독립교차로 실시간 신호제어를 위한 GRU 기반 CTR 알고리즘 개선 및 성능 평가

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 자율협력주행자동차의 도입 환경에서 도로교통 운영 효율성 향상을 목적으로, 기존에 제안된 칼만필터 기반 개별 차량 누적통행시간 예측 기반의 실시간 신호제어 알고리즘 을 국내 독립 교차로 운영 여건에 맞게 개선하였다. 개선된 알고리즘은 게이트 순환 유닛을 활용하여 개별 차량의 누적통행시간을 예측하고, 누적통행시간이 상대적으로 큰 접근로에 녹 색신호를 연장함으로써 실시간 신호제어를 수행한다. 알고리즘 개선 효과를 검증하기 위해 다 양한 교통상황을 반영한 시나리오를 구성하고, 평균지체 및 대기행렬 길이를 평가지표로 설정 하여 time of day(TOD) 신호제어 및 Synchro 기반 신호최적화 결과와 비교·분석하였다. 그 결 과, 제안한 실시간 신호제어 알고리즘은 기존 TOD 방식과 Synchro 기반 신호최적화, 칼만필터 기반 누적통행시간 예측 기반 결과 대비 평균지체를 약 40~50% 감소시키는 것으로 나타났다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study enhances a previously developed Kalman filter–based cumulative travel time(CTT) real-time signal control algorithm(CTR) for application to isolated intersections under a cooperative automated vehicle(CAV) environment. The improved method adopts a Gated Recurrent Unit(GRU) model to predict individual vehicle CTT and extends green time for the approach with higher CTT. Performance was evaluated under various traffic scenarios using average delay and queue length as measures of effectiveness. Compared with time-of-day(TOD) control, Synchro-based optimization, and the original Kalman filter–based CTR algorithm, the proposed GRU-based approach reduced average delay by approximately 40–50%.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• ABSTRACT
• Ⅰ. 서론
• 1. 연구의 배경 및 목적
• 2. 연구 범위 및 절차
• Ⅱ. 관련 이론 및 선행연구 고찰
• 1. CTR 신호제어 기법
• 2. 선행 연구 고찰
• 3. 연구의 차별성 도출
• Ⅲ. 네트워크 구축 및 평가 시나리오 설계
• 1. VISSIM 네트워크 구축 및 입력 교통량 수집
• 2. 평가 시나리오 설계
• Ⅳ. CTT 예측 모형 구축 및 CTR 알고리즘 효과분석
• 1. CTT 예측 모형 선정 개요
• 2. CTT 예측 모형 설계
• 3. CTT 예측 모형 성능 평가
• Ⅴ. 결론 및 향후 연구 과제
• ACKNOWLEDGEMENTS
• REFERENCES