감응식 신호제어를 이용한 도시고속도로 진출부 교차로 통합제어전략 개발

Abstract

도시고속도로의 확대와 더불어 일반 간선도로에 접속되는 도시고속도로 진출램프 또한 증가하고 있으며, 진출램프가 혼잡한 간선도로 상에 접속시 간선도로에서의 차량 혼입으로 인한 혼잡 가중 및 이로 인한 진출램프에서의 대기행렬이 역류하여 도시고속도로 본선에 혼잡의 영향이 미치는 현상이 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하고자 진출부에 신호를 통해 교통류를 제어하는 방식이 적용되었으며, 우리나라 실시간신호제어시스템(COSMOS)에서는 “고속도로 진출제어”방식에서 제시한 기하구조 형태 및 교통상황에 따른 형평옵셋(Equity offset)과 TOD(Time Of Day) 등의 방식을 이용하여 제어하고 있다. TOD 및 옵셋을 이용한 방식은 시시각각으로 변화하는 교통상황에 민감하게 대응하기 힘든 점을 가지고 있으며, 이러한 시간대별 제어방식에서 진출램프와 간선도로에서의 실시간 대기행렬 검지를 통해 다양한 교통상황 변화에 따른 최적 신호시간 운영이 가능한 감응식 신호제어전략의 개발이 본 연구의 핵심 목표이다. 본 연구에서는 고속도로 진출제어의 개념에서 고속도로 진출부 교차로 제어의 개념으로 접근하여 도시고속도로 진출차량을 포함한 간선도로에서의 교통상황(하류부 링크 포함)까지도 고려하여 간선도로가 포화된 경우, 진출램프가 포화된 경우, 간선도로와 진출램프 모두 포화된 경우로 나누어 각 교통상황별 제어전략의 효과를 분석하였으며, 제어전략의 효과에 영향을 미치는 기하조건을 반영하기 위하여 COSMOS에서 제시한 하류부 링크저장공간 200m를 기준으로 이상일 때와 이하일 때로 구분하여 전체 6가지 CASE에 대한 감응식 신호제어전략 적용 전?후의 효과를 평가하였다. 그 결과 차량당 평균지체 측면에서 감응식 신호제어 전략에 대하여 모든 CASE에서 개선효과가 발생한 것으로 분석되었다. 특히 링크저장공간이 200m 이상으로 인접 중요교차로(C.I)와의 거리가 긴 경우의 제어전략 적용 효과가 200m 이하인 경우보다 개선효과가 큰 것으로 분석되었고, 이 를 토대로 실시간 대기행렬 검지에 따른 감응식 신호제어는 진출램프 교차로에서의 통과차량이 대기할 수 있는 공간이 상대적으로 충분한 교차로에 적용할 경우 더욱 바람직한 효과가 나타날 것으로 예상된다. 이러한 결과를 토대로 실제 현장에서의 적용성을 평가하기 위하여 본 연구의 목적 에 맞는 교통상황 및 기하조건을 가진 양재IC 진출램프 교차로를 선정하여 감응식 신호제어의 효과를 평가해 본 결과 네트워크 전체적으로 7.5%의 차량당 평균지체가 감소하고, 3.1%의 차량당 평균속도가 증가한 것으로 나타나 현장에서의 적용시에도 개선효과를 낼 수 있을 것으로 사려된다. 단, 본 연구의 범위는 CI와 MI의 신호시간 및 주기를 고정한 상태에서의 진출램프 교차로에 대한 감응식 신호제어의 효과 평가이나, 이는 진출램프 교차로에서 통과효 율이 높아진다 하여도, CI에서의 통과효율이 개선되지 않으면 그 효과는 한정적일 수 밖에 없으며, 향후 연구시 간선도로와 진출램프에서의 교통상황을 반영하여 진출 램프 교차로를 포함한 인접 CI에서의 신호시간 및 주기를 제어할 수 있는 방안에 대 한 연구가 있어야 것으로 판단된다.