대기행렬길이 제약조건을 고려한 Preemption 제어 전략에 관한 연구

Abstract

현재 신호교차로에서 긴급 상황 시 신호교차로의 혼잡 상황으로 인해 긴급차량이 신호를 무시하거나 차선이탈, 역주행 등 타 이동류 및 보행자의 안전을 위협하는 상황이 발생하고 잇다. 이로 인해 긴급차량의 사고 위험성이 증가할 뿐만 아니라 일반차량 및 보행자 사고 위험성도 존재하고 있는 실정이다. 또한 긴급 상황임에도 불구하고 일반신호제어로 운영함에 따라 긴급차량의 대응시간이 증가하여, 인적·물적 피해 등 경제적으로 환산하기 어려운 사회적 빙요이 발생하고 있다. 따라서 긴급차량 진입 시 교차로에 접근하는 교통류를 고려한 신호체계인 "긴급차량 우선신호(Preemption) 제어" (이하 Preemption 제어) 전략이 구축되어야 한다. 기존의 Preemption 제어는 긴급차량의 연속주행 확보를 목표로 하여 긴급차량의 검지 즉시 Preemption 제어를 실시하고 있다. 이로 인해 긴급차량의 연속주행 확보는 가능하지만 일반차량의 지체는 증가하게 된다. 따라서 대기행렬길이 제약조건을 고려한 Preemption 제어 전략을 개발하여, 긴급차량의 연속주행 확보와 일반차량의 지체 최소화를 동시에 구현해야 한다. 본 연구의 주요 연구내용으로는 Preemption 제어에 관한 이론적 검토를 수행하여 이에 대한 문제점을 분석하고, 문제제기를 통하여 대기행렬길이 제약조건을 고려한 Preemption 제어전략을 개발하였다. 그리고 개발된 전략을 CASE별 시뮬레이션 수행을 통해 일반신호제어 및 기존 Preemption 제어와 비교 분석하여 효과평가를 실시하였다. 시뮬레이션 평가결과 9개 CASE 모두 긴급차량의 지체도는 일반신호제어와 비교하여 44.26%~96.13% 감소하였고, 통행속도는 8.76%~41.96% 증가하는 효과를 나타냈다가. v/c 1.0 이상인 과포화 상황이거나 주도로 링크길이 200m이하인 경우 기존 Preemption 제어가 우수하고, v/c 0.8 이하의 근포화 이하의 상황에서 주도로 링크길이가 500 이상인 경우 기존 Preemption 제어에 비해 본 연구에서 개발한 Preemption 제어가 개선효과가 있는 것으로 나타났다. 이 경우 일반차량 지체도는 기존 Preemption 제어에 비해 0.60%~3.323%의 개선효과가 나타난 것으로 분석되었다 따라서 본 연구를 통해 긴급차량의 연속주행 확보 및 일반차량의 지체 감소 등 운영자와 이용자의 시간비용 절감효과 및 안전증대 효과를 기대할 수 있으며, 궁극적으로는 긴급차량의 대응시간 단축으로 인해 인명구호율의 최대화와 재물파손율의 최소화라는 경제적 가치로 환산할 수 없는 사회적 편익을 창출할 수 있을 것으로 기대된다.