V2I 기반 BSM 정보를 활용한 독립교차로 교통신호 제어 방법론 개발

Abstract

본 연구에서는 V2I(vehicle-to-infrastructure) 통신환경에서 BSM(basic safety message) 데이터를 활용하는 독립교차로 교통신호 제어 알고리즘을 개발하였다. V2I 통신환경에서 수집되는 교통정보인 차량의 위치와 속도를 이용하여 차량의 도착정보를 추정하였으며, 신호제어 알고리즘에 사용되는 변수인 현시그룹 길이, 현시 길이, 현시 순서 등을 결정하여 시·공간기반의 교통신호 제어를 실시하였다. 본 연구에서 개발된 교통신호 제어 알고리즘의 효과를 평가하기 위하여 다양한 환경에서의 미시교통시뮬레이션을 이용한 실험을 실시하였다. 다양한 차로형태 및 교통 회전비율 그리고 서비스 수준별 환경에서 정주기식 및 감응식 신호제어에 비해 개발 알고리즘이 효율적인 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 비 통신차량의 존재 시 안전성을 확보하기 위하여 감응신호에 적용할 수 있는 안전한 gap time을 제시하였다. 또한 probe car의 시장점유율을 변경하여 알고리즘 도입을 위한 최소한의 교통정보 수집 비율을 확인한 결과 정주기식 신호제어와 비교 시 최소 25%의 차량으로부터 교통정보를 수집할 경우 개발 알고리즘의 적용이 가능한 것으로 분석되었다. 그리고 최소 50%의 통신 가능한 차량이 존재할 경우 개발 알고리즘의 효과가 감응식 신호제어 보다 뛰어난 것으로 확인되었다. 개발된 실시간 교통신호 제어 알고리즘의 검증과정을 위하여 실제 네트워크 환경에서 평가를 한 결과 실험 네트워크의 평가 결과와 마찬가지로 개발 알고리즘의 운영 시 평균 제어지체가 29% 감소하여 알고리즘 효과가 뛰어난 것으로 나타났으며, 25% 이상의 차량 수집정보가 존재한다면 적용 가능 한 것으로 분석되었다. 마지막으로 개발된 V2I 기반 독립교차로 실시간 알고리즘을 이용하여 정주기식 연속교차로 제어알고리즘으로 확장하여 분석하였다. 분석한 결과, 연속 신호교차로에서는 V2I 100% 통신환경에서 효과가 미비하게 나타나 추가적인 알고리즘 개발이 필요한 것으로 판단되었으며 추가적 연구가 필요한 부분은 향후 연구내용을 제시하였다.