KR20200044605A - 레이저 교통신호등 자동제어기 - Google Patents

Abstract

이 발명은 기존 신호등에 거리를 측정할 수 있는 레이저 센서를 부착하여 교차로마다 대기하고 있는 차량열을 파악하여 대기열이 긴 차로의 교통신호를 길게 주어 교통 흐름을 통합적으로 제어하는 레이저 교통신호 제어시스템이다.

Description

레이저 교통신호등 자동제어기{Auto traffic light controller by laser}

이 발명은 자동으로 교통신호등을 제어하는 방법에 관한 것으로 교차로마다 신호 대기하고 차량이 길게 대기하고 있는 차선도 있고 어떤 차선은 대기하고 있는 차량이 많지 않은데도 신호등의 변경 주기는 모든 교차로가 동일하게 변경되고 있기 때문에 차량이 많아서 정체가 되는 차선은 계속 더 심해지는 현상이 발생한다. 현재의 교통신호등시스템은 경찰이 수동으로 대기하는 차량과 정체되는 차선의 신호등을 조정하지 않는 한 정체는 계속 심해질 수밖에 없는 시스템이다. 좌회전차선의 신호 대기하는 차량의 수에 따라서 자동으로 신호를 조절하는 특허가 나와 있지만 도로 바닥에 센서를 설치해야 하고 좌회전차선에만 적용되는 등 아직까지 실용화되지는 않은 기술이다.

이런 문제점들을 해결하기 위해서 기존 신호등마다 거리를 측정할 수 있는 레이저 센서를 부착하여 교차로마다 대기하고 있는 차량의 대수를 세는 것이 아니라 차량이 길게 대기하고 있는 도로의 길이를 측정하여 대기줄이 긴 차선의 교통신호를 짧은 차선보다 길게 주어 차량의 흐름을 제어하는 신호등 시스템이다. 교차로마다 측정한 정체상태를 다른 교차로의 레이저 교통신호등 자동제어기와 정보를 공유하여 시내 전체적인 교통흐름을 제어할 수 있는 통합형 교통제어 시스템이다.

레이저빔을 발사하여 물체에 반사되어 돌아오는 신호로 거리를 측정하는 레이저 거리측정기

기존의 교통 신호등은 일부 차선의 정체가 심하든지 교차로에 대기하고 있는 차량의 수와 상관없이 일괄적으로 똑같은 시간마다 주기적으로 신호를 바꿔주는 시스템이다. 만약 사거리에서 어느 한 차로는 차량이 2-3대만 대기하고 다른 차로는 정체되어 많은 차량이 대기하고 있을 때 똑같은 시간 간격으로 신호를 바꾼다면 정체된 차로는 더욱 정체될 것이고 어느 차로는 차량이 한 대도 없이 신호만 대기하고 있는 경우도 생길 수 있다. 이런 문제점을 해결하기 위해서는 각 차로에 대기하고 있는 차량의 수나 대기하고 있는 열의 길이를 측정할 수 있는 장치가 있어야 되고 측정된 자료를 바탕으로 신호 반복주기를 탄력적으로 변경하면서 제어할 수 있는 시스템이 필요할 것이다.

만약 도로 바닥에 일정한 거리마다 센서를 부착하여 대기열의 길이를 측정한다면 비용이 너무 많이 들고 비효율적이다. 기존의 신호체계를 활용하여 초기 설치비용이 많이 들지 않는 시스템을 개발하는 것이 과제이다.

교차로에서 각각의 차로에 대기하고 있는 차량의 대수를 측정하기는 어렵다. 하지만 차량이 대기하고 있는 열의 길이를 측정하는 것은 가능하다. 레이저 거리측정기를 이용하여 일정한 각도별(예를 들면 5도, 10도, 15도 20도....) 거리를 측정하면 차량이 없을 때의 도로 바닥까지의 거리와 차가 대기하고 있을 때 차량까지 측정되는 거리는 도로 바닥까지의 거리보다는 차량의 종류에 따라 약 1미터이상 짧게 측정될 것이다. 이렇게 각 차로마다 대기하고 있는 차량열의 길이를 측정하여 교차로 전체 대기상태와 정체상태를 알 수 있을 것이다. 모든 차로가 정체될 경우는 일괄적으로 같은 대기 간격으로 신호를 바꿔주면 되고 일부 차로만 정체된다거나 대기차량이 없을 경우는 그 차로의 신호주기를 다른 차로보다 길게 주거나 짧게 주도록 변경하면 되는 것이다. 이 신호체계는 주변의 다른 신호등과 연계하여 정체되는 차로를 파악할 수 있고 전체적으로 균형을 맞춰서 조절할 수 있는 것이다.

1. 기존의 신호등에 레이저 교통신호등 자동제어기만 설치하므로 적은 비용으로 효과적인 교통 흐름을 제어할 수 있다.

2. 2차선밖에 없는 도로에서 좌회전하는 차량이 많아서 결국 2개 차선 모두 정체되는 경우가 많은데 교통신호를 조절하여 정체가 많은 차선은 진행 신호를 더 길게 주는 방법으로 전체적인 흐름을 제어할 수 있다.

3. 교차로 한 곳뿐만아니라 시내 전체에 레이저 교통신호등 자동제어기를 설치하면 전체적인 교통현황을 파악할 수 있고 시내전체의 교통흐름을 제어할 수 있어 정체를 완화할 수 있다.

도 1은 레이저거리측정기를 이용하여 도로 바닥까지의 거리를 측정하여 신호 대기하고 있는 차량열의 길이를 판단하여 신호등 대기시간을 제어하는 시스템으로 태양열판과 충전 배터리가 있어 자체 전력을 생산하여 정전시에도 배터리를 이용하여 신호등을 점등 및 제어까지 할 수 있는 레이저 교통신호등 자동제어장치이다.
도 2는 교차로 신호등 상단에 부착하여 정지 신호대기시 레이저거리측정기의 원리를 이용하여 각 차선에 대기하고 있는 차량열의 길이를 측정하여 정체 정도를 파악하는 방법에 관한 것으로, 평소 측정한 차량이 없을 때 도로바닥까지의 거리보다 측정한 거리가 짧을 때는 대기하고 있는 차량이 있는 것으로 간주하고 정해진 각도(예를 들면 5도, 10도, 15도, 20도...)별 거리를 측정하여 교통정체 정도를 파악하는 레이저 교통신호등 자동제어장치이다.

레이저 교통신호등 자동제어기 구조는 몸체의 상부에 (1)태양열판이 부착되어 있고 그 아래에 레이저빔을 발사하여 거리를 측정하는 레이저거리측정센서와 레이저빔의 발사각도와 고도를 조절할 수 있는 회전판이 있으며, 회전판을 작동시키는 (3)레이저거리측정센서 회전모터가 연결되어 있다. 몸체 하부에는 (4)태양광 충전 배터리와 레이저거리측정센서로 측정한 거리를 저장하고 교통량을 파악하여 교통신호등을 제어하는 (5)제어시스템 회로기판이 있으며, 평상시 외부전원을 공급하는 (6)외부전원 공급장치가 내장되어 있다.

이 발명은 기존 교통신호등의 상단에 부착하여 신호대기시 대기하고 있는 차량열의 길이를 측정하여 교통량에 따라 신호등을 자동으로 제어하는 시스템으로 태양열판(1)과 태양광 충전 배터리(4)가 있어 자체적으로 전력을 생산하며 정전 등 비상시에는 충전 배터리로 자체 구동 및 신호등에도 전력을 공급할 수 있다.

이 레이저 자동 교통신호등 제어기의 작동원리는 교통신호등이 적색 대기신호가 되면 레이저 거리측정기의 원리를 이용하여 신호등에서 차로를 항하여 일정한 간격(예를 들면 5도, 10도, 15도, 20도...)으로 1초마다 레이저를 발사하여 각 차로에 대기하고 있는 차량열을 측정한다. 레이저빔이 물체에 반사되어 돌아오는 신호를 받아서 거리를 측정하기 때문에 차량이 없는 차로의 경우 같은 각도에서는 도로 바닥까지의 거리를 측정한 항상 똑같은 값을 얻게 된다. 하지만 신호대기하고 있는 차량이 있을 경우 측정되는 거리는 도로에 레이저빔이 닿기 전에 차량에서 반사되기 때문에 차량이 없을 때 측정치보다 적게 나타난다. 측정하는 각도를 5도씩 일정하게 변경하는 이유는 매번 똑같은 각도 및 거리에 따라서 측정하기 위해서이다. 교차로에서 각각의 차로를 측정하여 대기 차량열의 길이가 짧은 차로는 신호 대기시간을 길게 바꾸고 대기 차량열의 길이가 긴 차로는 신호 대기시간을 짧게 주고 진행신호를 길게 주는 등 교통신호등을 자동으로 제어하는 시스템이다.

각 사거리는 다른 도로와 연결되어 있고 한 곳에서 정체되면 다른 사거리도 순차적으로 정체되기 때문에 일부 정체되는 도로를 서서히 풀어준다면 좌회전 차로 하나 때문에 전체적인 교통정체를 유발한다거나 대기차량은 많은데 신호가 너무 짧아서 정체되는 등의 문제를 해결할 수 있을 것이다. 또한 한 개의 교통신호등을 제어하는 것이 아니라 교통정보를 다른 신호등시스템과 공유하여 시내 전체 교통 신호등을 제어할 수 있다.

(1) 태양열판
(2) 레이저거리측정센서 및 회전판
(3) 레이저거리측정센서 회전모터
(4) 태양광 충전 배터리
(5) 제어시스템 회로기판
(6) 외부전원 공급장치

Claims (2)

1. 레이저 교통신호등 자동제어기에 있어서,
   레이저빔을 이용하여 거리를 측정하는 레이저 거리측정센서; 레이저빔의 발사각도와 고도를 조절하는 회전판 및 회전모터; 레이저 거리측정센서로 측정한 거리정보를 바탕으로 회전모터 및 교통신호등의 점등을 제어하는 제어시스템 회로기판; 외부전기가 공급되지 않으면 태양열을 이용하여 작동할 수 있는 태양열판과 태양광 충전 배터리; 외부전원 공급장치를 포함하는 레이저 교통신호등 자동제어기
2. 제1항에 있어서,
   레이저 거리측정센서를 이용하여 교통신호 대기 때 각 차로에 대기하고 있는 차량열을 측정하기 위해서 미리 저장된 각 차선 및 거리에 따른 레이저빔의 발사각도와 고도를 순차적으로 측정하여 대기 차량열에 따라 교통신호등 신호간격을 조절하여 전체적인 교통 흐름을 제어하는 레이저 교통신호등 자동제어기

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