 수요에 대한 정보 교환 지도의 예시도이다.
도 5는 교통 상황별로 제어모드가 3가지로 결정되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 교통 혼잡 정도의 비교를 통해 인접지역 간 상대적 중요도를 산출하는 예시를 보여주는 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따라 획득되는 최적 제어 입력을 경계부 개별 교차로들의 신호 주기로 변환 산출하는 개념을 보여주는 예시도이다.

먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.

아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템에 대한 블록 구성도이로서, 크게 구분해 볼 때, 데이터 송수신부(110), 교통정보 처리 모듈(120) 및 DB 모듈(130) 등을 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 교통정보 처리 모듈(120)은 DB 관리부(121), 교통량 변화 특성 산출부(122), 유출 교통류 산출부(123), 잔여 교통량 산출부(124), 교환 지도 생성부(125), 제어모드 결정부(126), 중요도 산정부(127), 이동 교통량 최적화부(128) 및 신호 주기 산출부(129) 등을 포함할 수 있고, DB 모듈(130)은 유출 교통류 DB(132), 잔여 교통량 DB(134) 및 교차로 신호 주기 DB(136) 등을 포함할 수 있다.

먼저, 데이터 송수신부(110)는 도시 생략된 노변 장치, 즉 도로 상에 설치되어 있는 노변 장치(RoadSide Equipment, RSE)와 해당 도로 구간을 통행하는 차량의 단말기 간 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 기반의 차량 위치 정보(차량 고유ID, 개별지점 통행시간, 로그 정보 등)를 토대로 생성되는 개별 도로 교통량(예컨대, 유출 교통류 및 잔여 교통량 등) 정보를 주기적 또는 비주기적으로 수집(수신)하여 교통정보 처리 모듈(120)로 전달하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

여기에서, 노변 장치로부터 송신되는 개별 도로 교통량 정보는 RSE별로 매칭되는 차량 위치 정보 테이블의 형태로 생성될 수 있으며, 각 RSE는 고유 위치 정보를 나타냄에 따라, 추출된 차량별 통행시간 로그 정보들을 이용하면 개별 도로의 교통량 정보로 생성될 수 있다.

그리고, 유출 교통류(outflow) 정보는 단위 시간 내에 도로 구간을 통과하는 차량 수(veh/hr)를 의미하고, 잔여 교통량(accumulation) 정보는 도로 구간 내에서 현재 주행 중인 차량 수(veh)를 의미할 수 있다.

또한, 데이터 송수신부(110)는 후술하는 일련의 교통정보 처리 과정들을 통해 생성되는 신호 주기, 즉 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 개별 교차로의 경계부 신호기(도시 생략)로 전송하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

다음에, 교통정보 처리 모듈(120) 내의 DB 관리부(121)는 데이터 송수신부(110)를 통해 수신(수집)되는 개별 도로 교통량 정보들 중 유출 교통류 정보들을 DB 모듈(130) 내의 유출 교통류 DB(132)에 저장하고, 잔여 교통량 정보들을 DB 모듈(130) 내의 잔여 교통량 DB(134)에 저장하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

그리고, 교통량 변화 특성 산출부(122)는 노변 장치로부터 수신되어 유출 교통류 DB(132)와 잔여 교통량 DB(134)에 저장되어 있는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성인 MFD(Macroscopic Fundamental Diagram)를 산출하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

여기에서, 교통량 변화 특성 산출부(122)는, 예컨대 기 설정된 정기적(long-term) 갱신을 통해 MFD를 산출할 수 있다.

도 3은 개별 지역의 유출 교통류 및 잔여 교통량의 관계 모델인 MFD 관련의 지역단위 도로교통 특성의 관측 및 교통역학 모델링을 보여준다.

다음에, 유출 교통류 산출부(123)는 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출, 즉 지역 내 개별 도로들의 실시간 유출 교통량(road outflow) 수치들을 모두 합산하여, 해당 지역에서 타 지역으로 이동하는 교통량(region outflow)을 산출하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

또한, 잔여 교통량 산출부(124)는 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여 기 정의된 지역(region) 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출, 즉 지역 내 개별 도로들의 실시간 잔여 교통량(road accumulation) 수치들을 모두 합산하여 해당 지역 내 통합(전체) 잔여 교통량(region accumulation)을 산출하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

그리고, 교환 지도 생성부(125)는 교통량 변화 특성 산출부(122)를 통해 산출된 MFD, 유출 교통류 산출부(123)를 통해 산출된 통합 유출 교통류 및 잔여 교통량 산출부(124)를 통해 산출된 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

도 4는 인접지역 통행 수요에 대한 정보 교환 지도의 예시도이다.

즉, 로컬 에이전트들은 지역별 실시간 교통정보를 기반으로, 일례로서 도 4에 도시된 바와 같은 정보 교환 지도를 통하여 인접지역의 통행 수요를 아래의 수학식 1에서와 같이 계산할 수 있다.

[수학식 1]

: 시간 t 에 지역 i 에서 지역 m _i 로 이동하려는 수요

: i 지역의 m 번째 인접지역

: 시간 t 에 지역 i 의 잔여 교통량

: 지역 i 의 잔여 교통량에 해당하는 유출 교통류

: 신호 주기에 따른 지역 경계부 통행 용량(capacity)

: 지역 i 잔여 교통량에 해당하는 여유 공간(supply)

: 지역 i 의 전체 유출 교통류가 m _i 로 분기되는 비율

다음에, 제어모드 결정부(126)는 교환 지도 생성부(125)를 통해 생성된 로컬 정보 교환 지도를 토대로 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

여기에서, 제어모드는, 교통 혼잡 완화의 효율성 향상을 위하여, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을, 예컨대 3가지 교통 상황별로 고려하여 결정할 수 있다.

예컨대, 목표 제어를 위한 수학식의 각 항에 대한 가중치(

,

)를 교통 상황별로 다르게 부여함으로써, 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이, 제어모드를 변환하는 규칙을 아래의 3가지 모드로 수립할 수 있다.

(1) 그리디 모드(Greedy mode) : 인접한 두 지역의 교통 상황이 모두 원활한 상태이면, 각 방향의 이동 교통량을 최대화하는 모드

(2) 부분 협력 모드(Partially cooperative mode) : 인접한 두 지역 중 한 지역만 교통 혼잡 상태이면, 교통이 원활한 지역에서 교통 혼잡 지역으로의 이동 교통량을 감소시키는 모드

(3) 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) : 인접한 두 지역 모두 교통 혼잡 상태이면, 각 지역이 통행수요를 처리함에 있어 상대 지역에게 주는 피해를 최소화하는 모드

다음에, 중요도 산정부(127)는 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도(relative priority)를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

즉, 교통 혼잡 완화의 효율성 향상을 위하여, 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 고려해야 하는데, 이를 위해 제어목표를 위한 수학식에서 각 지역에 대한 가중치(

,

)를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 부여하는 규칙을 수립할 수 있다.

이것은 교통 혼잡 정도가 더욱 심하여 제어의 중요도가 높은 지역에 우선권을 부여하고, 해당 지역에 대한 교통 혼잡 완화를 가속화하기 위함이다.

여기에서, 각 지역의 상대적 중요도는 한 지역과 해당 지역에 인접한 모든 지역들의 교통 혼잡 정도를 산출하고, 산출된 값들 간의 비교를 통해 아래의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.

[수학식 2]

:

,

위치에 해당하는 지역의 교통 혼잡 정도

: 제어 전체 지역 내 소규모 지역의 수직적 위치 인덱스

: 제어 전체 지역 내 소규모 지역의 수평적 위치 인덱스

: 혼잡 정도 비교 대상 인접지역의 범위,

도 6은 교통 혼잡 정도의 비교를 통해 인접지역 간 상대적 중요도를 산출하는 예시를 보여주는 예시도이다.

다음에, 이동 교통량 최적화부(128)는, 제어모드 결정부(126)를 통해 결정된 제어모드와 중요도 산정부(127)를 통해 부여된 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 등의 기능을 제공할 수 있다.

즉, 이동 교통량 최적화부(128)는 지역단위 교통 모델 예측(model predictive) 기반으로 제어 입력 변수를 최적화하는 아래의 제 1 기능(제어목표 설정)을 수행할 수 있다.

(1) 교통 혼잡 완화를 위하여 차량들의 통행 완료율(trip completion rate)이 증가되어야 하는데, 이를 위해 인접한 지역들 간의 이동수요를 만족시켜야 하고, 또한 각 지역의 유출 교통류를 최대화해야 하므로, 개별 로컬 에이전트의 제어 목표(control objective)를 해당 조건들의 조합을 최대화하는 것으로 설정할 수 있다.

(2) 로컬 에이전트들이 독립적으로 수행하는 분산형 모델 예측 제어(DMPC)의 목표 수학식을 다음과 같이 수립할 수 있다.

[수학식 3]

where

subject to

: 지역 i 의 유출 교통류와 그 최대치간의 차이

: 지역 i → 지역 j 방향의 이동 교통량

: 이동 교통량 제어 입력 (기정 신호주기의 %)

: 이전 시간대 제어 입력과 현 시간대 제어 입력의 차이

: 교통 상황별 제어모드 변경을 위한 가중치

: 인접한 두 지역 간 상대적 우선순위 부여를 위한 가중치

또한, 이동 교통량 최적화부(128)는 지역단위 교통 모델 예측(model predictive) 기반으로 제어 입력 변수를 최적화하는 아래의 제 2 기능(제어 입력 변수 정의 및 제약 조건 설정)을 수행할 수 있다.

(1) 제어 입력 변수

는 0.1에서 1 사이의 값으로 입력되고, 이는 지역 간 경계부 통행 용량(boundary capacity)의 비율을 의미하는데, 이러한 입력변수를 적용함으로써 한 지역에서 인접지역으로 이동 가능한 차량수의 최대치를 10 내지 100% 사이에서 조절할 수 있다. 여기에서, 매 시간대별 제어 입력의 변화율은, 예컨대 경계부 통행 용량의 40% 이상을 넘지 못하도록 제약을 두어 시간대별 이동 교통량의 변동(fluctuation)을 완화하여, 신호 제어가 주변 도로의 교통류에 미칠 수 있는 악영향을 고려할 수 있다.

(2) 개별 로컬 에이전트는 각 입력 변수를 제어 목표 수학식(수학식 3)에 적용하여 지정된 시간대 이내의 교통량 변화를 예측하며, 예측 결과 중 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 결정할 수 있다.

다음에, 신호 주기 산출부(129)는, 이동 교통량 최적화부(128)를 통해 최적화된 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기(신호 길이)를 최종적으로 산출하는 등의 기능을 제공할 수 있으며, 여기에서 산출되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기는 DB 모듈(130) 내의 교차로 신호 주기 DB(136)에 저장될 수 있다.

그리고, DB 관리부(121)는 신호 주기 산출부(129)를 통해 산출되어 교차로 신호 주기 DB(136)에 저장되어 있는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 기 설정된 시간 주기(예컨대, 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기) 또는 비주기적으로 인출하여 데이터 송수신부(110)를 통해 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 등의 기능을 제공할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따라 획득되는 최적 제어 입력을 경계부 개별 교차로들의 신호 주기(신호 길이)로 변환 산출하는 개념을 보여주는 예시도이다.

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 실시예의 교통신호 제어 시스템을 이용하여 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 일련의 과정들에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 분산 예측을 기반으로 교통신호를 제어하는 주요 과정을 도시한 순서도이다.

도 2를 참조하면, DB 관리부(121)에서는 데이터 송수신부(110)를 통해 도로 상에 설치되어 있는 노변 장치(RSE)와 해당 도로 구간을 통행하는 차량의 단말기 간 DSRC 기반의 차량 위치 정보(차량 고유ID, 별지점 통행시간, 로그 정보 등)를 토대로 생성되는 개별 도로 교통량(예컨대, 유출 교통류 및 잔여 교통량 등) 정보를 주기적 또는 비주기적으로 수집(수신)하여 DB 모듈(130) 내 유출 교통류 DB(132) 및 잔여 교통량 DB(134)에 각각 저장한다(단계 202).

다음에, 교통량 변화 특성 산출부(122)에서는, 기 설정된 정기적 갱신 주기가 되면, 유출 교통류 DB(132)와 잔여 교통량 DB(134)에 각각 저장되어 있는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성인 MFD를 산출한다(단계 204).

그리고, 유출 교통류 산출부(123)에서는 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여 기 정의된 지역들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하고, 또한 잔여 교통량 산출부(124)에서는 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출한다(단계 206).

이후, 교환 지도 생성부(125)에서는 교통량 변화 특성 산출부(122)를 통해 산출된 MFD, 유출 교통류 산출부(123)를 통해 산출된 통합 유출 교통류 및 잔여 교통량 산출부(124)를 통해 산출된 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성한다(단계 208).

다시, 제어모드 결정부(126)에서는 교환 지도 생성부(125)를 통해 생성된 로컬 정보 교환 지도를 토대로 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여 교통 상황별로 제어모드를 결정, 예컨대 그리디 모드(Greedy mode), 부분 협력 모드(Partially cooperative mode), 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) 중 어느 하나를 제어모드로 결정한다(단계 210).

그리고, 중요도 산정부(127)에서는 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여(중요도 산정)한다(단계 212).

다음에, 이동 교통량 최적화부(128)에서는, 제어모드 결정부(126)를 통해 결정된 제어모드와 중요도 산정부(127)를 통해 부여된 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시킨다(단계 214).

이후, 신호 주기 산출부(129)에서는, 이동 교통량 최적화부(128)를 통해 최적화된 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기(신호 길이)를 최종적으로 산출한다(단계 216).

마지막으로, DB 관리부(121)에서는 신호 주기 산출부(129)를 통해 산출되어 교차로 신호 주기 DB(136)에 저장되어 있는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 기 설정된 시간 주기(예컨대, 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기) 또는 비주기적으로 인출하여 데이터 송수신부(110)를 통해 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송한다(단계 218).

한편, 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리 등에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 적어도 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110 : 데이터 송수신부
120 : 교통정보 처리 모듈
121 : DB 관리부
122 : 교통량 변화 특성 산출부
123 : 유출 교통류 산출부
124 : 잔여 교통량 산출부
125 : 교환 지도 생성부
126 : 제어모드 결정부
127 : 중요도 산정부
128 : 이동 교통량 최적화부
129 : 신호 주기 산출부
130 : DB 모듈
132 : 유출 교통류 DB
134 : 잔여 교통량 DB
136 : 교차로 신호 주기 DB

Claims

도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류(outflow) 정보 및 잔여 교통량(accumulation) 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: macroscopic fundamental diagram)을 산출하는 교통량 변화 특성 산출부와,
상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 유출 교통류 산출부와,
상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 잔여 교통량 산출부와,
산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 교환 지도 생성부와,
생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 제어모드 결정부와,
상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 중요도 산정부와,
결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 이동 교통량 최적화부와,
최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 신호 주기 산출부와,
상기 산출된 신호 주기를 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 DB 관리부를 포함하는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 교통량 변화 특성 산출부는,
기 설정된 정기적(long-term) 갱신을 통해 상기 MFD를 산출하는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제어모드 결정부는,
상기 인접한 두 지역의 교통 상황이 모두 원활한 상태이면 각 방향의 이동 교통량을 최대화하는 그리디 모드(Greedy mode), 상기 인접한 두 지역 중 한 지역만 교통 혼잡 상태이면 교통이 원활한 지역에서 교통 혼잡 지역으로의 이동 교통량을 감소시키는 부분 협력 모드(Partially cooperative mode), 상기 인접한 두 지역 모두 교통 혼잡 상태이면 각 지역이 통행수요를 처리함에 있어 상대 지역에게 주는 피해를 최소화하는 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) 중 어느 하나를 상기 제어모드로 결정하는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이동 교통량 최적화부는,
지역단위 교통 모델 예측(model predictive)을 기반으로 제어 입력 변수를 최적화시키는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 DB 관리부는,
상기 산출된 신호 주기를 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기로 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 시스템.
도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: Macroscopic Fundamental Diagram)을 산출하는 단계와,
상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 단계와,
상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 단계와,
산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 단계와,
생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 단계와,
상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 단계와,
결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 단계와,
최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 단계를 포함하는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 산출된 신호 주기를 교통 혼잡 또는 교통 원활의 통계적 추정에 기반한 기 설정된 시간대별 주기로 개별 교차로의 경계부 신호기로 전송하는 단계를 더 포함하는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 MFD는,
기 설정된 정기적(long-term) 갱신을 통해 산출되는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제어모드를 결정하는 단계는,
상기 인접한 두 지역의 교통 상황이 모두 원활한 상태이면 각 방향의 이동 교통량을 최대화하는 그리디 모드(Greedy mode), 상기 인접한 두 지역 중 한 지역만 교통 혼잡 상태이면 교통이 원활한 지역에서 교통 혼잡 지역으로의 이동 교통량을 감소시키는 부분 협력 모드(Partially cooperative mode), 상기 인접한 두 지역 모두 교통 혼잡 상태이면 각 지역이 통행수요를 처리함에 있어 상대 지역에게 주는 피해를 최소화하는 전체 협력 모드(Fully cooperative mode) 중 어느 하나를 상기 제어모드로 결정하는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 최적화시키는 단계는,
지역단위 교통 모델 예측(model predictive)을 기반으로 상기 제어 입력 변수를 최적화시키는
분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법.
분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서,
상기 교통 신호 제어 방법은,
도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: Macroscopic Fundamental Diagram)을 산출하는 단계와,
상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 단계와,
상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 단계와,
산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 단계와,
생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 단계와,
상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 단계와,
결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 단계와,
최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 단계를
포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
분산 예측 기반의 교통신호 제어 방법을 프로세서가 수행할 수 있도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 교통 신호 제어 방법은,
도로 상에 설치된 노변 장치로부터 제공되는 각 도로 별의 유출 교통류 정보 및 잔여 교통량 정보를 기반으로 지역단위 교통량 변화의 특성(MFD: Macroscopic Fundamental Diagram)을 산출하는 단계와,
상기 각 도로 별의 유출 교통류 정보에 의거하여, 기 정의된 지역(region)들의 경계부에 위치한 도로 구간들의 통합 유출 교통류를 산출하는 단계와,
상기 각 도로 별의 잔여 교통량 정보에 의거하여, 기 정의된 지역 내에 위치한 도로 구간들의 통합 잔여 교통량을 산출하는 단계와,
산출된 상기 MFD, 상기 통합 유출 교통류 및 상기 통합 잔여 교통량에 의거하여, 특정 지역 간의 이동 교통량(transfer flow) 제어를 위해 인접 지역들의 교통 상태 및 통행 수요를 반영하기 위한 로컬 정보 교환 지도를 생성하는 단계와,
생성된 상기 로컬 정보 교환 지도를 토대로, 로컬 에이전트에 인접한 두 지역 간 교통량 이동의 상호작용을 고려하여, 교통 상황별로 제어모드를 결정하는 단계와,
상기 로컬 에이전트에 인접한 두 지역의 상대적 중요도를 시간대별 교통 혼잡 정도에 따라 계산하여 목표 제어를 위한 각 지역의 가중치를 부여하는 단계와,
결정된 상기 제어모드와 부여된 상기 각 지역의 가중치에 의거하여, 기 지정된 시간대 이내의 지역단위 교통량 변화를 예측하고, 예측 결과 중 기 설정된 목표치에 가장 근사한 제어 입력을 제어 입력 변수로 최적화시키는 단계와,
최적화된 상기 제어 입력 변수에 의거하여, 로컬 에이전트에 해당되는 경계부 개별 교차로들의 신호 주기를 산출하는 단계를 포함하는
컴퓨터 프로그램.