고통.. 아닌.. 교통

■ 신호운영 체계개선 매뉴얼

[자료출처 : 신호운영 체계개선 매뉴얼, 서울시]

1. 업무수행 절차

2. 제어단위(SA: Sub Area) 및 중요교차로 선정 절차

- 교차로의 효율적인 신호운영과 교차로 간 연동제어를 위하여 교통류 연동화에 영향을 미치는 가로망 형태, 교통패턴의 변화, 주교통류의 방향 등을 고려하여 교통상황이 유사한 교차로를 묶어 하나의 그룹으로 구성

- 실시간 신호제어를 수행하는 사업구간에서는 신호제어 방식의 특성에 따라 1개의 제어단위에는 적어도 하나의 중요교차로(CI, Critical Intersection)를 포함해야 하므로 중요교차로를 선정하여 동일 제어단위 내 교차로의 신호주기 및 옵셋패턴을 결정함

- 1개의 제어단위는 최소 1개에서 가급적 10개 이내의 교차로로 구성 (정량적 분석결과에 따라 변동 가능)

① 정성적 제어단위 선정기준

- 교통패턴의 연속성

- 교차로 운영주체

- 도로의 공사 유무

- 미드블록의 방해

- 신호제어기 형태

- 도로의 기능

- 교차로의 기하구조 형태

- 서로 다른 SA의 교차

- 기타 고려요소 : 어린이 보호구역, 도로의 구배 및 경사, 긴급차량 출동, 대량 교통유발 시설

② 정량적 제어단위 선정기준

- 교차로 개수 : 가급적 10개 이하로 구성하여 운영

- 교차로간 거리 : 600m 이내는 가급적 동일 신호제어군으로 설정

- Coupling Index : 50 ≤ CI

3. TOD(Time Of Day) 최적화

- 하루 중 동일한 교통량 패턴 또는 수요교통량을 나타내는 시간대를 구분하여 일정시간그룹으로 분할함으로써 고정된 신호시간을 부여하는 방법

- TOD 제어의 신호시간계획은 일반적으로 교통대응제어 등 실시간 신호제어 운영변수 산정의 기초가 되며, 고장 및 오류에 대비한 백업 신호제어 기능을 수행함

4. 신호최적화

- 현황조사를 통해 사업대상구간의 교통류 특성 파악

- 네트워크의 과포화 정도에 따라 네트워크가 과포화 상태인 교차로의 경우, 지체감소를 위한 모형을 선택

- 비포화 교차로의 경우에는 연동폭을 최대화하는 모형을 선택

- 단일교차로와 집분산도로 및 군집교차로군의 경우, 연동폭 최대화의 장점이 희석될가능성이 많으므로 교차로의 지체를 최소화하는 모형을 선택하여 최적화를 수행

- 간선도로나 중앙버스 전용차로는 주방향의 통과폭을 최대화하여 정지수를 감소시키는 선택을 위해 연동폭 최대화 모형이나 결합모형을 사용

5. 좌회전 신호 개선

- 비보호 좌회전 적용

- 좌회전 감응시스템 적용

6. 중앙버스전용차로 구간 최적화

- 버스우선신호 적용 검토

7. 시뮬레이션 평가

- 신호운영체계개선의 과정에서 신호시간계획의 대안별 평가를 위하여 미시적 시뮬레이션 모델을 이용한 분석을 수행 

■ 앞막힘(Spillback) 예방제어

▷ 교통량이 많아져 차량 몰림현상이 발생할 경우 자동으로 제어하는 신호운영방법인 ‘앞막힘 제어기법, 앞막힘 예방제어’를 도입

- ‘꼬리물기’란 교차로에 정체가 발생하면 녹색신호라도 진입해서는 안되는데, 이를 무시하고 무리하게 진입해 신호가 바뀐 뒤 다른 방향의 차량 흐름에 방해를 주는 행위를 말함

- 도심 주요 간선도로의 꼬리물기로 인한 극심한 정체가 결국 주변 간선도로 전체 정체로 이어지고 있는 실정으로 사회적 손실규모가 막대함

- 교차로 꼬리물기를 막기 위해 속도 5km이하로 정체될 경우 적색신호로 바뀌는 '앞막힘 제어기법' 도입

< 앞막힘 제어기법 >

- 교차로 전방 교통상황을 실시간으로 감지하여 정체시 유입방향에 적색신호를 부여하여 차량유입을 자동으로 차단시키는 시스템

ㅇ 검지기설치

- 대기길이 검지기 : 전방도로 대기길이 측정, 전방도로에 100m단위 설치

- 앞막힘 검지기 : 진입교차로 꼬리물기 상태판단, 교차로 건너편 30~60m에 설치

ㅇ 제어절차

[1단계] 전반교차로 유입방향 대기차량 길이 검지

[2단계] 대기길이가 임계거리 이상시 상류부 교차로에 앞막힘 제어권 부여

[3단계] 앞막힘 검지기 차량속도가 5km/h이하 5초이상 유지시 제어 시작

■ 횡단보도의 종류

- 횡단보도 유형으로는 지브라 횡단보도, 펠리칸 횡단보도, 퍼핀 횡단보도, 투캔 횡단보도, 2단 횡단보도(staggerd), 대각선 횡단보도(scramble) 등이 있으며,

- 국외의 경우 신호등이 없는 지역에 횡단보도를 설치할 경우에 지브라 형식의 횡단보도를 사용하지만, 한국의 경우 신호등 설치유무에 상관없이 지브라 식의 노면표시를 보편적으로 사용

▷ Zebra

- 보행자가 걸으면 차량은 무조건 멈춤

[사진출처 : https://en.wikipedia.org]

▷ Pelican(A Pedestrian Light CONtrolled crossing)

- 사람이 신호제어가 가능해 안전한 횡단체계 구축(일반적 신호 횡단보도 시스템)

[사진출처 : http://www.citylab.com/]

▷ Toucan

- 보행자와 자전거운전자를 위한 신호체계

[사진출처 : http://www.wikiwand.com/]

▷ Pegasus

- 말승차자를 위한 신호체계(영국, Hide 파크에만 있음)

[사진출처 : https://commons.wikimedia.org/]

▷ Puffin(Pedestrian User Friendly Intelligent)

- Pelican과 비슷, 버튼 대신 보행자 자동 감지, 카메라로 컨트롤 (보행자를 인식하여 신호변경)

[사진출처 : http://www.drivingtesttips.biz/]

▷ 2단 횡단보도(staggerd)

- 폭이 넓은 도로에 설치된 현재 횡단보도의 보행자 신호시간이 길기 때문에 발생하는 교통소통 정체를 최소화하고, 폭이 넓은 도로를 한번에 횡단하기 힘든 노약자 및 장애자 등 보행약자에게 도로 중앙에서 쉬어갈 수 있는 공간을 제공하기 위해 도입한 횡단보도 운영방법

[사진출처 : http://www.roadsafety.gov.hk/]

▷ 대각선 횡단보도(scramble)

- 보행량이 많은 지점이나 동시에 2회 이상 건너야 하는 곳에 대각선 횡단보도를 설치

[사진출처 : 서울시 블로그]

■ 보호/비보호 좌회전(protected/permitted left turn, PPLT), 비보호 겸용 좌회전

▷ 보호/비보호 좌회전(PPLT)이란?

○ 보호(신호) 좌회전과 비보호 좌회전을 혼합하여 사용하는 방법

- 양방향 직진 신호(녹색등)시 비보호 좌회전 허용

- 첨두시(peak time) 등에는 좌회전 신호시간을 정상적으로 부여하고 비첨두시에는 좌회전 신호시간을 짧게 부여

○ 첨두․비첨두시간대 교통량 차이가 많은 지역 운영시 효과적이며 PPLT 운영 관련 현행 법령상 제한 사유는 없음

▷ 보호/비보호 좌회전(PPLT) 운영방식

○ 비보호좌회전 보완 : 비보호좌회전으로 처리하기 힘든 좌회전 대기차량을 소화하기 위해 짧은 주기의 좌회전 신호부여

➡ 첨두․비첨두시 좌회전 신호주기를 달리 설정할 경우 효과 극대화

○ 보호좌회전 보완 : 좌회전 교통량이 많아 1주기내 처리한계를 초과하지만, 대향 직진교통량의 여유가 있어 비보호좌회전이 가능한 경우

➡ 좌회전 신호를 늘리지 않고 좌회전 교통량을 소화할 수 있어 소통개선효과 높음

○ 시간제 보호좌회전 운영방식 : 평상시 비보호좌회전으로 운영하다가 첨두시에만 보호(신호)좌회전 병행 운영

➡ 비첨두시까지 좌회전 신호를 별도 부여할 필요가 없는 경우 효과적

[사진출처 : http://polinlove.tistory.com/]

- 최근 국내에서는 교통운영체계선진화방안으로 보호/비보호좌회전(Protected and Permitted Left-Turn :PPLT) 신호운영이 현장에 적용되고 있다. PPLT는 신호주기의 일정시간 동안 보호현시에 의해 좌회전 이동류가 보호를 받고 주기의 다른 부분 동안에서 는 비보호현시에 의해 보호되지 않는 교통신호 운영형태이다

- 경찰청에서는 직진차량이 많지 않은 사거리 중심으로 신호에 의한 보호/비보호 좌회전을 모두 허용하는 『비보호 겸용 좌회전』을 도입하기로 하였다.

- 비보호 겸용 좌회전(PPLT, protected/permitted left-turn)이란? 보호(좌회전 신호) 좌회전과 비보호(녹색 신호 시 좌회전)을 혼합하여 사용하는 방식으로 불필요한 신호 대기 시간을 최소화하기 위한 신호 체계이다.

- 이 방식은 평상시에는 양방향 직진신호(녹색등) 시 비보호 좌회전을 허용하고, 출·퇴근 시간 등 교통량이 많은 시간대에는 좌회전 신호를 평균시간 부여하고, 교통량이 적은시간대에는 좌회전 신호를 짧게 운영함으로서 교통량에 따른 좌회전 차량의 원활한 소통을 조절하기 위한 방식이다.

- 보호/비보호 겸용 교차로 확대에 상황판단에 능한 숙달된 운전자들에게는 신호 대기시간을 줄일 수 있어 반가운 소식이지만, 초보운전자나 교통안전표지를 잘 보지 않는 운전자는 혼동이 되어 다른 운전자의 교통흐름에 방해를 줄 수도 있다.

■ 옵셋결정방법

[자료 : 교통신호기 설치 관리 매뉴얼, 경찰청]

▷ 한방향 우선옵셋

- 일방통행도로의 경우 한쪽방향의 이동류만을 고려하면 되기 때문에 양방통행도로에 비해 효과적인 연동계획수립이 가능하며, 운영효율을 극대화 할 수 있다.

- 이 경우 옵셋은 이상적인 상태에서의 옵셋이며, 양호한 연동효율로 차량의 연속진행을 확보할 수 있다. 이와 같이 일방통행 시스템하에서는 효율적인 신호운영과 교통류 관리가 가능하기 때문에 국내․외적으로 각 도시마다 교통혼잡을 해소하기 위한 대안으로써 양방통행도로의 일방통행제의 전환이 심도있게 검토되고 있는 상황이다.

- 양방통행도로에서 한쪽방향에 대한 옵셋설정은 대향방향의 옵셋도 사전에 결정하기 때문에 방향별 교통량을 고려하여 신중히 결정하여야 한다. 하지만 양방향 도로라 할지라도 한쪽방향의 교통류 처리가 특별히 중요하여 다른 방향 교통흐름이 조금 지체되어도 좋을 상황이거나, 시간대별로 방향별 교통량의 차이가 뚜렷한 경우에는 주요방향의 교통류처리에 중점을 두고 연동계획을 수립하면 된다. 이때 오전첨두나 오후첨두시 등 시간대별로 방향별 교통량의 변화가 클 경우에 연동계획은 시간대별로 다르게 설정되어야 한다. 하지만 양방통행로를 일방통행도로와 같이 전적으로 한방향의 연속진행만을 고려할 경우 반대방향의 차량진행은 막대한 지체를 겪게 될 것이므로 한방향 우선옵셋을 설정할 경우에도 다른 방향에 대해서도 일정수준의 진행효율이 확보되도록 조정해야 한다.

▷ 양방향 균형옵셋

- 양방향 교통류에 대한 동등한 진행대폭을 확보하기 위한 최적의 방법은 동시신호시스템이나 교호시스템을 적용하는 것이다. 이미 언급한 것과 같이 단일교호시스템은 양방향 진행대폭 효율을 25%로 할 수 있고 이중교호시스템은 진행대폭을 50%로 동등하게 운영할 수 있으며, 동시신호시스템의 경우 연동화되는 교차로수에 따라 연동효율이 다르지만 역시 양방향 이동류를 효율적으로 처리할 수 있다. 하지만, 동시신호시스템이나 교호시스템이 가지고 있는 여러 제약요건으로 인해 적용할 수 있는 지점이 한정적일 수밖에 없어 모든 교차로에 광범위하게 사용되지 못하는 단점이 있다.

- 그러므로 일반적인 조건하에서 양방향 교통류를 모두 효과적으로 진행시키기 위해서는 연동속도, 주기, 시간분할등을 종합적으로 고려하여 시행착오(trial-and-error)법을 사용해 접근하도록 해야한다. 즉, 연동시스템의 주기를 증가시킨다거나, 혹은 연동속도를 변화시켜 진행대를 나타나는 시공도의 기울기를 조정하는 방법을 통해 양방향 진행대폭의 효율을 효과적으로 조정할 수 있다. 일반적으로 시스템내의 주기길이를 증가시키면 일정수준 이상의 차량진행효율 확보가 비교적 용이하게 될 수 있으며 교차로 처리용량도 어느정도 증가하게 되지만 연동속도는 낮아지게 된다. 그리고 연동체계내 전체 주기의 증가는 시스템내의 차량대기시간의 증가나 지체의 확산도 초래할 수 있기 때문에 이를 반드시 고려하여 결정하도록 해야 한다.

[사진출처 : https://ops.fhwa.dot.gov/]

▷ 대기차량길이를 고려한 옵셋

- 옵셋은 상류부 교차로를 출발한 차량이 하류부 교차로 도착시점에 녹색신호를 나타내도록 설정하는 것이 이상적이다. 하지만 현실적으로는 신호교차로의 각 접근로에는 좌회전이나 우회전으로 유입되는 차량, 링크중간이나 주차지역에서 유입되는 차량, 그리고 이전 주기에서 미처 교차로를 통과하지 못하고 남아있는 차량들로 인해 대기행렬이 형성되게 되어 옵셋결정에도 영향을 미치게 된다.

- 즉, 대기행렬을 형성하고 있는 차량이 존재할 경우에는 녹색신호를 받아 출발하기 시작하여 마지막 대기차량이 움직이기 시작할 때 상류교차로에서 출발한 차량군이 대기행렬의 후미에 도착하도록 옵셋을 설정하는 것이 바람직하다.

▷ Equity 옵셋

- 도시부 지역의 경우 차량이 지속적인 증가와 도로시설의 공급부족으로 인해 만성적으로 정체가 발생하고 있다. 특히, 오전 출근시간대나 오후 퇴근시간대의 경우 특정한 주요교차로의 처리용량을 훨씬 초과하는 교통수요가 집중되어 극심한 혼잡현상이 발생하고 있다. 이런 경우 지속적인 용량부족으로 인해 주기가 반복될수록 하류부 교차로 접근상에 대기차량은 증가하게 되고 결국은 상류부 교차로의 녹색신호가 등화되어도 차량이 교차로를 진입할 수 없는 앞막힘 현상(spillback)이 발생하게 된다. 앞막힘 현상이 발생하게 되면 교차도로의 차량도 진행하지 못하게 되고 결국 교통흐름이 와해되어 버리는 결과를 초래하게 된다.

- Equity 옵셋은 앞막힘 현상이 발생했거나, 발생할 가능성이 있는 주요교차로의 상류교차로에 혼잡을 예방하기 위한 목적으로 사용되며, 상류부 교차로내에 차량이 소거되는 시점에 교차도로의 녹색신호가 등화되어 차량의 이동성을 확보하며 혼잡링크로의 차량진입도 억제하여 기존 도로용량을 최대한으로 사용하기 위해 적용한다.

- Equity 옵셋은 교통량과 차량 대기행렬의 증가추세에 따라 적용시기를 적절히 선택할 경우 앞막힘 현상을 사전에 예방할 수 있고 교차도로의 녹색시간을 효율적으로 활용할 수 있어 도심전체의 교통혼잡 해소에 기여할 수 있지만, 교통량/용량비가 크지않은 한산한 교통상태에서 적용할 경우 오히려 주도로 차량의 연속진행을 방해하여 처리효율을 떨어뜨리게 되는 결과를 초래하게 된다.

■ 신호연동을 위한 공통주기, 연동효율

[자료 : 교통신호기 설치 관리 매뉴얼, 경찰청]

▷ 공통주기

- 신호교차로의 주기나 현시와 같은 신호제어변수들은 각 교차로의 특성이나 접근로별 교통수요에 따라 다르게 설정되게 된다. 하지만 신호교차로간 연동체계를 구축하기 위해서는 연동체계에 포함되는 각 신호 교차로의 주기를 공통적으로 동일하게 설정하여 운영하여야 한다.

- 이 경우 연동시스템내의 각 교차로 중에서 가장 긴 주기를 운영되는 교차로의 주기를 기준으로 공통주기로 설정하여 운영하도록 한다. 이때 시스템 내에서 가장 긴 신호주기로 운영되는 교차로를 중요교차로 (CI, critical intersection)라 부른다.

- 연동시스템내에 교통량이 특별히 많은 교차로가 존재하여 혼잡상황이 빈번하게 발생할 경우 이 교차로를 기준으로 공통주기를 설정하는 것은 신호운영상 매우 비합리적인 결과를 초래하게 될 수도 있다. 이와 같은 문제가 발생할 경우에는 대상교차로를 연동체계내에서 분리시키고 독립교차로로 운영하여 연동시스템을 두 개 분리하여 운영하거나, 또는 부분적인 연동효과를 얻기 위해 감응식 제어기를 설치할 수 있다.

▷ 연동효율

- 공통주기가 설정되면 교차로간 거리와 계획주행속도를 고려해 옵셋을 결정하게 된다.

- 이렇게 공통신호주기와 옵셋이 결정되게 되면 시공도를 통해 각 방향별 연동효율을 구하고 이를 다시 조정하는 과정을 거쳐야 한다.

[사진출처 : https://ops.fhwa.dot.gov/]

- 시공도에서 교차로간 녹색신호에 의해 연속적으로 진행할 수 있는 범위를 신호주기를 나눈값을 연동효율이라고 하며, 연동효율이 40%～50%정도면 연동시스템이 효과적으로 연동되어 운영되고 있다고 할 수 있다. 연동효율을결정하는공식은다음과 같이 나타낼 수 있다.

■ 신호시간 방식

[자료 : 교통운영체계 선진화 연구, Ⅳ. 신호연동시스템 구축 및 확대방안]

- 신호시간은 제공되는 방법에 따라 고정시간 제어, 교통감응 제어, 교통대응 제어로 나누어진다. 여기서 교통감응 제어는 고정시간 제어나 교통대응 제어와 함께 사용할 수도 있다.

▷ 고정시간 (Pretimmed 또는 Fixed-Time) 제어

- 고정시간제어라는 것은 1일 시간대별로 운영자가 사전에 입력한 몇 개의 신호시간에 따라 매일 반복하여 신호를 제어하는 방식이다. 이 방식은 독립교차로제어나 연동제어에서도 사용된다.

- 그러나 교통량은 시간대별로 그리고 요일별로 변화될 수 있으므로 교통상황에 적합한 신호시간을 제공하는 데는 한계가 있다. 따라서 1일 시간대별 교통변동이나 요일별 변동이 적은 안정된 가로에서는 효과적일 수 있으나, 교통변동이 심한 교차로에서는 효율을 저하시키기도 한다.

- 특히 1개의 신호시간으로 계속 반복하여 운영할 경우 시간대별 교통변동이나 요일별 교통변동 등 교통상황에 전혀 대처하지 못하는 문제가 발생하므로 시간대별로 몇 개의 신호시간을 제공하는 방안이 있으며 이를 적용한 1일 시간대별(Time of Day : TOD) 제어는 고정시간제어이다.

▷ 실시간 교통대응제어

- 실시간 교통대응제어는 차량검지기로부터 획득된 자료를 토대로 교통상황에 대응하는 신호시간을 제공하는 제어방법이다. 교차로 접근로에 설치된 차량 검지기에서 계측된 자료는 중앙컴퓨터로 보내지고, 중앙컴퓨터에서는 이들 자료를 토대로 교통상황에 알맞은 신호시간을 지역제어기로 보내 신호를 운영한다.

- 실시간 교통대응제어는 전적으로 차량 검지기에서 계측되는 자료에 의존하기 때문에 차량 검지기의 신뢰도가 유지될 수 있도록 차량 검지기가 관리되어야 한다. 따라서 주기적으로 차량검지기의 신뢰성을 확인하는 작업이 필요하다.

- 중앙컴퓨터에서 신호시간을 어떻게 결정하느냐에 따라 신호시간 선택방식과 신호시간 계산방식으로 구분된다.

◦ 신호시간 선택방식

- 운영자가 사전에 신호시간을 다양하게 입력하여 검지기 자료에 따라 가장 적합한 신호시간을 컴퓨터가 자동으로 선택한다. 이 방식은 사전에 신호시간을 준비해야 하므로 현장조사나 신호계획 등에 상당한 비용과 노력이 요구되며, 경우에 따라서는 준비된 신호시간계획이 현장상황에 맞지 않는 경우도 발생할 수 있다.

◦신호시간 계산방식

- 이 방식은 차량 검지기에서 얻어진 자료를 토대로 중앙컴퓨터가 직접 신호시간을 계산하여 제공하는 방식이다. 이 방식은 매주기 마다 새로운 신호시간을 제공할 수 있어 주기별 교통변동이 심한 교차로에 매우 적합하다.

- 그러나 잦은 주기의 변화는 신호 연동화를 위한 옵셋값도 변경됨으로써 신호운영 효율을 저하시킬 수도 있다.

▷ 교통감응제어

- 교통감응제어는 이미 결정된 주기 범위 내에서 교통상황 변동에 따라 신호제어변수를 미세하게 조정하여 교차로 안전성과 효율을 높이는 제어방식이다.

- 교통감응제어는 고정시간제어방식에서나 교통대응제어방식에서 각각 적용이 가능할 뿐 아니라, 독립교차로제어나 연동제어에서도 적용 가능하다.

- 교통감응제어는 독립교차로제어나 연동제어에서 좌회전 등 특정 이동류에 대해 감응제어를 실시할 수도 있으며, 역시 고정시간제어 또는 실시간 교통대응제어가 이루어지는 교차로에 보완적으로 활용되기도 한다.

- 이 제어를 행하기 위해서는 교차로 접근로에 목적에 맞는 검지기 종류와 위치를 결정한 후, 검지기를 설치해야 한다. 검지기는 차량뿐만 아니라 보행자도 검지하여 신호시간을 조정할 수도 있다. 가장 기초적인 교통감응제어로 반감응제어와 완전감응제어로 나누어진다.

[사진출처 : http://korealand.tistory.com/]

◦ 반감응 제어

- 주도로에 녹색신호를 표시하다가 부도로에 설치된 검지기로부터 검지된 교통량이 일정 이상일 경우에 한해 부도로에 녹색신호를 제공하여 부도로 교통수요를 처리한다.

- 이러한 제어 방법은 주도로 교통량이 부도로 교통량이 비해 많고, 부도로 교통은 상대적으로 적어 고정시간 제어로 운영할 경우 주도로에서 불필요하게 발생되는 지체를 줄이면서 수요가 있을 시에만 교통신호로 부도로의 통행권을 할당해 주는 방법이다. 

◦ 완전감응 제어

- 교차로의 모든 접근로에 하나 이상의 검지기를 설치하여 사전에 정의된 한계치에 따라 녹색시간을 할당한다. 이 제어는 교통량이 비교적 적고 각 접근로간 교통량의 변동이 심한 독립교차로에 적절한 제어방법이다.

■ 연동시스템의 종류

[자료 : 교통운영체계 선진화 연구, Ⅳ. 신호연동시스템 구축 및 확대방안]

- 연동값(Offset)이라 함은 인접신호등간의 관계에서 주도로의 주 현시(Mainphase)가 켜지는 시간적인 차이를 의미하며 선형체계에서 연동시스템의 운영패턴은 크게 나누어 3가지,즉 동시시스템,교호시스템 및 연속진행시스템이 있다.

[사진출처 https://commons.wikimedia.org/]

▷ 동시 시스템(Simultaneous System), 동시연동

- 동시연동체계 안에 있는 모든 신호는 동시에 같은 신호현시를 나타내고, 연동값(Offset)은 0이며 각 교차로에서의 시간분할은 똑같다.

- 동시시스템은 구간길이가 매우 짧고 균일한 교차로가 연속적으로 존재할 경우 효과적으로 운영될 수 있으며 많은 교통량에 의해 대기행렬의 발생가능성이 있는 지역에서 적용하면 대기차량을 효과적으로 소거시킬 수 있는 장점

- 그러나 차량들이 동시에 정지하고 동시에 출발하기 때문에 교차로사이 링크구간에서 주행중인 차량이 다음 교차로 녹색신호를 받기 위해 과속을 하려는 경향이 발생하고, 주도로의 교통량이 너무 많은 상태에서 적색신호가 켜지면 부도로에서 진행하거나 회전하는 것이 어렵게 되는 등 여러 가지 단점

▷ 교호 시스템(Alternate Progression System), 교차연동

- 교호시스템은 인접교차로 또는 인접 교차로 그룹의 신호가 반대로 켜지는 경우를 말한다.

- 즉,하나 건너 신호 또는 하나 건너 신호그룹의 신호가 동시에 켜지는 경우이다.

- 양방향 통행도로의 연동시스템에서 차량이 계속적인 주행을 위해서는 주기의 녹․적색시간 분할이 50:50이 되어야 한다.

- 교호시스템은 동시신호시스템보다 진전된 신호운영체계로써 합리적이고 높은 주행속도로 연속적인 주행을 가능하게 한다.

- 하지만 교호시스템은 교차로간의 길이 또는 교차로 그룹과의 길이가 동일하고 시간분할이 50：50인 경우에만 연동효과를 발휘할수 있다.

- 이러한 교호시스템은 시간분할이 50：50으로 구성된 경우 주도로와 교차도로(부도로)의 녹색시간 배분이 동일하게 되어 자칫 신호운영이 비효율적으로 되기 쉽고, 교차로 간격이 균일하지 못한 경우 연동이 잘 맞지 않으며,교통량이 많을 경우 도로의 용량은 실질적으로 감소해,교통상황을 변화시키기 위한 보정의 어려움 등이 있어 적용에 한계가 있다.

▷ 연속진행 시스템, 연속진행연동

- 연속진행시스템은 교통현장에서 일반적으로 활용하고 있는 연동방법으로 상류부 교차로를 출발한 차량이 다음 교차로에 도착할 시간에 맞추어 그 교차로에 녹색신호를 등화하는 시스템으로서 연동값(Offset)은 교차로간 거리를 주행하는 차량속도로 나눈 값과 같게 된다.

- 연속진행시스템은 제약된 조건하에서 적용하는 동시신호시스템이나 교호시스템에 비해 훨씬 더 효과적이기는 하나 아침․저녁첨두시간에 교통량의 방향별 변동을 충족시키기 위해 충분한 탄력성을 갖지 못하는 결함이 있으며,한쪽 방향의 연동을 맞출 경우 반대방향의 연동은 나빠지게 될 우려가 있다.

- 또한 연속진행시스템내의 연동값(Offset)설정시 대기차량과 가로변의 교통류 마찰요인 등을 종합적으로 고려해 결정하도록 해야 한다.

- 연속진행시스템 장점

■ 전체차량이 계획된 주행속도에서 지체를 최소화하며 주행하게 된다.

■ 각 교차로의 교통조건에 맞게 시간분할을 할 수 있으므로 최대한의 효율을 얻을 수 있다.

■ 연동속도이상으로 주행하는 차량은 자주 정지하게 됨으로 교차로 사이에서 과속을 억제시킨다.

■ 교차로간 간격이 일정치 않아도 연동효과를 거둘 수 있으며 교통처리 또한 효과적이라 할 수 있다.

■ 신호 연동시스템 설계 고려사항

[자료 : 교통운영체계 선진화 연구, Ⅳ. 신호연동시스템 구축 및 확대방안]

▷ 신호 연동시스템 구축을 위해 고려해야 할 사항은 다음과 같다.

가. 신호 교차로간의 거리

- 신호 교차로간의 거리가 짧을수록 연동시스템 구축 필요성이 커지는 반면 너무 길어지면 주행중인 차량군이 분산정도가 커지기 때문에 연동효과가 감소하게 된다.

- 일반적으로 신호 교차로간 거리가 800m 이하일 경우는 적극적으로 신호연동을 고려하고, 1,500m이상인 경우에는 주행중인 차량의 분산정도가 커져 신호연동에 따른 효과가 작은 것으로 보고 있다.

나. 도로운영(일방통행, 양방통행)

- 일방통행으로 운영하는 것이 연속진행을 하기가 쉬우며 시스템제어로서의 강점을 가진다.특히 구간 내 신호제어가 없는 횡단보도나 교차로가 있을 시 연동구축에 어려움이 있으며 이는 신호기로서 차량군을 제어하는데 신호기가 없을 경우 횡단보도및 교차로에서 차량의 불확실한 진행과 멈춤이 발생할 수 있으므로 이에 맞는 적정한 연동값(Offset)설정이 어렵다.따라서 구간내 최대의 연동효과를 얻기 위해서는가능한 신호기가 없는 횡단보도 및 교차로가 없도록 조치되어야 한다.

다. 접근로의 상태(대기차량/마찰요인)

- 이상적인 상태에서의 연동값(Offset)은 교차로간 거리와 차량 주행속도만을 고려해 설정할 수 있으나,실제는 하류부 교차로의 차량 대기행렬 길이 및 기타 노측 마찰요인(불법주․정차,링크 중간지점의 유입차량,버스정류장 등)을 고려해 결정하도록 해야 한다.

라. 신호현시

- 교차로 형태에 따른 신호현시 역시 시스템 제어에 영향을 미친다.어떤 간선도로는 단순한 2현시 교차로가 있는가 하면 어떤 도로는 4현시가 필요한 경우도 있다.

[사진출처 https://commons.wikimedia.org/]

마. 주기

- 연동시스템 구축을 위해서는 교차로들의 신호 운영주기는 동일하거나,그 배수로 운영되도록 해야 한다.동일 주기로의 신호운영이 어려운 교차로가 존재할 경우 시스템 내에서 분리하여 독립교차로로 운영하여야 한다.이 경우 구간 내 연동화는 독립교차로에 의해 불특정하게 운영되어진다.

바. 차량도착 특성

- 신호교차로에서의 차량 도착 특성은 매우 중요하다.만약 도착율이 항상 일정하면(차량이 분산되어 진행)교차로를 서로 연결하여 연동시킬 필요는 없다.임의 도착이 일어나는 조건에는 다음과 같은 것이 있다.

■ 교차로간의 거리가 멀 때

■ 두 개의 신호교차로사이에서 간선도로로 유입되는 교통량이 많을 때

사. 시간에 따른 교통량 변화

- 차량 도착 특성 및 교통량은 하루 24시간 동안 크게 변한다. 첨두시간대에 과포화가 일반적인 지역의 경우는 연동시스템 구축보다는 통과용량을 증대시키는 사업이우선순위 일지 모르지만 비첨두시간대에는 연동시스템 구축만으로도 만족스러운 효과를 나타낸다.간선도로 교통류제어의 개념은 시공도기법으로 나타낼 수 있으며 진행방향의 속도는 간선도로 교통류의 연속진행 속도를 나타내는 것으로서 시공도상의 진행대 경사와 같다.

- 간선도로의 연동시간을 계획할 때 그 도로가 일방통행인가 양방통행인가가 중요한 포인트가 된다.만약 일방통행이면 연속진행을 위해서 녹색시간을 최대한 이용함으로서 진행대 폭을 넓힐 수 있다.

- 그러나 양방통행일 경우에는 양방향 모두를 연속 진행시킨다는 것이 어렵기 때문에 양방향 통행에서 연속진행이 잘 이루어지려면 모든 교차로와 교차로간의 간격이 일정해야 한다.그러나 이와 같은 조건을 가질 경우는 도시구조상 매우 드물기 때문에 진행대폭과 진행속도를 절충하여 최적신호시간과 연동값(Offset)을 구하여 양방향 통행에 있어 연속성을 제공하여야 한다.

■ TOD : Time Of Day, 고정시간 (Pretimmed 또는 Fixed-Time) 제어

[ 자료 : 교통신호기 설치관리 매뉴얼, 경찰청 ]

▷ 고정시간제어라는 것은 1일 시간대별로 운영자가 사전에 입력한 몇 개의 신호시간에 따라 매일 반복하여 신호를 제어하는 방식

- 이 방식은 독립교차로제어나 연동제어에서도 사용

- 교통량은 시간대별로 그리고 요일별로 변화될 수 있으므로 교통상황에 적합한 신호시간을 제공하는 데는 한계

- 따라서 1일 시간대별 교통변동이나 요일별 변동이 적은 안정된 가로에서는 효과적일 수 있으나,

- 교통변동이 심한 교차로에서는 효율을 저하시키기도 함

 [사진출처 : https://en.wikipedia.org/]

▷ (Time of Day : TOD) 제어는 일반적으로 요일별로 각 시간대 교통량 변화를 파악하여 유사한 교통상황이 전개되는 몇 개의 시간대로 나누어 각 시간대에 적합한 주기, 녹색시간, 옵셋값을 사전에 준비하고서 해당시간이 되면 설정된 신호시간으로 운영

- 가로축 또는 지역별로 유사한 교통패턴을 갖는 교차로들을 가로축 또는 지역별로 교차로 그룹을 편성하고

- 각 그룹별,시간대별로 발생 예상되는 교통패턴에 따라 신호주기(Cycle), 현시시간(Split), 연동값(Offset)을 작성하여

- 운영자가 해당시간대에 계획된 신호시간 데이터를 지정하여 운영하도록 하는 방식으로 현재 시스템 운영의 주축

- 신호제어 효율은 신호시간이 현장의 교통상황에 얼마나 적합한가에 달려 있으므로 1년에 각 계절별로 신호시간을 조정해 주는 것이 좋으며,

- 중요 교차로인 경우는 분기당 2회이상 교통상황을 살펴 지속적으로 신호시간 조정작업을 행해야 함

- 그러나 교통량을 조사하여 신호시간을 계산하여 입력시킨다 하더라도 조사된 교통량은 특정 일에 한정한 자료이므로 장래에도 조사된 교통상황이 똑같이 전개된다는 보장이 없기 때문에 신호운영요원의 현장 모니터링은 대단히 중요하며, 도로의 신설, 대형 건물의 완공 등 교통패턴에 변화가 있을 시는 필히 기존 신호시간의 적합성을 검토하여야 함