ITS센터 간 국제표준통신규격(DATEX) 기반 신호제어시스템 평가모형 개발 연구
Development of an Online Evaluation Model for Real-Time Traffic Control System based on ITS Center-to-Center Protocol
- 주제(KDC) 534
- 주제(DDC) 388
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이승환
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 건설교통공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
본 연구는 국내 실시간 교통신호제어환경에 ITS센터 간 국제표준통신규격인 DATEX-ASN을 통신체계로 적용하여 온라인으로 교통신호제어시스템을 평가하는 방법론을 제시하였다. 또한 개발된 평가모형을 이용한 신호제어 운영실험을 통하여 교통신호제어시스템에 대한 모형의 실시간 운영성능을 검증하였으며, 모의실험 신뢰성 실험을 통하여 평가모형으로서의 유효성을 검증하였다. 모형개발을 위해 먼저 DATEX-ASN규격을 기반으로 동작하는 COSMOS 교통신호제어시스템용 통신체계가 개발되었다. 개발된 통신체계는 센터장치의 통신서버에 DATEX Client 모듈로 탑재되었으며, 현장장치를 대신해 교통제어에 대한 평가를 할 수 있도록 시뮬레이션 소프트웨어에 DATEX Server 모듈로서 탑재되었다. 이 방법은 교통신호제어시스템의 중앙장치들과 시뮬레이션 모형이 DATEX를 기반으로 하는 통신체계를 이용해 신호제어변수와 검지기정보를 교환함으로써 가상교차로들을 온라인으로 제어할 수 있게 해준다. 개발된 DATEX기반 온라인 평가모형에서 시뮬레이션 소프트웨어로는 CORSIM(5.0)이 사용되었으며, RTE모듈로 상호 정보교환을 수행하는 기능과 원격명령으로 모의실험 교차로의 현시진행을 수행하는 기능이 구현되었다. 개발된 평가모형의 COSMOS 실시간 제어성능을 검증하기 위해 통신속도를 변화해 가며 신호제어 운영실험을 수행하였다. 이 실험을 통해 개발된 평가모형은 최소한 9600bps 이상의 속도에서 실시간 운영성능을 보장하는 것으로 나타났다. 이 결과는 향후 국제규격을 도입하기 위해 통신환경의 개선이 필요하다는 것을 나타낸다. 개발된 평가모형이 실제 활용 범위가 될 광역네트워크 또는 도시전체를 평가할 수 있는지를 검증하기 위해 과천시 전체 가로망을 사례 연구의 범위로 하여 모의실험 신뢰성을 분석하였다. 모형의 신뢰성 분석은 도시 전체 네트워크를 CORSIM 자체 독립 모의실험에서 나타난 각 링크별 지체시간 분포가 실시간 교통신호제어시스템에 의해 온라인으로 수행된 모의실험 결과와 같은 분포를 보이는지를 통계적으로 검증하는 과정으로 이루어졌으며, 분석 결과 평가모형으로서 유효함을 증명하였다. 과거의 Micro-HILS시스템이 현장장치 기반의 물리적 제어환경까지 고려한 신호제어 평가모형이었다면 본 연구에서 제시된 모형은 센터와 온라인으로 연계하여 시뮬레이션을 수행하는 중앙장치 기반 평가모형이라고 할 수 있다. 이 평가모형은 다양한 제어알고리즘 평가는 물론 현실을 그대로 반영한 운영 대안의 평가도 가상 네트워크에서 모의실험을 통해 분석할 수 있게 한다. 온라인 평가모형은 현실적으로 매우 많은 시간과 노력이 필요한 다양한 운영대안들을 제어시스템에 연결하여 실시간 평가가 가능하기 때문에 그 활용도가 매우 높다고 할 수 있다. 또한 새로운 제어알고리즘을 개발하는 데에도 많은 시간적 경제적 비용을 줄여 주는 장점을 제공한다. 따라서 향후 이 평가모형을 활용한 다양한 운영평가기법이 연구되어야 할 필요가 있다. 그리고 신호제어시스템에서 운영되는 많은 양의 제어파라미터들을 시나리오 구축과 모의실험 네트워크에 일관성 있게 입력하는 표준화된 자료변환방법 연구가 필요하다.
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 연구의 배경과 목적 1
제 2 절 연구의 방법 5
제 3 절 연구의 기대 효과 9
제 2 장 관련 문헌 및 기존 연구 고찰 10
제 1 절 기존 연구 고찰 10
제 2 절 국내외 DATEX-ASN 적용 사례 23
제 3 절 기존 평가모형의 한계 27
제 3 장 온라인 평가모형 개발 29
제 1 절 DATEX-ASN 통신체계 개발 29
제 2 절 온라인 평가모형 개발 66
제 3 절 평가모형의 실시간 운영성능 검증 실험 71
제 4 절 평가모형의 신호계획 반영 정확도 검증 81
제 4 장 사례 적용 연구 85
제 1 절 사례지역 교통운영현황 85
제 2 절 모의실험 교통네트워크 구축 89
제 3 절 평가모형의 모의실험 신뢰성 검증 92
제 5 장 결론 97
參 考 文 獻 99
略 語 一 覽 102
【 表 目 次 】
<표 1> 선행연구에서 제시한 통신규격의 실시간 교통신호제어시스템 적용성 평가 항목 12
<표 2> NTCIP규격의 통신속도별 상황정보 시간지연 측정 결과 12
<표 3> NTCIP규격의 통신속도별 Cycle Delta 측정 결과 14
<표 4> 교통신호제어시스템 평가방법별 주요내용 및 장단점 18
<표 5> 평가범위에 의한 HILSS 구분 22
<표 6> 건설교통부 DATEX기반 교통정보교환기준 정보 구성 24
<표 7> 건설교통부 교통정보교환기준 중 소통정보 메시지 구성 24
<표 8> ASN.1으로 기술된 DATEX 프레임 구조 30
<표 9> ASN.1으로 기술된 DATEX DATA(센터-센터 메시지)의 구조 32
<표 10> ASN.1으로 기술된 DATEX Header Option 33
<표 11> ASN.1으로 기술된 DATEX PDU 자료 구성 35
<표 12> BER(Basic Encoding Rules) 인코딩 기본 구조 37
<표 13> 기본타입 정해진 길이의 Identifier Octet 구조 38
<표 14> ASN으로 기술된 정보 요청 형식(Subscription PDU) 50
<표 15> ASN으로 기술된 정보 공개 형식 55
<표 16> 개발시스템의 Subscription 메시지의 인코딩 및 디코딩 결과 64
<표 17> 개발시스템의 Publication 메시지의 인코딩 및 디코딩 결과 65
<표 18> 실험 측정 항목 및 내용 72
<표 19> 통신속도별 상황정보 시간지연 측정 결과 74
<표 20> 통신속도별 EOC 처리 소요시간 측정 결과 75
<표 21> 통신속도별 주기 편차 측정 결과 77
<표 22> 온라인 평가모형의 신호계획 반영 정확도 82
<표 23> 온라인 평가모형의 신호계획 반영 정확도 83
<표 24> 녹색시간 독립표본 t-test(Independent Sample T-Test) 결과 84
<표 25> 사례연구를 위한 과천시 교차로별 신호 현시 체계 87
<표 26> 검증을 위한 랜덤시드 적용 93
<표 27> 신뢰도 검증을 위한 지체시간(초) 샘플 94
<표 28> CORSIM독립모의실험(Offline)과 평가시스템(Online)의 통계량 96
<표 29> CORSIM독립모의실험(Offline)과 평가시스템(Online)의 t-test 결과 96
