실시간 신호제어를 위한 신경망 적용 지체최소화 주기길이 설계모형 개발

이정윤,장명순,김진태 대한교통학회 2004 대한교통학회지 Vol.22 No.3

국내 실시간신호제어시스템은 주요교차로의 검지체계에서 산출되는 포화도 정보 및 실시간 신호운영자료를 토대로 차기 주기길이를 설계하고 있다. 이러한 국내 실시간신호제어시스템의 주기길이 설계모형에 의해 설계되는 차기 주기길이는 교통량이 증가하면 주기길이도 증가한다는 주기길이 결정 기본원리를 따르고 있으나 해당 주기길이 설계모형으로 결정되는 주기길이가 과연 지체최소화 주기인지 검토가 요구된다. 또한 국내 실시간신호제어시스템의 주기길이 설계모형에는 운영자 결정 변수가 있어 차기 주기길이 설계가 비효율적일 수 있으므로 운영자 결정 변수를 제외한 주기길이 설계모형 개발이 필요하다.이에 본 연구에서는 (1)국내 실시간신호제어시스템의 주기길이 설계모형을 검토하고, (2)운영자 결정변수를 제외한 주기길이 설계모형을 개발한다.국내 실시간신호제어시스템의 주기길이 설계모형을 검토한 결과 (1)교차로의 운영상태가 비포화일 경우 지체최소화 주기보다 큰 주기길이를 설계하는 것으로 검토되었고, (2)교차로의 현재 신호주기가 90초 이상일 경우 목적운영포화도(Target operational volume-to-capacity ratio)가 0.90을 유지하는 반면 신호주기가 90초 미만일 경우 목적운영포화도가 0.90보다 작아지는 것으로 검토되었다. 본 연구는 이러한 점을 고려, 신경망을 이용하여 운영자 결정변수를 제외한 국내 실시간신호제어시스템을 위한 지체 최소화 주기길이 설계 모형을 개발하였다. 모형 검증결과 본 연구에서 개발된 신경망 모형은 국내 실시간신호제어시스템과는 달리 지체최소화 주기길이와 유사한 패턴으로 주기길이를 설계한다는 결과를 도출하였다.

신신호 시스템의 신호제어 전략 및 교통축 운영성과 분석연구 (영동대로와 도곡동 축을 중심으로)

이영인,장근영 대한교통학회 2002 대한교통학회지 Vol.20 No.3

실시간 교통신호 제어시스템은 검지기 체계로부터 교통소통자료를 수집하고, 이를 중앙시스템에서 실시간으로 분석, 처리하여 신호시간을 신호주기별로 산출하는 시스템이다. 신호제어시스템의 운영성과는 시스템의 신호제어기능 또는 제어 알고리즘을 활용할 수 있는 신호제어전략의 효율성 여부에 의하여 크게 좌우된다. 본 연구에서는 신신호 시스템의 기본 제어알고리즘과 개선된 신호제어 알고리즘을 개관하고, 신신호시스템의 운영성과를 현장자료를 토대로 분석하였다. 신신호 시스템의 운영성과는 시스템의 제어기능과 알고리즘을 토대로 비 중요교차로의 패턴 Table을 조정하여 신호제어전략을 수립하고, 이의 적용성을 분석하는 과정을 통하여 분석되었다. 운영성과는 시범지역의 남북 교통축(영동대로)과 동서 교통축(도곡동길)을 대상으로 분석하였다. 분석결과 영동대로는 비 중요 교차로의 패턴 Table을 조정함에 따라 시스템 운영성과가 현저하게 개선되는 것을 확인할 수 있었으며, 도곡동길은 현재의 신호운영 전략과 검토대안이 비슷한 수준의 운영성과를 도출하는 것으로 분석되었다. 시범 운영지역의 교통축은 1개의 중요 교차로와 5-6개의 비 중요 교차로로 구성된다. 영동대로의 운영성과 분석결과, 교통축의 운영효과는 중요교차로의 교통대응 제어기능과 동시에 비 중요 교차로의 패턴 제어기능이 적절하게 연계 운영될 때 운영효율성을 높일 수 있음을 확인하였다. 따라서 향후 신호운영의 효율성을 높이기 위해서는 중요교차로의 교통대응 제어기능의 개선과 동시에 비중요교차로의 패턴 Table의 개선이 필수적인 것으로 판단된다.

트램 운영을 위한 신호제어 전략 및 신호제어기의 개발

이인규,김영찬,이주일,오승훈 대한교통학회 2015 대한교통학회지 Vol.33 No.1

본 연구는 최근 국내 도입이 추진되고 있는 궤도교통수단인 트램이 일반교통류와 도로를 공유했을 때 발생할 수 있는 문제를 예상하고, 트램운영의 효율성과 안정성을 확보할 수 있는 신호운영 전략과 통합 신호운영이 가능한 신호제어기 시작품을 개발하는데 연구의 목적이 있다. 통합 신호운영을 위해 고정식 트램 우선신호와 능동식 트램 우선신호를 포함한 3단계의유기적인 통합 신호제어 전략을 수립하였고, 각 단계별 전략수행을 위한 신호운영 알고리즘을 개발하였다. 개발된 신호제어알고리즘을 S/W로 구현하고, 표준 신호제어기에 기반한 H/W로 제작하였고, 이를 평가하기 위한 통합 신호제어 시뮬레이터(Hardware in the Loop Simulation system: HILS)를 개발하였다. 미시적 시뮬레이션 프로그램을 통해 통합 신호제어 전략의효과와 개발된 통합 신호제어기의 성능을 평가한 결과, 본 연구를 통해 개발된 신호제어 알고리즘으로 산출한 교차로 신호시간이 트램차량의 신호교차로 정지수와 통행시간을 감소시켰음을 확인하였고, 트램 우선신호에 따른 일반차량의 지체증가가 거의 나타나지 않음을 확인하였다. 또한 통합 신호제어 시뮬레이터를 통해 개발된 통합 신호제어기의 H/W와 S/W의기능 수행 여부을 확인하였다. In recent years, tram has been the focus of a new mode of public transportation that can solve traffic jams and decreasepublic transit usage and environmental problem. This research is in the works to develop a tram signal controller and signalcontrol strategies, and aim to resolve the problem of what could happen if a tram system was installed in general road. Wedeveloped the hierarchical signal control strategies to obtain a minimum tram bandwidth and to minimize vehicle delay, inorder to perform a priority control to include passive and active signal priority control strategies. The strategies wasproduced for S/W and H/W, it is based in standard traffic signal controller. We conducted a micro simulation test toevaluate the hierarchical signal control strategies, which showed that the developed optimization model is effective toprevent a tram's stop in intersection, to reduce a tram's travel time and vehicle's delay.

실시간신호제어 독립교차로 서비스수준 분석 방법론

김진태,김강휘,이돈주 대한교통학회 2008 대한교통학회지 Vol.26 No.4

국토해양부는 신호교차로 서비스수준 분석에 도로용량편람이 제시하는 방법의 적용을 장려하고 있으며 실시간신호제어교차로는 지능형교통체계 구축사업으로 그 숫자가 현장에서 꾸준히 증가하고 있다. 도로용량편람은 정주기식 신호교차로 서비스수준 분석방법에 국한하여 제시하고 있어 현장 실무자들은 실시간신호제어교차로 서비스수준 분석에 어려움을 경험하고 있다. 본 연구는 도로용량편람 수준에서 실시간신호제어교차로 서비스수준 분석의 기초가 되는 방법론을 제안하며 향후 추가로 수행되어야 하는 개발방향을 검토한다. 한 개의 신호교차로를 표본으로 세부 요소모형들을 간이 개발하여 검증한 결과 제안된 방법은 실제 현장 자료와 유사한 수준의 서비스 수준을 추정할 수 있음을 확인하였다. The level of service (LOS) evaluation method of the Highway Capacity Manual (HCM) is limited to intersections with pre-timed signal operation, while advanced real-time traffic control systems have been expending in the field. This paper proposes a preliminary framework for LOS analysis at isolated intersections controlled by COSMOS, the real-time traffic control systems robustly utilizing the degree of saturation as basic inputs. The proposed LOS evaluation framework was devised with a pilot model developed to estimate the average cycle length and green times of COSMOS. The validation test showed that the proposed framework was able to accurately project the LOS, which was separately evaluated based upon field data.

실시간신호제어시스템에서의 버스우선신호 알고리즘 정립 (중앙버스 전용차로를 대상으로)

한명주,이영인 대한교통학회 2006 대한교통학회지 Vol.24 No.7

Recently due to the increase of cars and city life, the traffic congestion has worsened. It is particularly worse in the center of the metropolis. Within the general public means, the public transport buses have the advantage of being more cheap, accessible and mobile. But as there is no separate lane for buses, the collision of cars and buses are creating damage to public service. In order to solve this situation, the bus priority signal system has been introduced to reduce the bus travel time and improve its services. The purpose of this study is to establish bus priority signal algorithm which builds bus efficiency under the real-time traffic signal control system and to analyze the effect of it. As the green time was calculated against real time (under the real-time traffic signal control system), compared to existing bus priority signal there was a reduction in cross street loss. The modified cycle was used to maintain signal progression. A case study was carried out using VISSIM simulation model. In result of this study, we found that there was a decrease in bus travel time despite some evidence of car delays and compared to existing bus priority signal the delay of dishonor could be reduced dramatically. The analysed result of person delay using MOE, is that there is evidence that when bus priority signal is in effect, the person delay is reduced. 버스는 대중교통의 대표적인 수단으로 지하철보다 운영이 저렴하고 접근성이 뛰어나다는 장점을 가지고 있음에도 불구하고 일반차량과 도로를 공유하여 사용하기 때문에 도로혼잡의 직접적인 영향을 받고 있다. 이러한 버스의 정시성, 신속성, 쾌적성 등 버스서비스의 개선을 위해 버스우선신호의 도입이 요구되고 있다. 버스우선신호의 필요성 증대와 관련하여 서울시에서 운영되고 있는 실시간신호제어시스템(COSMOS)은 버스우선신호에 대한 제어전략이 구축되어 있지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 교통상황에 대응하여 신호시간을 결정하는 실시간신호제어시스템에서 대중교통, 특히 버스의 효율성을 높이는 버스우선신호 알고리즘을 정립하여 그것의 효과를 평가하였다.본 연구에서 제안한 알고리즘은 실시간 교통대응제어를 기반으로 버스우선신호를 제공하기 때문에 기존 버스우선신호에 비해 부도로의 교통상황을 고려할 수 있다는 장점이 있다. 도심의 신호운영에서 중요시되는 연동을 유지하면서 우선신호를 제공하기 위해 수정주기 개념을 도입하였다. 모의실험 결과 실시간신호제어시스템하의 버스우선신호를 실행한 경우 그렇지 않은 경우와 비교하여 총지체는 증가하나 이는 기존 버스우선신호보다는 비교적 총지체를 감소시킨 것으로 나타났다. 버스통행시간의 감소로 버스서비스의 개선이 예상된다. 또한 버스의 재차인원을 고려할 경우, 차량이 아닌 사람을 기준으로 지체를 계산하기 때문의 본 알고리즘의 효율성을 인정받을 수 있다.

디지털 교통신호제어기 개발 연구

고세진,이재관,박상민,고광용,윤일수 한국ITS학회 2019 한국ITS학회논문지 Vol.18 No.6

The Traffic controller currently used in Korea is a switch control system that directly transfers 220V of high voltage to traffic lights one to one. This method requires a lot of cables, and there are concerns about electric shock. Accordingly, Korea Road Traffic Authority added the digital communication signal controller standard using digital communication method to the standard specification of the communication signal controller of the National Police Agency. Based on these specifications, this paper intended to develop digital communication call controllers. In addition, it was verified that even if the digital communication signal controller and analogue communication call controller were mixed, they could operate in the signal control system currently in operation. 현재 국내에서 사용되고 있는 교통신호제어기는 220V의 고전압을 신호등에 일대일로 직접전달하는 스위치 제어 방식이다. 이러한 방식은 교통신호제어기와 신호등들을 연결하는 데 상대적으로 많은 케이블이 소요되고, 또한 감전에 대한 우려가 있다. 이에 따라 도로교통공단에서는 경찰청 교통신호제어기 표준규격서에 디지털 통신 방식을 이용한 디지털 교통신호제어기의 규격을 추가하였다. 본 연구에서는 이러한 표준규격서를 바탕으로 디지털 교통신호제어기를 개발하고자 하였다. 또한 디지털 교통신호제어기와 아날로그 교통신호제어기가 혼재되어 있어도 현재 운영 중인 신호제어시스템에서 운영이 가능함을 검증하였다.

긴급차량 우선신호 부여를 고려한 강화학습 기반 지체 시간 최소화 실시간 신호 제어 체계 개발

정상철,이승재,김주영 대한교통학회 2021 대한교통학회지 Vol.39 No.3

Recently, with the development of autonomous vehicles and V2X (Vehicle-to-Everyting) technology, researches are being conducted to reduce vehicle delay time and unnecessary stop-and-go phenomenon at the urban signalized intersection. In particular, current urban networks, in which the fixed-time traffic signal control system is dominant, can not reflect the real-time traffic situation in the signaling system. Even if the autonomous vehicle is commercialized, it could not exhibit its performance. At this time, if the artificial intelligence traffic signal control system based on accurate real-time vehicle information obtained through V2I technology is developed, more efficient traffic signal control will be possible and it will affect not only traffic flow but also the performance of the V2X technology-equipped vehicles. Especially, when there is unnecessary waiting time for the emergency vehicle in the urban intersection, it may affect the travel time to reach the destination. In case of driving while leaving the lane for the purpose of shortening the travel time, it can threaten the safety of a patient and surrounding vehicles. At this point, if the traffic signal control system that detects the entrance of the emergency vehicle to an intersection through the V2I technology and gives the priority signal to the emergency vehicle is developed, the safer emergency vehicle operation could be guaranteed. In this paper, the change of traffic flow according to the change of traffic signal control system is analyzed based on micro traffic information at single signalized intersection with V2I technology commercialization. A reinforcement learning model that expresses the optimum signal in real-time by learning the traffic information at the single signalized intersection was constructed based on the deep learning through the tensor flow. The performance of the developed traffic signal control system was verified through Vissim. The developed reinforcement learning model expresses a specific signal phase through real-time traffic information and expresses appropriate signal display in the changed network situation. The traffic signal control system developed in this paper is expected to contribute to achieve system optimization in a complex road network and to contribute to the analysis of traffic flow. In addition, it will contribute to building a smart city when autonomous vehicles are operated in the future V2X environment. 최근, 자율주행차량 및 V2X 기술의 개발에 따라 도심부 신호 교차로에서 차량의 지체시간과 불필요한 stop-and-go 현상을 줄이기 위한 연구가 시도되고 있다. 특히, 정주기식 신호 제어 체계가 주를 이루는 현재의 도시 네트워크에서는 실시간 교통상황을 신호체계에 반영할 수 없어 자율주행차량이 등장하여 상용화된다고 하더라도 그 성능을 모두 발휘할 수 없다. 이 때, V2I 기술을 통해 얻어지는 정확한 실시간 차량 정보를 바탕으로 한 인공지능 신호 제어 체계를 개발한다면 정주기식 신호 제어 체계에 비해 불필요한 신호 대기 시간을 감소시킬 수 있어 더욱 효율적인 신호제어가 가능하며 교통류 흐름뿐만 아니라 V2X 기술 탑재 차량의 성능 향상에도 영향을 미칠 것이다. 특히, 도심부 교차로에서 긴급 차량이 목적지까지 도달하는 데에는 불필요한 신호 대기 시간이 존재할 경우 현장까지의 통행 시간에 영향을 끼칠 수 있으며, 통행 시간 단축을 위해 차선을 이탈해가면서 운행할 경우 오히려 긴급 차량에 탑승한 환자 및 주변 차량의 안전을 위협할 수 있다. 이 때, V2I 기술을 통해 긴급 차량의 교차로 진입을 감지하고, 긴급 차량에 우선 신호를 부여하는 신호 제어 체계를 개발한다면 보다 안전한 긴급 차량의 운행을 보장할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 V2I 기술 상용화를 전제로 단일 신호교차로에서 미시적 교통 정보를 바탕으로 신호 제어 체계의 변화에 따른 교통류 변화를 분석하였다. 단일 신호 교차로에서 이동류별 실시간 교통 정보를 학습하여 실시간으로 최적 신호를 표출하는 강화학습 모형을 구축하였으며, 개발한 신호 제어 체계의 성능은 미시적 교통 시뮬레이터인 Vissim을 통해 측정하였다. 개발한 강화학습 모형은 이동류별 실시간 교통 정보를 통해 특정한 신호를 표출하고, 변화된 네트워크 상황에 적절한 신호 현시를 표출한다. 본 논문에서 개발한 신호 제어 체계를 통해 복잡한 도로 네트워크에서 체계 최적을 달성할 수 있는 신호 제어 체계를 개발하는 바탕이 되고자 하며, 교통류 흐름을 분석하는 데 기여할 것으로 기대된다. 또한, 미래 V2X 환경에서 자율주행차량이 운영될 때 스마트시티를 구축하는 데 기여할 것이다.

대형차량을 고려한 교차로 신호제어

최형도(HyeongDo Choi),조영태(YoungTae Jo),전수빈(SooBin Jeon),정인범(InBum Jung) 한국정보과학회 2013 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.19 No.6

최근 IT기술은 빠른 속도로 발전하며, 다른 분야와 접목되고 있다. 이런 상황에서 교통과 IT기술이 접목되어 지능형 교통시스템(ITS:Intelligent Transportation Systems)이라는 새로운 교통제어시스템이 등장한다. 지능형 교통시스템은 교통 전반에 걸쳐서 적용되고 있는데, 그 중 하나가 교차로 신호제어이다. 기존의 교차로 신호제어를 살펴보면 고정식 신호제어와 감응식 신호제어로 나누어볼 수 있다. 고정식 신호제어와 감응식 신호제어는 각각의 장단점이 존재하지만, 현재는 실시간 교통상황에 대처가 유리한 감응식 신호제어가 많이 연구 되고 있다. 이러한 감응식 신호제어 연구는 차량정보 습득의 기술적 문제로 인해 대형차량을 고려하지 않고 알고리즘을 설계하였었다. 이에 본 논문에서는 교차로 전체 차량 소통 량 증가와 평균 차량대기 시간 감소를 목적으로 CSCH(Crossroad Signal Control for Heavy goods vehicles) 알고리즘을 제안한다. 실험 결과 CSCH 알고리즘이 적용된 경우, 기존의 신호제어 알고리즘들에 비해 총 교통 소통 량이 증가하고, 평균 차량대기시간이 감소하여 교통흐름의 효율성이 증가한 것을 확인할 수 있다. Information technologies (IT) have been developed rapidly in the last decade of this century. Recently, the information technologies start combining with other technologies such as nano-technology, bio-technology and so on. Intelligent transportation systems (ITSs) is the one of the combined technologies which is convergence of transportation system and information technologies. ITS affect the first period of traffic, crossroad signal control is one of them. The existing crossroad signal control is divided into static signal control and actuated signal control. Static signal control and Actuated signal control have merits and demerits, but most signal control is study about actuated signal control. This Actuated signal control research was designed without considering heavy goods vehicles because of technical problem with vehicle information collection. Therefore, in this paper, we suggest CSCH(Crossroad Signal Control for Heavy goods vehicles) algorithm with the purpose of crossroad total vehicle flow increased and average vehicle waiting time reduced. The result shows that when adopting the CSCH algorithm, comparing to the existing signal control algorithm, the total vehicle flow increased and average vehicle waiting time decreased. Thus, we find that efficiency of traffic flow increased.

실시간 신호제어알고리즘 개발에 관한 연구

신언교,김영찬,이종만 대한교통학회 2004 大韓交通學會誌 Vol.22 No.7

UTCS와 같은 고정식 신호제어시스템은 미리 정해진 신호시간계획에 의해 운영되는 방식으로 통과폭을 최대화하거나 지체를 최소화하하는 신호시간을 산정해 주지만 교통량 변화를 고려하지 못한다. 감응식은 신호시간 변수들을 일정량씩 변화시키면서 교통량 변화에 대응하는 SCOOT 같은 방식과 동적교통모형을 이용하여 시간대별로 신호시간 변화를 최적화 하는 PRODYN 등과 같은 방식이 주를 이루고 있다. 전자의 경우에는 교통량 변화에 즉각적으로 대응하지 못하는 단점이 있고, 후자와 같은 실시간 동적 신호제어모형의 경우 신호제어 상태에 따른 교통류흐름이 적절하게 반영되지 못하는 단점을 갖고 있다. 본 연구에서는 후자의 방법을 토대로 시간대별로 신호상태에 따른 다양한 교통흐름을 반영할 수 있는 동적 신호제어 알고리즘을 제시하였다. 제시된 모형은 혼합정수선형계획법(BMILP)으로 매 시간단계별로 지체시간을 최소화해주는 신호제어변수를 산정해 준다. 모형적용 결과 본 모형은 단계별로 지체시간을 최소화해주는 동적신호시간을 적절하게 산정해 주었다. 따라서 실시간신호제어 등 첨단교통관리(ATMS)에 적용될 경우 그 효과가 기대된다고 할 수 있다.

차세대 무선통신기반의 주기변동기반 신호제어 알고리즘 평가

정상문,송명균(Song, Myeong-Gyun),한동희(Han, Dong-Hui),이영인 대한교통학회 2006 대한교통학회 학술대회지 Vol.51 No.-

최근의 신호제어전략 분야의 연구는 교통수요를 실시간으로 예측하여 신호제어에 적용하려는 추세이다. 본 연구는 차세대 무선통신 기반의 Cycle Free 신호제어 알고리즘의 성능 및 효과를 다양한 방법으로 평가하였다. 평가 방법은 VISSIM의 VISVAP과 HILSS(Hardware-in-the Loop Simulation System)를 사용하여 신호제어 알고리즘에 대한 평가를 수행하였다. 비교대상으로는 정주기식 신호제어 방식(TOD)과 교통대응방식의 실시간신호제어방법인 Cycle Free 알고리즘을 선정하여 연구를 수행하였다. 평가결과 Cycle Free 신호제어 알고리즘은 교통상황에 따라서 비교대상 알고리즘보다 효과적이거나 유사한 결과를 산출하는 것으로 분석되었고, 평가방법에 따라 결과에 차이가 발생하는 것으로 분석되었다. 알고리즘의 효율성을 보다 향상시키기 위해서 차량의 지체를 산정하는 부분에서 다양한 방법과 접근법에 대한 추가적인 연구가 필요하며, 이에 따라 현재까지 구축되어 있는 알고리즘을 지속적인 개선이 필요할 것으로 판단된다. 미지막으로 교통시뮬레이터를 이용한 모의실험에 의한 평가의 경우 다양한 교통환경에서 심층적인 연구가 필요하다는 점을 감안할 때, 보다 세부적인 알고리즘의 평가 및 분석이 추가적으로 진행되어야 할 것이며, 향후에는 과포화 교통상황에서의 알고리즘의 대응력 및 신호제어의 적절성에 대한 연구가 추가적으로 진행되어야 한다.