4지교차로에서 반감응신호제어와 보행자 작동기 도입을 통한 지체감소 연구
Study on Delay Reductions at Four-Leg Intersections by Adopting Semi-Actuated Signal Control and Pedestrian Push-Button
초록/요약
현재 국내 일반국도상의 대부분의 교차로는 교통량을 고려하지 않는 고정시간 제어방식으로 운영되고 있다. 그러나 일반국도의 특성상 도로의 기능적인 측면에서 이동성이 중요시되고 있으나, 고속도로와 달리 국도에는 신호교차로가 존재하여, 교차로 지체가 발생한다. 이러한 교차로 지체는 시간낭비, 연료낭비, 대기오염 유발 등과 같이 커다란 사회적 손실을 가져온다. 일반국도에서의 교통혼잡비용은 2007년 약 4조 9,319억원에 이른다. 특히 일반국도의 특성상 주도로의 교통량은 많고, 부도로의 교통량은 적은 교차로가 많은데도 불구하고, 고정식 제어를 운영하므로 인해서 주도로의 지체를 야기하고 있다. 또한 지방부의 국도일수록 보행자 수는 적으나, 교차로 특성상 보행자신호가 꼭 필요한 곳에서는 보행자신호 때문에 부도로의 최소녹색시간을 줄일 수가 없다. 따라서 본 연구에서는 위와 같은 교차로의 문제를 해결하기 위해서 반감응제어와 보행자작동신호기를 이용한 신호제어를 정립하고, 그 효과에 대해서 입증하고자 한다. 본 연구는 교통상황을 현실적으로 상세하게 묘사할 수 있는 미시교통분석모형인 VISSIM을 이용하여 효과를 분석하였다. VISSIM에서는 본 연구에 필요한 반감응제어와 보행자감응제어를 구현할 수 있는 NEMA감응 기능을 제공하고 있다. 모형에서 구현되는 교통현상을 보다 현실적으로 표현하기 위해서는 각종 파라미터를 조정하여 현실에 맞추어야 한다. 이러한 과정을 정산(calibration)이라한다. 이러한 정산과정을 수행함으로써 실험 대상지의 교통현상을 보다 정밀하고 현실적으로 묘사하도록 노력하였다. 정산을 위해서는 시뮬레이션에서 생산된 지표와 실제 지표를 비교하여야 한다. 본 연구에서는 정산을 위한 지표로 통행시간을 선정하였으며, GPS를 장착한 차량으로 실제 통행시간을 추출하였다. VISSIM과 같은 미시교통분석모형은 난수에에 따라 그 결과가 달라지는 단점이 존재한다. 따라서 이러한 특성을 고려하기 위하여 난수를 바꾸어가면서 시간대별로 시나리오당 총 30회의 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에서는 정주기제어 신호운영(시나리오1), 반감응제어 신호운영(시나리오2), 반감응제어 + 보행자작동신호기제어 신호운영(사나리오3)을 포함한 세가지 시나리오를 가정하였다. 주도로의 교통량이 많고, 부도로의 교통량과 보행자가 적을 경우에 주도로의 직진방향에 현시시간을 전이시킴으로써, 주도로(연동화 현시)의 연동폭이 증가되는 효과를 입증하려 하였다. 시뮬레이션 결과 각 시나리오별로 네트워크 전체 평균지체는 비슷하였고, 시나리오1보다 시나리오2의 경우, 주도로의 통행시간은 약 1.0%의 개선 효과를 보였고, 주도로의 평균지체는 약 2.7%의 개선효과를 보였다. 시나리오1보다 시나리오3의 경우, 주도로의 통행시간은 약 4.4%의 개선 효과를 보였고, 주도로의 평균지체는 약 13.0%의 개선효과를 보였다. 또한 시나리오2보다 시나리오3의 경우가 주도로의 통행시간은 약 3.5%의 개선 효과를 보였고, 주도로의 평균지체는 약 10.5%의 개선효과가 있음을 입증하였다. 이러한 개선의 이유는 부현시의 남는 시간을 주도로의 현시에 전이시킴으로써 연동폭을 증가시켰기 때문이었다. 본 연구에서 입증된 제어방법을 교통량과 보행량이 불균형한 일반국도의 교차로에 적용할 경우 주도로 통행량 증가 및 교통혼잡완화 등의 효과를 기대해 볼 수 있겠다.
more초록/요약
The signalized intersections on the national highways in Korea are operated under fixed-time signal control without appropriate considerations on traffic fluctuations. Even though the mobility on the national highways is the primary feature to be considered, the national highways suffer from chronic traffic congestion due to too many traffic signals. Many signalized intersections show the typical intersection geometry of a major street with a minor crossroad of which traffic volumes and pedestrians are low in general, especially in rural areas. Such intersections show generally long green time for the minor crossroads in order to serve pedestrian crossing time regardless of the number of pedestrians currently. In other words, traffic operators can not reduce the interval of the green indications for the minor crossroads due to such a constraint like pedestrian time. This research effort was initiated to solve such a problem which is common on the signalized intersections on the national highways by introducing semi-actuated signal control and pedestrian push-button systems. To this end, this research effort will evaluate the effects of the introduction of semi-actuated signal control and pedestrian push-button systems on the signalized intersections on the national highways. Such an evaluation may have too many constraints to be conducted in the real site. Therefore, the evaluation was conducted using VISSIM, which is a microscopic traffic simulation model. VISSIM is known as a good tool which is able to represent the traffic condition in a realistic manner. VISSIM requires many different types of parameters which are used to reflect characteristics of traffic flow, traffic control systems, driving behavior, etc. in a realistic way. This research effort applied the calibration method in order to make the CORSIM model for the test site more realistic. This research effort evaluation three scenarios including i) fixed signal control in use (Scenario 1), ii) semi-actuated signal control (Scenario 2), iii) semi-actuated signal control + pedestrian push-button (Scenario 3). The purpose of the evaluation was on examining the degree of effects of shifting saved times on minor crossroads to major road, i.e., coordinated phases, three scenarios. As results of evaluations through simulation, the three scenarios showed a similar level of network-wide average delays. However, compared with Scenario 1, Scenario 2 showed 1.0% and 2.7% improvements on travel times and average delays on the coordinated movements, respectively. In addition, compared with Scenario 1, Scenario 3 showed 4.4% and 13.0% improvements on travel times and average delays on the coordinated movements, respectively. Finally, Scenario 3 showed 3.5% and 10.5% improvements over Scenario 2. Conclusively, The introduction of the semi-actuated signal control and pedestrian push-button can increase progression bandwidth on the national highways by shifting used green time on minor crossroads to the coordinated movements can improve the progression of coordination.
more목차
제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제1항 연구 배경 1
제2항 연구 목적 3
제2절 연구의 범위 및 방법 4
제1항 공간적 범위 4
제2항 내용적 범위 5
제3항 연구의 방법 5
제2장 기존이론 고찰 6
제1절 신호제어의 분류 6
제1항 연동여부에 의한 분류 7
제2항 신호시간 결정방법에 의한 분류 8
제3항 교통신호제어기의 분류 11
제2절 보행자 작동신호기 12
제1항 보행자 작동신호기의 정의 및 특징 12
제2항 보행자 작동신호기 설치기준 12
제3항 보행자 작동신호기 설치현황 16
제3절 신호제어 요소 19
제1항 검지기 19
제2항 신호연동계획 23
제4절 기존연구 고찰 33
제5절 알고리즘 작성 35
제1항 반감응신호제어 35
제2항 보행자 작동기를 이용한 신호제어 39
제3항 반감응 및 보행자 작동기를 이용한 신호 알고리즘 41
제3장 자료수집 및 네트워크 구축 43
제1절 자료수집 43
제1항 대상교차로 선정 43
제2항 신호현시조사 46
제3항 교통량 및 보행교통량 조사 48
제2절 네트워크 구축 53
제1항 미시교통분석모형의 선정 53
제2항 VISSIM 네트워크 구축 53
제3항 VISSIM 네트워크의 정산 55
제4장 감응식제어와 보행자 작동신호기 효과분석 59
제1절 효과분석을 위한 시나리오 작성 59
제2절 시뮬레이션 수행 63
제3절 효과분석 결과 64
제1항 오전 10시∼11시 교통 및 신호운영 상황 분석 결과 65
제2항 오전 9시∼10시 교통 및 신호운영 상황 분석 결과 71
제3항 오전 8시∼9시 교통 및 신호운영 상황 분석 결과 77
제4항 평가 결과 요약 83
제5장 보행자 작동신호기 및 반감응제어 도입확대 방안 84
제6장 결론 및 향후 연구 86
제1절 결론 86
제2절 향후 연구 87
참고문헌 88
Abstract 90
