WO2014007499A1 - 실시간 교통 정보를 고려한 차량의 도착예정 시간 계산 방법과 교통신호 제어 방법 및 이를 적용한 시스템 - Google Patents

실시간 교통 정보를 고려한 차량의 도착예정 시간 계산 방법과 교통신호 제어 방법 및 이를 적용한 시스템 Download PDF

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WO2014007499A1
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link
intersection
signal
traffic information
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PCT/KR2013/005834
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이흥수
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Lee Heung Soo
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Definitions

  • the present invention relates to a method for calculating an expected arrival time of a vehicle in consideration of real-time traffic information, a traffic signal control method, and a system using the same.
  • Bus Information System (BIS) has been activated, it is possible to efficiently operate and use the bus by grasping the bus operation status in real time and providing the corresponding information to bus users. At this time, the information provided to the bus customers may be waiting time at the stop for each line, the estimated time of arrival of the bus.
  • BIOS Bus Information System
  • the estimated time of arrival of the real-time traffic information provided to the driver when the driver wants to move to an arbitrary destination becomes important information for determining the optimal route selection to the destination.
  • the estimated time of arrival needs to be accurately calculated in consideration of real-time traffic information.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 2008-0070289 discloses a driving time calculation method for navigation.
  • the cumulative dynamic average speed according to the current driving situation in the navigation, the remaining time to the destination is calculated based on the empirical ratio between the dynamic average speed and the static average speed so that the driver can be informed of the arrival time more accurately.
  • there are limitations in calculating accurate arrival time due to the inflexible factors such as signal waiting time and queue length at the intersection in the driving route.
  • the real-time traffic information such as the signal waiting time at the intersection and the queue length.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 2010-0138337 discloses a control method of a green traffic light that controls the appearance time of a green traffic light of a link having an outlet at an important intersection having a high importance and having an inlet at an intersection having a relatively low importance.
  • the present time of the link is increased or decreased, but this only improves the traffic flow on one link and is not considered for road segments consisting of multiple consecutive links. There is no limit.
  • the present invention reflects real-time traffic information, for example, signal waiting time on each link, queue length, and the like, so as to inform the driver and / or the user of the traffic service the exact time of arrival for a given destination of any vehicle. It is to provide a method for calculating the expected arrival time of a vehicle and a system applying the same.
  • the present invention is to provide a traffic signal control method and a system using the same to adjust the signal waiting time for each intersection according to the queue length of each link for a road section consisting of a plurality of continuous links to ensure a smooth traffic flow. will be.
  • an apparatus for calculating an estimated time of arrival at a destination of a target vehicle in consideration of real-time traffic information comprising: a traffic information collecting unit for collecting real-time traffic information corresponding to the target vehicle; A driving route analysis unit configured to analyze a driving route from a current position of the target vehicle to the destination to distinguish an intersection and a link on the driving route; A link travel time calculator configured to calculate a link travel time by using real-time traffic information corresponding to the divided intersection and the link in the driving path analyzer; And an expected arrival time calculation device in consideration of real-time traffic information including an adder configured to calculate an expected arrival time by summing link travel times for links on the travel route.
  • the real-time traffic information may include at least one of a driving route of the target vehicle, an average queue length for each link, an intersection time table for each intersection, and a traffic light control signal for each intersection.
  • the link travel time calculation unit uses the average queue length for each link, the intersection time table for each intersection, and the traffic time for the link using the traffic light control signal for each intersection, the intersection passing time and the signal waiting time, and the link of the link.
  • a link travel time including at least one of a length and a section speed of the link may be calculated.
  • the link travel time calculating unit includes a most uplink link calculation module that calculates a link travel time on a most uplink corresponding to a current position of a target vehicle in the travel path, and a link travel time on a downmost link where a destination is located in the travel path.
  • the upstream link calculation module calculates a travel time using a distance from a current position of the target vehicle to an end point of a queue section and a section speed of the target vehicle, and uses the intersection crossing time table on the most uplink. Predicting the time required to cross the intersection corresponding to the queue length of the upstream link, calculating the signal waiting time until the signal of the downstream intersection becomes the progress signal after the target vehicle arrives at the end of the queue section, and the travel time
  • the link travel time in the most uplink can be calculated by summing the intersection crossing time and the signal waiting time.
  • the midstream link calculation module calculates a travel time using a distance from an inlet of the midstream link to an end point of a queue section and a section speed of the target vehicle, and uses the intersection time table in the midstream link to calculate the transit time. Estimating the time required to cross the intersection corresponding to the queue length of the link, calculating the signal waiting time until the signal of the downstream intersection becomes the progress signal after the target vehicle arrives at the end of the queue section; By summing the intersection crossing time and the signal waiting time, the link travel time in the intermediate link can be calculated.
  • the queue length is the average queue length, and if it is a progress signal, the queue length is the average queue length for the remaining running time. It can be a modified queue length that reflects the runoff rate.
  • the middle link calculation module may be omitted or deactivated when the middle link does not exist in the travel path, and in the case that the middle link can be grouped into a (natural number of two or more) groups in the travel path, a plurality of the link may be present in parallel. It is possible to calculate the link travel time for the intermediate link.
  • the downstream link calculation module may calculate the travel time calculated by using the distance from the inlet of the downstream link to the destination and the section speed of the target vehicle as the link travel time on the downstream link.
  • the downstream link calculation module calculates a travel time using the distance from the inlet of the downstream link to the end point of the queue section and the section speed of the target vehicle, and uses the intersection crossing time table on the downstream link.
  • the target vehicle predicts a queue progress time corresponding to a distance from a queue segment end point to a destination, and waits for a signal until a signal of a downstream intersection becomes a progress signal after the target vehicle arrives at the queue segment end point. It is possible to calculate the link travel time on the most downstream link by calculating and summing the circulation time, the queue progress time and the signal wait time.
  • the apparatus may further include a traffic information corrector configured to correct at least one of the intersection passing time table and the average queue length through measured traffic information transmitted from a probe car.
  • a traffic information corrector configured to correct at least one of the intersection passing time table and the average queue length through measured traffic information transmitted from a probe car.
  • a method for calculating the estimated time of arrival at the destination of the target vehicle in consideration of real-time traffic information in the estimated time of arrival calculation device and a recording medium on which a program for performing the same is recorded is provided.
  • a method for calculating an expected arrival time includes: collecting real-time traffic information corresponding to the target vehicle; Analyzing the driving route from the current position of the target vehicle to the destination to distinguish an intersection and a link on the driving route; Calculating a link travel time using real time traffic information corresponding to the divided intersections and links; And calculating the estimated time of arrival by summing the link travel times for the links on the travel route.
  • the real-time traffic information may include at least one of a driving route of the target vehicle, an average queue length for each link, an intersection time table for each intersection, and a traffic light control signal for each intersection.
  • the calculating of the link travel time may include: a travel time on the link, a time required for crossing and a signal waiting time, using the average queue length for each link, the intersection time table for each intersection, and a traffic light control signal for each intersection; A link passage time including at least one of a link length of a link and a section speed of the link may be calculated.
  • the calculating of the link travel time may include calculating a link travel time at a most upstream link corresponding to a current position of a target vehicle in the travel path, and a link at a downstream link having a destination in the travel path.
  • the upstream link calculation may include calculating a travel time using a distance from a current position of the target vehicle to an end point of a queue section and a section speed of the target vehicle, and using the intersection crossing time table on the most uplink. Predicting the time required to cross the intersection corresponding to the queue length of the upstream link, calculating the signal waiting time until the signal of the downstream intersection becomes the progress signal after the target vehicle arrives at the end of the queue section, and the travel time
  • the link travel time in the most uplink can be calculated by summing the intersection crossing time and the signal waiting time.
  • the intermediate link calculation step may include calculating a traveling time by using a distance from an inlet of the intermediate link to an end point of a queue section and a section speed of the target vehicle, and using the intersection passing time table in the intermediate link using the intermediate stream. Estimating the time required to cross the intersection corresponding to the queue length of the link, calculating the signal waiting time until the signal of the downstream intersection becomes the progress signal after the target vehicle arrives at the end of the queue section; By summing the intersection crossing time and the signal waiting time, the link travel time in the intermediate link can be calculated.
  • the queue length is the average queue length, and if it is a progress signal, the queue length is the average queue length for the remaining running time. It can be a modified queue length that reflects the runoff rate.
  • the intermediate link calculation step may be omitted if the intermediate link does not exist in the driving path, and if the intermediate link is grouped into a group of a (natural number of 2 or more) within the driving path, the intermediate link calculation module may exist in parallel. Alternatively, the intermediate link calculation step may be performed.
  • the downstream link calculation step may calculate the travel time calculated using the distance from the inlet of the downstream link to the destination and the section speed of the target vehicle as the link travel time on the downstream link.
  • the downstream link calculation step calculates the travel time using the distance from the inlet of the downstream link to the end point of the queue section and the section speed of the target vehicle, and uses the intersection crossing time table on the downstream link.
  • the target vehicle predicts a queue progress time corresponding to a distance from a queue segment end point to a destination, and waits for a signal until a signal of a downstream intersection becomes a progress signal after the target vehicle arrives at the queue segment end point. It is possible to calculate the link travel time on the most downstream link by calculating and summing the circulation time, the queue progress time and the signal wait time.
  • the link travel time calculating step may calculate the link travel time in the order of the most uplink, the middle link, and the most downstream link according to the link order on the driving path.
  • an apparatus for controlling a traffic signal in consideration of the real-time traffic information Traffic apparatus for collecting real-time traffic information corresponding to the target vehicle;
  • a driving route analysis unit configured to analyze a driving route from a current position of the target vehicle to the destination to distinguish an intersection and a link on the driving route;
  • An offset calculator configured to calculate an offset of the start time of the phenomena in consideration of the queue length of the corresponding link for each of the divided intersections in the driving path analyzer;
  • a control signal generator for outputting a control signal for converting a traffic signal at the intersection by applying the offset calculated for each intersection.
  • the real-time traffic information may include at least one of a driving route of the target vehicle, an average queue length for each link, an intersection time table for each intersection, and a traffic light control signal for each intersection.
  • the offset calculator may calculate the offset according to the following equation.
  • Toffset Td-L / V
  • Toffset is the offset of the start of the sine time of the upstream intersection to the downstream intersection on any link
  • L is the link length of the link
  • V is the segment velocity at the link
  • Td is the average queue length of the link. Estimated time to cross the intersection.
  • the offset calculator may sequentially calculate offsets for successive links belonging to the driving route.
  • the control signal generator may broadcast a control signal to which the offset is applied through a broadcasting network.
  • a method of controlling a traffic signal in consideration of real-time traffic information and a recording medium on which a program for performing the same is recorded is provided.
  • a traffic signal control method includes: collecting real-time traffic information corresponding to a target vehicle; Analyzing the driving route from the current position of the target vehicle to the destination to distinguish an intersection and a link on the driving route; Calculating an offset of the start time of the appearance time in consideration of the queue length of a corresponding link for each of the divided intersections; And generating a control signal for converting the traffic signal at the intersection by applying the offset calculated for each intersection.
  • the real-time traffic information may include at least one of a driving route of the target vehicle, an average queue length for each link, an intersection time table for each intersection, and a traffic light control signal for each intersection.
  • the offset calculating step may calculate the offset according to the following equation.
  • Toffset Td-L / V
  • Toffset is the offset of the start of the sine time of the upstream intersection to the downstream intersection on any link
  • L is the link length of the link
  • V is the segment velocity at the link
  • Td is the average queue length of the link. Estimated time to cross the intersection.
  • the offset may be sequentially calculated for consecutive links belonging to the driving route.
  • the generating of the control signal may broadcast a control signal to which the offset is applied through a broadcasting network.
  • accurate arrival of a certain destination of a vehicle to a driver and / or a traffic service customer by reflecting real-time traffic information, for example, signal waiting time on each link, queue length, and the like It is effective to inform the scheduled time.
  • FIG. 1 is a view showing a driving route for calculating the estimated time of arrival according to the present invention
  • FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of a traffic information system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of an apparatus for calculating an estimated time of arrival according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exemplary diagram of an intersection pass time table according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic structural block diagram of a link travel time calculation unit according to an embodiment of the present invention.
  • 8A and 8B show the principle of calculating the downlink link travel time
  • FIG. 9 is a flowchart of a method for calculating an estimated time of arrival according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a flowchart of a method for calculating link travel time
  • FIG. 11 is a schematic block diagram of a traffic signal control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flow chart of a traffic signal control method according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • ... unit described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.
  • traffic flows are divided into continuous flows and intermittent flows as there are external influences that control traffic flows.
  • Continuous flow road means a flow that is not regularly controlled by traffic control facilities. Since there are no external influences controlling traffic flow on these continuous flow roads, the estimated time of arrival will be the length of the travel path (ie the distance from the current location to the destination) divided by the speed of the vehicle.
  • intermittent roads are traffic facilities in which traffic flows do not flow continuously and traffic flows are interrupted by traffic lights or traffic control facilities.
  • intermittent roads such as signal intersections, urban and suburban highways, and the like.
  • the driving route is an intermittent road.
  • 1 is a view showing a driving route for calculating the estimated time of arrival according to the present invention.
  • the travel route includes one or more intersections i 1 , i 2 , i 3 and a plurality of links L 1 , L 2 , L 3 , L 4 .
  • a link means a road section L 2 , L 3 between intersections i 1 , i 2 , i 3 .
  • the road section L 1 from the current location to the first intersection and the road section L 4 from the last intersection to the destination may be included in the link meaning in the present invention.
  • the travel time (arrival time) to the destination P2 is the travel time at one or more links L1, L 2 , L 3 , L 4 included in the driving route from the current location P1 to the destination P2. Is made up of.
  • the intersection of the upstream intersection and the intersection of the downstream side of the vehicle is referred to as the downstream intersection.
  • the travel time on the link is the signal wait time at the downstream intersection of the link, the progression of the queue (the time it takes for the vehicle to pass through the downstream intersection after belonging to the queue), It is the sum of extra cruise time.
  • FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of a traffic information system according to an embodiment of the present invention.
  • the traffic information system 1 collects traffic data of each link, processes it into traffic information, and then provides the traffic information so that the link travel time on each link can be calculated in real time.
  • the traffic information providing system 1 is one or more traffic data collection device 10, traffic control center terminal 20, at least one traffic information utilization device (30, 35) ).
  • Traffic data collection device 10 is responsible for the collection of traffic data for any link. For example, it is installed in traffic data collection vehicles such as probe cars or vehicles running along regular routes, such as route buses, to acquire traffic data using GPS units, timers, etc. In addition, traffic data on the vehicle passing through the intersection may be obtained using a weight sensor.
  • Traffic data collected by the traffic data collection device 10 may include various data such as the location, section speed, traffic volume, queue information, etc. of a vehicle (eg, a probe car, a route bus, etc.) performing data collection. .
  • a vehicle eg, a probe car, a route bus, etc.
  • the traffic control center terminal 20 generates traffic information of a predetermined format by processing the traffic data received from the traffic data collecting apparatus 10 according to a predetermined data processing method (for example, decoding, encoding, etc.). Store in a storage unit (eg database).
  • a predetermined data processing method for example, decoding, encoding, etc.
  • the traffic control center terminal 20 transmits to the traffic information utilization device (30, 35) that requires the traffic information stored in the storage unit at a predetermined time or when there is a change or a request.
  • the traffic control center terminal 20 may be a bidirectional device or a unidirectional device such as a broadcast transmission device.
  • a response from the first traffic information utilization device 30 having the bidirectional communication device may also be answered.
  • a service provider may broadcast normal information to the first traffic information utilization apparatus 30 or the second traffic information utilization apparatus 35.
  • a signal controller for controlling the display of traffic lights on a vehicle or / and pedestrian traffic at an intersection, and a route bus requiring adjustment of a driving interval with a preceding vehicle and / or a trailing vehicle.
  • a portable terminal such as a smart phone, a tablet PC, or the like in which a program for informing route bus information on a bus route designated by a user is installed may also be used as the traffic information utilization apparatuses 30 and 35.
  • the traffic information utilization device includes a bidirectional communication device like the first traffic information utilization device 30 to enable bidirectional communication with the traffic control center terminal 20 or a unidirectional communication device such as the second traffic information utilization device 35 (
  • a broadcast receiver may be provided to receive a broadcast signal transmitted from the traffic control center terminal 20 (that is, one-way communication).
  • the traffic information collection device 10 may be mounted on the same device. That is, it means a case where the traffic information utilization device is mounted on a vehicle (for example, a probe car or a route bus) on which the traffic information collecting device 10 is mounted.
  • a vehicle for example, a probe car or a route bus
  • the estimated time of arrival of the traffic service providing vehicle (for example, a route bus) is calculated by the traffic control center terminal 20 based on the current position and driving route of the vehicle, and the result of the traffic is calculated. It can be provided to the information utilization device (30, 35).
  • the traffic information utilization apparatuses 30 and 35 use specific traffic information (for example, traffic light control signals at intersections, average queue length, etc.) provided by the traffic control center terminal 20.
  • a route bus or a vehicle equipped with the traffic information utilization devices 30 and 35 may calculate the estimated time to arrive at a predetermined destination.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of an apparatus for calculating an estimated time of arrival according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exemplary diagram of an intersection passing time table according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic block diagram illustrating a link travel time calculation unit according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a principle of a most uplink link travel time.
  • FIG. 7 is a view illustrating a principle of a uplink link travel time.
  • FIGS. 8A and 8B Is a diagram showing the principle of calculating the downlink link travel time.
  • the apparatus for calculating the estimated time of arrival calculates the estimated time of arrival at the destination of the target vehicle based on real time traffic information such as signal waiting time at the intersection, queue length, and the like.
  • An apparatus for calculating the estimated time of arrival is a traffic control center terminal that needs to calculate the estimated time of arrival of a specific vehicle (eg, a route bus) in the traffic information system 1 shown in FIG. 2. 20 and the traffic information utilization apparatus 30 or 35 may be included.
  • a specific vehicle eg, a route bus
  • the estimated time of arrival calculation device 100 includes a traffic information collecting unit 110, a driving route analyzing unit 120, a link traveling time calculating unit 130, and an adding unit 140.
  • the traffic information collecting unit 110 acquires real-time traffic information required to calculate an estimated time of arrival at which an arbitrary vehicle (hereinafter referred to as a 'target vehicle') that is supposed to calculate an estimated time of arrival is expected to arrive at a predetermined destination.
  • the target vehicle may be, for example, a route bus that is a traffic service providing vehicle or any vehicle that receives route guidance through a navigation terminal.
  • the traffic information collected through the traffic information collecting unit 110 includes a driving path of the target vehicle, an average queue length for each link, an intersection time table for each intersection, a traffic light control signal for each intersection (including signal present times and periods for each intersection), and the like. It may include. In addition, the length of each link and the section speed on each link (average speed in sections other than the queue section on the link) may be further included.
  • the driving route of the target vehicle may include a current position and a destination of the target vehicle. From the current location and the destination, one or more travel paths may be determined that take the current location as the starting point and the destination as the arrival point.
  • the current location of the target vehicle can be confirmed from the location information acquired from the GPS unit installed in the target vehicle, and the destination may be a target point input by the user or a predetermined point (for example, each stop of the route bus).
  • the average queue length per link is a representative value per unit time of the queue length for each link. For example, the average value of the queue length for five minutes may be the average queue length.
  • This queue length is, for example, within the unit signal (present) period of the length that the vehicle waiting for the signal at the intersection of the downstream link is reduced by the progress signal (green, left turn, etc.) and the length increased by the new arriving vehicle. It can have the longest value.
  • the queue length may be calculated at the downstream intersection of the red signal, and in oversaturation, the queue length may be calculated at the downstream intersection of the green signal.
  • This queue length can be calculated from the outflow and inflow rates on the link.
  • the runoff rate is the length divided by the run time by the vehicle in the queue waiting for the signal at the downstream intersection to go through the downstream intersection during the running time. It is a value obtained by dividing the length extended by the vehicle by a predetermined time (for example, a signal conversion period). Here, it may be regarded as belonging to a queue when the vehicle is stopped for waiting for a signal or when the vehicle slows down at a predetermined speed (for example, 5 km / h).
  • intersection crossing time table for each intersection is a time table for the flow rate of queues generated at each intersection, and is a time table showing a correlation between the position in the queue and the time taken to cross the intersection.
  • intersection time table The time table or formula (hereinafter referred to as the "intersection time table") for the correlation between the position in the queue and the time it takes to pass may be statistically determined for each intersection, even if the same intersection For example, different data (or parameters of a formula) may be applied according to environmental factors such as time zone, day of the week, weather, weather, climate, road condition, road slope, and the like.
  • intersection crossing time table may vary depending on the structure of the intersection, and when the intersection structure is the same, the same data (or parameters) may be applied.
  • intersection passing time table may be different depending on the advancing direction even if the link has the same intersection as the outlet. In the case of the same road section, the same time table may be used. In this case, the time table does not need to exist at each intersection or in each direction of the intersection, and it is sufficient to refer to the same intersection passage time table.
  • intersection pass time table at a particular intersection is illustrated.
  • 4 (a) illustrates the correlation between the transit time (the time required for the vehicle to completely pass the intersection) according to the order of the vehicle in the queue after being changed to the progress signal (green signal) at the Sillim-dong crossroad.
  • 4 (b) illustrates the correlation between the transit time required according to the order of vehicles in the queue after being changed to the progress signal (green signal) at the old telephone station range. From this, it can be seen that there is a difference between the sequence of vehicles in the queue and the time required for the passage of each intersection.
  • the transit time according to the queue length may be estimated by multiplying the vehicle order in the queue by the average length of the vehicle. Interpolation can be used for estimation of queue lengths that are not in the intersection pass time table.
  • the intersection crossing time table may have a data structure using the order of the items as an identifier, and the traffic information collecting unit 110 is the same as the transmitting side (traffic data collecting device 10 or traffic control center terminal 20).
  • the traffic information collecting unit 110 is the same as the transmitting side (traffic data collecting device 10 or traffic control center terminal 20).
  • the amount of data occupied by the existing identifier may be reduced, thereby reducing the amount of data in the data transmission process.
  • the traffic light control signal for each intersection is a control signal for controlling a signal state of a traffic light installed at each intersection and is a signal for controlling the flow of the vehicle at the intersection.
  • the signal state of an intersection traffic light is also called a phase and may vary depending on the direction of travel at the intersection.
  • This manifestation refers to the cycle of the signal in several forms, for example, [stop ⁇ go straight ⁇ stop], [stop ⁇ go straight ⁇ left turn ⁇ stop], [stop ⁇ left turn ⁇ stop ⁇ go straight ⁇ stop], etc. There may be manifestations.
  • the manifestation is a signal for the flow of the vehicle at the intersection, and may mean a signal state of each traffic light (including vehicle traffic light and pedestrian traffic light) at one intersection.
  • This manifestation has a ring structure and is repeated with a certain period, which is called a signal conversion period.
  • a signal conversion period a certain period
  • appearance time the appearance appearing at the very beginning of the signal conversion period
  • appearance appearance at all traffic lights is assumed to mean progression in the vehicle traveling direction, that is, green lighting.
  • the traffic light control signal for each intersection includes such a signal conversion period and the start time of the appearance.
  • the traffic information collecting unit 110 receives the traffic data directly from the traffic data collecting device 10 and processes it into necessary traffic information as described above, or processed from the traffic control center terminal 20. Collection of the traffic information may be performed by a method such as receiving the traffic information.
  • the driving route analysis unit 120 extracts the driving route of the target vehicle from the traffic information collected by the traffic information collecting unit 110, and analyzes the extracted driving route into one or more intersections and a plurality of links.
  • the analysis of the driving route is as described above with reference to FIG. 1.
  • the link travel time calculation unit 130 calculates the link travel time expected for the vehicle traffic for each of the plurality of links analyzed by the travel path analyzer 120.
  • Traffic information such as link length, average queue length, intersection passing time, intersection signal conversion cycle, and the like collected by the traffic information collecting unit 110 is used for the calculation of the link passage time.
  • the link travel time calculation unit 130 includes a most uplink link calculation module 132, a middle link calculation module 134, and a lowest link calculation module 136.
  • the most uplink link calculation module 132 calculates a link travel time on the most uplink located at the most upstream of the driving route.
  • the most upstream link is a link corresponding to L 1 in FIG. 1 and corresponds to a link where the target vehicle is currently located.
  • the distance L 1 from the current position P1 of the target vehicle to the downstream intersection point i 1 in the upstream link is calculated and is based on the queue length L 12 in the upstream link.
  • the queue section is referred to as a queue section point SP, and a point at which a new vehicle flows into the queue line is a point at which the vehicle flows out near the downstream intersection i 1 .
  • An intersection crossing time T 12 corresponding to the current queue length L 12 is predicted using the intersection passage time table in the most uplink.
  • the queue length L 12 is the average queue length first.
  • the queue length L 12 is calculated as it is the average queue length.
  • the atmosphere is corrected to reflect the flow rate during the remaining progress time (remaining time of the green signal). Calculate the length of the matrix.
  • the correction wait is subtracted by the length of the queue that passed through (or expected to pass) the intersection for the remaining 10 seconds.
  • the matrix length will be used to estimate the time required to cross the intersection T 12 .
  • the waiting time T 13 until the signal at the downstream intersection i 1 becomes the progress signal is calculated. This may be calculated from the start time of the synopsis and the signal conversion period included in the intersection traffic light control signal for the downstream intersection (i 1 ).
  • the time difference t2-t1 between the two time points is a signal waiting time.
  • the time interval until the next progress signal becomes the signal wait time (T 13 ).
  • the crossover time can be estimated from the crossover time table.
  • the sum of the travel time T 11 , the crossover time required T 12 , and the signal wait time T 13 calculated through the above process becomes the link travel time in the most uplink.
  • the middle link calculation module 134 calculates the link travel time in the remaining links other than the uppermost link and the lowest link in the travel path, that is, the middle link.
  • the midstream link is a link corresponding to L 2 and L 3 in FIG. 1.
  • the uplink link calculation module 134 may be omitted or deactivated.
  • the driving path is very long, there are a middle link calculation module (a natural number of two or more), and the middle link groups are grouped into a group, and each middle link calculation module calculates the link travel time in parallel for each group. The calculation may shorten the calculation time of the link travel time for the entire driving route.
  • intersection traversal time T n2 corresponding to the current queue length L n2 is estimated from the intersection traversal time table in the midstream link.
  • the queue length (L n2 ) is assumed to be the average queue length first, but when the end point of the target vehicle arrives at the end of the queue section, the value depends on the signal state of the downstream intersection (i n ). can be changed. This is the same as described in the upstream link calculation module 132, detailed description thereof will be omitted.
  • the waiting time T n3 from the downstream intersection i n until the signal becomes the progress signal is calculated. This may be calculated from the start time and signal conversion period included in the intersection traffic light control signal for the downstream intersection (i n ). The same detailed description as that described in the most uplink link calculation module 132 will be omitted.
  • the sum of the travel time (T n1 ), the crossover time required (T n2 ), and the signal wait time (T n3 ) calculated by the above process becomes the link travel time in the corresponding intermediate link.
  • the time at which the target vehicle enters the corresponding intermediate link should be known, which is calculated at the time at the current position of the target vehicle and immediately before the link (s). It can be calculated from the link travel time.
  • the downstream link calculation module 136 calculates the link travel time on the downstream link located on the downstream side of the travel route.
  • the most downstream link is a link corresponding to L 4 in FIG. 1 and corresponds to a link having a destination.
  • the distance L N from the inlet from the upstream intersection i N-1 to the destination P2 is calculated at the downstream link, and the section velocity V N at the downstream link is calculated.
  • the influence of the queue section may be reflected as shown in FIG. 8B.
  • the time required for the intersection crossing corresponding to L N2 in the intersection passing time table at the lowest link is estimated as the queue progress time T N2 . do.
  • the waiting time T N3 until the signal at the downstream intersection i N becomes a progress signal is calculated. This may be calculated from the start time and signal conversion period included in the intersection traffic light control signal for the downstream intersection (i N ). The same detailed description as that described in the most uplink link calculation module 132 will be omitted.
  • the sum of the travel time T N1 , the queue progress time T N2 , and the signal wait time T N3 is the link travel time on the downstream link.
  • the signal conversion period one stop and one run signal. A time equal to three times the change period would have to be added to the link travel time.
  • the adder 140 calculates the travel time for the entire travel path by summing the link travel time of each link on the travel path calculated by the link travel time calculator 130, and arrives therefrom. Calculate the scheduled time.
  • Arrival time calculation device further includes a traffic information correction unit 150, the intersection time table (or equation) correction, the average queue length through the feedback information transmitted from the probe car Correction and the like may also be performed.
  • Probe cars are actually measured by traffic information (average queue length, travel speed in sections other than the queue section, time required to cross the intersection in the queue length, etc.) received through the terminal mounted in the vehicle through the broadcasting network.
  • traffic information average queue length, travel speed in sections other than the queue section, time required to cross the intersection in the queue length, etc.
  • the actual measured traffic information is transmitted to the traffic control center terminal 20, and the traffic control center terminal 20 analyzes the measured traffic information received from the probe car and As it is or processed and transmitted (for example, broadcast through a broadcasting network), the estimated time of arrival calculation device 100 may reflect actual traffic information.
  • intersection intersection time table stored in advance may be changed.
  • the corrected traffic information may be transmitted from the traffic control center terminal 20 to the estimated time of arrival device from the traffic control center terminal 20.
  • FIG. 9 is a flowchart of a method for calculating an estimated time of arrival according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a flowchart of a method of calculating a link travel time. Each step of FIG. 9 may be performed in each component of the estimated time of arrival device 100 shown in FIG. 3.
  • step S210 the traffic information collecting unit 110 collects traffic information necessary for calculating the estimated time of arrival.
  • the collection of traffic information may use a method of receiving and processing traffic data collected by the traffic data collecting device 10, or receiving processed traffic information by the traffic control center terminal 20.
  • the traffic information collected in step S210 may include a driving route of the target vehicle, an average queue length at each link, an intersection time table for each intersection, a traffic light control signal for each intersection, and the like.
  • the length of each link and the section speed on each link may be further included.
  • the driving route analysis unit 120 analyzes the driving route of the target vehicle to distinguish a link and an intersection belonging to the driving route.
  • step S230 the link travel time calculation unit 130 calculates the link travel time expected for the vehicle traffic for each link divided in the travel route.
  • the calculation can be performed separately by classifying the current position of the target vehicle into the uppermost link, the intermediate link connecting the uppermost link and the lowermost link, and the lowermost link with the destination.
  • the link calculation step S250 corresponds to any one of the most uplink link calculation step S232, the upstream link calculation step S234, and the lowest link calculation step S236, and the circumferential time calculation step S252. ), An intersection crossing time / queue progress time estimating step (S254), a signal waiting time calculating step (S256), and a summing step (S258).
  • the traveling time is calculated using the section speed on the link.
  • the calculated travel time for the distance to the end point of the queue section calculated using the calculation, and the travel time for the distance from the inlet to the destination or the queue end point at the upstream intersection is calculated at the downstream link.
  • step S254 of estimating the passage passing time / queuing progress time the intersection passage time table at the corresponding link is used to estimate the intersection passage time corresponding to the queue length in the upstream link and the intermediate link, and the lowest link ( In the case where the destination belongs to the queue section, the queue progress time corresponding to the distance from the queue section end point to the destination is estimated.
  • the average queue length when the signal at the downstream intersection is the stop signal, and the runoff rate for the remaining running time at the average queue length when the signal at the downstream intersection is the progress signal.
  • the modified queue length reflecting this is the current queue length.
  • the waiting time until the signal at the downstream intersection becomes the progress signal after the target vehicle arrives at the end of the queue section is calculated as the signal waiting time.
  • the link travel time on the corresponding link is calculated by summing the travel time, the intersection passing time / queue progress time, and the signal waiting time.
  • the above-described method of calculating the estimated time of arrival may be performed by an automated procedure according to a time series sequence by a program embedded in or installed in a digital processing apparatus. Codes and code segments constituting the program can be easily inferred by a computer programmer in the art.
  • the program is also stored in a computer readable media that can be read by a digital processing device, and read and executed by the digital processing device to implement the method.
  • the information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium and a carrier wave medium.
  • the existing loop detector may be used for estimating the average queue length for each link, but the loop detector should be installed in all road sections and can be operated only according to the designed goal, and the maintenance cost is huge.
  • the vehicle must be stopped and repaired.
  • a separate network connection may be required to transmit the information of the rub detector.
  • the present invention by operating a probe car, it is possible to smoothly collect and accurately check traffic information for all road sections. For example, if the leak rate is slow for the probe car or if the speed is slower than the queue of the forward link, it means that there are many cars in the front link, so it can replace the front detector function of the loop detector. .
  • the synchronization unit can be synchronized using a GPS unit mounted on the probe car, and the traffic control center terminal can control the collection period.
  • Multiple probe cars can collect data at the same time and transmit the data to the traffic control center terminal at an arbitrary time according to GPS time.
  • Arbitrary time can be arbitrarily set according to the position difference, arrival time difference, traffic light operation or the like defined by the traffic control center.
  • FIG 11 is a schematic block diagram of a traffic signal control apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 12 is a flow chart of a traffic signal control method according to an embodiment of the present invention.
  • the traffic signal control apparatus 300 calculates an offset for a signal of consecutive intersections by reflecting real-time traffic information (queue length), and generates and outputs a control signal to which the offset is applied. It is possible to minimize the effect of waiting for the signal in the queue or intersection on the vehicle traveling along the driving route and to generate a smooth traffic flow.
  • the traffic signal control apparatus 300 includes a traffic information collecting unit 310, a driving route analyzer 320, an offset calculator 330, and a control signal generator 340.
  • the traffic signal control device 300 may be included in the traffic control center terminal 20 to generate a control signal for controlling traffic signals at each intersection.
  • the traffic information collecting unit 310 collects real-time traffic information about the target vehicle (S410).
  • the target vehicle may be, for example, a route bus that is a traffic service providing vehicle or any vehicle that receives route guidance through a navigation terminal.
  • Traffic information collected through the traffic information collecting unit 310 may include a driving route of the target vehicle, an average queue length for each link, an intersection time table for each intersection, a traffic light control signal for each intersection, and the like. In addition to this, the length of each link and the section speed on each link may be further included.
  • the driving route analysis unit 320 extracts the driving route of the target vehicle from the traffic information collected by the traffic information collecting unit 310, and analyzes the extracted driving route to divide one or more intersections and a plurality of links (S420). .
  • the analysis of the driving route is as described above with reference to FIG. 1.
  • the offset calculator 330 calculates an offset of the start time of the appearance time in consideration of the queue length of each link for each intersection analyzed by the driving path analyzer 320 (S430).
  • the offset (delay time) Toffset at the start of the sine time of the upstream intersection with respect to the downstream intersection in any link (n-th link) is the link length L n , It can be calculated from the section velocity (circulation velocity) V n and the average queue length L n2 .
  • Toffset Td-L n / V n
  • Td means the time required to pass through the intersection that can be estimated from the average queue length (L n2 ), that is, the time when all the vehicles belonging to the queue exit the corresponding link. Td needs to be long enough for all vehicles in the queue to proceed.
  • Td can be obtained by estimating the crossover time required for the average queue length in the crossover time table.
  • the target vehicle passing through the upstream intersection and entering the nth link before reaching the outlet of the downstream intersection is determined. All vehicles belonging to the n-link queue will flow through the downstream intersection, resulting in a queue length of zero.
  • the target vehicle may pass through the n-th link at a constant section speed without being affected by the queue, thereby eliminating the delay caused by the queue.
  • the control signal generator 340 generates a control signal for converting the traffic signal by applying an offset calculated for each intersection and transmits the control signal to the traffic light controller of each intersection (S450).
  • the transmission of the control signal may be made through one-to-one communication, but in this case, there may be a problem in that a huge cost for establishing and maintaining a communication network is consumed.
  • Offset information may be transmitted to a signal controller of a successive intersection belonging to a vehicle's driving route to enable traffic signal interworking at an intersection suitable for the vehicle's driving speed.
  • the traffic signal of consecutive intersections is delayed or advanced by the relatively offset calculated by Equation 1 described above, so that the target vehicle waits from the first link (upstream link) to the Nth link (downstream link). You will be able to travel on a route that is almost similar to a continuous flow road without experiencing any delay by the procession.
  • the control signal generator 340 gives an offset in a traveling direction of the vehicle with respect to an intersection, the traveling direction different from the driving direction of the vehicle (for example, east-west direction) at the intersection (for example, north-south direction). May allow the time to travel by).
  • the above-described traffic signal control method may be performed by an automated procedure in a time series order by a program embedded in or installed in a digital processing apparatus. Codes and code segments constituting the program can be easily inferred by a computer programmer in the art.
  • the program is also stored in an information storage medium readable by the digital processing device, and read and executed by the digital processing device to implement the method.
  • the information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium and a carrier wave medium.

Abstract

실시간 교통 정보를 고려한 차량의 도착예정 시간 계산 방법과 교통신호 제어 방법 및 이를 적용한 시스템이 개시된다. 실시간 교통 정보를 고려하여 대상 차량의 목적지에의 도착예정 시간을 계산하는 장치는, 상기 대상 차량에 상응하는 실시간 교통 정보를 수집하는 교통 정보 수집부; 상기 대상 차량의 현 위치에서부터 상기 목적지까지의 주행 경로를 분석하여 상기 주행 경로 상에 있는 교차로 및 링크를 구분하는 주행 경로 분석부; 상기 주행 경로 분석부에서의 구분된 교차로 및 링크에 상응하는 실시간 교통 정보를 이용하여 링크 통행시간을 계산하는 링크 통행시간 계산부; 및 상기 주행 경로 상에 있는 링크에 대한 링크 통행시간을 합산하여 도착예정 시간을 산출하는 합산부를 포함한다.

Description

실시간 교통 정보를 고려한 차량의 도착예정 시간 계산 방법과 교통신호 제어 방법 및 이를 적용한 시스템
본 발명은 실시간 교통 정보를 고려한 차량의 도착예정 시간 계산 방법과 교통신호 제어 방법 및 이를 적용한 시스템에 관한 것이다.
최근 버스 정보 시스템(BIS, Bus Information System)이 활성화되면서 버스의 운행 상황을 실시간으로 파악하고 버스 이용 고객들에게 해당 정보를 제공함으로써 효율적인 버스 운행 및 이용이 가능하도록 하고 있다. 이 때 버스 이용 고객들에게 제공되는 정보들로는 노선 별로 정류장에서의 대기시간, 버스의 도착예정 시간 등이 있을 수 있다.
또한, 운전자가 임의의 목적지로 이동하고자 할 때 운전자에게 제공되는 실시간 교통 정보 중 도착예정 시간은 목적지까지의 최적의 경로 선택 결정에 중요한 정보가 된다.
만약 도착예정 시간에 오차가 있는 경우에는 수많은 버스 이용 고객들 혹은 운전자에게 상당한 불편을 초래하게 되는 바, 도착예정 시간은 실시간 교통 정보를 고려하여 정확히 계산될 필요가 있다.
이를 위한 방법 중 하나로, 한국공개특허 제2008-0070289호에는 네비게이션에서의 주행소요시간 계산 방법이 개시되어 있다. 네비게이션에서 현재 주행상황에 따라 누적된 동적 평균속도를 계산함으로써 동적 평균속도와 정적 평균속도와의 경험적인 비율로 목적지까지의 잔여시간을 계산하여 운전자에게 보다 정확한 도착시간을 안내해 줄 수 있도록 하고 있다. 하지만, 이에 의하면 주행경로 중에 있는 교차로에서의 신호 대기 시간이나 대기행렬 길이 등과 같은 가변적 요소가 반영되지 못해 정확한 도착예정 시간을 산출하는 데에는 한계가 있다.
따라서, 도착예정 시간을 정확히 계산하기 위해서는 차량이 이동하는 주행경로 중에 발생 가능한 다양한 가변적 요소, 예를 들어 교차로에서의 신호 대기 시간, 대기행렬 길이 등과 같은 실시간 교통 정보에 의한 영향을 반영할 필요가 있다.
또한, 도로구간이 교차로에 의해 전방 링크와 후방 링크로 구분될 때, 교차로에서 원활한 교통 흐름이 이어지도록 하기 위해서는 후방 링크의 차량이 교차로를 지나 전방 링크에 도착할 시점에 전방 링크에 대기행렬이 존재하지 않도록 할 필요가 있으며, 이를 위한 교통신호 제어가 요구된다.
한국공개특허 제2010-0138337호에는 중요도가 높은 중요 교차로에 유출구를 가지며 상대적으로 낮은 중요도를 가지는 교차로에 유입구를 가지는 링크의 녹색 신호등의 현시시간을 제어하는 녹색 신호등의 제어방법이 개시되어 있다. 유출구에서의 대기행렬 길이와 유입구에서의 대기행렬 길이에 따라 해당 링크의 현시시간을 증감시키고 있으나, 이는 하나의 링크에서의 교통 흐름 개선에 그칠 뿐이며 복수의 연속된 링크로 이루어진 도로구간에 대해서는 고려되지 않은 한계가 있다.
따라서, 복수의 연속된 링크로 이루어진 도로구간에 대해 각 링크에서의 대기행렬 길이에 따라 원활한 교통 흐름이 이어지도록 교차로 별 교통신호를 제어하는 방안이 필요한 실정이다.
본 발명은 실시간 교통 정보, 예를 들어, 각 링크에서의 신호 대기 시간, 대기행렬 길이 등을 반영하여 운전자 및/또는 교통 서비스 이용 고객에게 임의의 차량의 소정 목적지에 대한 정확한 도착예정 시간을 알려줄 수 있는 차량의 도착예정 시간 계산 방법 및 이를 적용한 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 복수의 연속된 링크로 이루어진 도로구간에 대해 각 링크에서의 대기행렬 길이에 따라 교차로 별 신호 대기 시간을 조정하여 원활한 교통 흐름이 이어지도록 하는 교통신호 제어 방법 및 이를 적용한 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 실시간 교통 정보를 고려하여 대상 차량의 목적지에의 도착예정 시간을 계산하는 장치로서, 상기 대상 차량에 상응하는 실시간 교통 정보를 수집하는 교통 정보 수집부; 상기 대상 차량의 현 위치에서부터 상기 목적지까지의 주행 경로를 분석하여 상기 주행 경로 상에 있는 교차로 및 링크를 구분하는 주행 경로 분석부; 상기 주행 경로 분석부에서의 구분된 교차로 및 링크에 상응하는 실시간 교통 정보를 이용하여 링크 통행시간을 계산하는 링크 통행시간 계산부; 및 상기 주행 경로 상에 있는 링크에 대한 링크 통행시간을 합산하여 도착예정 시간을 산출하는 합산부를 포함하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치가 제공된다.
상기 실시간 교통 정보는 상기 대상 차량의 주행 경로, 링크 별 평균 대기행렬 길이, 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 링크 통행시간 계산부는 상기 링크 별 평균 대기행렬 길이, 상기 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호를 이용하여 상기 링크에서의 순행 시간, 교차로 통과 소요 시간 및 신호 대기 시간, 상기 링크의 링크 길이, 상기 링크에서의 구간 속도 중 적어도 하나를 포함하는 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
상기 링크 통행시간 계산부는 상기 주행 경로 중 대상 차량의 현 위치에 해당하는 최상류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 최상류 링크 계산 모듈과, 상기 주행 경로 중 목적지가 있는 최하류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 최하류 링크 계산 모듈과, 상기 주행 경로 중 최상류 링크 및 최하류 링크를 제외한 나머지 중류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 중류 링크 계산 모듈을 포함할 수 있다.
상기 최상류 링크 계산 모듈은, 상기 대상 차량의 현 위치로부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산하고, 상기 최상류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 상기 최상류 링크의 대기행렬 길이에 상응하는 교차로 통과 소요 시간을 예측하며, 상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 신호 대기 시간을 계산하고, 상기 순행 시간, 상기 교차로 통과 소요 시간 및 상기 신호 대기 시간을 합산함으로써 상기 최상류 링크에서의 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
상기 중류 링크 계산 모듈은, 상기 중류 링크의 유입구로부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산하고, 상기 중류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 상기 중류 링크의 대기행렬 길이에 상응하는 교차로 통과 소요 시간을 예측하며, 상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 신호 대기 시간을 계산하고, 상기 순행 시간, 상기 교차로 통과 소요 시간 및 상기 신호 대기 시간을 합산함으로써 상기 중류 링크에서의 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착했을 때 상기 하류부 교차로의 신호가 정지 신호이면 상기 대기행렬 길이는 평균 대기행렬 길이이며, 진행 신호이면 상기 대기행렬 길이는 평균 대기행렬 길이에서 잔여 진행 시간 동안의 유출율을 반영한 수정 대기행렬 길이일 수 있다.
상기 중류 링크 계산 모듈은 상기 주행 경로 내에 중류 링크가 존재하지 않는 경우 생략되거나 비활성화되며, 상기 주행 경로 내에 중류 링크가 a(2 이상의 자연수)개의 그룹으로 그룹화가 가능한 경우 a개가 존재하여 병렬적으로 상기 중류 링크에서의 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
상기 최하류 링크 계산 모듈은, 상기 최하류 링크의 유입구로부터 목적지까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 계산한 순행 시간을 상기 최하류 링크에서의 링크 통행시간으로 계산할 수 있다.
상기 최하류 링크 계산 모듈은 상기 최하류 링크의 유입구로부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산하고, 상기 최하류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에서 목적지까지의 거리에 상응하는 대기행렬 진행 시간을 예측하며, 상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 신호 대기 시간을 계산하고, 상기 순행 시간, 상기 대기행렬 진행 시간 및 상기 신호 대기 시간을 합산함으로써 상기 최하류 링크에서의 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
프루브 카에서 전송되는 실측 교통 정보를 통해 상기 교차로 통과 시간 테이블 및 상기 평균 대기행렬 길이 중 적어도 하나의 보정을 수행하는 교통 정보 보정부를 더 포함할 수 있다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 도착예정 시간 계산 장치에서 실시간 교통 정보를 고려하여 대상 차량의 목적지에의 도착예정 시간을 계산하는 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.
일 실시예에 따른 도착예정 시간 계산 방법은, 상기 대상 차량에 상응하는 실시간 교통 정보를 수집하는 단계; 상기 대상 차량의 현 위치에서부터 상기 목적지까지의 주행 경로를 분석하여 상기 주행 경로 상에 있는 교차로 및 링크를 구분하는 단계; 상기 구분된 교차로 및 링크에 상응하는 실시간 교통 정보를 이용하여 링크 통행시간을 계산하는 단계; 및 상기 주행 경로 상에 있는 링크에 대한 링크 통행시간을 합산하여 도착예정 시간을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실시간 교통 정보는 상기 대상 차량의 주행 경로, 링크 별 평균 대기행렬 길이, 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 링크 통행시간을 계산하는 단계는 상기 링크 별 평균 대기행렬 길이, 상기 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호를 이용하여 상기 링크에서의 순행 시간, 교차로 통과 소요 시간 및 신호 대기 시간, 상기 링크의 링크 길이, 상기 링크에서의 구간 속도 중 적어도 하나를 포함하는 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
상기 링크 통행시간을 계산하는 단계는 상기 주행 경로 중 대상 차량의 현 위치에 해당하는 최상류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 최상류 링크 계산 단계와, 상기 주행 경로 중 목적지가 있는 최하류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 최하류 링크 계산 단계와, 상기 주행 경로 중 최상류 링크 및 최하류 링크를 제외한 나머지 중류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 중류 링크 계산 단계를 포함할 수 있다.
상기 최상류 링크 계산 단계는, 상기 대상 차량의 현 위치로부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산하고, 상기 최상류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 상기 최상류 링크의 대기행렬 길이에 상응하는 교차로 통과 소요 시간을 예측하며, 상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 신호 대기 시간을 계산하고, 상기 순행 시간, 상기 교차로 통과 소요 시간 및 상기 신호 대기 시간을 합산함으로써 상기 최상류 링크에서의 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
상기 중류 링크 계산 단계는, 상기 중류 링크의 유입구로부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산하고, 상기 중류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 상기 중류 링크의 대기행렬 길이에 상응하는 교차로 통과 소요 시간을 예측하며, 상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 신호 대기 시간을 계산하고, 상기 순행 시간, 상기 교차로 통과 소요 시간 및 상기 신호 대기 시간을 합산함으로써 상기 중류 링크에서의 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착했을 때 상기 하류부 교차로의 신호가 정지 신호이면 상기 대기행렬 길이는 평균 대기행렬 길이이며, 진행 신호이면 상기 대기행렬 길이는 평균 대기행렬 길이에서 잔여 진행 시간 동안의 유출율을 반영한 수정 대기행렬 길이일 수 있다.
상기 중류 링크 계산 단계는 상기 주행 경로 내에 중류 링크가 존재하지 않는 경우 생략되며, 상기 주행 경로 내에 중류 링크가 a(2 이상의 자연수)개의 그룹으로 그룹화가 가능한 경우 중류 링크 계산 모듈이 a개가 존재하여 병렬적으로 상기 중류 링크 계산 단계가 수행될 수 있다.
상기 최하류 링크 계산 단계는, 상기 최하류 링크의 유입구로부터 목적지까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 계산한 순행 시간을 상기 최하류 링크에서의 링크 통행시간으로 계산할 수 있다.
상기 최하류 링크 계산 단계는 상기 최하류 링크의 유입구로부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산하고, 상기 최하류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에서 목적지까지의 거리에 상응하는 대기행렬 진행 시간을 예측하며, 상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 신호 대기 시간을 계산하고, 상기 순행 시간, 상기 대기행렬 진행 시간 및 상기 신호 대기 시간을 합산함으로써 상기 최하류 링크에서의 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
상기 링크 통행시간 계산 단계는 상기 주행 경로 상에서의 링크 순서에 따라 최상류 링크, 중류 링크, 최하류 링크 순으로 링크 통행시간을 계산할 수 있다.
한편 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 실시간 교통 정보를 고려하여 교통신호를 제어하는 장치로서, 대상 차량에 상응하는 실시간 교통 정보를 수집하는 교통 정보 수집부; 상기 대상 차량의 현 위치에서부터 상기 목적지까지의 주행 경로를 분석하여 상기 주행 경로 상에 있는 교차로 및 링크를 구분하는 주행 경로 분석부; 상기 주행 경로 분석부에서의 구분된 각 교차로에 대해서 대응하는 링크에서의 대기행렬 길이를 고려한 주현시 개시 시점의 오프셋을 산출하는 오프셋 산출부; 및 상기 각 교차로에 대해 산출된 오프셋을 적용하여 상기 교차로에서의 교통신호가 변환되도록 하는 제어 신호를 생성하는 출력하는 제어 신호 생성부를 포함하는 실시간 교통 정보를 고려한 교통신호 제어 장치가 제공된다.
상기 실시간 교통 정보는 상기 대상 차량의 주행 경로, 링크 별 평균 대기행렬 길이, 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 오프셋 산출부는 하기의 수학식에 따라 상기 오프셋을 산출할 수 있다.
Toffset = Td - L/V
여기서, Toffset은 임의의 링크에서 하류부 교차로에 대한 상류부 교차로의 주현시 개시 시점의 오프셋이며, L은 상기 링크의 링크 길이, V는 상기 링크에서의 구간 속도, Td는 상기 링크의 평균 대기행렬 길이로부터 추정 가능한 교차로 통과 소요 시간이다.
상기 오프셋 산출부는 상기 주행 경로에 속하는 연속된 링크에 대하여 순차적으로 오프셋을 산출할 수 있다.
상기 제어 신호 생성부는 방송망을 통해 상기 오프셋이 적용된 제어 신호를 방송할 수 있다.
한편 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 실시간 교통 정보를 고려하여 교통신호를 제어하는 방법 및 이를 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.
일 실시예에 따른 교통신호 제어 방법은, 대상 차량에 상응하는 실시간 교통 정보를 수집하는 단계; 상기 대상 차량의 현 위치에서부터 상기 목적지까지의 주행 경로를 분석하여 상기 주행 경로 상에 있는 교차로 및 링크를 구분하는 단계; 상기 구분된 각 교차로에 대해서 대응하는 링크에서의 대기행렬 길이를 고려한 주현시 개시 시점의 오프셋을 산출하는 단계; 및 상기 각 교차로에 대해 산출된 오프셋을 적용하여 상기 교차로에서의 교통신호가 변환되도록 하는 제어 신호를 생성하는 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실시간 교통 정보는 상기 대상 차량의 주행 경로, 링크 별 평균 대기행렬 길이, 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 오프셋 산출 단계는 하기의 수학식에 따라 상기 오프셋을 산출할 수 있다.
Toffset = Td - L/V
여기서, Toffset은 임의의 링크에서 하류부 교차로에 대한 상류부 교차로의 주현시 개시 시점의 오프셋이며, L은 상기 링크의 링크 길이, V는 상기 링크에서의 구간 속도, Td는 상기 링크의 평균 대기행렬 길이로부터 추정 가능한 교차로 통과 소요 시간이다.
상기 오프셋 산출 단계는 상기 주행 경로에 속하는 연속된 링크에 대하여 순차적으로 오프셋을 산출할 수 있다.
상기 제어 신호 생성 단계는 방송망을 통해 상기 오프셋이 적용된 제어 신호를 방송할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 실시간 교통 정보, 예를 들어, 각 링크에서의 신호 대기 시간, 대기행렬 길이 등을 반영하여 운전자 및/또는 교통 서비스 이용 고객에게 임의의 차량의 소정 목적지에 대한 정확한 도착예정 시간을 알려줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수의 연속된 링크로 이루어진 도로구간에 대해 각 링크에서의 대기행렬 길이에 따라 교차로 별 신호 대기 시간을 조정하여 원활한 교통 흐름이 이어지도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 도착예정 시간을 계산하기 위한 주행 경로를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 정보 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도착예정 시간 계산 장치의 개략적인 구성 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교차로 통과 시간 테이블의 예시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 통행시간 계산부의 개략적인 구성 블록도,
도 6은 최상류 링크 통행시간 계산 원리를 나타낸 도면,
도 7은 중류 링크 통행시간 계산 원리를 나타낸 도면,
도 8a 및 도 8b는 최하류 링크 통행시간 계산 원리를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도착예정 시간 계산 방법의 순서도,
도 10은 링크 통행시간의 계산 방법의 순서도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통신호 제어 장치의 개략적인 구성 블록도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통신호 제어 방법의 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 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 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 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 출원에서, "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.
또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
일반적으로 교통류는 교통 흐름을 통제하는 외부의 영향이 있고 없음에 따라 연속류와 단속류로 구분된다.
연속류 도로는 교통통제시설에 의해 규칙적으로 교통류의 흐름을 통제받지 않는 흐름을 의미한다. 이러한 연속류 도로에서는 교통 흐름을 통제하는 외부 영향이 존재하지 않기 때문에 주행 경로의 길이(즉, 현재 위치에서 목적지까지의 거리)를 차량의 속도로 나눈 값이 도착예정 시간이 될 것이다.
이에 비해 단속류 도로는 교통류가 연속적으로 흐르지 못하고 신호등 또는 교통통제시설에 의해 교통류가 단절되는 교통시설로서, 예를 들어 신호교차로, 도시 및 교외의 간선도로 등이 단속류 도로에 해당한다.
일반적으로 도심지에는 다수의 교차로가 있으며 각 교차로에서는 교통 흐름을 통제하기 위한 교통 신호등이 존재하고 있는 바, 본 명세서에서는 주행 경로가 단속류 도로인 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
주행 경로가 단속류 도로인 경우에는 신호등이 존재하고, 교통 흐름이 연속적으로 이어지지 못하고 자주 끊어지게 되는 바, 신호등에 의한 신호 대기 시간, 대기행렬과 같은 실시간 교통 정보에 대한 고려가 필요할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 도착예정 시간을 계산하기 위한 주행 경로를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량의 현 위치(P1)에서 목적지(P2)까지의 주행 경로에 대해서 도착예정 시간을 계산하기 위해서는 주행 경로의 분석을 필요로 한다.
주행 경로는 하나 이상의 교차로(i1, i2, i3)와 복수의 링크(L1, L2, L3, L4)를 포함한다. 일반적으로 링크는 교차로(i1, i2, i3) 사이의 도로 구간(L2, L3)을 의미한다. 또한, 현 위치에서 첫번째 교차로까지의 도로 구간(L1)과 마지막 교차로에서 목적지까지의 도로 구간(L4)도 본 발명에서 의미하는 링크에 포함될 수 있다.
목적지(P2)까지의 통행 시간(도착예정 시간)은 현 위치(P1)에서 목적지(P2)까지의 주행경로에 포함되는 하나 이상의 링크(L1, L2, L3, L4)에서의 통행 시간의 합으로 이루어진다.
본 명세서에서는 임의의 링크에서 차량의 진행 방향에 따라 차량이 유입되는 쪽의 교차로를 상류부 교차로, 차량이 유출되는 쪽의 교차로를 하류부 교차로라고 한다.
이 경우 링크에서의 통행 시간, 즉 링크 통행 시간은 해당 링크의 하류부 교차로에서의 신호 대기 시간, 대기행렬의 진행 시간(차량이 대기행렬에 속한 이후 하류부 교차로를 통과할 때까지 소요되는 시간), 그 외 순행 시간(cruise time)의 합으로 이루어진다.
이러한 링크 통행 시간을 예측하고 이로부터 목적지까지의 통행 시간(도착예정 시간)을 계산하기 위한 장치 및 방법에 대하여 이하 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 정보 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 교통 정보 시스템(1)은 각 링크의 교통 자료를 수집하고 교통 정보로 가공한 후 이를 제공하여 전술한 각 링크에서의 링크 통행 시간이 실시간으로 계산될 수 있도록 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 정보 제공 시스템(1)은 하나 이상의 교통 자료 수집장치(10), 교통관제센터 단말(20), 하나 이상의 교통 정보 활용장치(30, 35)를 포함한다.
교통 자료 수집장치(10)는 임의의 링크에 대한 교통 자료의 수집을 담당한다. 예를 들어 프루브 카와 같은 교통 자료 수집용 차량 혹은 노선버스와 같은 정기적인 노선을 따라 운행하는 차량 등에 설치되어 GPS 유닛, 타이머 등을 이용하여 교통 자료를 획득하거나, 교차로 등에 설치되어 이미지 센서, 접촉 센서, 무게 감지 센서 등을 이용하여 해당 교차로를 통과하는 차량에 대한 교통 자료를 획득할 수 있다.
교통 자료 수집장치(10)에서 수집되는 교통 자료에는 자료 수집을 수행하는 차량(예를 들어, 프루브 카, 노선버스 등)의 위치, 구간 속도, 통행량, 대기행렬 정보 등과 같은 다양한 데이터가 포함될 수 있다.
교통 자료 수집장치(10)에서 수집된 각종 교통 자료는 유무선 네트워크를 통해 교통관제센터 단말(20)로 전송된다. 교통관제센터 단말(20)은 교통 자료 수집장치(10)로부터 전송받은 교통 자료를 미리 지정된 데이터 처리 방식(예를 들어, 디코딩, 인코딩 등)에 따라 데이터 처리함으로써 소정 포맷의 교통 정보를 생성하고 이를 저장부(예를 들어, 데이터베이스)에 저장한다.
또한, 교통관제센터 단말(20)은 미리 정해진 시간마다 혹은 변경사항이 있거나 요청이 있는 시점에 저장부에 저장된 교통 정보를 필요로 하는 교통 정보 활용장치(30, 35)로 전송한다.
교통관제센터 단말(20)은 양방향 장치일 수도 있고, 방송 송출 장치와 같이 단방향 장치일 수도 있다.
양방향 장치인 경우에는 역시 양방향 통신기기를 구비한 제1 교통 정보 활용장치(30)로부터의 질의(query)에 의한 응답할 수 있을 것이다. 단방향 장치인 경우에는 서비스 업자가 통상의 정보를 제1 교통 정보 활용장치(30) 혹은 제2 교통 정보 활용장치(35)로 방송(broadcast)할 수 있다.
교통 정보 활용장치(30, 35)로는, 예를 들어 교차로의 차량 또는/및 보행자 통행에 관한 신호등 표시를 제어하는 신호제어기, 선행차량 또는/및 후행차량과의 운행간격 조정을 필요로 하는 노선버스 단말, 도착 예정 버스 및 도착 예정 시간을 알려주는 정류장 단말, 현재 교통 상황 및 목적지까지의 최적(혹은 최단) 경로를 안내해주는 내비게이션 단말 등이 있을 수 있다.
또한, 사용자가 지정한 버스 노선에 대한 노선버스 정보 등을 알려주는 프로그램이 설치된 스마트폰, 태블릿PC 등과 같은 휴대 단말도 교통 정보 활용장치(30, 35)로 이용될 수 있다.
교통 정보 활용장치는 제1 교통 정보 활용장치(30)와 같이 양방향 통신기기를 구비하여 교통관제센터 단말(20)과 양방향 통신이 가능하거나 제2 교통 정보 활용장치(35)와 같이 단방향 통신기기(여기서는, 방송 수신부)를 구비하여 교통관제센터 단말(20)로부터 송출되는 방송 신호의 수신(즉, 단방향 통신)이 가능할 수 있다.
여기서, 제1 교통 정보 활용장치(30)와 같이 양방향 통신기기를 구비한 경우에는 교통 정보 수집장치(10)와 동일한 장치에 장착되어 있을 수 있다. 즉, 교통 정보 수집장치(10)가 장착된 차량(예를 들어, 프루브 카 혹은 노선버스)에 교통 정보 활용장치가 장착되어 있는 경우를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에서는 교통 서비스 제공 차량(예를 들면, 노선버스)의 도착예정 시간은 교통관제센터 단말(20)에서 해당 차량의 현 위치 및 주행 경로에 기초하여 계산하고, 그 결과를 교통 정보 활용장치(30, 35)에 제공할 수 있다.
다른 실시예에서는 교통관제센터 단말(20)에서 제공되는 기초적인 교통 정보(교차로의 신호등 제어 신호, 평균 대기행렬 길이 등)를 이용하여 교통 정보 활용장치(30, 35)에서 특정 차량(예를 들면, 노선버스 혹은 교통 정보 활용장치(30, 35)가 장착된 차량)이 소정의 목적지에 도착할 예정 시간을 계산할 수도 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도착예정 시간 계산 장치의 개략적인 구성 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교차로 통과 시간 테이블의 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 통행시간 계산부의 개략적인 구성 블록도이고, 도 6은 최상류 링크 통행시간 계산 원리를 나타낸 도면이며, 도 7은 중류 링크 통행시간 계산 원리를 나타낸 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 최하류 링크 통행시간 계산 원리를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도착예정 시간 계산 장치는 교차로에서의 신호 대기 시간, 대기행렬 길이 등과 같은 실시간 교통 정보에 기초하여 대상 차량의 목적지에의 도착예정 시간을 계산한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도착예정 시간 계산 장치는 도 2에 도시된 교통 정보 시스템(1)에서 특정 차량(예를 들면, 노선버스 등)의 도착예정 시간을 계산할 필요가 있는 교통관제센터 단말(20) 및 교통 정보 활용장치(30, 35) 중 적어도 하나에 포함될 수 있을 것이다.
도 3을 참조하면, 도착예정 시간 계산 장치(100)는 교통 정보 수집부(110), 주행 경로 분석부(120), 링크 통행시간 계산부(130), 합산부(140)를 포함한다.
교통 정보 수집부(110)는 도착예정 시간을 계산하고자 하는 임의의 차량(이하 '대상 차량'이라 함)이 소정의 목적지에 도착할 것으로 예상되는 도착예정 시간을 계산하기 위해 필요로 하는 실시간 교통 정보를 수집한다. 여기서, 대상 차량은 예를 들어 교통 서비스 제공 차량인 노선버스 혹은 내비게이션 단말을 통해 경로 안내를 받는 임의의 차량일 수 있다.
교통 정보 수집부(110)를 통해 수집되는 교통 정보는 대상 차량의 주행 경로, 링크 별 평균 대기행렬 길이, 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호(교차로 별 신호 현시 시점 및 주기 포함) 등을 포함할 수 있다. 이 외에도 각 링크의 길이, 각 링크에서의 구간 속도(해당 링크에서 대기행렬 구간 이외의 구간에서의 평균 속도) 등이 더 포함될 수 있다.
대상 차량의 주행 경로에는 대상 차량의 현 위치 및 목적지가 포함되어 있을 수 있다. 현 위치 및 목적지로부터 현 위치를 출발점으로 하고 목적지를 도착점으로 하는 하나 이상의 주행 경로가 결정될 수 있다.
대상 차량의 현 위치는 대상 차량에 설치된 GPS 유닛으로부터 획득된 위치 정보로부터 확인 가능하며, 목적지는 사용자가 입력한 목표지점이거나 미리 지정된 지점(예를 들어, 노선버스의 각 정류장)일 수 있다.
링크 별 평균 대기행렬 길이는 각 링크에 대한 대기행렬 길이의 단위시간당 대표값이다. 예를 들면, 5분 동안의 대기행렬 길이의 평균값이 평균 대기행렬 길이일 수 있다.
이러한 대기행렬 길이는 예를 들어 해당 링크의 하류부 교차로에서 신호 대기하던 차량이 진행신호(녹색, 좌회전 등)에 의해 줄어든 길이와 신규로 도착하는 차량에 의해 늘어난 길이 중 단위 신호(현시) 주기 내에서 가장 긴 값을 가질 수 있다.
비포화시에는 하류부 교차로에서 적색신호의 종점 시에 대기행렬 길이가 산출되고, 과포화시에는 하류부 교차로에서 녹색신호의 종점 시에 대기행렬 길이가 산출될 수 있다.
이러한 대기행렬 길이는 해당 링크에서의 유출율 및 유입률로부터 계산될 수 있다.
유출율은 하류부 교차로에서 신호 대기하던 대기행렬 내의 차량이 진행신호에 의해 진행 시간 동안 하류부 교차로를 통과함으로써 줄어든 길이를 진행 시간으로 나눈 값이며, 유입률(도착률)은 하류부 교차로에서 진행신호로 바뀌기까지 도착하는 차량에 의해 늘어난 길이를 소정의 시간(예를 들어, 신호 변환 주기)로 나눈 값이다. 여기서, 차량이 신호 대기를 위해 정지하고 있거나 차량이 소정 속도(예를 들면, 5km/h) 이하로 서행하는 경우에는 대기행렬에 속하는 것으로 볼 수 있을 것이다.
교차로 별 교차로 통과 시간 테이블은 각 교차로마다 생성되는 대기행렬의 유출율에 대한 시간 테이블로서, 대기행렬 내에서의 위치와 교차로 통과까지 소요되는 시간의 상관 관계를 나타내는 시간 테이블이다.
경우에 따라 그 상관 관계는 간단한 수식(예를 들어, y=ax+b, 여기서, x는 대기행렬 내에서의 위치, a는 비례상수, b는 오프셋, y는 교차로 통과까지 소요되는 시간)으로 표현될 수도 있다.
대기행렬 내에서의 위치와 통과 소요 시간 사이의 상관 관계에 대한 시간 테이블 혹은 수식(이하에서는 '교차로 통과 시간 테이블'로 통칭함)은 각 교차로마다 통계적으로 결정되어 있을 수 있으며, 동일 교차로라 하더라도 예를 들어 시간대, 요일, 날씨, 기상, 기후, 도로 상태, 도로 기울기 등과 같은 환경 인자에 따라 상이한 데이터(혹은 수식의 파라미터)가 적용될 수도 있을 것이다.
이러한 교차로 통과 시간 테이블은 교차로의 구조에 따라 다를 수 있으며, 교차로의 구조가 동일한 경우에는 동일한 데이터(혹은 파라미터)이 적용될 수도 있을 것이다.
또한, 교차로 통과 시간 테이블은 동일한 교차로를 유출구로 가지는 링크라고 하더라도 그 진행 방향에 따라 상이할 수도 있다. 만약 동일 도로 구간의 경우 동일한 시간 테이블을 이용할 수 있으며, 이 때에는 교차로마다 혹은 교차로의 각 방향마다 시간 테이블이 존재할 필요는 없으며, 동일한 교차로 통과 시간 테이블을 참조할 수 있도록 하면 충분하다.
도 4를 참조하면, 특정 교차로에서의 교차로 통과 시간 테이블이 예시되어 있다.
도 4의 (a)에는 신림동 사거리에서 진행 신호(녹색 신호)로 변경된 후 대기행렬 내에서의 차량 순서에 따른 통과 소요 시간(차량이 교차로를 완전히 통과하는데 소요되는 시간) 간의 상관관계가 예시되어 있으며, 도 4의 (b)에는 구로전화국 사거리에서 진행 신호(녹색 신호)로 변경된 후 대기행렬 내에서의 차량 순서에 따른 통과 소요 시간 간의 상관관계가 예시되어 있다. 이를 보면, 대기행렬 내에서의 차량 순서와 그 통과 소요 시간이 교차로마다 차이가 있음을 확인할 수 있다.
이 경우 대기행렬 내에서의 차량 순서와 차량의 평균 길이를 곱하여 대기행렬 길이에 따른 통과 소요 시간이 추정될 수 있을 것이다. 교차로 통과 시간 테이블 내에 없는 대기행렬 길이에 대해서는 보간법(interpolation)을 이용하여 통과 소요 시간 추정이 가능하다.
교차로 통과 시간 테이블은 그 항목 순서를 식별자로 이용하는 데이터 구조를 가지고 있을 수 있으며, 교통 정보 수집부(110)는 송신측(교통 자료 수집장치(10) 혹은 교통관제센터 단말(20))과 동일하게 가지고 있는 시간 테이블 내의 항목 순서를 식별자로 이용하여 기존의 식별자가 차지하는 데이터량을 절감하여 데이터 전송 과정에서 데이터량을 감소시킬 수 있을 것이다. 이에 대해서는 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제2012-0040752호(순서표의 항목 순서를 식별자로 이용하는 방법 및 장치)를 참조하면 이해될 것이다.
교차로 별 신호등 제어 신호는 각 교차로마다 설치된 신호등의 신호 상태를 제어하는 제어 신호로서, 교차로에서 차량의 흐름을 제어하기 위한 신호이다.
교차로 신호등의 신호 상태는 현시(phase)라고도 하며, 교차로에서의 진행 방향에 따라 각기 다를 수 있다. 이러한 현시는 몇 가지 형태로 되어 있는 신호의 주기를 말하며, 예를 들어 [정지 → 직진 → 정지], [정지 → 직진 → 좌회전 → 정지], [정지 → 좌회전 → 정지 → 직진 → 정지] 등과 같이 다양한 현시가 있을 수 있다.
또한, 현시는 교차로에서 차량의 흐름을 위한 신호로서, 하나의 교차로에 있는 각 신호등들(차량 신호등 및 보행 신호등 포함)의 신호 상태를 의미할 수도 있다.
이러한 현시는 링 구조를 가지고 있어 일정 주기를 가지고 반복되며, 이를 신호 변환 주기라 한다. 본 명세서에서는 신호 변환 주기의 제일 처음에 나타나는 현시를 주현시라고 하며, 모든 신호등에서의 주현시는 차량 진행 방향으로의 진행, 즉 녹색 점등을 의미하는 것으로 가정한다.
교차로 별 신호등 제어 신호에는 이러한 신호 변환 주기 및 주현시의 개시 시점이 포함되어 있다.
본 실시예에서 교통 정보 수집부(110)는 교통 자료 수집장치(10)로부터 직접 교통 자료를 수신하고 이를 전술한 것과 같이 필요로 하는 교통 정보로 가공하거나, 교통관제센터 단말(20)로부터 가공된 교통 정보를 수신하는 등의 방법을 통해 교통 정보의 수집을 수행할 수 있다.
주행 경로 분석부(120)는 교통 정보 수집부(110)에서 수집된 교통 정보로부터 대상 차량의 주행 경로를 추출하고, 추출된 주행 경로를 분석하여 하나 이상의 교차로 및 복수의 링크로 구분한다. 주행 경로의 분석에 대해서는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같다.
링크 통행시간 계산부(130)는 주행 경로 분석부(120)에 의해 분석된 복수의 링크 각각에 대해서 차량 통행에 예상되는 링크 통행시간을 계산한다. 링크 통행시간의 계산에는 교통 정보 수집부(110)에서 수집된 링크 길이, 평균 대기행렬 길이, 교차로 통과 소요 시간, 교차로 신호 변환 주기 등과 같은 교통 정보가 이용된다.
도 5를 참조하면, 링크 통행시간 계산부(130)는 최상류 링크 계산 모듈(132), 중류 링크 계산 모듈(134), 최하류 링크 계산 모듈(136)을 포함한다.
최상류 링크 계산 모듈(132)은 주행 경로 중 최상류에 위치하는 최상류 링크에서의 링크 통행시간을 계산한다. 최상류 링크는 도 1에서의 L1에 해당하는 링크로서, 대상 차량이 현재 위치하고 있는 링크에 해당한다.
도 6을 참조하면, 최상류 링크에서 대상 차량의 현 위치(P1)로부터 하류부 교차로(i1)까지의 거리(L1)가 계산되며, 최상류 링크에서의 대기행렬 길이(L12)에 기초하여 대기행렬 구간 종점까지의 거리(L11=L1-L12)가 계산된다. 여기서, 대기행렬 구간은 하류부 교차로(i1)에 근접하여 차량이 유출되는 지점을 대기행렬 구간 시점(SP), 신규 차량이 대기행렬로 유입되는 지점을 대기행렬 구간 종점(EP)이라 한다.
대상 차량의 현재 속도 혹은 최상류 링크에서의 구간 속도(V1)를 이용하여 대기행렬 구간 종점(EP)까지 걸리는 순행 시간(T11=L11/V1)이 계산된다.
그리고 최상류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 현재의 대기행렬 길이(L12)에 상응하는 교차로 통과 소요 시간(T12)을 예측한다.
여기서, 대기행렬 길이(L12)는 우선 평균 대기행렬 길이인 것으로 가정한다. 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착했을 때 하류부 교차로(i1)의 신호가 정지 신호(적색 신호)인 경우에는 그대로 대기행렬 길이(L12)가 평균 대기행렬 길이인 것으로 계산한다.
하지만, 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착했을 때 하류부 교차로(i1)의 신호가 진행 신호(녹색 신호)인 경우에는 잔여 진행 시간(녹색 신호의 잔여 시간) 동안의 유출율을 반영하여 수정된 대기행렬 길이를 계산한다.
예를 들어, 대기행렬 구간 종점에 도착했을 때 녹색 신호의 잔여 시간이 10초인 경우, 잔여 진행 시간인 10초 동안 대기행렬 중 교차로를 통과한(혹은 통과할 것으로 예상되는) 길이만큼을 뺀 수정 대기행렬 길이가 교차로 통과 소요 시간(T12)의 추정에 이용될 것이다.
다음으로 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로(i1)의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 대기 시간(T13)을 계산한다. 이는 하류부 교차로(i1)에 대한 교차로 신호등 제어 신호에 포함된 주현시 개시 시점 및 신호 변환 주기로부터 계산될 수 있을 것이다.
예를 들어, 대상 차량이 t1 시점에 대기행렬 구간 종점에 도착하였으며, t2 시점에 하류부 교차로(i1)의 신호가 진행 신호로 변경되는 경우, 두 시점의 시간차(t2-t1)가 신호 대기 시간(T13)이 될 것이다.
만약 대기행렬 구간 종점에 도착한 시점에 하류부 교차로(i1)의 신호가 진행 신호인 경우에는 다음번 진행 신호가 될 때까지의 시간 간격이 신호 대기 시간(T13)이 된다.
하지만, 만약 교차로 통과 소요 시간의 추정 과정에서 계산된 수정 대기행렬 길이가 0(zero)보다 작은 경우에는 대상 차량이 잔여 진행 시간 동안 교차로를 통과한 것으로(혹은 통과할 것으로) 보고, 신호 대기 시간을 0(zero)으로 가정하며 대기행렬 길이(L12)를 평균 대기행렬 길이인 것으로 하여 교차로 통과 시간 테이블로부터 교차로 통과 소요 시간을 추정할 수 있다.
전술한 과정을 통해 계산된 순행 시간(T11), 교차로 통과 소요 시간(T12) 및 신호 대기 시간(T13)의 합이 최상류 링크에서의 링크 통행시간이 된다.
중류 링크 계산 모듈(134)은 주행 경로 중 최상류 링크 및 최하류 링크가 아닌 나머지 링크들, 즉 중류 링크에서의 링크 통행시간을 계산한다. 중류 링크는 도 1에서의 L2, L3에 해당하는 링크이다.
여기서, 교통 서비스 상황에 따라서 주행 경로 내에 중류 링크가 존재하지 않는 경우에는 중류 링크 계산 모듈(134)이 생략되거나 비활성화될 수 있다. 또한, 주행 경로가 매우 긴 경우에는 중류 링크 계산 모듈이 a(2 이상의 자연수) 개 존재하여 중류 링크들을 a개의 그룹으로 그룹화하고 각 그룹에 대해서 각각의 중류 링크 계산 모듈이 병렬적으로 링크 통행시간을 계산함으로써 주행 경로 전체에 대한 링크 통행시간의 계산 시간을 단축시킬 수도 있을 것이다.
도 7을 참조하면, 중류 링크에 있어서 상류부 교차로(in-1)에 근접한 유입구에서부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리(Ln1)는 해당 중류 링크의 길이(Ln) 및 해당 중류 링크에서의 대기행렬 길이(Ln2)를 이용하여 계산될 수 있다(Ln1=Ln-Ln2).
중류 링크에서의 구간 속도(Vn)를 이용하여 대상 차량이 대기행렬 구간 종점까지 진행하는데 소요되는 순행 시간(Tn1=Ln1/Vn)을 계산한다.
그리고 중류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블로부터 현재의 대기행렬 길이(Ln2)에 상응하는 교차로 통과 소요 시간(Tn2)을 추정한다.
이 때 최상류 링크에서와 마찬가지로 대기행렬 길이(Ln2)는 우선 평균 대기행렬 길이인 것으로 가정하지만, 대상 차량의 대기행렬 구간 종점에 도착했을 때 하류부 교차로(in)의 신호 상태에 따라 그 값이 변경될 수 있다. 이에 대해서는 최상류 링크 계산 모듈(132)에서 설명한 것과 동일한 바 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로(in)의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 대기 시간(Tn3)을 계산한다. 이는 하류부 교차로(in)에 대한 교차로 신호등 제어 신호에 포함된 주현시 개시 시점 및 신호 변환 주기로부터 계산될 수 있을 것이다. 이에 대해서도 최상류 링크 계산 모듈(132)에서 설명한 것과 동일한 바 상세한 설명은 생략하기로 한다.
전술한 과정을 통해 계산된 순행 시간(Tn1), 교차로 통과 소요 시간(Tn2) 및 신호 대기 시간(Tn3)의 합이 해당 중류 링크에서의 링크 통행시간이 된다.
다만, 중류 링크 계산 모듈(134)에서의 링크 통행시간 계산 과정에서 대상 차량이 해당 중류 링크에 진입하는 시각을 알고 있어야 하는 바, 이는 대상 차량의 현 위치에서의 시각 및 직전 링크(들)에서 계산된 링크 통행시간으로부터 계산될 수 있을 것이다.
최하류 링크 계산 모듈(136)은 주행 경로 중 최하류에 위치하는 최하류 링크에서의 링크 통행시간을 계산한다. 최하류 링크는 도 1에서의 L4에 해당하는 링크로서, 목적지가 있는 링크에 해당한다.
도 8a를 참조하면, 최하류 링크에서는 상류부 교차로(iN-1)로부터의 유입구에서부터 목적지(P2)까지의 거리(LN)가 계산되며, 최하류 링크에서의 구간 속도(VN)를 이용하여 목적지(P2)까지 걸리는 순행 시간(TN=LN/VN)이 계산된다.
만약 목적지(P2)가 대기행렬 구간에 속하는 경우에는 도 8b에 도시된 것과 같이 대기행렬 구간에 의한 영향이 반영될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 최하류 링크에서는 상류부 교차로(iN-1)로부터의 유입구에서부터 대기행렬 구간의 종점까지의 거리(LN1)가 계산되며, 최하류 링크에서의 구간 속도(VN)를 이용하여 대기행렬 구간 종점까지 걸리는 순행 시간(TN1=LN1/VN)이 계산된다.
그리고 대기행렬 구간 종점에서 목적지(P2)까지의 거리(LN2)에 기초하여 최하류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블 중 LN2에 상응하는 교차로 통과 소요 시간을 대기행렬 진행 시간(TN2)으로 추정한다.
다음으로 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로(iN)의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 대기 시간(TN3)을 계산한다. 이는 하류부 교차로(iN)에 대한 교차로 신호등 제어 신호에 포함된 주현시 개시 시점 및 신호 변환 주기로부터 계산될 수 있을 것이다. 이에 대해서도 최상류 링크 계산 모듈(132)에서 설명한 것과 동일한 바 상세한 설명은 생략하기로 한다.
순행 시간(TN1), 대기행렬 진행 시간(TN2) 및 신호 대기 시간(TN3)의 합이 최하류 링크에서의 링크 통행시간이 된다.
이상에서는 링크 통행시간 계산부(130)에서 수행되는 각 링크에서의 링크 통행시간 계산 과정에서 대기행렬 구간이 비포화 상태인 경우를 가정하여 설명하였다.
하지만, 임의의 링크에서 대기행렬 구간이 과포화 상태인 경우에는 1회의 신호 변환 주기 경과로는 대기행렬이 완전 해소되지 못하게 된다. 따라서, 대기행렬 구간이 과포화 상태인 경우에는 신호 변환 주기마다 대기행렬이 점차 진행하여 다음번 진행 신호에서 대상 차량이 교차로 통과가 가능할 때까지 반복된 신호 변환 주기를 링크 통행시간에 추가적으로 합산해 줄 필요가 있다.
예를 들어, 3회 동안 정지 신호 및 진행 신호가 교번하여 변경된 이후 4회차에 이르러서야 대상 차량이 해당 링크의 하류부 교차로를 통과할 수 있게 된 경우에 신호 변환 주기(정지 신호 및 진행 신호가 1회씩 변경되는 기간)의 3배에 해당하는 시간이 링크 통행시간에 추가되어야 할 것이다.
다시 도 3을 참조하면, 합산부(140)는 링크 통행시간 계산부(130)에서 계산된 주행 경로 상의 각 링크들의 링크 통행시간을 합산하여 주행 경로 전체에 대한 통행시간을 계산하고, 이로부터 도착예정 시간을 산출한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 도착예정 시간 계산 장치는 교통 정보 보정부(150)를 더 포함하고 있어, 프루브 카에서 전송되는 피드백 정보를 통해 교차로 통과 시간 테이블(혹은 수식) 보정, 평균 대기행렬 길이 보정 등을 수행할 수도 있다.
프루브 카는 방송망을 통해 차량 내에 장착된 단말을 통해 수신한 교통 정보(평균 대기행렬 길이, 대기행렬 구간 이외의 구간에서의 순행 속도, 대기행렬 길이 내에서의 교차로 통과 소요 시간 등)가 실제 측정한 교통 정보와 소정의 설정치 이상으로 차이가 나는 경우에 실제 측정한 교통 정보를 교통관제센터 단말(20)로 전송하고, 교통관제센터 단말(20)은 프루브 카로부터 수신된 실측 교통 정보를 분석하고 이를 그대로 혹은 가공하여 전송(예를 들어, 방송망을 통한 방송)함으로써 도착예정 시간 계산 장치(100)가 실측 교통 정보를 반영할 수 있도록 한다.
또한, 기상의 변화, 도로 상태의 변화 등과 같은 환경 인자의 변화에 따라 미리 저장된 교차로 통과 시간 테이블의 데이터(혹은 수식의 파라미터)를 변경할 수 있다.
또는 교통 정보의 보정은 교통관제센터 단말(20)에서 수행된 이후 관련된 교통 정보의 갱신 요청과 함께 보정된 교통 정보가 교통관제센터 단말(20)로부터 도착예정 시간 계산 장치로 전송될 수도 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도착예정 시간 계산 방법의 순서도이고, 도 10은 링크 통행시간의 계산 방법의 순서도이다. 도 9의 각 단계들은 도 3에 도시된 도착예정 시간 계산 장치(100)의 각 구성요소에서 수행될 수 있다.
단계 S210에서 교통 정보 수집부(110)는 도착예정 시간 계산에 필요한 교통 정보를 수집한다. 교통 정보의 수집은 교통 자료 수집장치(10)에서 수집한 교통 자료를 수신하여 가공하거나, 교통관제센터 단말(20)에서 가공된 교통 정보를 수신하는 등의 방법을 이용할 수 있다.
단계 S210에서 수집되는 교통 정보로는 대상 차량의 주행 경로, 각 링크에서의 평균 대기행렬 길이, 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호 등이 포함될 수 있다. 이 외에도 각 링크의 길이, 각 링크에서의 구간 속도 등이 더 포함될 수 있다.
단계 S220에서 주행 경로 분석부(120)는 대상 차량의 주행 경로를 분석하여 주행 경로에 속하는 링크 및 교차로를 구분한다.
단계 S230에서 링크 통행시간 계산부(130)는 주행 경로에서 구분된 각 링크에 대하여 차량 통행에 예상되는 링크 통행시간을 계산한다.
주행 경로에서의 링크 위치에 따라 대상 차량의 현 위치인 최상류 링크, 최상류 링크와 최하류 링크를 잇는 중류 링크, 목적지가 있는 최하류 링크로 구분하여 개별적으로 계산을 수행할 수 있다.
도 10을 참조하면, 링크 계산 단계(S250)는 최상류 링크 계산 단계(S232), 중류 링크 계산 단계(S234), 최하류 링크 계산 단계(S236) 중 어느 하나에 해당하며, 순행 시간 계산 단계(S252), 교차로 통과 소요 시간/대기행렬 진행 시간 추정 단계(S254), 신호 대기 시간 계산 단계(S256), 합산 단계(S258)를 포함한다.
순행 시간 계산 단계(S252)에서는, 링크에서의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산한다.
최상류 링크에서는 대상 차량의 현 위치로부터 하류부 교차로까지의 거리 및 최상류 링크에서의 대기행렬 길이를 이용하여 계산된 대기행렬 구간 종점까지의 거리에 대한 순행 시간을, 중류 링크에서는 링크 길이 및 대기행렬 길이를 이용하여 계산된 대기행렬 구간 종점까지의 거리에 대한 순행 시간을, 최하류 링크에서는 상류부 교차로로부터의 유입구에서 목적지까지 혹은 대기행렬 구간 종점까지의 거리에 대한 순행 시간을 계산한다.
교차로 통과 소요 시간/대기행렬 진행 시간 추정 단계(S254)에서, 해당 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 최상류 링크 및 중류 링크에서는 대기행렬 길이에 상응하는 교차로 통과 소요 시간을 추정하고 최하류 링크(목적지가 대기행렬 구간에 속하는 경우)에서는 대기행렬 구간 종점으로부터 목적지까지의 거리에 상응하는 대기행렬 진행 시간을 추정한다.
이 경우 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착했을 때 하류부 교차로의 신호가 정지 신호인 경우에는 평균 대기행렬 길이가, 하류부 교차로의 신호가 진행 신호인 경우에는 평균 대기행렬 길이에서 잔여 진행 시간 동안의 유출율을 반영한 수정 대기행렬 길이가 현재의 대기행렬 길이가 된다.
신호 대기 시간 계산 단계(S256)에서, 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 대기 시간을 신호 대기 시간으로 계산한다.
합산 단계(S258)에서 순행 시간, 교차로 통과 소요 시간/대기행렬 진행 시간, 신호 대기 시간을 합산하여 해당 링크에서의 링크 통행시간을 계산한다.
상술한 도착예정 시간 계산 방법은 디지털 처리 장치에 내장되거나 설치된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
본 발명에서 링크 별로 평균 대기행렬 길이를 추정함에 있어서 기존의 루프 검지기를 이용할 수도 있지만, 루프 검지기의 경우 모든 도로 구간에 설치해야 하고 설계된 목표에 따라서만 운영할 수 있을 뿐이며 유지 보수에 막대한 비용이 소모되고 고장이 잦으며 이를 수리하기 위해서는 주행하는 차량을 정지시키고 보수 공사를 해야 하는 단점이 있다. 또한, 루브 검지기의 정보를 전달하기 위해서는 별도의 망 연결이 요구되기도 한다.
따라서, 본 발명에서는 프루브 카를 운영함으로써 모든 도로 구간에 대한 교통 정보를 원활히 수집하고 정확하게 점검할 수 있게 된다. 예를 들어, 프루브 카의 입장에서 유출율이 늦어진다면 혹은 전방 링크의 대기행렬 이외 구간에서의 속도가 늦어진다면 전방 링크에 차량이 많다는 의미가 되므로, 루프 검지기의 앞막힘 검지 기능을 대신할 수 있을 것이다.
다만, 여기서, 프루브 카에서는 교통 정보를 수집할 때 시각 동기가 필수적이다. 프루브 카에 장착된 GPS 유닛을 이용하여 동기 시각을 일치시킬 수 있으며, 교통관제센터 단말에서는 수집 주기 등을 제어할 수 있을 것이다.
다수의 프루브 카는 GPS 시간에 맞춰 각 차량이 동일한 시각에 데이터를 수집하고 임의의 시각에 교통관제센터 단말로 전송할 수 있다. 임의의 시각은 교통관제센터에서 정의한 위치의 차이, 도착 시간의 차이, 신호등의 동작 여부 등에 따라 임의로 설정될 수 있다.
이상에서는 교차로에서의 신호 대기 시간 및 각 링크에서의 대기행렬과 같은 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간의 계산에 대하여 설명하였다.
이에 대하여 역으로 고려하면, 임의의 차량이 소정의 주행 경로를 진행함에 있어서 각 교차로에서의 신호를 제어하여 각 링크에서의 대기행렬 길이 및 신호 대기를 최소화할 수 있을 것이다. 이를 위한 교통신호 제어 장치 및 방법에 대하여 이하 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 교통신호 제어 장치의 개략적인 구성 블록도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통신호 제어 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 교통신호 제어 장치(300)는 실시간 교통 정보(대기행렬 길이)를 반영하여 연속된 교차로의 신호에 대한 오프셋을 산출하고, 해당 오프셋이 적용된 제어 신호를 생성하여 출력함으로써 해당 주행 경로를 진행하는 차량에 미치는 대기행렬이나 교차로에서의 신호 대기에 의한 영향을 최소화하고, 원활한 교통 흐름을 생성할 수 있게 된다.
도 11을 참조하면, 교통신호 제어 장치(300)는 교통 정보 수집부(310), 주행 경로 분석부(320), 오프셋 산출부(330), 제어 신호 생성부(340)를 포함한다. 교통신호 제어 장치(300)는 교통관제센터 단말(20)에 포함되어 각 교차로에서의 교통 신호를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
교통 정보 수집부(310)는 대상 차량에 관한 실시간 교통 정보를 수집한다(S410). 여기서, 대상 차량은 예를 들어 교통 서비스 제공 차량인 노선버스 혹은 내비게이션 단말을 통해 경로 안내를 받는 임의의 차량일 수 있다.
교통 정보 수집부(310)를 통해 수집되는 교통 정보는 대상 차량의 주행 경로, 링크 별 평균 대기행렬 길이, 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호 등을 포함할 수 있다. 이 외에도 각 링크의 길이, 각 링크에서의 구간 속도 등이 더 포함될 수 있다.
주행 경로 분석부(320)는 교통 정보 수집부(310)에서 수집된 교통 정보로부터 대상 차량의 주행 경로를 추출하고, 추출된 주행 경로를 분석하여 하나 이상의 교차로 및 복수의 링크로 구분한다(S420). 주행 경로의 분석에 대해서는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같다.
오프셋 산출부(330)는 주행 경로 분석부(320)에 의해 분석된 각 교차로에 대해서 각 링크에서의 대기행렬 길이를 고려한 주현시 개시 시점의 오프셋을 산출한다(S430).
도 8 및 수학식 1을 참조하면, 임의의 링크(제n 링크)에서 하류부 교차로에 대한 상류부 교차로의 주현시 개시 시점의 오프셋(지연 시간) Toffset은 링크 길이(Ln), 해당 링크에서의 구간 속도(순행 속도)(Vn), 평균 대기행렬 길이(Ln2)로부터 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Toffset = Td - Ln/Vn
여기서, Td는 평균 대기행렬 길이(Ln2)로부터 추정 가능한 교차로 통과 소요 시간, 즉 해당 링크에서 대기행렬에 속하는 차량이 모두 빠져나가는 시간을 의미한다. Td는 대기행렬에 속하는 모든 차량이 진행할 수 있을 정도로 충분한 시간일 필요가 있다.
Td는 교차로 통과 시간 테이블에서 평균 대기행렬 길이에 상응하는 교차로 통과 소요 시간을 추정함으로써 얻을 수 있다.
상류부 교차로에서 진행 신호의 개시 시점이 하류부 교차로에서의 진행 신호의 개시 시점보다 Toffset 만큼 지연된다면 상류부 교차로를 통과하여 제n 링크에 진입한 대상 차량이 하류부 교차로로의 유출구에 도달하기 이전에 제n 링크의 대기행렬에 속하는 차량이 모두 하류부 교차로를 통해 유출되어 대기행렬 길이가 0(zero)이 될 것이다.
즉, 제n 링크에서 대상 차량이 대기행렬에 의한 영향을 받지 않고서 일정한 구간 속도로 제n 링크를 통과할 수 있게 되어 대기행렬에 의한 지체가 없어질 것이다.
연속된 링크에 대하여 순차적으로 전술한 과정을 반복함으로써, 모든 교차로에서의 오프셋을 산출할 수 있다(S440).
제어 신호 생성부(340)는 각 교차로에 대해 산출된 오프셋을 적용하여 교통 신호가 변환되도록 하는 제어 신호를 생성하여 각 교차로의 신호등 제어기로 전송한다(S450).
여기서, 제어 신호의 전송은 일대일 통신을 통해서 이루어질 수도 있지만, 이 경우에 통신망 구축 및 유지를 위한 막대한 비용이 소모되는 문제점이 있을 수 있다.
따라서, 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제2011-0070765호(교통 신호 제어 장치 및 방법)에 따른 방송망을 통한 방송 신호의 송출을 통해 하나의 그룹으로 그룹화된 복수의 교통 신호 제어기(본 발명에서는 대상 차량의 주행 경로에 속하는 연속된 교차로의 신호 제어기)에 대하여 오프셋 정보를 전달하여 차량의 주행 속도에 맞는 교차로에서의 교통 신호 연동이 가능하도록 할 수 있을 것이다.
즉, 연속된 교차로의 교통 신호가 전술한 수학식 1에 의해 계산된 상대적으로 오프셋만큼 지연되거나 앞당겨짐으로써 대상 차량이 제1 링크(최상류 링크)로부터 제N 링크(최하류 링크)에 이르기까지 대기행렬에 의한 지체를 경험하지 않고서 거의 연속류 도로와 유사한 수준으로 주행 경로를 진행할 수 있게 될 것이다.
제어 신호 생성부(340)에서 임의의 교차로에 대하여 차량의 주행 방향으로 오프셋을 주는 경우, 해당 교차로에서 차량의 주행 방향(예를 들어, 동서 방향)과는 다른 진행 방향(예를 들어, 남북 방향)으로의 주행 시간을 오프셋만큼 허용할 수 있을 것이다.
이는 주행 경로에 속하는 다수의 링크가 같이 연동되기 때문이며, 동서 방향의 모든 링크와 남북 방향의 모든 링크의 대기행렬의 길이 비를 이용하여 교차로의 정지 신호(적색 신호)와 진행 신호(녹색 신호)의 시간 비율 및 각각의 시간을 계산할 수 있다.
상술한 교통신호 제어 방법은 디지털 처리 장치에 내장되거나 설치된 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 실시간 교통 정보를 고려하여 대상 차량의 목적지에의 도착예정 시간을 계산하는 장치로서,
    상기 대상 차량에 상응하는 실시간 교통 정보를 수집하는 교통 정보 수집부;
    상기 대상 차량의 현 위치에서부터 상기 목적지까지의 주행 경로를 분석하여 상기 주행 경로 상에 있는 교차로 및 링크를 구분하는 주행 경로 분석부;
    상기 주행 경로 분석부에서의 구분된 교차로 및 링크에 상응하는 실시간 교통 정보를 이용하여 링크 통행시간을 계산하는 링크 통행시간 계산부; 및
    상기 주행 경로 상에 있는 링크에 대한 링크 통행시간을 합산하여 도착예정 시간을 산출하는 합산부를 포함하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실시간 교통 정보는 상기 대상 차량의 주행 경로, 링크 별 평균 대기행렬 길이, 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 링크 통행시간 계산부는 상기 링크 별 평균 대기행렬 길이, 상기 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호를 이용하여 상기 링크에서의 순행 시간, 교차로 통과 소요 시간 및 신호 대기 시간, 상기 링크의 링크 길이, 상기 링크에서의 구간 속도 중 적어도 하나를 포함하는 링크 통행시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 링크 통행시간 계산부는
    상기 주행 경로 중 대상 차량의 현 위치에 해당하는 최상류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 최상류 링크 계산 모듈과,
    상기 주행 경로 중 목적지가 있는 최하류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 최하류 링크 계산 모듈과,
    상기 주행 경로 중 최상류 링크 및 최하류 링크를 제외한 나머지 중류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 중류 링크 계산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 최상류 링크 계산 모듈은,
    상기 대상 차량의 현 위치로부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산하고,
    상기 최상류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 상기 최상류 링크의 대기행렬 길이에 상응하는 교차로 통과 소요 시간을 예측하며,
    상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 신호 대기 시간을 계산하고,
    상기 순행 시간, 상기 교차로 통과 소요 시간 및 상기 신호 대기 시간을 합산함으로써 상기 최상류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 중류 링크 계산 모듈은,
    상기 중류 링크의 유입구로부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산하고,
    상기 중류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 상기 중류 링크의 대기행렬 길이에 상응하는 교차로 통과 소요 시간을 예측하며,
    상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 신호 대기 시간을 계산하고,
    상기 순행 시간, 상기 교차로 통과 소요 시간 및 상기 신호 대기 시간을 합산함으로써 상기 중류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착했을 때 상기 하류부 교차로의 신호가 정지 신호이면 상기 대기행렬 길이는 평균 대기행렬 길이이며, 진행 신호이면 상기 대기행렬 길이는 평균 대기행렬 길이에서 잔여 진행 시간 동안의 유출율을 반영한 수정 대기행렬 길이인 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 중류 링크 계산 모듈은 상기 주행 경로 내에 중류 링크가 존재하지 않는 경우 생략되거나 비활성화되며, 상기 주행 경로 내에 중류 링크가 a(2 이상의 자연수)개의 그룹으로 그룹화가 가능한 경우 a개가 존재하여 병렬적으로 상기 중류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 최하류 링크 계산 모듈은,
    상기 최하류 링크의 유입구로부터 목적지까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 계산한 순행 시간을 상기 최하류 링크에서의 링크 통행시간으로 계산하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 최하류 링크 계산 모듈은
    상기 최하류 링크의 유입구로부터 대기행렬 구간 종점까지의 거리 및 상기 대상 차량의 구간 속도를 이용하여 순행 시간을 계산하고,
    상기 최하류 링크에서의 교차로 통과 시간 테이블을 이용하여 상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에서 목적지까지의 거리에 상응하는 대기행렬 진행 시간을 예측하며,
    상기 대상 차량이 대기행렬 구간 종점에 도착한 이후 하류부 교차로의 신호가 진행 신호가 될 때까지의 신호 대기 시간을 계산하고,
    상기 순행 시간, 상기 대기행렬 진행 시간 및 상기 신호 대기 시간을 합산함으로써 상기 최하류 링크에서의 링크 통행시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    프루브 카에서 전송되는 실측 교통 정보를 통해 상기 교차로 통과 시간 테이블 및 상기 평균 대기행렬 길이 중 적어도 하나의 보정을 수행하는 교통 정보 보정부를 더 포함하는 실시간 교통 정보를 고려한 도착예정 시간 계산 장치.
  12. 실시간 교통 정보를 고려하여 교통신호를 제어하는 장치로서,
    대상 차량에 상응하는 실시간 교통 정보를 수집하는 교통 정보 수집부;
    상기 대상 차량의 현 위치에서부터 상기 목적지까지의 주행 경로를 분석하여 상기 주행 경로 상에 있는 교차로 및 링크를 구분하는 주행 경로 분석부;
    상기 주행 경로 분석부에서의 구분된 각 교차로에 대해서 대응하는 링크에서의 대기행렬 길이를 고려한 주현시 개시 시점의 오프셋을 산출하는 오프셋 산출부; 및
    상기 각 교차로에 대해 산출된 오프셋을 적용하여 상기 교차로에서의 교통신호가 변환되도록 하는 제어 신호를 생성하는 출력하는 제어 신호 생성부를 포함하는 실시간 교통 정보를 고려한 교통신호 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실시간 교통 정보는 상기 대상 차량의 주행 경로, 링크 별 평균 대기행렬 길이, 교차로 별 교차로 통과 시간 테이블, 교차로 별 신호등 제어 신호 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 교통신호 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 오프셋 산출부는 하기의 수학식에 따라 상기 오프셋을 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 교통신호 제어 장치
    Toffset = Td - L/V
    여기서, Toffset은 임의의 링크에서 하류부 교차로에 대한 상류부 교차로의 주현시 개시 시점의 오프셋이며, L은 상기 링크의 링크 길이, V는 상기 링크에서의 구간 속도, Td는 상기 링크의 평균 대기행렬 길이로부터 추정 가능한 교차로 통과 소요 시간임.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 오프셋 산출부는 상기 주행 경로에 속하는 연속된 링크에 대하여 순차적으로 오프셋을 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 교통신호 제어 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어 신호 생성부는 방송망을 통해 상기 오프셋이 적용된 제어 신호를 방송하는 것을 특징으로 하는 실시간 교통 정보를 고려한 교통신호 제어 장치.
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