4지교차로에서 반감응신호제어와 보행자 작동기 도입을 통한 지체감소 연구

Abstract

현재 국내 일반국도상의 대부분의 교차로는 교통량을 고려하지 않는 고정시간 제어방식으로 운영되고 있다. 그러나 일반국도의 특성상 도로의 기능적인 측면에서 이동성이 중요시되고 있으나, 고속도로와 달리 국도에는 신호교차로가 존재하여, 교차로 지체가 발생한다. 이러한 교차로 지체는 시간낭비, 연료낭비, 대기오염 유발 등과 같이 커다란 사회적 손실을 가져온다. 일반국도에서의 교통혼잡비용은 2007년 약 4조 9,319억원에 이른다. 특히 일반국도의 특성상 주도로의 교통량은 많고, 부도로의 교통량은 적은 교차로가 많은데도 불구하고, 고정식 제어를 운영하므로 인해서 주도로의 지체를 야기하고 있다. 또한 지방부의 국도일수록 보행자 수는 적으나, 교차로 특성상 보행자신호가 꼭 필요한 곳에서는 보행자신호 때문에 부도로의 최소녹색시간을 줄일 수가 없다. 따라서 본 연구에서는 위와 같은 교차로의 문제를 해결하기 위해서 반감응제어와 보행자작동신호기를 이용한 신호제어를 정립하고, 그 효과에 대해서 입증하고자 한다. 본 연구는 교통상황을 현실적으로 상세하게 묘사할 수 있는 미시교통분석모형인 VISSIM을 이용하여 효과를 분석하였다. VISSIM에서는 본 연구에 필요한 반감응제어와 보행자감응제어를 구현할 수 있는 NEMA감응 기능을 제공하고 있다. 모형에서 구현되는 교통현상을 보다 현실적으로 표현하기 위해서는 각종 파라미터를 조정하여 현실에 맞추어야 한다. 이러한 과정을 정산(calibration)이라한다. 이러한 정산과정을 수행함으로써 실험 대상지의 교통현상을 보다 정밀하고 현실적으로 묘사하도록 노력하였다. 정산을 위해서는 시뮬레이션에서 생산된 지표와 실제 지표를 비교하여야 한다. 본 연구에서는 정산을 위한 지표로 통행시간을 선정하였으며, GPS를 장착한 차량으로 실제 통행시간을 추출하였다. VISSIM과 같은 미시교통분석모형은 난수에에 따라 그 결과가 달라지는 단점이 존재한다. 따라서 이러한 특성을 고려하기 위하여 난수를 바꾸어가면서 시간대별로 시나리오당 총 30회의 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에서는 정주기제어 신호운영(시나리오1), 반감응제어 신호운영(시나리오2), 반감응제어 + 보행자작동신호기제어 신호운영(사나리오3)을 포함한 세가지 시나리오를 가정하였다. 주도로의 교통량이 많고, 부도로의 교통량과 보행자가 적을 경우에 주도로의 직진방향에 현시시간을 전이시킴으로써, 주도로(연동화 현시)의 연동폭이 증가되는 효과를 입증하려 하였다. 시뮬레이션 결과 각 시나리오별로 네트워크 전체 평균지체는 비슷하였고, 시나리오1보다 시나리오2의 경우, 주도로의 통행시간은 약 1.0%의 개선 효과를 보였고, 주도로의 평균지체는 약 2.7%의 개선효과를 보였다. 시나리오1보다 시나리오3의 경우, 주도로의 통행시간은 약 4.4%의 개선 효과를 보였고, 주도로의 평균지체는 약 13.0%의 개선효과를 보였다. 또한 시나리오2보다 시나리오3의 경우가 주도로의 통행시간은 약 3.5%의 개선 효과를 보였고, 주도로의 평균지체는 약 10.5%의 개선효과가 있음을 입증하였다. 이러한 개선의 이유는 부현시의 남는 시간을 주도로의 현시에 전이시킴으로써 연동폭을 증가시켰기 때문이었다. 본 연구에서 입증된 제어방법을 교통량과 보행량이 불균형한 일반국도의 교차로에 적용할 경우 주도로 통행량 증가 및 교통혼잡완화 등의 효과를 기대해 볼 수 있겠다.