점유율을 이용한 대기행렬길이 추정 알고리즘 개발

강지훈,오영태 대한교통학회 2005 대한교통학회 학술대회지 Vol.48 No.-

본 연구는 대기행렬길이를 보다 정확하게 측정하는데 목적을 두고 있다. 현재 서울시 실시간 신호제어시스템(COSMOS)에서 적용되는 대기행렬산출 알고리즘은 평균차량길이와 점유시간을 이용하여 속도를 산출하고 이를 다시 밀도 개념의 정체도로 환산하여 대기행렬 길이를 구하고 있다. 평균차량길이에 의한 속도산출로 인하여 오차가 발생되고, 운영자가 지정해 주어야하는 값이 산재되어 그 값을 최적화하기가 어려워 정확한 대기행렬길이를 구하기가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 정지선으로부터의 거리와 대기검지기에서부터 수집되는 점유율 간의 관계를 밝혀, 이를 대기행렬길이 산출 알고리즘에 적용하였다. 대기행렬길이 추정 알고리즘을 사용할 경우 루프 검지기에서 많은 가공단계가 필요하지 않은 기본 데이터인 점유율을 이용하여 대기행렬길이를 예측할 수 있다고 할 수가 있다. 그리고 운영자 지정값이 없어 현장 적용에 있어서 그 값에 대한 최적화 작업이 필요가 없어 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 개발된 대기행렬길이 추정알고리즘을 COSMOS시스템이 운영중인 사이트(Site)에 적용할 결과 현재 사용 중인 대기행렬길이 추정 알고리즘 보다 우수한 것을 확인할 수가 있었다. 하지만, 본 연구에서 개발된 대기행렬길이 추정 알고리즘을 일반적으로 적용하기 위해서는 다양한 현장 및 경우에 대하여 적용하여 검증을 하여야 할 것이다. 이에 관련한 연구가 향후 진행될 경우 현재 대기행렬길이 추정 알고리즘 보다 적용이 쉽고 정확한 값을 얻는 알고리즘으로 완성될 것으로 기대한다. The purpose of this research is how to measure the traffic queue length accurately. The current traffic queue length algorithm in COSMOS is using congestion diagram which comes from the speed of an average separated vehicle - using average vehicle length and the occupancy time from loop detectors. So some errors are occurred by the speed estimation method using average vehicle length. And Operators have been difficult to optimize some variables for measuring the traffic queue length estimation algorithm in COSMOS. The traffic queue length measuring algorithm on the basis of the relation between distances and occupancy rates from loop detectors has developed in this thesis. This thesis had the advantage of using occupancy rates which came out from loop detectors easily and no need to optimize some variables for the established algorithm in COSMOS. Testing this algorithm in some sites which had installed COSMOS system showed better results than COSMOS system's results. But it is noted that further studies which carry it out in various sites and under various cases are necessary for applying to actual intersections.

GPS 데이터를 이용한 대기행렬길이 산출에 관한 연구

이용주,황재성,이철기 한국ITS학회 2016 한국ITS학회논문지 Vol.15 No.3

기존 실시간 신호제어시스템은 과포화 상황, 지점검지 및 매설식 검지체계의 문제점이 제기됨에 따라 ITS의 활성화와 검지체계의 발전 등으로 진보된 차세대 신호제어시스템의 개발이 요구되고 있다. 본 논문은 차세대 신호제어시스템을 위 해 신호제어 기초 변수를 기존 통과교통량이 아닌 교차로 대기행렬을 활용할 수 있도록 대기행렬길이의 산출을 목적으로 하였다. 기존 시스템의 한계로 나타난 과포화 상황에 중점을 두어 범위를 설정하였다. 실시간으로 수집되는 개별차량 위치 정보를 좌표로 변환하여 최소제곱법을 이용한 회귀모형에 적용하여 추출한 직선식을 충격파 모형에 적용하였다. 산출된 대기길이와 링크길이의 비교를 통해 대기길이가 링크를 초과하는 경우 상류부 대기차량이 하류부 교차로에 영향을 미친 다고 판단하여 하류부 교차로 대기행렬까지 대기길이로 포함하였다. 추출된 대기행렬길이의 신뢰성을 판단하고자 링크 통 행시간과의 상관분석을 실시한 결과 두 링크 모두 0.9이상의 수치를 나타내며 높은 상관관계를 보이는 것으로 판단되었다. 본 연구는 실시간으로 수집되는 데이터를 이용하여 대기행렬길이를 산출할 수 있다는 점과 이를 이용하여 신호제어시스 템의 개선에 기여할 수 있다는데 의의가 있다. Existing real-time signal control system was brought up typical problems which are supersaturated condition, point detection system and loop detection system. For that reason, the next generation signal control system of advanced form is required. Following thesis aimed at calculating queue length for the next generation signal control system to utilize basic parameter of signal control in crossing queue instead of the volume of real-time through traffic. Overflow saturated condition which was appeared as limit of existing system was focused to set-up range. Real-time location information of individual vehicle which is collected by GPS data. It converted into the coordinate to apply shock wave model with an linear equation that is extracted by regression model applied by a least square. Through the calculated queue length and link length by contrast, If queue length exceed the link, queue of downstream intersection is included as queue length that upstream queue vehicle is judeged as affecting downstream intersection. In result of operating correlation analysis among link travel time to judge confidence of extracted queue length, Both of links were shown over 0.9 values. It is appeared that both of links are highly correlated. Following research is significant using real-time data to calculate queue length and contributing to signal control system.

신호교차로에서 택시 DTG 자료를 활용한 대기행렬 길이 추정 알고리즘 개발

이민형,김영찬 대한교통학회 2020 대한교통학회지 Vol.38 No.1

대기행렬 길이는 신호교차로의 운영을 위한 중요한 효과척도이다. 서울시에서는 택시 DTG 자료를 통해 개별 차량의 주행정보를 수집하고 이를 활용하여 교통정보를 생성하고 있다. 본 논문에서는 개별 택시에서 수집된 DTG 자료 중 위치정보를 활용하여 신호교차로에서 대기행렬 길이를 추정하기 위한 알고리즘을 개발하였다. 위치정보를 통해 시공도상에 개별 차량의 속도변화가 발생되는 지점을 추정하였으며 대기행렬 길이를 추정하기 위해 매주기 추정된 개별 차량의 속도감소 지점들을 활용하여 대기행렬이 생성되는 충격파의 속도를 산정하였다. 제안 된 알고리즘의 정확성을 검증하기 위해 마이크로시뮬레이션 소프트웨어를 사용하였다. 평가 결과 평균절대비율오차가 19.8%를 나타내어 택시 DTG 자료를 활용하여 대기행렬 길이를 추정할 수 있음을 확인하였으며 프로브차량 비율에 따른 알고리즘의 민감도를 분석하였다. 본 연구는 향후 개인정보 보호법의 개정에 따라 현장자료를 활용한 추가적인 연구가 수행된다면 신호교차로의 운영 및 정책결정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. In this study, an algorithm was developed for estimating the queue length at signalized intersections using taxi DTG data collected for the Metropolis of Seoul. For this, the coordinates of individual vehicles plotted on a time-space diagram were estimated from individual vehicles experiencing speed variations owing to traffic signals at intersections. To estimate the queue length at signalized intersections, the speed of the forming queue shockwave was estimated from vehicle coordinates at locations of speed deceleration for every cycle. The microsimulation software Vissim was used to verify the accuracy and sensitivity of the proposed algorithm. The results of the evaluation revealed at least 19.8% of the mean absolute percentage. The result indicates that the queue length can be estimated through this approach.

구간검지체계의 통행시간정보를 이용한 신호제어 알고리즘 개발

정영제,김영찬,백현수 대한교통학회 2005 대한교통학회지 Vol.23 No.8

This study developed an algorithm for real-time signal control based on the detection system that can collect sectional travel time. The signal control variable is maximum queue length per cycle and this variable has a sectional meaning. When a individual vehicle pass through the detector, we can gather the vehicle ID and the detected time. Therefor we can compute the travel time of an individual vehicle between consecutive detectors. This travel time informations were bisected including the delay and not. We can compute queue withdrawing time using this bisection and the max queue length is computed using the deterministic delay model. The objective function of the real-time signal control aims equalization of queue length for all direction. The distribution of the cycle is made by queue length ratios. 본 연구에서는 구간통행시간과 같은 링크의 속성정보를 수집 가능한 검지체계를 구간검지체계로 정의하여 이러한 검지체계를 기반으로 실시간신호제어 알고리즘을 개발하였다. 신호제어를 위한 변수는 공간적 개념을 가지는 대기행렬길이를 제안하였다. 개별차량에 대해 검지기 통과 시 차량의 ID와 통과시각이 수집 가능한 DSRC와 같은 기술을 이용하여 링크 통행시간을 수집하며, 한 주기 동안 수집된 개별차량 통행시간은 지체를 경험한 차량과 그렇지 않은 차량으로 구분된다. 이를 이용하여 대기행렬 해소시간을 산출가능하며, 결정적 지체모형을 기반으로 주기별 최대대기행렬을 산출하였다. 실시간신호제어의 목표는 접근로별 대기행렬의 균형화로서 각 접근로의 대기행렬이 사전에 정의된 임계대기행렬을 초과하지 않는 범위에서의 균등화될 수 있도록 대기행렬의 비율에 따라 신호시간을 배분하는 방법을 이용하였다.

신호교차로 영향에 따른 도시고속도로 유출연결로 최소이격거리에 관한 연구

김상구,심대영,허두완 대한교통학회 2007 大韓交通學會誌 Vol.25 No.4

The interchanges of urban freeways have many problems with traffic operation due to high off-ramp flows and frequent congestion at adjacent intersections. The flow exiting from off-ramps is affected by the operational status and traffic volume conditions of the nearest signalized intersection. As a result, off-ramp flow cannot exit and the queue backs up the freeway mainline when queues from the signalized intersection form up to the junction of the off-ramp and street. The spacing between an off-ramp and an adjacent intersection is likely to determine the traffic conditions at the adjacent intersection. However, the current design guidelines do not consider such a factor. This study is to develop a model calculating the spacing between off-ramps and adjacent intersections considering the signal, traffic, and road conditions. The variables affecting the model in this study are effective green time (g/C), volume-capacity ratio (v/c), the number of lanes, and off-ramp volume. Various scenarios are designed to represent the effects of the variables and the road networks are constructed using VISSIM, which is a common traffic micro-simulation software package. The queue length is derived from VISSIM and this length is considered as the recommended spacing between the off-ramp and the adjacent intersection. Through the simulation analysis, regression models are developed to calculate the queue length reflecting the various conditions such as signals, traffic, and road configurations. The developed model can be used to create road design guidelines to determine the location of off-ramps in the planning stage. 도시고속도로의 인터체인지는 대규모의 유출교통량과 인접교차로의 잦은 지정체로 인하여 교통운영상 많은 문제점을 내포하는 지점으로 알려져 있다. 도시부 고속도로의 인터체인지에서 분류된 유출교통류는 가장 가까운 인접 신호교차로의 운영상태 및 교통량상태에 의해서 영향을 받게 된다. 이러한 인접교차로의 영향으로는 인접가로의 대기행렬이 유출연결로의 가로접속부까지 형성되었을 경우, 유출교통량이 인접가로로 진입하지 못하고 유출연결로상에 대기행렬을 형성하여 정체가 심해지면 고속도로 본선에까지 영향을 미치게 된다. 이러한 문제로 인해 유출연결로와 접속되는 인접가로의 위치가 주변 교차로의 교통류 상태에 중요한 변수로 작용하게 되는데 현재 설계기준으로는 이러한 영향까지 고려한 기준을 제시하지 못하고 있는 실정이다. 본 연구는 인접교차로의 운영에 대한 영향을 고려하여 인접교차로에서 유출연결로까지의 간격을 구하는 모형식을 개발하고자 한다. 인접교차로로 인해 유출연결로의 교통류에 영향을 미치는 변수로는 유효녹색비(g/C), v/c비(교통량 대 용량비), 가로차로수와 유출연결로교통량이 선정되었다. 이러한 변수들에 대한 영향을 반영하고자 시뮬레이션 프로그램(VISSIM)을 이용하여 도로망을 구축하고 변수들의 다양한 조건을 반영한 시나리오를 작성하였다. 각 시나리오별로 구성된 교통, 도로, 신호조건을 반영한 인접가로의 대기행렬길이를 시뮬레이션하여 결정하고, 이러한 대기행렬길이가 인접교차로와 유출연결로 접속부와의 간격을 결정하는 중요한 기준치로 사용되었다. 시뮬레이션 분석결과, 시나리오별로 다양한 대기행렬길이가 산정되었고 사용된 변수와 대기행렬길이를 이용하여 회귀모형식을 개발하였다. 개발된 회귀모형식은 인터체인지의 계획 및 설계시 인접교차로와의 관계를 고려하여 유출연결로의 위치를 결정하는 설계기준에 반영할 수 있을 것이고, 이로 인해 향후 인터체인지 주변의 교차로 운영과 고속도로 본선 교통류의 효율적 관리에 기여할 것으로 기대된다.

차량 점유시간을 활용한 실시간 신호제어시스템 대기행렬길이 추정모형 개발

박현석(Park Hyun Suk),김영찬(Kim Young Chan),문학룡(Moon Hak Young),김형철(Kim Hyung Chul) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 D Vol.27 No.2D

기존 COSMOS 시스템이 대기행렬길이 추정을 위해 시용하고 있는 대기행렬 및 앞막힘 검지기는 단일루프 형태인데, 단일 루프의 장비 특성상 속도값 산정시에는 평균차량길이를 가정하게 됨으로 속도값에 근본적인 오차를 포함하게 되고, 속도를 변수로 산출되는 대기행렬길이 추정값도 신뢰도가 떨어지게 된다. 본 논문에서는 근본적인 오차를 포함하고 있는 속도변수 대신, “차량이 정체하면 차량의 점유시간이 길어진다”는 기본 명제에서 출발한 평균 점유시간을 변수로 사용하여 대기행렬길이 추정의 신뢰도를 높이고자 한다. 개발모형을 국도 3호선 신호운영시범시스템 설치구간에서 현장실험을 통해 평가한 결과 등가계수와 MAPE(Mean Absolute Percentage Error) 값이 0.93, 11.25%로 기존 속도기반(COSMOS) 모형의 0.90, 21.85%보다 신뢰도 측면에서 우수한 것으로 나타났다. The queue and forward congestion detector, used to estimate the length of queue by the COSMOS system, is in the form of a single loop, which contains a fundamental error in the value of velocity - since, in the calculation of velocity, the average length of vehicles is estimated on the basis of the characteristics of a single-loop device. Hence, the reliability in the estimated value of the length of queue, which is calculated using velocity as a variable, becomes lower as well. In this thesis, we attempt to improve the reliability in the estimation of the length of queue by use of average occupancy time as a variable, based on the simplistic proposition that "the longer the road is congested, the longer becomes the occupancy time of vehicles," instead of the velocity variable, which contains a fundamental error. The newly developed model was evaluated in a site experiment conducted on the section of National Highway No. 3 where a signal operation demonstration system was installed. As a result the equivalent coefficient and the mean absolute percentage error (MAPE) were found to be 0.93 and 11.25% respectively, which are superior to 0.90 and 21.85% obtained from the existing velocity-based (COSMOS) model, in terms of reliability.

대기행렬길이 제약조건을 고려한 Preemption 제어 전략에 관한 연구

이재형,이상수,오영태 대한교통학회 2009 大韓交通學會誌 Vol.27 No.2

Currently, the signalized intersections in Korea are operated without providing an emergency vehicle preemption control strategy. Thus, it might threaten the safety of the pedestrians and drivers on highways when an emergency vehicle faces congested traffic conditions. The existing preemption control is activated when an emergency vehicle is detected along a path. This enables emergency vehicles to progress uninterrupted, but it also increases the delay of other vehicles. In this paper, a revised preemption control strategy considering queue length restrictions is proposed to make both a progressive movement of an emergency vehicle and reduce delay of other vehicles simultaneously. By applying the preemption control strategy through a simulation study, it was shown that delay of an emergency vehicle decreased to 44.3%-96.1% and speed increased to 8.8%-42.0% in all 9 cases as compared with a conventional signal control. The existing preemption control is superior for oversaturated conditions (v/c >1.0) or a link length less than 200m. However, the preemption control considering queue length constraints shows better performance than the existing preemption control when the v/c is less than 0.8 and a link length is longer than 500m. 현재 신호교차로에서 긴급 상황 시 신호교차로의 혼잡 상황으로 인해 긴급차량이 신호를 무시하거나 차선이탈, 역주행 등 타 이동류 및 보행자의 안전을 위협하는 상황이 발생하고 있다. 일반적인 Preemption 제어는 긴급차량의 검지 즉시 Preemption 제어를 실시하고 있다. 이로 인해 긴급차량의 연속주행 확보는 가능하지만 일반차량의 지체는 증가하게 된다. 본 연구에서는 대기행렬길이 제약조건을 고려한 Preemption 제어 전략을 개발하여 긴급차량의 연속주행 확보와 일반차량의 지체 최소화를 동시에 구현하고자 하였다. 개발된 제어전략에 대한 시뮬레이션 평가결과 9개 CASE 모두 긴급차량의 지체도는 일반신호제어와 비교하여 44.3%~96.1% 감소하였고, 통행속도는 8.8%~42.0% 증가하는 효과를 나타냈다. v/c 1.0 이상인 과포화 상황이거나 주도로 링크길이가 200m이하인 경우 기존 Preemption 제어가 우수하고, v/c 0.8 이하의 근포화 이하의 상황에서 주도로 링크길이가 500m 이상인 경우 기존 Preemption 제어에 비해 대기행렬길이 제약조건을 고려한 Preemption 제어의 개선효과가 큰 것으로 나타났다.

긴급차량 우선신호시스템 현장운영에 따른 적용성 분석

김상연,고광용,박순용,정영제,이철기 한국ITS학회 2017 한국ITS학회논문지 Vol.16 No.3

긴급출동을 위한 골든타임 확보는 생명과 직결되는 것으로, 초동 출동시간 단축방안에 대한 국민적 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 초동 출동시간 단축을 위해 ‘긴급차량 우선 신호시스템’을 실제 현장에 도입하고, 시범운영한 후 국내 도입가능여부를 판단하였다. 도입 여부 판단은 긴급차량 우선신호 효과검증을 위해 통행시간을 분석하였고, 부방향과 대향직진 방향에 미치는 영향 정도는 알아보기 위해 대기행렬길이 분석을 수행하였다. 분석결과, 긴급차량 효과검증에서는 우선신호를 운영할 경우에 긴급차량의 통행시간이 최대 350%에서 최소 24%까지 감소하는 것을 확인하였다. 우선신호에 의한 부방향과 대향방향의 영향은 포화상태일 때 대기행렬길이가 최대 15분, 근포화상태에서는 30분에서 45분 정도까지 지속되었으며, 비포화 상태에서는 긴급차량 통과 직후에도 대기행렬길이가 감소되는 것으로 나타났다. The golden time of emergency vehicle is directly connected to the public safety. Therefore, national attention has increased to cut down the emergency vehicle’s travel time. In order to shorten the intial dispatch time of it, emergency preemption system was installed at five intersections, and after test operation, whether it could be introduced in the country was estimated. We analyzed the effect of the traffic volume, emergency vehicle’s travel time, and queue length under preemption and non-preemption. In the verification of the emergency preemption system, it was confirmed that the emergency vehicle’s travel time was reduced from 350% to 24% compared to non-preemption system(TOD). In the saturated condition, queue length were remained 15 minutes and near saturated condition was about 30 or 45 minutes. At the non-saturated condition, the queue length’s difference between emergency preemption system and general signal was small.

단지 내 진출입 불허구간의 적정길이 산정에 관한 연구

권성대(Kwon Sung-Dae),박제진(Park Je-Jin),하태준(Ha Tae-Jun),하동익(Ha Dong-Ik) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 D Vol.30 No.4D

현재, 단지 내 진출입 불허구간의 설치 및 운영에 대한 명확한 설치기준이 없어 교통소통과 안전에 많은 문제가 발생하고 있는 실정이나, 단지 내 진출입 불허구간에 관한 연구는 미흡하여 합리적인 설계가 이루어지지 못하는 실정이다. 이에 본 연구에서는 단지 내 진출입 불허구간을 진입부와 진출부로 분류하여 진 · 출입부 적정길이를 산정하였다. 진입부 적정길이 산정은 횡단보도 위치 및 정지선 이격거리와 2차로 진입차량 대기행렬 길이, 안전을 고려한 여유거리 등을 고려하여 산정하였으며, 진출부 적정길이 산정은 횡단보도 위치 및 차량길이와 가로교차로 진출차량의 행태를 고려하여, 조사지점과 거리별로 진출부 차간간격을 비교 · 분석하여 산정하였다. 이와 같이 단지 내 진출입 불허구간을 대상으로 차량행태 조사와 교통소통 및 안전을 고려한 진출입 불허구간의 적정길이를 제시함으로써, 향후 단지 내 진출입 불허구간의 적합한 설치기준 및 운영에 이바지할 것으로 판단된다. At present, many problems in traffic operation and safety occurs since there is no clear design criteria on designating the not-permitted entrance/exit section at curb areas within complex areas. Even, there is no specific and detailed researches on the not-permitted entrance/exit section by now. This research calculated the proper length of the entrance/exit section at curb areas by dividing the access not-permitted section into the two sections. First, the calculation of the entrance section was done by considering the location of crosswalks, stop line clearance, the queue length of vehicles approaching to second lanes, and marginal distance for safety have been considered. Second, the calculation of the exit section was done by comparing and analyzing the distance between cars of the entrance section according to the investigation point and the distance considering the location of crosswalks, the behavior of exit vehicles and the length of vehicles. In conclusion, by presenting the proper length in consideration of the traffic operation and safety on the access not-permitted section within complex areas, it can be used as a traffic safety improvement alternative and will be contributed in establishing and operating the proper installation criteria for the access not-permitted section within complex areas.

도시부 도로상의 진출입부 접속형태 결정에 관한 연구

이형무,권성대,오석진 대한토목학회 2023 대한토목학회논문집 Vol.43 No.2

Cities are continued to be highly advanced and metropolitanized. Lands adjacent to road make entry/exit connection increase along with construction of facilities for various purposes. However, in the absence of specific installation standards of entry and exit connection, inappropriate access location, types of access, and operation methods are deteriorating the level of traffic services at existing roads and intersections. Therefore, in order to minimize the traffic impact from entrances connected to minor arterial roads and colletor roads, first, this study re-established the waiting length in the intersection of upstream and downstream and length required for changing lanes and between entrance/exit and connection, considering the road and traffic environment in contact with the entrance. Second, it is suggested that the operation method depending on the connection type and whether to install left turn lane and acceleration and deceleration lane can be determined quantitatively by relation with the service level of nearby intersection after calculating the threshold amount of business site through negative social cost, which is the difference between the installation cost of the left turn lane and the acceleration and deceleration lane according to the type of access to the entrance and exit. 도시의 토지이용은 지속적으로 고도화, 광역화 추세로 도로와 접한 주변 토지들은 다양한 용도의 시설물 건설과 함께 진출입부 접속도 증가하고 있다. 그러나 구체적인 진출입부 설치 기준이 없는 상황에서 부적절한 접속위치와 접속형태, 그리고 운영방식은 기존 가로 및 교차로의 교통 서비스수준을 악화시키고 있다. 이에 본 연구는 도시부 보조간선도로와 집산도로에 접속되는 진출입부의 교통상의 영향 최소화를 위해 첫째, 진출입부와 접한 도로․교통 환경을 고려하여 상․하류부 교차로의 대기행렬 길이와 진출입부에서 교차로간 차로변경에 필요한 소요길이를 재정립하여 기존 상․하류 교차로 사이에서 물리적으로 접속 가능한 진출입부 접속위치 및 접속형태 결정 기준을 제시하였다. 둘째, 진출입부 접속형태(신호교차로, 단순접속교차로)에 따른 좌회전차로와 가․감속차로의 교통시설 설치 비용과 진출입부 설치 전․후의 교통 비용의 차이인 부(-)의 사회적 비용을 통해 사업지 임계유발량을 산정한 후 주변 교차로 서비스수준과의 관계로부터 진출입부 운영방식을 정량적으로 결정할 수 있음을 제시하였다.