인공 지능이 발전함에 따라 예측 시스템은 우리의 삶에 필수적인 기술 중 하나로 자리를 잡았다. 이러한 기술의 성장에도 불구하고, 21세기 사거리 교통 체증은 계속해서 문제 되어 왔다. 본 논문에서는 Conv-LSTM(: Convolutional-Long Short-Term Memory) 알고리즘을 이용한 사거리 교통 체증 예측 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 교통 체증이 발생하는 사거리에 시간대별 교통 정보를 학습한 데이터를 모델링 한다. 시간의 흐름에 따라 기록된 교통량 데이터로 교통 체증을 예측하며. 예측된 결과를 기반으로 사거리 교통 신호를 제어하고, 일정한 교통량으로 유지한다. VDS(: Vehicle Detection System)센서를 활용하여 도로 혼잡도 데이터를 정의하고, 교통을 원활하게 하기 위하여 각각의 교차로를 Conv-LSTM 알고리즘기반 네트워크 시스템으로 구성하였다.
회전교차로는 평면교차로의 일종으로 교차로 중앙에 원형교통섬을 두고 교차로를 통과하는 자동차가 원형교통섬을 우회하도록 하는 교차로 형식이다. 본 연구에서는 신호교차로와 회전교차로의 운영 및 경제적 효과를 분석하기 위해서 제주지역의 5개 교차로를 중심으로 회전교차로 설치에 따른 비교 분석을 실시하였다. 분석 결과, 차량평균지체 측면에서 신호교차로에 비해 회전교차로가 65.6%%에서 91.77%의 개선효과가 있는 것으로 분석되었다. 차량운행비용과 시간가치비용을 종합한 교통혼잡비용의 효과를 분석한 결과, 년간 58.59%(D intersection)에서 81.69%(B intersection)의 비용절감 효과가 있는 것으로 분석되었다. 이를 통해 제주지역의 경우 신호교차로에 비해서 회전교차로가 운영 효과가 뛰어난 것으로 조사되었다.
과거 도시부 도로 교통흐름을 이해하고 운영관리하기 위해서 교차로 지체도, 간선도로 통행속도 등과 같은 다양한 교통공학 이론 지표들이 적용되어 왔다. 그러나 이러한 이론 및 지표들은 지능형교통체계 구축 이전 교통공학 연구측면 많은 제약이 있는 상태에서 개발되었다. 현재 ATIS 시스템이 존재하기 때문에 해당 자료를 활용하는 별도의 교통공학 기술의 소개가 필요하다. 본 논문에서는 교통공학 분야에서 이미 사용하고 있는 지표인 '혼잡강도'를 활용하여 단속류(접근로, 교차로, 제어군, 간선도로 축)에도 적용 가능 여부를 확인하는 것을 목적으로 한다. 도시부 도로 접근로, 교차로, 제어군, 간선도로 축 대상 교통신호운영 개선 효과 여부 진단 적용지표를 도출 및 제안하였다. 도출된 혼잡강도 지표 검증을 위하여 2가지의 검증작업을 수행하였다. (1)혼잡강도 임계값 분석 검증과 (2)혼잡강도를 이용한 교차로 개선 축단위 사전-사후 분석 검증을 수행하였다. 검증을 통해 과거 수동적이고 인력의 한계를 갖고 있는 기존 교통신호 운영 관리에서 탈피할 수 있도록 5분 단위 속도자료를 이용한 도시부 단속류에서의 혼잡강도 적용이 가능한 것으로 확인되었다.
A traffic detection system is a device that collects traffic information around an intersection. Most existing traffic detection systems provide very limited traffic information for signal control due to the restriction of vehicle detection area. A signal control scheme determines the transition among signal phases and the time that a phase lasts for. However, the existing signal control scheme do not resolve the traffic congestion effectively since they use restricted traffic information. In this paper, a new traffic detection system with a zone division signal control scheme is proposed to provide correct and detail traffic information and decrease the vehicle's waiting time at the intersection. The traffic detection system obtains traffic information in a way of vehicle-to-roadside communication between vehicles and sensor network. A new signal control scheme is built to exploit the sufficient traffic information provided by the proposed traffic detection system efficiently. Simulation results show that the proposed signal control scheme has 121 % and 56 % lower waiting time and delay time of vehicles at an intersection than other fuzzy signal control scheme.
회전교차로는 각 접근로의 진입교통량이 불균형할 경우 주 접근로의 대기행렬이 길어지게 됨으로 회전교차로 전체의 용량이 감소되는 단점이 있다. 이에 보통 1대의 신호등으로 운영되는 Metering 회전교차로의 연구가 활발히 진행되고 있지만 2대의 신호등에 의해 운영되는 Metering 회전교차로의 연구는 미흡하다. 교차로 분석에 널리 사용되는 SIDRA6 또한 2대의 신호등으로 구성된 회전교차로의 분석에 제약이 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 2대의 신호등으로 운영되는 호주 Adelaide의 Old Belair 회전교차로를 대상으로 4-nodes Intersection을 이용한 새로운 분석방법을 제시하고 분석을 실시하였다. 모형 구축 방법에서 4개의 독립 교차로 연결, 기하구조 반영, 방향별 교통량 입력, 우선권 및 신호현시에 대해 설명하였으며 정산방법에서는 PFF, Critical Gap, Follow-up Headway 그리고 Extra Bunching 값의 적용에 대하여 제시 하였다. 그 결과 회전교차로의 효과척도인 지체시간 및 서비스 수준의 분석이 가능하며 그 외 포화도 및 상충교통량 등 다양한 분석이 가능한 것으로 나타났다.
도시의 교통 혼잡 문제가 심각해지면서 지능형 교통신호제어가 활발하게 연구되고 있다. 강화학습은 교통신호제어에 가장 활발하게 사용되고 있는 알고리즘으로 최근에는 심층 강화학습 알고리즘이 관심을 끌고 있다. 또한 심층 강화학습 알고리즘이 다양한 분야에서 높은 성능을 보이면서 심층 강화학습의 확장 버전들이 빠른 속도로 등장했다. 하지만 기존 교통신호제어 연구들은 대부분 단일 교차로 환경에서 진행되었으며, 단일 교차로의 교통 혼잡만 완화하는 방법은 도시 전체의 교통 상황을 고려하지 못한다는 한계가 있다. 본 논문에서는 다중 교차로 환경에서 협력적 교통신호제어를 제안한다. 신호제어 알고리즘에는 심층 강화학습의 확장 버전들이 결합된 알고리즘을 적용했으며 다중 교차로를 효율적으로 제어하기 위해 인접한 교차로의 교통 상황을 고려하였다. 실험에서는 제안하는 알고리즘과 기존 심층 강화학습 알고리즘을 비교하였으며, 더 나아가 협력적 방법이 적용된 모델과 적용되지 않은 모델의 실험 결과를 보여줌으로써 높은 성능을 증명한다.
원활한 교통의 흐름은 현대 사회에서 매우 중요한 요소이며, 교통체증은 환경 및 경제 등 다양한 형태로 문제를 초래했다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근 인공지능을 활용한 지능형교통체계(Intelligent Transport System)가 주목받고 있다. 본 논문에서는 강화학습 기법을 활용하여 교차로 각 방향의 차량과 보행자를 동시에 고려하여 교통의 흐름을 원활하게 하면서 동시에 불만족도를 낮출 수 있는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘을 적용한 교차로 신호체계 시뮬레이션 결과, 기존의 고정형 신호체계에 비해 차량·보행자의 불만족도를 상당히 낮출 수 있으며, 교차로의 교차하는 도로의 수가 많을수록 성능의 차이가 증가함을 확인하였다.
최근 국민소득 증가로 개인 보유차량이 급격하게 증가하였다. 한정된 국토 내에서 급격한 차량 증가는 심각한 교통 혼잡을 야기 시켰고, 이러한 교통 혼잡으로 인해 도로 위에서 낭비되는 교통혼잡 비용은 매년 증가하는 추세이다. 이러한 문제를 해결하고자 영상처리를 이용한 교통신호 제어시스템을 제안하였다. 본 논문에서는 교차로에 설치된 카메라를 이용하여 각 도로로 유입 유출되는 교통량을 동시에 측정하여 심각한 교통 정체가 일어나기 전에 이를 미연에 방지 할 수 있는 교통신호 제어시스템을 제안한다. 본 논문에서 제안한 교통신호 제어시스템을 주간에 적용한 경우는 교통량을 정확하게 측정 할 수 있었으나, 야간 일반 카메라로 측정한 결과 72.8%, 야간에 적외선 카메라로 헤드 라이트를 고려해 실험한 결과 86.6%의 향상된 결과를 얻을 수 있었다.
교차로 주변의 주차공간할당과 불법주차행위는 도로점유로 인한 도로용량의 감소는 물론 교차로에 접근하는 운전자에 혼란을 주어 교차로 교통소통에 지체를 유발시킨다. 현재 주 정차금지구역은 교차로 가장자리 또는 모퉁이로부터 5미터 이내의 곳으로 지정되어 있다. 그러나 현실적으로 5미터 이상의 곳에 주차허가가 되어 있는 교차로에서도 주차로 인한 소통 방해가 심한 경우를 종종 볼 수 있다. 또한, 주차가 교차로의 지체에 미치는 영향은 교차로의 유형, 규모, 서비스수준 등의 많은 변수에 따라 차이가 존재할 것이라고 추측하고 있지만 이에 대한 공학적인 접근의 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 교차로 부근 주 정차 시, 교차로 교통에 가장 영향이 클 것으로 판단되는 변수인 통과교통량과 우회전 비율을 선정하여, 이들의 변화에 따른 교차로 지체의 변화를 추적하였다. 이를 위하여 실제 교차로의 교통량과 우회전비율을 조사한 후 시뮬레이션 프로그램을 이용하여, 각 시나리오의 효과척도 및 서비스수준(LOS)의 변화를 비교/분석 하였다. 이 연구결과는 향후 교통여건이 다른 교차로 부근 주 정차금지구역 또는 주 정차허가지점의 설정 시 중요한 기준을 제시할 것으로 판단된다.
본 연구는 지하철 역사 공사가 이루어지는 교통량이 많은 광장형 교차로에서의 공사중 처리 방안을 제시하는 것으로 대부분의 지하철 역사는 혼잡한 교차로에서 위치하게 되어 기존의 복공식 교통처리방안으로 할 경우에는 공사로 인한 차선감소와 차선변경으로 인한 차량지체나 사고의 위험성이 많으며 공사가 단계별로 이루어지기 때문에 공사기간도 길어지고 공사비용도 많이 소요된다. 따라서, 본 연구에서는 충분한 공사 작업공간의 확보와 원활한 교통소통을 제공하기 위하여 현대식 로터리에 신호운영을 도입한 방식(SMR)을 사례지점인 두류네거리에 적용하여 기존의 복공식 교통처리방안과 SMR방식에 대한 효율성을 비교${\cdot}$분석하였다. 신호로 운영되는 현대식 로터리(SMR)의 도입은 공사중 교통처리방안이 기존 복공식 교통처리방식과 대등한 교통처리 효과를 나타낼 수 있으면서, 공사를 위한 공간확보 및 공사비, 공사기간 절감 효과를 기대할 수 있는 교통처리방안이다. 본 연구에서 제시된 SMR방식은 기존의 교통처리방식의 문제점인 공사기간과 공사 작업공간 협소, 교통혼잡, 교통소통을 증진시키는 새로운 운영방식으로서 향후 광장형 교차로에서 지하철공사 뿐만 아니라 공사시 교통처리 방안으로서 광범위하게 적용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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