KR101045863B1 - 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템 - Google Patents

비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 교통상황 판단부; 및 램프미터링부;를 포함하는 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템에 있어서, 교통상황 판단부는 차량의 속도 및 교통량을 포함하는 교통상황 신호를 추출하고, 교통상황 신호에 근거하여 돌발상황 및 정체해소를 판단하여, 램프미터링부에 교통상황 신호와, 돌발상황 또는 정체해소 신호를 전송하고; 램프미터링부는 교통상황 신호로부터 충격파 속도를 추출한 후 미터링율을 결정하여 램프미터링을 시행하는 것을 특징으로 하는, 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템에 관한 것이다.

Description

비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템{A Highway Ramp Metering System for Solving Non-recurrent Congestion}
본 발명은 교통상황 판단부 및 램프미터링부를 포함하는 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템에 있어서, 교통상황 판단부는 차량의 속도 및 교통량을 포함하는 교통상황 신호를 추출하고, 교통상황 신호에 근거하여 돌발상황 및 정체해소를 판단하여, 램프미터링부에 교통상황 신호와, 돌발상황 또는 정체해소 신호를 전송하고, 램프미터링부는 교통상황 신호로부터 충격파 속도를 추출한 후 미터링율을 결정하여 램프미터링을 시행하는 것을 특징으로 하는, 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명은 경보수단을 추가로 포함하되, 상기 교통상황 판단부가 상기 돌발상황 신호 또는 정체해소 신호를 경보수단에 전송하는 것을 특징으로 하는, 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 상기 램프미터링부가 충격파 속도를 추출한 후 미터링율을 결정하는 것은, 충격파 속도와 역상관 관계로 미터링율을 결정하는 것을 특징으로 하는, 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템에 관한 것이다.
현재, 국내의 자동차 대수는 1,700만여 대이며, 매년 3% 이상씩 꾸준히 증가하고 있는 추세이다.
이로 인해 국내 고속도로, 특히 수도권 인구밀집지역의 외곽순환고속도로 정체 구간이 꾸준히 증가하여 사회적 손실이 매우 큰 상황이다.
여기에서, 정체상황이란 수요가 적정용량을 초과하거나 적정용량이 수요 이하로 감소하여 병목현상이 발생하는 상황이라고 볼 수 있는데, 이러한 정체는 발생 장소와 시간을 예측할 수 있는 반복 정체와 교통사고나 운동경기, 유지보수 공사, 악천후 등과 같은 돌발 상황 때 발생하는 비 반복정체로 나눌 수 있다.
구체적으로 말해서, 반복 정체는 특정시간, 특정구역에서 반복적으로 나타나는 정체를 의미하는 것으로, 도로 기하구조의 불합리, 합류 및 분류부의 적정용량 초과 등과 같은 도로 자체에 내재되어 있는 원인으로 발생되는 정체로 볼 수 있다.
반면에, 비반복 정체는 교통사고, 교통통제, 악천후, 운동경기, 유지보수 공사 등의 돌발상황으로 인하여 불특정시간, 불특정구역에 생기는 정체를 의미하는 것으로, 도로 자체에 내재되어 있다기 보다는 주로 외부 원인에 의하여 발생되는 정체로 볼 수 있다.
한편, 고속도로 관리 주체는 이러한 정체 상황을 관리하기 위해서 막대한 자본이 소요되는 새로운 도로나 시설을 건설하기 보다는 기존 시설을 보다 효과적으로 사용하는 방안으로서 램프미터링 시스템(Ramp metering system)을 채택하고 있는 실정이다.
여기에서, 램프미터링이란 본선의 교통량과 램프 진입 교통량을 기초로 하여 도출된 정체 해소 방안으로서, 본선 교통량과 램프 진입 교통량을 합한 것이 본선 적정용량을 초과할 경우에 교통량 유입 램프에서 진입조절을 함으로써, 본선뿐만 아니라 램프에서의 정체 상황을 해소하고자 한 것이다.
즉 램프 상의 차량을 본선에 진입시킬 때, 본선의 적정용량을 초과하지 않도록 램프 교통신호를 조절하여 본선의 정체를 감소시키고 안전성을 확보하는 것을 말한다.
한편, 종래에 일반적으로 사용된 램프미터링 방법으로는 ALINEA, Zone 및 Bottleneck 방법 등을 들 수 있는데, 이들 방법은 반복정체 구간에 적용되어서 정체 예방을 하는데 주로 이용되었다.
즉 상기 방법들은, 특정시간에 특정 반복정체 구역이 정체가 되기 전에 램프미터링을 시행함으로써 고속도로 본선의 교통량을 조절하게 된다.
따라서 교통사고, 교통통제, 악천후, 운동경기, 유지보수 공사 등의 돌발상황으로 인하여 불특정시간, 불특정구역에 생기는 비반복 정체에 대처할 수 없는 한계가 발생되게 된다.
또한 상기 방법들은 일반적으로 각 램프마다 단독으로 램프미터링을 시행하기 때문에, 복수개의 램프가 존재하는 구역에서 전체 램프 진입 교통량과 본선 교통량을 고려한 총괄적인 램프미터링을 시행할 수 없는 한계가 발생된다.
따라서 상기 방법들과는 달리, 비반복 정체에도 대처할 수 있고, 또한 복수개의 램프 각각의 미터링율을 결정함으로써, 본선의 비반복 정체상황을 해소할 수 있는 램프미터링 시스템이 절실하다.
한편, 대한민국 등록특허공보 10-0498143호의 고속도로의 차량진입 제어 시스템은, 고속도로를 운행중인 차량의 실제 소통량에 의거하여 차량 진입로에 설치된 신호등의 진입 허용시간이나 간격을 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 종래기술은 고속도로 본선 교통량에 근거하여 램프 교통량을 제어한다는 점에서는 긍정적이나, 본선 교통량의 근거로서 차량의 대수를 집계하는 기능에 그치고 있는바, 본선 교통량이 어느 정도의 정체상황인지 판단하기 어렵고 또한 본선 차량대수만 가지고는 복수개의 램프 각각의 미터링율을 지능적으로 제어하기는 어렵다는 한계가 존재한다.
즉, 본선 교통량이 많아지면 정체상황으로 볼 수는 있으나, 정체되어 있는 차량 대기행렬이 어느 정도 비율로 늘어나는지 등을 판단해야만 정체상황의 정도를 구체적으로 파악할 수 있고, 또한 그 분석에 근거함으로써 주변 복수개 램프 각각의 미터링율을 지능적으로 제어할 수 있기 때문이다.
따라서 본 발명의 목적은, 본선의 정체상황 정도를 실시간으로 정밀하게 파악하는 것에 근거하여 복수개의 램프 각각의 미터링율을 결정함으로써, 본선의 비반복 정체상황을 해소할 수 있는 램프미터링 시스템을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 목적은, 본선의 정체상황 정도를 실시간으로 정밀하게 파악하되 차량 대기행렬이 어느 정도 비율로 늘어나는지 등을 분석하는 것에 근거하여 복수개의 램프 각각의 미터링률을 결정함으로써, 본선의 비반복 정체상황을 해소할 수 있는 램프미터링 시스템을 제공함에 있다.
본 발명은, 교통상황 판단부 및 램프미터링부를 포함하는 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템에 있어서, 교통상황 판단부는 차량의 속도 및 교통량을 포함하는 교통상황 신호를 추출하고, 교통상황 신호에 근거하여 돌발상황 및 정체해소를 판단하여, 램프미터링부에 교통상황 신호와, 돌발상황 또는 정체해소 신호를 전송하고, 램프미터링부는 교통상황 신호로부터 충격파 속도를 추출한 후 미터링율을 결정하여 램프미터링을 시행하는 것을 특징으로 하는, 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
또한 본 발명은, 경보수단을 추가로 포함하되, 상기 교통상황 판단부가 상기 돌발상황 신호 또는 정체해소 신호를 경보수단에 전송하는 것을 특징으로 하는, 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
또한 본 발명은, 상기 램프미터링부가 충격파 속도를 추출한 후 미터링율을 결정하는 것은, 충격파 속도와 역상관 관계로 미터링율을 결정하는 것을 특징으로 하는, 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
본 발명인 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템은, 본선의 정체상황 정도를 실시간으로 정밀하게 파악하는 것에 근거하여 복수개의 램프 각각의 미터링율을 결정함으로써, 본선의 비반복 정체상황을 해소할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한 본 발명인 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템은, 본선의 정체상황 정도를 실시간으로 정밀하게 파악하되 차량 대기행렬이 어느 정도 비율로 늘어나는지 등을 분석하는 것에 근거하여 복수개의 램프 각각의 미터링율을 결정함으로써, 본선의 비반복 정체상황을 해소할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한 본 발명인 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템은, 돌발상황 및 정체해소를 신속하게 경보수단에 전송함으로써, 중앙관제센터의 운영자가 신속하게 대응할 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 돌발상황에 따른 비반복 정체상황을 충격파이론으로 해석한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 주요 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템을 실시했을 때의 주요 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 교통상황 판단부가 돌발상황을 판단하는 주요 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 교통감지부 및 램프미터링부가 연동하여 램프미터링을 시행하는 주요 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 램프미터링부에서 미터링율을 결정하는 주요 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 교통상황 판단부에서 정체해소를 판단하는 주요 흐름도이다.
도 8은 충격파이론의 적용 유무에 따라 돌발상황에 따른 비반복 정체상황이 해소되는 상황을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템을 시뮬레이션 해본 결과를 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 본 발명은 본선의 정체상황 정도를 실시간으로 정밀하게 파악하기 위하여 충격파(Shockwave) 이론을 적용하였음을 밝혀둔다.
즉 교통의 흐름을 유체의 흐름으로서의 교통류로 보고 수리역학적인 원리를 적용시키게 되면, 돌발상황으로서의 충격이 교통류에 영향을 미쳐서 발생되는 정체상황은 교통류의 충격파(Shockwave)로써 해석할 수 있게 된다.
다시 말해, 돌발상황이 발생되면 차량들이 저속으로 이동하거나 정지하여 밀도가 높은 대기행렬을 만들게 되며, 이 대기행렬은 상류부에서 오는 밀도가 작은 차량이 도착할수록 길어지게 되는데, 이러한 상황을 충격파로 해석할 수 있다는 것이다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
도 1은 돌발상황에 따른 비반복 정체상황을 충격파이론으로 해석한 개략도이다.
도 1 (가)에 도시되어 있듯이, 하류부 교통군이 60km/h로 이동하고, 상류부에서 80km/h의 속도로 차량들이 오고 있을 때, 일정 시간이 지나게 되면 하류부 교통군과 상대적으로 속도가 빠른 상류부 교통군이 만나게 되어 상류부 교통군 또한 하류부 교통군에 속함과 동시에 60km/h의 속도로 가게 된다.
하류부 교통군이 80km/h이상으로 이동하지 않는 이상 60km/h로 이동하는 하류부 교통군은 (나)처럼 대기행렬이 계속 길어진다.
이때 대기행렬의 길이가 늘어나는 속도를 충격파속도라고 하면, 충격파속도가 빠를수록 정체되는 차량은 많아지고 정체상황의 정도가 심해지고 있다고 분석될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 주요 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템은 교통상황 판단부(100), 경보수단(200) 및 램프미터링부(300)를 포함한다.
교통상황 판단부(100)는 교통감지부(100) 및 돌발상황판단부를 포함하되, 교통감지부(110)는 속도감지수단 및 교통량감지수단을 포함한다.
램프미터링부(300)는 램프미터링 제어부 및 램프미터링 분석부를 포함한다.
바람직하게, 교통상황 판단부(100) 및 램프미터링부(300)는 다양한 교통 관련 시스템과 연동되어 동작되도록 설계될 수 있으며, 또한 조건에 따라서는 교통상황 판단부(100)에 포함되는 구성요소가 램프미터링부(300)에 포함되거나 또는 그 반대의 경우도 가능하도록 구성될 수 있다는 것을 미리 밝혀둔다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템을 실시했을 때의 주요 흐름도이다.
교통상황 판단부(100)에서 교통상황을 지속적으로 감지하다가 돌발상황이라고 판단이 되면, 경보수단(200)에 돌발상황 신호를 전송하여 운영자가 신속한 대응을 할 수 있도록 한다.
여기에서, 경보수단(200)은 교통관제 중앙센터의 경광등 또는 알람이거나 또는 설계조건에 따라서는 운영자 모니터 화면에 돌발상황 정보가 디스플레이 되도록 하는 수단 등의 각종 경보수단을 의미한다.
또한 교통상황 판단부(100)는 경보수단(200)은 물론 램프미터링부(300)에도 돌발상황 신호를 전송하며, 램프미터링부(300)는 교통감지부(110)와의 연동을 통해 자동으로 미터링율을 결정하고 램프미터링을 시행한다.
구체적으로 보면, 램프미터링부(300)는 현재 교통류의 교통량과 밀도를 분석하여 충격파 속도를 계산하고 충격파 속도에 따른 램프미터링을 시행할 램프를 선정하고 미터링율을 결정한다.
또한 램프가 선정되고 미터링율이 결정이 되면, 램프미터링을 시행하게 되며, 램프미터링 과정에서 교통상황 판단부(100)가 정체해소 신호를 전송하면 램프미터링을 종료하게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 교통상황 판단부가 돌발상황을 판단하는 주요 흐름도이다.
여기에서, 교통상황 판단부(100)는 교통상황을 실시간으로 감지하면서 돌발상황 및 정체해소를 판단하는 구성요소이며, 교통감지부(110) 및 돌발상황판단부를 포함한다.
교통감지부(110)는 교통상황을 실시간으로 감지하는 구성요소이며, 속도감지수단 및 교통량감지수단을 포함한다.
속도감지수단 및 교통량감지수단은 고속도로에 설치되어 있는 검지기 데이터를 실시간으로 분석하여, 정해진 각 구역 또는 지점의 차량 평균속도와 교통량을 감지하게 된다.
바람직하게, 고속도로에 설치된 각종 속도위반 감시 시스템이나 교통정보 수집 시스템에서 설치해놓은 검지기들의 데이터, 일예로, 루프디텍터, 초음파감지기 및 교통영상 등의 데이터를 전송받아서 차량의 평균속도 및 교통량을 추출한다.
또는 설계조건에 따라서, 본 발명만을 위한 별도의 검지기를 각 구역마다 설치하여 검지기 데이터를 이용할 수 있음은 물론이다.
바람직하게, 교통량감지수단은 실시간으로 1분간 검지기를 지나가는 차량을 근거로 교통량을 감지하되, 이 과정을 실시간으로 지속적으로 수행하도록 구성된다.
바람직하게, 속도감지수단 및 교통량감지수단의 데이터 분석은 기존 검지 데이터를 수집하여 분석하거나 또는, 속도감지수단은 기존 데이터를 활용하고, 교통량감지수단은 속도감지수단의 평균속도를 이용하여 추정하거나 또는 루프디텍터 등의 검지기를 일정시간 동안 통과하는 차량을 직접 분석하는 등의 본 발명만의 분석기법을 이용하거나, 또는 속도감지수단 및 교통량감지수단 모두 본 발명만을 위해 설치된 검지기에서 수집한 데이터를 분석하는 등과 같이 다양하게 설계할 수 있음은 물론이다.
돌발상황판단부는 교통감지부(110)에서 감지한 차량 평균속도 및 교통량 정보를 이용하여 돌발상황 및 정체해소를 판단하고 관련 신호를 전송하는 구성요소이다.
일예로, 도 4에 도시되어 있듯이, 돌발상황판단부는 교통감지부(110)에서 감지한 차량들의 평균속도가 5km/h 이하인지 판단한다.
만약 차량 평균속도가 5km/h 이하이면 그 구역 또는 지점에서 돌발상황이 발생되었다고 판단하고, 돌발상황 신호를 경보수단(200) 및 램프미터링부(300)에 전송한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 교통감지부 및 램프미터링부가 연동하여 램프미터링을 시행하는 주요 흐름도이다.
돌발상황 판단부에서 돌발상황 신호를 램프미터링부(300)에 전송하면, 램프미터링부(300)에 포함된 램프미터링 분석부는 교통감지부(110)의 데이터를 이용하여 충격파 속도, 평균 교통량, 대기행렬길이, 밀도 등을 분석한다.
여기에서, 밀도는 일정 구역이나 차로를 점유하고 있는 차량의 대수로서, 교통량 및 속도 등을 이용하여 추출될 수 있는데, 일반적으로, (교통량 = 속도 x 밀도)의 상관관계가 있다.
램프미터링 제어부는 램프리터링 분석부의 분석 데이터를 바탕으로 교통량을 최소화 시켜 정체상황을 해소할 수 있도록 램프미터링 램프를 선정하고 선정된 램프의 미터링율을 결정한 후 램프미터링을 시행한다.
설계조건에 따라서, 램프미터링 분석부에 포함되는 구성요소가 램프미터링 제어부에 포함되거나 또는 그 반대의 경우도 가능하도록 구성될 수 있다는 것을 미리 밝혀둔다.
램프미터링 분석부는 대기행렬의 길이가 늘어나는 속도인 충격파 속도를 다음 식을 이용하여 분석한다.
Figure 112011010977459-pat00001
여기에서,
Figure 112011010977459-pat00002
는 하류부 차량군1과 상류부 차량군2간의 충격파 속도이며,
Figure 112011010977459-pat00003
는 상류부 차량군2의 평균교통량,
Figure 112011010977459-pat00004
은 하류부 차량군1의 평균교통량이며,
Figure 112011010977459-pat00005
는 상류부 차량군2의 평균밀도,
Figure 112011010977459-pat00006
은 하류부 차량군1의 평균밀도이다.
만약에, 교통류가 Greenshileds의 모형을 가진다면, Greenshileds 속도-밀도 관계식을 이용함으로써 다음 수식을 사용할 수도 있다.
Figure 112011010977459-pat00007
여기에서,
Figure 112011010977459-pat00008
은 상류부에서 내려오는 차량군의 공간평균속도이며,
Figure 112011010977459-pat00009
는 하류부에 있는 차량군의 공간평균속도이며,
Figure 112011010977459-pat00010
는 자유속도이다.
여기에서, Greenshileds 모형은 자세히 소개하지 않음을 밝혀두며, 상기 수식에서 사용된 공간평균속도는 일정 시간 동안 도로구간을 통과하는데 소요된 평균시간을 측정한 후에 이를 차량대수로 나눈 속도를 의미한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 램프미터링부에서 미터링율을 결정하는 주요 흐름도이다.
램프미터링 분석부는 돌발상황이 최초로 검지된 검지기
Figure 112011010977459-pat00011
와 대기행렬 끝부분에 가장 가까운 검지기
Figure 112011010977459-pat00012
의 교통량 q, 밀도 k를 분석하고, 수학식 1을 이용하여 충격파 속도를 추출한다.
충격파 속도가 추출된 후에는, 램프미터링 제어부가 램프미터링 램프를 선정하고 선정된 램프의 미터링율을 결정한 후 램프미터링을 시행한다.
여기에서, 램프미터링을 시행할 램프를 선정하는 기준은 돌발상황이 발생한 검지기에서 근접한 램프를 중심으로 선정하도록 하며, 충격파 속도가 클수록 선정되는 램프가 많아지도록 구성될 수 있다.
또한 램프의 미터링율은 충격파 속도에 역상관 관계가 되도록 구성되며, 돌발상황이 발생된 검지기 근처 램프의 미터링율은 다른 램프보다 낮게 구성되고, 램프미터링이 시행될 전체 램프의 개수도 참작하여 결정된다.
일예로, 실제 고속도로 모형에 대한 이론적 모형 및 시뮬레이션 결과에 따른 통계치를 이용함으로써, 충격파 속도 등에 대응되는 선정 램프의 개수 및 미터링율 등에 대한 수치가 결정될 수도 있다.
바람직하게, 램프미터링부에서 충격파 속도 등을 분석하고 램프미터링을 시행하는 과정은 실시간으로 자동 구동되는 것으로서, 교통감지부(110)의 데이터를 실시간으로 분석하여 추출된 충격파 속도 등의 데이터에 대응되어 램프미터링이 시행된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템의 교통상황 판단부에서 정체해소를 판단하는 주요 흐름도이다.
교통상황 판단부(100)는 램프미터링 시행 중에 지속적으로 대기행렬이 증가했는지, 대기행렬이 해소되었는지를 판단하고, 이에 대응되는 신호를 경보수단(200) 및 램프미터링부(300)에 전송한다.
일예로, 돌발상황판단부는 램프미터링이 진행되는 중에 실시간으로 검지기 데이터를 확인하여 차량속도가 5km/h 이하가 된 검지기를 찾고, 차량속도가 5km/h 이하인 검지기가 확인되면 대기행렬이 증가했다고 판단한다.
대기행렬이 증가되면 그에 대응되는 신호를 램프미터링부(300)에 전송하며, 램프미터링부(300)는 교통상황 판단부(100)의 교통감지부(110) 및 돌발상황판단부의 신호에 따라 램프 선정 및 미터링율을 재조정한다.
대기행렬 해소여부는 모든 검지기의 차량속도가 5km/h 이상인지 확인하고 모든 검지기의 차량속도가 5km/h 이상이면 정체해소로 판단하여, 정체해소 신호를 램프미터링부(300)에 전송하고, 램프미터링이 종료되도록 한다.
설계조건에 따라서, 돌발상황판단부의 정체해소 신호에 대응하여 곧바로 램프미터링을 종료할 수도 있으나, 일정시간 동안 미터링율을 높이는 방향으로 재조종한 후에 램프미터링을 종료하는 등 다양하게 구성할 수 있음은 물론이다.
도 8은 충격파이론의 적용 유무에 따라 돌발상황에 따른 비반복 정체상황이 해소되는 상황을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8(가)와 같이, 돌발상황이 발생되어 대기행렬이 발생되었을 경우, 본선 상류부 통행차량을 줄여주지 않으면 정체원인이 해결되었어도 (나)와 같이 대기행렬이 오랫동안 남아있게 되어 정체가 지속된다.
반면에 (다)와 같이, 램프미터링을 시행하여 본선 교통량을 줄여주면 대기행렬의 길이는 짧아지며 정체가 빠르게 해소되는 것을 알 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일실시예에 따른 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템을 시뮬레이션 해본 결과를 도시한 도면이다.
본 시뮬레이션은 독일 PTV사(社)의 Microscopic Simulation Program인 VISSIM을 이용하였으며, 시뮬레이션 실험 대상지로 서울외곽순환고속도로의 중동IC ~ 장수IC 구간을 이용하였다.
도 9a에 도시되어 있는 바와 같이, 중동IC ~ 장수IC구간에서, 500m 간격으로 6개의 검지기를 두고, 돌발상황은 1번 ~ 2번 검지기 사이에서 발생한다고 설정하였다.
충격파 속도에 대응되는 미터링율은 다음 표와 같이 설정하였다.
충격파 속도 Uw (km/h) 미터링율 (veh/min)
0 < Uw < =50 첫 번째 진입로 5
두 번째 진입로 선정 안 함
50 < Uw < =100 첫 번째 진입로 4
두 번째 진입로 5
100 < Uw <= 150 첫 번째 진입로 3
두 번째 진입로 4
150 < Uw <= 200 첫 번째 진입로 2
두 번째 진입로 3
Uw > 200 첫 번째 진입로 1
두 번째 진입로 2
여기에서, 돌발상황은1번 ~ 2번 검지기 사이에서 발생한 것으로 가정한 점 및 충격파 속도 즉 대기행렬이 늘어나는 속도 등에 대응하여 첫 번째 및 두 번째 램프에 대하여 미터링율을 설정한 것이다.
도 9b는 돌발상황이 없는 정상적인 상황에서 5번, 6번 검지기를 통과하는 시간대별 차량속도를 나타내며, 도 9c는 돌발상황이 발생하였을 경우 램프미터링을 시행하지 않았을 경우에 5번, 6번 검지기를 통과하는 시간대별 차량 속도를 나타내며, 도 9d는 돌발상황이 발생한 후 램프미터링을 시행한 경우에 5번, 6번 검지기를 통과하는 시간대별 차량 속도를 나타낸다.
도 9c에 도시되어 있듯이, 6번 검지기에 대기행렬이 900초 무렵에 도달하여 350초간의 정체 및 150초 이상의 지체 즉 500초 이상 지·정체가 발생되었다.
반면에, 도 9d에 도시되어 있듯이, 램프미터링을 시행한 경우에는, 6번 검지기에 충격파가 1,200초 후에 도달하여 200초만에 지·정체가 해소되었다는 것을 알 수 있다.
한편, 상기에서 도 1 내지 도 9를 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 9의 구성 및 기능에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
100: 교통상황 판단부 110: 교통감지부
200: 경보수단 300: 램프미터링부

Claims (4)

  1. 교통상황 판단부; 및 램프미터링부;를 포함하는 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템에 있어서,
    교통상황 판단부는 차량의 속도 및 교통량을 포함하는 교통상황 신호를 추출하고, 교통상황 신호에 근거하여 돌발상황 및 정체해소를 판단하여, 램프미터링부에 교통상황 신호와, 돌발상황 또는 정체해소 신호를 전송하고;
    램프미터링부는 교통상황 신호로부터 충격파 속도를 추출한 후 미터링율을 결정하여 램프미터링을 시행하되,
    - 다음의 수식을 이용하여 충격파 속도를 추출하고,
    Figure 112011034382477-pat00031

    (여기에서,
    Figure 112011034382477-pat00032
    는 하류부 차량군1과 상류부 차량군2간의 충격파 속도이며,
    Figure 112011034382477-pat00033
    는 상류부 차량군2의 평균교통량,
    Figure 112011034382477-pat00034
    은 하류부 차량군1의 평균교통량이며,
    Figure 112011034382477-pat00035
    는 상류부 차량군2의 평균밀도,
    Figure 112011034382477-pat00036
    은 하류부 차량군1의 평균밀도이다.)
    - 미터링율을 결정하는 것은, 충격파 속도와 역상관 관계로 미터링율을 결정하는 것을 특징으로 하는, 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    경보수단을 추가로 포함하되,
    상기 교통상황 판단부가 상기 돌발상황 신호 또는 정체해소 신호를 상기 경보수단에 전송하는 것을 특징으로 하는, 비반복 정체를 해소하기 위한 고속도로 램프미터링 시스템.


  4. 삭제
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