상태변화량(SMD) 판정기법에 의한 수정 McMaster 돌발검지 알고리즘 개발
Development of a Modified McMaster Incident Detection Algorithm by State Moving Distance Technique
- 주제(키워드) McMaster 돌발검지 알고리즘 , 단위교통량에 대한 평균점유율 비 , 상태변화량(State Moving Distance) , 이동부담가중치(Moving Stress Weight)
- 발행기관 아주대학교 대학원
- 지도교수 이승환
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 건설교통공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
돌발검지 모형은 국외는 물론 국내에서도 매우 핵심적 요소기술 중 하나이다. 외국의 약 30년 이상의 연구개발 사례를 비춰볼때, 국내의 경우는 약 14건의 연구개발 사례를 가지고 있을 뿐이며, 여전히 국내 고유의 돌발검지 알고리즘 개발의 필요성이 시급히 요구되고 있는 실정이다. 이러한 국내 돌발검지 알고리즘 개발의 필요성은 국내 관련 연구개발 결과는 물론 국외에서의 적용사례를 국내에 도입하여 적용 시 적용효과 측면에서 기대에 미치지 못했기 때문이다. 이러한 기존 돌발검지 모형이 적용 효과가 저조한 원인은 외국에서 개발된 모형을 국내에서 적용 시 모수의 최적화가 어려운 반면 근본적으로 국내 고유의 돌발검지 모형 및 연구개발이 미흡했기 때문이다. 본 연구는 국내 ? 외 돌발검지 알고리즘과 관련한 연구개발 및 적용사례를 토대로 조사 ? 분석에 의해서 문제점과 기초 자료의 전처리과정으로서 지점 대표치 산출 방법에 대한 제안방법을 제시하였으며, 기존의 McMaster 돌발 검지 알고리즘이 갖는 문제점을 극복하고 이를 기반으로 보다 향상된 돌발 검지 알고리즘을 개발하기 위하여 『단위 교통량에 대한 평균 점유율의 비』의 개념적 정립을 통한 상태변화량(SMD)판정기법에 의한 수정 McMaster 돌발검지 알고리즘을 개발하는데 주안점을 두었다. 본 연구에서 제안한 상태변화량(SMD)판정기법에 의한 수정 McMaster 돌발 검지 알고리즘에 대한 검증은 한국도로공사의 경부선 15.7Km 구간에 설치된 15개 루프검지기에서 30초 간격으로 약 한달 동안 수집된 자료를 토대로 기존 McMaster 알고리즘과 제안한 알고리즘의 비교실험을 실시하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 지점대표치 산출을 위한 전처리 과정으로서 점유율에 의한 지점 대표치 산출방식을 제시하였으며, 수행결과 제안한 방법이 기존의 차로 간 평균치 산출에 의한 방법 및 교통량 가중치에 의한 대표치 산출방법보다 교통상황을 판단하는데 효과가 더 있음을 확인하였다. 둘째, 본 연구는 기존 McMaster 알고리즘의 문제점을 개념적으로 극복하고 돌발검지 알고리즘의 효율성을 제고하기 위한 일환으로서『단위 교통량에 대한 평균 점유율의 비』의 개념적 정립을 통하여 McMaster 알고리즘에서 설명할 수 없었던 교통상태의 그룹 별 영역을 정의하였다. 이러한 교통상태 영역의 정의는 궁극적으로 교통상태 영역 별로 운전자가 동질적으로 체감하게 되는 영역으로서 기존 McMaster 알고리즘에서 정의할 수 없음으로 인하여 오검지를 유발할 수 있는 근본적인 요인을 최소화할 수 있었다. 또한 본 연구에서 제안한 상태영역에 대한 개념적 정립은 McMaster 알고리즘의 상태영역 결정과정에서 모호성을 갖는 LQDF에 대한 정의를 보다 명확하게 할 수 있는 근거를 마련하였다. 셋째, 본 연구는 교통량점유율의 템플릿 상의 산포도와 『단위교통량에 대한 평균 점유율의 비』를 융합하여 생성되는 이동부담 가중치(Moving Stress Weight, 이하 MSW라 칭함)를 통하여 상태 전이에 따른 이동거리를 토대로 돌발 상황을 결정하는 결정 식과 이를 기초로 한 지점 내 돌발검지와 지점 간 돌발검지 알고리즘을 각각 제시하였다. 제시한 알고리즘의 수행결과 검지율 측면에서 26.7 ~ 47 %의 개선효과를 얻었다. 넷째, 본 연구에서 정립한『단위교통량에 대한 평균 점유율의 비』는 모든 교통 상황에 적용이 가능하다. 그러나 도로의 기하 구조적 특성에 따른 교통 상태 영역의 변화는 불가피하다. 이는『단위교통량에 대한 평균 점유율의 비』가 다양한 도로의 기하 구조적 특성에 따른 교통류 패턴을 상태 영역에 따라 자동적으로 결정할 수 있는 특징적 요소를 정립시키지 못하였기 때문인 것으로 판단되었다. 다섯째, 『단위교통량에 대한 평균 점유율의 비』를 융합하는(통상 MSW라 칭함) 과정에서 급격한 상태 전이가 나타나는 현상이 발생되었다. 이러한 상태 전이 이동현상은 주로 순간적으로 급격한 변화를 갖는 교통자료에 의하여 발생 되며, 오검지를 유발하는 근본적인 원인이 된다. 이러한 순간적인 상태 전이 이동 현상은 주로 현장자료의 오검지에서 비롯되는 것으로 판단되었으며, 본 연구에서는 이를 평활화 처리기법을 통하여 이에 대한 영향을 최소화 할 수 있었다. 본 연구의 종합적 결론으로서 본 연구에서 대상으로 한 돌발 상황 검증을 위한 기초자료가 소통원활의 교통수요가 적은 새벽시간 대의 자료를 대상으로 하고 있다는 측면에서 제안된 알고리즘의 개념적 접근방법이 기존 McMaster 알고리즘보다 명확한 성능적 우위에 있음이 검증되었다.
more초록/요약
The incident detection model is one of the core technologies in and outside the country. Looking back to the past 30-year researches and developments, this country only has 14 cases. The national and foreign R&D results did not meet the market demands, it is required to develop an exclusive incident detection algorithm for the nation. Low efficiency of the previous incident detection model is due to the lack of development in the nation as well as the hard parameter optimization when the system applies the foreign cases. This research proposes a station value calculation as a pre-process of the basic data and troubles from the R&D and the applied cases related the incident detection model across the countries. In addition, it focuses on the development of a modified incident detection algorithm by the state moving distance(SMD) technique, which is from 『Average occupancy rate of the unit volume』 in order to improve the algorithm and get rid of the problems of the past McMaster algorithm. The incident detection algorithm by the SMD technique is guaranteed on the Gyungbu express highway. Based on the every 30 sec data of the 15 loop detectors for a month on 15.7km section of the highway, the comparison between the proposed algorithm and McMaster algorithm has been done. The result is as follows. 1st, This study is the pre-process for the station value calculation. It found out the proposed calculation is much efficient to recognize the traffic status than the previous average-oriented calculation. 2nd, This study overcomes problems of the McMaster algorithm and focuses on the incident algorithm efficiency. It identifies each area of an inexplicable traffic status on the McMaster algorithm thanks to the 『Average occupancy rate of the unit volume』. The identification of the traffic area, which the McMaster is not able to identify, means that the drivers feel the same traffic condition in the same area. It is able to minimize fundamental factors to cause errors, and it confirms the more precise identification of LQDF, which has ambiguity in decision of McMaster algorithm status. 3rd, This study proposes algorithms of a station incident detection and detection between stations. Those detections are based on the incident calculation by the moving stress weight(MSW). MSW is combination of volume - occupancy template dispersion and 『Average occupancy rate of the unit volume』. The research got 26.7 ~ 47 % improvement in an aspect of the proposed algorithm result. 4th, Identified 『Average occupancy rate of the unit volume』 is available to apply to any traffic condition. However it is not available for an exclusive road structure. That means 『Average occupancy rate of the unit volume』 does not perfectly set the automatic identification for any kinds of traffic patterns, especially on the exclusive road structure. 5th, The steep movement comes out during the MSW. This movement is caused by the sudden change of the traffic data, and could lead a false detection. The movement is allegedly from the site equipment error. Its affect could be minimized by the smoothing process. In conclusion, a modified incident detection algorithm by the state moving distance(SMD) technique is prior to the past McMaster algorithm in that the test has been done at dawn when the traffic flow is low.
more목차
제1장 서론 = 1
제1절 연구의 배경 및 목적 = 1
제2절 연구의 내용 및 방법 = 3
제2장 기존 돌발 상황 검지 기법 검토 = 5
제1절 기존 돌발 상황 검지 기법 = 7
제2절 국·내내 외 돌발관리 운영시스템 = 14
제3장 McMaster 알고리즘 적용성 분석 = 31
제1절 Catastrophe 이론 = 31
제2절 McMaster 알고리즘 특징 = 33
제3절 McMaster 알고리즘의 적용상의 한계 = 50
제4장 상태변화량(SMD)판정기법 돌발검지 알고리즘 개발 = 55
제1절 현장자료 수집 = 55
제2절 점유율 가중치 선정방식 = 59
제3절 상태변화량(SMD)판정기법 돌발검지 알고리즘 = 75
제5장 상태변화량(SMD)판정기법 돌발검지 알고리즘 검증 = 94
제1잘 검증절차 및 자료구성 = 94
제2절 상태변화량(SMD)판정기법 돌발검지 알고리즘 검증 = 98
제6장 결론 및 향후 연구방향 = 106
제1절 결론 = 106
제2절 향후 연구방향 = 108
참고문헌 = 110
부록 = 114
