대기행렬이론을 이용한 병목지점 충돌위험 저감 가변속도제어 운영모형

이준형,손봉수 대한교통학회 2015 대한교통학회지 Vol.33 No.5

This study proposed a Variable Speed Limits(VSL) algorithm to use traffic information based on Cumulative Demand-Capacity Analysis and evaluated its performance. According to the analysis result, the total of delay consisted of 3 separate parts. There was no change in total travel time although the total of delay decreased. These effects was analysed theoretically and then, evaluated through VISSIM, a microscopic simulator. VISSIM simulation results show almost same as those of theoretical analysis. Furthermore in SSAM analysis with VISSIM simulation log, the number of high risk collisions decreased 36.0 %. However, the total delay decrease effect is not real meaning of decrease effect because the drivers’ desired speed is same whether the VSL model is operated or not. Nevertheless this VSL model maintains free flow speed for longer and increases the cycle of traffic speed fluctuation. In other words, this is decrease of delay occurrence and scale. The decrease of speed gap between upstream and downstream stabilizes the traffic flow and leads decrease number of high risk collision. In conclusion, we can expect increase of safety through total delay minimization according to this VSL model. 본 연구에서는 검지기에서 수집가능한 교통정보를 이용한 대기행렬이론 기반 가변속도제어 운영모형과 그 효과를 제시하였다. 모형분석결과 가변속도제어를 실시할 때 총 지체가 3개 영역으로 나뉘어 발생하며, 총 통행시간의 증감없이 총 지체가 감소하였다. 이와 같은 가변속도제어 모형의 효과는 이론적 분석 후 VISSIM 미시 시뮬레이터를 통하여 검증하였으며, SSAM을 이용한 고위험 상충건수 분석이 이루어졌다. 분석결과 총 지체가 감소한 것으로 나타났으나, 총 통행시간이 동일하고 운전자의 희망통행속도는 가변속도제어 유무와 관계없이 동일하므로 실제 총 지체가 줄어든 것으로 볼 수 없다. 하지만 위 가변속도제어 모형은 자유속도 유지시간을 증가시키고, 속도편차발생 주기를 늘렸다. 이는 반복적인 지정체의 규모와 횟수 저감을 통해, 상하류부 교통류간 속도 차이를 줄여줌으로써 고위험 상충건수를 약 36.0% 저감하는 것으로 나타난다. 즉, 본 연구에서 제시한 가변속도제어값을 이용하여 가변속도제어를 실시할 경우 총 지체를 최소화함으로써 고위험 상충건수를 저감하는 안전성 향상효과를 기대할 수 있다.

가변속도제어 국내 도입을 위한 쟁점

박성용,박호철,이청원 한국ITS학회 2013 한국ITS학회 학술대회 Vol.2013 No.2

가변속도제어 시 주행속도 추정모형 개발

이숭봉,장현호,이영인,이기영 한국교통연구원 2015 交通硏究 Vol.22 No.1

The operating speed under variable speed limit (VSL) is changed by mixing observance and non-observance vehicles. To estimate the operating speed under VSL, this study developed a forecasting model using Markov-chains. The Markov-chain model is composed several main factors; the adjusting factor of speed distribution of two groups (α, β) and the weight factor oftwo groups (γ). To equal nearly estimation results of Markov-chain and paramics API, the threemain parameters of this Markov-chain model were calibrated using the hill-climbing method. According to control speed and the compliance rate and traffic volume under VSL, three mainparameters of this model indicated a variety of values. This study purpose presents the criteria toset control speed for operating VSL when vehicle speed control is needed due to congestion orbad weather downstream. 가변속도제어(VSL, Variable Speed Limit) 시에는 제어속도를 준수하는 차량과 준수하지 않은 차량으로 인해 통행속도의 변화가 발생하게 된다. 본 연구에서는 Markov-chain 이론을 이용하여 가변속도제어 시와 같이 이질적으로 준수/미준수로 나누어지는 교통류의 주행속도를 추정할 수 있는 모형을 개발하였다. 주행속도 추정 모형은 속도분포 조정계수(α, β)와 차량군 간의 가중치 계수(γ)로 구성하였다. 모형의 계수(α, β, γ)를 정산하기 위해 PARAMICS API 프로그램을 이용하여 가변속도제어를 구현하였고, 등산법(Hill-Climbing Method)을 활용하여 3개의 모형 계수를 정산하였다. 정산 결과 주행속도에 영향을 주는 주요 요인인 제어속도, 준수율, 교통량 수준에 따라 모형의 계수는 다양한 값을 나타내었다. 본 연구는 하류부의 정체 및 기상악화 등으로 인하여 진입하는 차량의속도제어가 필요할 때, 교통상황에 따라 운영자가 필요로 하는 목표속도(target speed)를 달성하기위해 제어속도를 설정하는데 판단하는 기준을 제시하는데 목적이 있다.

도시고속도로 연속류의 교통특성을 고려한 가변속도제어 활성화 방안 - 부산광역시를 중심으로 -

정용화,최양원,임창식,Jeong, Yong-Hwa,Choi, Yang-Won,Lim, Chang-Sik 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.2

현재 도로상에서의 최고속도제한은 교통 혼잡이나 기상변화에 대처하기 힘들기 때문에 교통사고를 유발하는 요인이 될 수 있다. 물론 도로교통법에 따르면 악천후 시 20~50% 속도를 감속시켜야 하지만 운전자들의 판단에 맡겨야 하는 어려움이 있고, 감속하는 차량과 하지 않는 차량들간의 상대속도가 달라져서 주행환경과 안전에 큰 영향을 끼친다. 따라서 가변속도제어는 도로상의 운전자들에게 적절한 최고속도제한을 지정해 줌으로서 운전자들이 악천후 시에 감속된 속도로 달리게 하여 사고를 미연에 방지하거나 사고피해 심각도를 낮출 수 있을 거라 예상된다. 본 연구의 목적은 교통사고가 잦은 부산광역시의 연속류(도시고속도로)를 중심으로 적절한 구간에서 가변속도제어가 실시될 수 있도록 교통사고의 특성을 분석하여 사고 심각도를 조사하였다. 그리고 도시고속도로의 기하구조상 많은 곡선부 환경을 가지고 있으므로 평면 곡선부 지점을 건조한 노면과 젖은 노면을 비교 시뮬레이션 해봄으로써 비에 젖은 노면일수록 속도에 따른 사고위험이 크다는 결과를 얻었다. 이러한 결과를 토대로 먼저 도시고속도로에서 기본구간, 터널부근, 램프부근, 요금소 부근, 진 출입부 등 다양한 요인을 고려한 뒤 속도감소가 필요한 구간에서 우선 실시하여 운전자들의 참여의식과 필요성을 인식시키고 향후 도시고속도로 전 구간에 설치 및 운영이 확대되어야 할 것으로 판단된다. Currently the highest speed limit on the road traffic congestion or because you can not cope with climate change to cause a traffic accident may be a factor. According to the Road Traffic Act as well as 20% to 50% in case of inclement weather, but the driver must slow speed left to the judgment of the difficulties, and to slow the vehicle and the relative velocity between the vehicle does not run longer be a big influence on the environment and safety. Thus, variable speed control for drivers on the road, specify the appropriate maximum speed limit in bad weather It keeps motorists slowed the run rate to prevent accidents or reduce the severity of accident damage is expected to be possible. The purpose of this study is the frequent traffic accidents Continuous Busan (City Freeway) around the variable speed control in the appropriate sections so that it can be done by analyzing the characteristics of traffic accidents were the severity of the accident. Highway and urban environment, the geometry of the structure because it has a lot of Curved planar point compared to wet and dry road surfaces by simulated rain wet had bom the more the speed the greater the risk of an accident was the result. Based on these results, the primary section, first urban highway tunnel, near the lamp, near Toll Plaza, near binary Outlet after considering various factors such as speed reduction is needed in the first period by conducting awareness and recognize the need for the participation of the driver and the future city installation and operation of highways in all sectors is expected to be expanded.

도시고속도로 가변속도제어 운영방안과 효과분석

임관수,남두희 대한교통학회 2011 대한교통학회지 Vol.29 No.2

This paper discusses operational technique and effectiveness of Variable Speed Limits system that is implemented to control the traffic-flow on the Naebu Expressway. As the first step of the analysis, traffic data collected from vehicle detectors are corrected and smoothed. Applying a pattern analysis technique to the traffic data, the weekday traffic is classified into four different groups, and median of each group is calculated. Using three state variables, i.e., diverted traffic volume, average density and average speed, the conditions of roadway segments are determined. Computational outputs resulted from the application of the proposed model to the scenarios show that implementation of Variable Speed Limits system improved both safety and efficiency of the expressway. For the operational strategy, this paper also presents the change rate of the speed limit, and the effective duration of the speed limit according to the entering traffic volume. 본선 교통류 제어 방안 중 가변속도제어 모형을 제시하고 서울 내부순환로를 중심으로 효과를 검증하였다. 차량검지기로부터 수집된 데이터 보정 및 평활화 수행후 패턴분석을 통해 도시고속도로의 평일 상태를 4가지로 분류하고 중심 값을 산출하였다. 그리고 분석단위의 상태를 판단하기 위한 상태변수로 전이교통량, 평균밀도, 평균속도를 설정하였으며 제시된 모형과 시나리오에 근거하여 검증한 결과 안전성 및 효율성을 향상시킬 수 있었다. 또한 유입교통량에 따라 가변속도제어의 감속 정도와 유효 적용시간을 산출하였다.

가변속도제어 시 준수율에 따른 사고위험도 분석

이두행,이기영,이숭봉,오영태 한국교통연구원 2013 交通硏究 Vol.20 No.3

The existing variable speed limit (VSL) conditions may cause wide speed differences among vehicles, and there exist strong elements of accident risk, if the vehicles do not observe the speed limit. To validate this claim, this study has analyzed the influence of observance rate under VSL on accident risk using Paramics microscopic simulation software. To identify the risk of rear-end collisions due to mixed existence of vehicles that violate the variable speed limit and the ones that observe it, traffic safety was evaluated by calculating the stopping distance index on the basis of stopping sight distance. The result of simulation analysis suggested that the higher observance rate, the lower the risk of accidents. Under the same observance rate, more traffic resulted in higher accident risk. The result of this study would be a useful indicator in determining whether the method of control should be an advised or enforced practice for the operation of VSL. 기존 가변속도제어(VSL)시 제어속도를 준수하지 않은 차량이 많은 경우에는 오히려 차량 간 속도 차가 커져 사고위험도가 높아질 수 있다. 이를 증명하기 위해 본 연구에서는 미시적 시뮬레이션 프로그램인 Paramics API를 활용하여 가변속도제어 시 준수율이 사고에 미치는 영향을 분석해 보았다. 가변속도를 위반하는 차량과 준수하는 차량과의 혼재로 인해 상호 추돌 위험성을 파악하기 위해서, 정지시거(Stopping Sight Distance)에 기반한 SDI(Stopping Distance Index)를 산출하고, 이를 해석하여 교통 안전성을 평가하였다. 시뮬레이션 분석 결과, 준수율이 높을수록 사고위험도는 낮아지고, 교통량이 많은 상황이 같은 준수율이라도 더 높은 사고위험도를 나타냈다. 또한 감속률이 큰 경우 준수율에 따라 사고위험도는 크게 영향을 받는 것으로 분석되었다. 본 연구는 가변속도제어 도입 시에 가장 중요한 정책적 사안인 제어기준을 권고로 할 것인지, 아니면 단속으로 할 것인지를 결정하는데 있어, 향후 유용하게 활용될 것으로 사료된다.

개별차량 속도정보를 이용한 단계별 연속류 가변속도제어 알고리즘 개발

위정란,조혜림,김영찬 한국ITS학회 2012 한국ITS학회 학술대회 Vol.2012 No.1

2축 김벌의 가변속도 CMG를 이용한 인공위성 자세제어

방효충(Hyochoong Bang),박영웅(Youngwoong Park) 한국항공우주학회 2004 韓國航空宇宙學會誌 Vol.32 No.5

CMG(Control Momentum Gyro)는 일반적으로 동체에 부착된 반작용휠에 비해 큰 토크의 크기를 발생시켜 인공위성의 자세제어에 이용되는 장치이다. CMG는 휠의 각운동량벡터의 방향을 위성체의 동체축에 대하여 연속적으로 변화시킴으로써 자이로스코픽 토크를 발생하게 된다. 가변속도 CMG는 휠의 속도도 함께 변화시킴으로써 보다 다양한 제어 명령을 생성할수 있게 되고 또한 특이(Singularity) 조건을 피하는데 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 2축의 김발에 장착된 가변속도 CMG를 이용한 위성체의 자세 동역학 방적식을 유도하기로 한다. 이러한 운동방정식은 기존의 1축 김벌 시스템의 경우를 확장한 것이다. 또한 유도된 운동방정식을 활용하여 피드백 자세기동 제어 법칙을 제안하기로 한다. CMG(Control Momentum Gyro) is a control device being used for spacecraft attitude control constructing relatively large amount of torque compared to conventional body-fixed reaction wheels. The CMG produces gyroscopic control torque by continuously varying the angular momentum vector direction with respect to the spacecraft body. The VSCMG(Variable Speed Control Momentum Gyro) has favorable advantages with variable speed to lead to better control authority as well as singularity avoidance capability. Attitude dynamics with a VSCMG mounted on a two-axis gimbal system are derived in this study. The dynamic equation may be considered as an extension of the single-axis counterpart. Also, a feedback control law design is addressed in conjunction with the dynamic equations of motion.

터널구간 VSL 운영기법과 효과분석 - 홍지문터널을 대상으로 -

어효경,박범진,김태형,허진녕 한국교통연구원 2013 交通硏究 Vol.20 No.2

Recently, National Police Agency announced operation plans for VSL(Variable Speed Limits). As one of ITS technologies, VSL reduces the total delay by limiting the differential travel speed of a specific section according to the traffic situation and promote driving safety in case of traffic accident. VSL has been already introduced since 1960s and is now operating in Europe and the United States. However, even in the major developed countries and academia operating VSL have the controversial debate on the operation of VSL and the proof of its effect is still the center of the controversial debate. The purpose of this study is to develop the operating algorithm for variable speed limits system and validate its effectiveness. VISSIM is used as an effective analysis tool and the driving safety analysis is performed with an additional SSAM module of FHWA. The data of detectors on the test section of inner ring road were analyzed. For analysis and simulation, the network was built and traffic characteristic analysis was performed. Newly developed algorithm synchronizes three VSLs and was applied to the change of traffic condition, like the synchronization of traffic signal. The experiment was conducted only in tunnel section. As a result of simulation, in terms of safety, the number of stops by individual vehicles and the variations of acceleration and deceleration were reduced by 51.2% and 13.2%, respectively. Also, in further analysis using SSAM tool, the risk of rear-end collisions was decreased by 17%. It is meaningful that the effects of VSL operation were demonstrated experimentally in this study. Also, this study has the distinction of the existing research in that the existing operation algorithm of decision tree structure was improved to apply VSL to the special condition like tunnel. 최근 경찰청에서는 가변속도제한 운영방안을 발표하였다. 가변속도제한은 교통상황에 따라 특정 구간의 통행속도를 차등제한 함으로써 총 지체를 최소화하고, 교통 유고시에 주행안전을 도모하는 ITS 기법의 하나이다. 이러한 가변속도제한은 유럽이나 미국에서는 1960년대에 이미 도입하여 운영 중이다. 하지만 이를 운영하고 있는 주요 선진국과 학계에서조차도 가변속도제한 운영에 관한 논란의 중심은 여전히 그 효과의 입증에 있다. 본 연구의 목적은 가변속도제어시스템 운영 알고리즘을 새롭게 개발하고 그 효과를 검증하는 데 있다. 효과 분석 툴은 마이크로 시뮬레이터인 ‘VISSIM’을 활용하였으며, 추가적으로 FHWA의 SSAM 모듈을 함께 사용하여 주행 안전성 분석을 실시하였다. 분석에 사용한 데이터는 내부순환도로 검지기 데이터이며, 분석과 현실모사를 위해 네트워크를 구축하고 교통특성 분석을 실시하였다. 새롭게 개발한 알고리즘은 신호연동에서 착안하여 3개의 VSL을 실시간으로 연동하며 실시간 변화하는 교통상황을 적용할 수 있는 방법론을 적용하였고, 적용 대상 구간은 터널구간으로 한정하여 모의실험을 실시하였다. 모의실험 결과, 안전성과 연관된 개별차량의 정지횟수와 가․감속도 분산이 각각 최대 51.2%, 13.2% 감소했으며, SSAM Tool을 활용한 추가분석에서도 후방추돌 발생위험이 약 17% 감소한 것으로 나타나 개발한 알고리즘이 주행 안전성 증진에 도움을 주는 것으로 나타났다. 본 연구는 VSL의 운영효과를 실험적으로 입증했다는데 의의가 있으며, 터널이라는 특수한 조건에 VSL을 적용하기 위하여 기존 의사결정 트리 구조의 운영알고리즘을 개선했다는 점에서 기존 연구와의 차별성을 지닌다.

가변속도제어시 교통류관리에 따른 승용자동차 배출가스 저감효과 분석

이준형,손봉수,문예슬 한국ITS학회 2014 한국ITS학회 학술대회 Vol.2014 No.05