Fuzzy System을 이용한 로터리 신호운용 개선 방안 = Enhanced Implementation Technique of Roundabout's traffic control using Fuzzy System

국문 초록 (Abstract)

도시가 커지고, 차량보급이 1가구 1대 이상으로 이루어진 지금 교차로나 로터리에서 차량의 원활한 통행은 교통문제를 다루는 현안의 중요한 화두이다. 이러한 원활한 소통은 차량의 통행량을 고려한 신호의 운용을 통해서 이루어질 수 있으며, 이러한 신호의 운용을 제시하기 위하여 이전부터 퍼지이론을 이용한 연구가 많이 되었다. 이러한 연구는 대부분 교차로에서의 신호운용에 초점이 맞추어져 많은 연구가 이루어졌다. 반면에 로터리라는 특수한 형태의 도로형태에서는 신호를 도입하지 않은 상태로 운용이 되었다가 1960년대부터 신호등을 설치하여 신호 중심으로 운용하는 방안의 연구가 이루어지기 시작하였다. 하지만 이러한 연구는 로터리 내부의 자동차통행량을 고려하지 않고 고정된 시간의 신호주기를 이용하여 운용하는 한계가 있었다.
최근 진행되고 있는 울산의 지능형 교통시스템 구축의 한 사례로 울산의 로터리에 신호등을 설치하여 운용하기 시작하였다. 고정된 시간의 신호주기를 주는 대신에 가변적인 신호 주기를 주지만, 이는 자동차통행량의 통계를 바탕으로 고정된 시간을 날짜 별, 시간 별로 달리 줌으로써 신호등을 동작시켰다. 이는 로터리의 상습 정체 및 사고를 많이 줄였으나, 여전히 출·퇴근시간의 차량 정체는 해결하지 못했다.
이 논문은 복잡한 로터리 내부 신호체계를 정체상황과 미정체상황에 따라 신호체계를 달리 운용함으로써 혼잡 시 발생하는 로터리 내부 정체 문제를 해결하기 위한 방법을 제시한다. 퍼지 시스템을 통해 정체를 판단하고, 정체 시에는 현 신호운용을 정체모드의 새로운 신호운용으로 바꾸어 정체 문제를 해결하고, 정체가 풀렸는지 판단한 후 다시 정상모드의 신호운용으로 바꾸어 운영하여 교통경찰의 수동조작을 자동화 할 수 있는 효과를 거둘 수 있다. 퍼지 시스템을 구현하기 위하여 MatLab소프트웨어 툴을 이용하여 정체신호(Congestion Signal), 확장신호(Extend Signal)를 추론하여 도출하였고, 이러한 신호를 바탕으로 정상모드의 신호운용과 정체모드의 신호운용을 혼용할 수 있는 신호등 제어기를 구성하여 각 신호 별로 신호 운용이 잘 되는지 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The city becomes larger, and as the vehicle supply is gentle by any means 1 household 1 or more, the transit which the vehicle is smooth from the crossroads or the rotary is the subject which the pending question which treats a traffic problem is important. Like this smooth transit was given by operating traffic light sequence considering the amount of cars which is being passed. And the operation of the traffic light sequence has many studied using Fuzzy logic. These researches was focused to crossroad’s traffic light sequence operation. On the other hand the research of roundabout’s traffic controlling was inactive and behavior of roundabout’s traffic control had not used traffic control system. The research about the use traffic control in roundabouts had started at 1960’s. But it was not considered the use of Fuzzy theory just use of fixed traffic signal times.
Recently The city of Ulsan has operated the intelligent traffic light control at some roundabouts in instance of Intelligent style traffic system construction. These traffic system obtained a result of reducing frequent congestion and accidence, but still remained the problem of congestion at the rush-hours.
This dissertation presents a solution which solve the rotary inner congestion that occurs at rush-hours by applying variable traffic sequence according to traffic situation. The Roundabout’s Traffic Light Controller(RTLC) judges the congestion of rotary inner through Fuzzy System, changes the traffic control sequence according to modes that is congestion and normal and extend mode, obtains a result of automation of manipulate the controller instead of human being’s manually operation.
This study used the Matlab software to implement Fuzzy System that inference the congestion signal and extend signal and congestion and implemented the RTLC verified the operation of RTLC with the congestion and extend signals.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = 4
• 감사의 글 = 5
• 그림 차례 = 6
• 표 차례 = 7
• 국문요약 = 8
• Abstract = 9
• Ⅰ. Introduction = 10
• Ⅱ. 현 교통시스템의 문제점 = 11
• Ⅱ-1. 현 교통 시스템 = 11
• Ⅱ-2. 문제점 = 13
• Ⅲ. 교통시스템 개선을 위한 Fuzzy 추론 모델 = 14
• Ⅲ.1. Fuzzy System의 구조 = 15
• Ⅲ.1.1. Fuzzifier (퍼지화) = 15
• Ⅲ.1.2. Fuzzy Rule Base (퍼지 규칙 집합) = 15
• Ⅲ.1.3. Fuzzy Inference Engine = 16
• Ⅲ.1.4. Defuzzifier (역 퍼지화) = 17
• Ⅲ.2. 제안된 모델에서의 Fuzzy Inference System 알고리즘 = 17
• Ⅲ.2.1. Congestion signal 추론 = 17
• Ⅲ.2.2. Extend signal 추론 = 19
• Ⅳ. 로터리교통신호제어기 설계 및 시뮬레이션 결과 = 21
• Ⅳ.1. RTLC(Roundabout traffic controller) 구현 = 21
• Ⅳ.1.1. Time Controller = 22
• Ⅳ.1.2. master FSM for traffic controller = 24
• Ⅳ.1.3. Output Module = 25
• Ⅳ.2. RTLC 모듈의 시뮬레이션 결과 = 26
• Ⅴ. 결론 및 향후 연구과제 = 29
• Reference = 30
• 영문요약 = 32