도로교통망의 효율적 운영을 위한 동적 VMS 메시지 셋 최적화에 관한 연구
A Dynamic VMS Message Set Optimization for Efficient Road Traffic Network
- 발행기관 아주대학교 대학원
- 지도교수 최기주
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 공학계열
- 본문언어 한국어
초록/요약
VMS를 통해 제공되는 실시간 교통정보는 운전자의 통행경로선택에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 VMS 정보를 이용한 운전자 통행경로 제어를 통해 도로망 전체의 운영효율을 최적화하고자하는 다양한 연구들이 이루어져 왔다. 본 연구에서는 실시간 교통운영제어시 도로망 전체의 총 통행시간을 최소화할 수 있는 VMS 정보 제공 조합을 산출하는 VMS 정보제공 최적화 모형을 구축하였다. 우선 운전자의 경로선택을 현실감 있게 반영하기 위해 Stated Preference(SP) 조사를 바탕으로 한 VMS 정보 제공시 운전자 경로선택행태모형을 개발하였다. VMS를 통해 제공되는 메시지 내용과 표출주기가 주어졌을 때 최적의 VMS 정보제공 조합은 유전자 알고리즘을 이용하여 구했으며, 최적해 산출과정에서 필요한 교통분석은 미시적 교통시뮬레이션인 파라믹스를 이용하였다. VMS에 표출되는 메시지 내용의 개수와 표출주기를 다르게 하여 설정한 다양한 시나리오들에 대해 VMS 정보제공 최적화 모형을 적용하여 모형의 적합도와 적용가능성을 평가하였다. 실험결과를 살펴보면 모든 시나리오에서 본 모형이 효과적으로 최적해를 찾아가는 것으로 나타났다. VMS 설치 전후를 비교하면 VMS를 운영하였을 때 도로망의 총 통행시간을 줄일 수 있는 것으로 나타났으며, VMS 정보의 표출주기가 짧을수록 VMS 메시지 내용의 개수가 작은 것이 총 통행시간을 감소시키는데 유리한 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발된 최적화 모형은 운전자경로선택, 최적화, 그리고 시뮬레이션별로 각 구성요소가 모듈화되어 해당 구성요소별로 새로운 형태의 모형으로 대체가 용이하다. 이러한 모듈화는 최적화 모형을 첨단교통제어시스템에서 활용하고자 할 때 해당 시스템의 특성과 기능에 맞게 변경이 용이하다는 장점이 있다. 본 연구에서 제시된 최적화 모형은 실시간 연산처리 문제가 해결되면 대규모 실제 도로망에서 실시간 VMS 운영 전략수립에 중요한 역할을 하게 될 것으로 기대된다.
more초록/요약
Real-time traveler information disseminated through Variable Message Signs (VMS) is known to have effects on driver route choice decisions. In the past, many studies have attempted to optimize the system performance using VMS message content as the primary control variable of driver route choice. This research proposes a VMS information provision optimization model which searches the best combination of VMS message contents and display sequence to minimize the total travel time on a highway network considered. The driver route choice models under VMS information provision are developed using a stated preference (SP) survey data in order to realistically capture driver response behavior. The genetic algorithm (GA) is used to find the optimal VMS information provision strategies which consists of the VMS message contents and the sequence of message display. In the process of the GA module, the system performance is measured using micro traffic simulation. Simulation experiments are implemented to test the performance of the proposed optimization model under several different VMS information provision scenarios through varying the number of VMS message contents and the frequency of VMS message update. The experiment results highlight the capability of the proposed model to search the optimal solution in an efficient way. The results show that the traveler information conveyed via VMS can reduce the total travel time on a highway network. They also suggest that as the frequency of VMS message update gets shorter, a smaller number of VMS message contents performs better to reduce the total travel time, all other things being equal. The VMS information provision optimization model developed in this research is modular, implying that each model component such as driver route choice, optimization, and simulation, can easily be replaced with other model. This modularity provides flexibility in the real-time deployment of the proposed model for advanced traffic control systems through replacing corresponding model components with other alternative models to generate better performance and/or satisfy the system requirement. With the computational tractability of the proposed model achieved, this study can be viewed as a promising methodological perspective to address the real-time VMS operation strategies for large-scale highway networks,
more목차
목차
국문요약 = ⅰ
표 차례 = ⅴ
그림차례 = ⅶ
제1장 서론 = 1
제1절 연구의 배경 및 목적 = 1
제2절 연구의 범위 및 절차 = 3
1. 연구의 범위 = 3
2. 연구의 절차 = 4
제2장 기존연구와 이론적 고찰 = 5
제1절 관련연구 = 5
1. 국내·외 관련연구 = 5
제2절 교통정보와 정보의 역효과 = 8
1. 교통정보(Traffic Information) = 8
2. 향상된 정보의 잠재적인 역효과 = 10
제3절 국내·외 VMS 운영사례 및 설치기준 = 12
1. 국내 VMS 운영지침 = 12
2. 국외 VMS 운영사례 = 13
3. 국내·외 VMS 운영사례를 통한 시사점 = 15
4. 국내 VMS 설치위치 기준 및 현황 = 17
5. 국외 VMS 설치위치 기준 및 현황 = 19
제4절 VMS의 정보제공에 따른 운전자 행태변화 고찰 = 20
1. 정보표출 내용 및 순응율 = 20
제5절 유전알고리즘의 이론적 고찰 = 26
1. 유전알고리즘의 개요 = 26
2. 모형의 유전알고리즘 적용 = 31
3. 모형의 유전알고리즘 절차 = 32
4. 유전알고리즘의 교통 적용 분야 = 34
5. 일반적인 경로전환 모델 = 36
제6절 ITS 효과분석 시뮬레이션 고찰(VMS 위주) = 37
1. 시뮬레이션 개요 = 37
2. ITS 효과분석 시뮬레이션 모형의 고찰 = 38
3. 파라믹스 모듈 소개 = 40
4. Paramics Modeling의 기능 및 특징 = 43
제3장 도로교통망의 효율적 운영을 위한 동적 VMS 메시지 셋 최적화 모형 개발 = 47
제1절 개요 및 최적화 방법 = 47
1. 동적 VMS 메시지 셋 최적화의 개요 = 47
2. 동적 VMS 메시지 정의 = 49
3. 최적화 방법 = 53
제2절 운전자 행태모형 개발 = 55
1. SP 설계 및 설문분석 = 55
2. 운전자 행태모형개발 = 64
제3절 최적화를 위한 유전알고리즘 = 70
1. GA를 이용한 모형구축의 개요 = 70
2. 최적화 과정 = 71
3. 최적화를 위한 염색체 표현 = 71
4. GA를 이용한 동적 VMS 메시지 셋 최적화 알고리즘 구축 = 73
제4장 모형의 평가 및 결과 = 76
제1절 적용 네트워크 = 76
1. 기본가정 = 76
2. 모형 적용네트워크 = 77
3. 모형 적용 시나리오 구성 = 80
4. 모형 최적화 수행과정 = 81
제2절 모형 평가 결과 = 84
1. 시나리오 1(메시지 내용 : 4 개, 표출주기 : 5분) = 86
2. 시나리오 2(메시지 내용 : 4 개, 표출주기 : 10분) = 89
3. 시나리오 3(메시지 내용 : 8개, 표출주기 : 5분) = 93
4. 시나리오 4(메시지 내용 : 8개, 표출주기 : 10분) = 96
5. 시나리오별 비교결과 = 100
제5장 결론 및 향후과제 = 103
제1절 결론 = 103
제2절 향후 과제 = 106
참고문헌 = 108
Abstract = 114
부록 = 116
