실시간 신호제어시스템 (COSMOS)의 구성, 사용되는 변수, 연동제어와 옵셋

■ 실시간 신호제어시스템 (COSMOS)의 구성, 사용되는 변수, 연동제어와 옵셋

 

▷ 실시간 신호제어시스템 구성

 

 

1) 최소제어단위

- 신호교차로로 구성된 도로체계에서는 인접한 교차로들이 영향을 주고받기 때문에 각 교차로의 효율적인 신호운영과 더불어 교차로간의 연동제어(교차로간의 신호시작시간 간격을 조정하여 차량들이 여러 개의 교차로를 통과할 때 연속진행이 가능하도록 하여 정지회수를 최소화하는 제어)를 해야만 교통소통을 원활하게 할 수 있다

- 실시간 신호제어시스템에서는 유사한 교통패턴을 갖는 교차로들을 하나의 그룹으로 구성하고， 이를 최소제어단위(Sub-Area: SA) 라고 한다. 하나의 SA에는 최소 1개 교차로에서 10개 교차로로 구성하며 적어도 하나의 중요교차로(CI)가 포함되어 있어야 한다.

 

2) 구성교차로의 기능

- 최소제어단위(SA) 내의 구성하는 교차로는 중요교차로， 준중요교차로， 비중요교차로가 있으며 교차로 종류에 따라 기능과 설치되는 검지기의 구성이 달라짐

 

① 중요교차로 (CI : Critical Intersection)

- 중요교차로에는 가장 많은 검지기가 설치되며 직전 및 좌회전 정지선 검지기， 대기길이 검지기， 앞막힘 검지기가 설치되어 있어서 최적의 주기와 녹색시간이 결정되고， 그룹의 옵셋을 결정

② 준중요교차로 (SCI : Semi Critical Intersection)

- 준중요교차로에는 직진 및 좌회전 정지선 검지기가 설치되어 있어 최적의 녹색시간을 결정할 수 있으며， 중요교차로가 제 기능을 하지 못할 때 중요 교차로의 역할을 대신 수행

③ 비중요교차로 (MI : Minor Intersection)

- 좌회전 징지선 검지기가 설치되어 있어서 좌회전 감응제어 기능

 

▷ 실시간 신호제어시스템에 사용되는 변수

1) 교통상황변수

- 교통상황변수는 현장의 교통상황을 표현하는 값으로서 교차로의 방향별 차량수요와 혼잡상황 등을 표현하는 값이며, 이 값은 신호운영을 위한 변수인 주기， 옵셋， 현시길이 등을 결정하는 기본 자료가 됨

- 점유시간 : 차랑이 검지기위에 있는 시간

- 비점유시간 : 차랑이 검지기위에 없는 시간

- 교통랑 : 통과한 차량대수

- 포화도 : 교통혼잡상황을 나타내는 변수

- 포화교통류율 : 포화상태로 통과할 때의 차량수

- 속도 : 차랑이 검지기를 통과하는 속도

- 대기차량길이 : 신호교차로에 대기하고 있는 차랑수(길이)

 

2) 신호제어변수

- 교차로의 신호를 운영하기 위한 제어변수를 신호제어변수라고 하며 현시순서， 주기，현시율， 옵셋의 4가지로 구성되어 있으며, 검지기에서 수집된 교통상황변수를 이용하여 신호제어변수 산정 알고리즘에 의해 교통상황에 맞는 신호제어변수 값을 산정

- 주기길이 (Cycle length) : 현시가 한 번씩 운영되는데 걸리는 시간

- 현시순서 (Sequence) 신호등이 켜지는 순서

- 현시율 (Green Split) : 각 방향별 녹색시간 비

- 옵셋(Offset) : 연동제어를 위한 값으로서 교차로간 신호등이 켜지는 시간의 간격

 

▷ 실시간 신호제어시스템의 연동제어와 옵셋

- 연동제어란 각 교차로의 신호를 연계하여 제어하는 기법으로 신호운영의 효율을 높이는 중요한 제어방법이며, 연동제어를 하는 데 가장 중요한 변수는 옵셋이다

- 옵셋이란 교차로간의 같은 진행방향 현시 시작시점의 차이를 말하는 것으로 이 값을 조정하여 교차로를 통과하는 차량이 다음 교차로의 신호를 이용할 때 정지하지 않고 통과하도록 할 수 있음

 

1) 대기행렬이 없는 경우 옵셋 값은 직진녹색신호를 받고 출발한 차량이 다음교차로에 도착할 시간에 맞추어 그 교차로의 직진현시를 구동해야 하므로 차량주행속도와 링크 길이값으로 링크통과 소요 시간을 계산

 

2) 하류부 교차로에 차랑들이 이미 대기하고 있을 경우에는 대기차량이 녹색신호를 받아 출발하기 시작하여 마지막 대기차량이 움직이기 시작할 때 상류부 교차로에서 유입되는 차량군이 대기차량의 후미에 도착하도록 옵셋을 결정

3) 과포화로 인해 하류부 교차로에서 스필백 (Spillback)현상이 발생할 경우에는 주현시의 연동화는 기대하기 어려워 이 때는 오히려 교차도로 차량에 신호를 제공하는 형평옵셋 (Equity Offset) 을 이용

 

- 옵셋 값을 대기행렬의 길이될 정확히 예측하여 산정하면 연동효과를 극대화시킬 수 있지만， 정확한 대기길이 계측이 매우 어렵고， 정확한 계측을 통해 대기차량의 길이가 파악되었다 하더라도 다음주기에서의 녹색신호 시작직전의 대기차량을 예측한다는 것은 역시 쉽지 않기 때문에 실시간 신호제어시스템에서는 옵셋패턴을 선택하는 방식을 사용