본 연구에서는 수도권을 중심으로 구축 운영 중에 있는 ITS 무선통신 인프라인 UTIS를 활용하여 긴급차량 우선신호제어 시스템을 개발하였다. 신호교차로에서 긴급차량의 연속주행과 일반차량의 제어지체를 최소화하는 긴급차량 우선신호제어 시스템 구현을 위해 긴급차량의 진행방향(직/좌)을 사전에 파악이 가능하도록 하였으며, 긴급차량 우선신호 제어 방식을 현시삽입과 현시조정 모드로 구분하여 개발하였다. 또한, 시스템에 대한 현장 적용 가능성을 평가하기 위해 CORSIM 모형의 RTE 기능 활용을 통해 HILS 기반의 평가 시스템을 구성하여 EVP 제어 효과에 대한 검증을 수행하였다. 본 연구를 통해 개발된 긴급차량 우선신호제어 시스템은 기 구축된 ITS 인프라를 활용한 것으로 현장 적용 시 경제적이고 효율적인 구축이 가능할 것으로 기대된다.
본 연구에서는 긴급상황 시 긴급차량의 무정차 통과를 위해 융합형 우선신호 제어 알고리즘을 개발하였다. 융합형 우선신호는 센터제어와 현장제어를 결합한 방법이다. 센터제어는 긴급상황이 접수되면 긴급차량 경로의 각 교차로에 대하여 우선신호를 적용한다. 긴급차량 출발이전에 신호시간을 제어하기 때문에 대기차량을 효과적으로 제거할 수 있다. 하지만, 실시간 긴급차량의 소통정보(속도, 위치)를 사용하지 않기 때문에, 센터제어 시 예측한 긴급차량의 교차로 도착시각과 실제 도착시각이 차이를 보일 수 있으며, 이런 경우 신호로 인한 지체를 경험할 수 있다. 현장제어는 실시간 긴급차량의 정보를 활용하여 우선신호를 제어하지만, 대기차량 소거시간을 반영할 수 없는 한계가 있다. 본 연구에서는 센터제어와 현장제어의 단점을 보완하고, 장점을 극대화하기 위하여 융합형(센터+현장) 제어 알고리즘을 제안하였다. 융합형 제어 알고리즘은 긴급상황 시 긴급차량의 지체를 감소시킬 수 있을 것으로 기대한다.
긴급차량 우선신호제어 시스템은 긴급차량의 출동여건을 개선할 수 있는 운영방안으로 아직까지 도입 기초단계이다. 따라서 국내 도입을 위해서는 단계적 계획과 이를 시행하기 위한 우선 도입지역 선정이 필요하다. 특히, 서울을 비롯한 광역지자체 단위의 사업 시행 시 모든 지역을 분석하기에는 시간과 비용 제약이 존재하며, 정량적이고 효율적인 도입지역 선정방안이 요구된다. 본 연구의 목적은 긴급차량 출동현황자료 분석을 통한 긴급차량 우선신호제어 시스템 도입지역 선정절차를 제시하는 것이다. 본 연구에서는 서울시 긴급차량 출동현황자료를 분석하여 우선 도입지역을 도출하였으며, 시뮬레이션 분석을 통해 도입에 따른 효과분석을 수행하였다.
국내 스마트시티와 긴급차량 우선신호 제어시스템의 현재 상황과 발전동향을 알아보고, 긴급차량 우선신호 제어시스템의 기존 효과분석과 신호제어시스템의 보안을 위한 국내외 선행 연구 내용을 바탕으로, 긴급차량 우선신호 제어시스템을 구축하고 긴급차량에 실제 적용 및 시험운행을 통해 시간단축의 효과성을 분석하였다. 더불어 실시간 신호시스템 제어의 보안관리 및 안정적인 서비스를 위해 기존 ISMS-P 인증제도와 한국인터넷진흥원 사이버보안 가이드의 보안요구사항과 보안위협 항목에 따른 보안대책의 연관성에 따라 비교하여 맵핑함으로서, 인명구조나 화재 등 긴급상황 발생 시 시민의 소중한 생명과 재산을 지킬 수 있는 골든타임 확보 가능성을 높일 수 있도록 ISMS-P 인증제도의 기술적 통제항목 개선을 제안한다.
현재 우리나라 신호교차로는 긴급차량에 대한 우선신호(Preemption) 제어전략을 적용하지 않고, 긴급차량의 교차로 진입 및 통과여부와 관계없이 일반적인 신호로 운영되고 있다. 본 연구에서는 국내외 긴급차량 Preemption 제어 전략을 검토하고. 이를 국내 교통상황을 대상으로 시뮬레이션을 통해 평가하여 교통상황에 따른 효과의 변동성을 분석하였다. 그리고 실제 현장자료를 기반으로 평가하여 국내 적용성 평가를 실시하였다. 분석결과 긴급차량 preemption 제어가 긴급차량의 운영에 긍정적인 영향을 주나 v/c가 증가 할 수록 이와 같은 효과는 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 일반차량의 경우는 preemption 제어로 인하여 지체가 증가하고 통행속도가 감소하였으나 네트워크 전체적으로는 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 그러므로 교통상황에 따라 개선효과의 차이는 존재하지만, preemption 제어 알고리즘을 국내에 도입한다면 사회적으로 긍정적인 효과가 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 긴급차량 우선신호 센터제어 알고리즘을 개발하였다. 센터제어는 긴급차량 출동 요청이 접수되면 긴급차량 경로의 각 교차로에 대하여 신호시간을 산출 및 적용한다. 긴급차량 출발 이전에 신호시간을 제어하기 때문에 대기차량을 보다 효과적으로 소거할 수 있다. 대부분의 기존 연구에서는 긴급차량 도착 시점에 부도로의 녹색현시를 종료하는 preemption 방식을 적용하였다. 본 연구에서는 현시순서를 변경하지 않기 위해 Green Extension과 Early Green만을 적용하였고 각 현시별 최소녹색시간을 보장하였다. 시뮬레이션 결과, 신호를 제어하였을 때 긴급차량의 지체는 신호를 제어하지 않았을 때에 비해 감소하는 것으로 나타났다. 향후 본 연구에서 제시한 센터제어 알고리즘에 현장제어를 결합하여 긴급차량의 실시간 위치와 교차로 통과 여부를 반영하면 긴급차량의 지체를 추가로 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 중앙제어방식 긴급자동차 우선신호를 강북소방서 주변 1.782km 구간에 시험하고 그 효과를 분석하였다. 기존 연구를 검토하여 중앙제어방식과 현장제어방식에 대한 장단점을 비교하였고, 소방서 주변 도로 중 평균 통행속도가 높은 상위 지역 중 왕복 4차로에서 6차로에 해당되는 지역을 시험 대상 지역으로 선정하였다. 우선신호는 긴급자동차 속도로 교차로 도착 예정 시각을 산정, 녹색 신호를 연장하는 방식을 적용하였다. 우선신호 적용 효과는 긴급 자동차 GPS 궤적을 분석하여 속도와 이동시간으로 분석하였고, 주변 교통흐름에 미치는 영향은 긴급자동차 주행방향과 다른 방향의 대기행렬 길이조사를 통해 분석하였다. 시범사업 결과 긴급차량의 평균 통행시간이 41.81% 감소하였고 혼잡한 몇 개의 교차로를 제외한 대부분의 교차로에서의 지체 증가는 매우 적었다. 향후 Early Green과 전이과정에서 우선신호에 대한 보상방법에 대한 연구를 한다면 긴급자동차 우선신호 적용지역을 확대할 수 있을 것으로 기대된다.
현재 신호교차로에서 긴급 상황 시 신호교차로의 혼잡 상황으로 인해 긴급차량이 신호를 무시하거나 차선이탈, 역주행 등 타 이동류 및 보행자의 안전을 위협하는 상황이 발생하고 있다. 일반적인 Preemption 제어는 긴급차량의 검지 즉시 Preemption 제어를 실시하고 있다. 이로 인해 긴급차량의 연속주행 확보는 가능하지만 일반차량의 지체는 증가하게 된다. 본 연구에서는 대기행렬길이 제약조건을 고려한 Preemption 제어 전략을 개발하여 긴급차량의 연속주행 확보와 일반차량의 지체 최소화를 동시에 구현하고자 하였다. 개발된 제어전략에 대한 시뮬레이션 평가결과 9개 CASE 모두 긴급차량의 지체도는 일반신호제어와 비교하여 44.3%${\sim}$96.1% 감소하였고, 통행속도는 8.8%${\sim}$42.0% 증가하는 효과를 나타냈다. v/c 1.0 이상인 과포화 상황이거나 주도로 링크길이가 200m이하인 경우 기존 Preemption 제어가 우수하고, v/c 0.8 이하의 근포화 이하의 상황에서 주도로 링크길이가 500m 이상인 경우 기존 Preemption 제어에 비해 대기행렬길이 제약조건을 고려한 Preemption 제어의 개선효과가 큰 것으로 나타났다.
본 논문에서는 VANET (Vehicular Ad-hoc Networks) 기반의 첨단 교통관리 서비스에서 실시간 교통제어를 위해 필요한 긴급 차량 우선통과 시스템에서 요구되고 있는 인증 기법을 제안한다. 제안된 인증 기법은 교차로 상에서 긴급 차량에 신호 우선권을 부여하기 위한 대리 서명 기법을 적용하여 권한을 부여된 제어 권한을 인증하여 긴급차량들의 소통 상태 확보 및 다른 차량들의 안전성을 향상시킨다. 또한 인가된 제어 권한을 확인하기 위해 필요한 식별 절차에 필요한 ID를 제공하는 대리 서명 기법을 적용하므로 프라이버시를 보호하는 인증 기능을 제공한다.
영상처리와 통신 기술의 진보는 통합된 시스템의 일부분으로써 긴급 차량 우선권과 통행 우선 방법 모두를 수용하기 위한 현행 교통 신호 제어기들과 차량 탐지 기술을 가능하게 만들고 있다. 횡단보도에서 현행 교통 신호제어는 고정된 신호 주기에 따라 변하도록 구성되어 있다. 고정된 신호 주기의 신호제어 체계는 통행량이 없는 상황에서도 일정한 신호주기가 주어지기 때문에 상대적으로 교통량이 많은 곳에서는 해당 진행 신호가 부여될 때까지 대기해야 한다. 이러한 대기 시간은 신호 위반에 따른 교통사고의 위험과 교통체증을 유발하게 된다. 본 논문에서는 교통사고의 위험과 교통 체증을 해소하기 위한 방안으로 객체 검출영상을 통하여 현장상황에 맞게 우선적으로 신호가 부여될 수 있도록 적응형 우선순위 교통신호 제어 시스템을 설계하고 시뮬레이션 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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