이 프로젝트는 미국 뉴욕(New York) 주의 화이트 플레인즈(White Plains) 시에 있는 태리타운 도로(Tarrytown Road) 상의 적응가능한 신호 제어 시스템에 대한 마이크로-시뮬레이션(micro-simulation) 기반의 의사결정 도구를 개발하였음. 이 도구는 반복적 혼잡, 휴일, 교통 사고 등으로 인한 다양한 전략 시나리오에 대응하여 태리타운 도로(119 도로)를 따라 최근에 채택된 적응가능한 신호 제어 시스템인 SCATS의 효과성과 견고성에 중점을 두었음. 추가로, 마이크로 시뮬레이션을 통해 프로젝트 팀은 적응가능한 신호 제어 시스템이 시행되기 전과 후의 교통 상황을 시뮬레이션 하였음. 평가 기준은 회랑(corridor)의 이동성, 배출량, 및 연료 소비량이었음. 시뮬레이션 결과와 현장에서 수집된 데이타에 근거하여 연구결과 및 제안사항이 요약되었음.

화이트 플레인즈 시의 태리타운 도로는 고속도로 287과 도로 119를 잇는 주요 간선도로임. 이 도로는 도심 지역의 통근을 위한 주요 도로로 피크 시간대(오전에는 8시 15분에서 9시 15분 사이이고, 오후에는 5시에서 6시 사이)에 교통량이 많음. 이 회랑에는 쇼핑몰과 카운티 중심지가 위치해 있어 심각한 교통 체증을 경험함.

이 프로젝트에서, 태리타운 도로 상의 실제 교통상황을 시뮬레이션하기 위한 도구로써 Paramics가 사용되었음. Paramics (PARAllel MICroscopic Simulation) 버전 6.8은 전세계적으로 사용되는 마이크로스코픽(microscopic) 교통 시뮬레이터 중의 하나임. 이는 교통 네트워크에서 개별 차량의 거동을 모델링할 수 있는 전문화된 도구로 구성된 소프트웨어임. Paramics의 2차원과 3차원 시각화 능력은 시뮬레이션 모델을 구축하고 평가할 때 유용한 기능을 제공함. Paramics는 또한 사용자로 하여금 플러그인(plug-ins) 소프트웨어를 개발할 수 있도록 하는 여러 기능과 함께 풍부한 응용 프로그램 인터페이스(Application Programming Interface, API)를 제공함. 마이크로스코픽 교통 시뮬레이션을 사용하여 여러 다른 제어 전략과 함께 여러 다른 교통 상태가 시뮬레이션될 수 있고, 이는 의사결정자에게 필요한 지식을 제공할 수 있음.
 

뉴욕 주의 화이트 플레인즈 시의 태리타운 도로는 적응가능한 교통 신호 제어를 평가하기 위한 회랑으로 선정되었음. 많은 교통량을 가진 약 1마일의 부분이 시뮬레이션 네트워크로 선정되었음. 네트워크에는 주간 고속도로 I-287 램프(선정 구역의 북쪽 끝)와 학교 거리(School Street, 선정 구역의 남쪽 끝) 사이의 회랑이 포함됨.

선정된 회랑은 고속도로 287과 도로 119를 화이트 플레인즈 도심으로 연결하는데, 여기에는 매일 차량이 대략 5만 대에서 6만 대가 다님. 최악의 경우에, 교통량/도로 용량(volume/capacity) 비율은 약 0.8에서 0.9 사이이고, 서비스 수준(Level of Service, LOS)은 가장 낮은 F등급임. 따라서 이 도시는 이 회랑을 이 지역에서의 주요 병목구간 중 하나로 인지하고 있음.

선정된 회랑에는 12개의 교차로가 있는데, 이들 중 5개는 교통 신호가 없이 정지 신호로만 제어됨. 나머지 7개 교차로는 원래 구동 신호(actuated signals)로 운영되었지만 2011년 11월에 적응가능한 신호(SCATS)로 업그레이드되었음.

미리 정해지거나(pre-timed) 구동 신호 제어 시스템과 비교하여, 최근에 설치된 적응가능한 신호 제어 시스템은 실시간 교통 상황에 대한 정보를 수집할 수 있고, 교통 상황에 따라 신호 인자를 조정할 수 있음. 그 결과, 적응가능한 제어 시스템은 교통이 더 빨리 이동될 수 있도록 하고, 더 나은 교통 성능 및 연료 소비/배출량의 감소로 이어질 수 있음. 이 프로젝트에서, SCATS의 성능이 평가되는데, 이는 실제의 회랑 교통 상황에 대해서 뿐만 아니라, 회랑의 수요 폭증, 차선 폐쇄, 및 주말의 쇼핑 교통량 등에서 발생할 수 있는 여러 가상적인 전략 시나리오에 대해서도 평가되었음.
 

화이트 플레인즈 시의 태리타운 도로는 현재 매우 혼잡하고, 피크 시간대에는 더욱 그러함. 이 회랑에서 이전에 사용된 구동 신호와 비교할 때, 최근에 채택된 적응가능한 신호 제어 시스템(SCATS)은 교통 상태에 따라 신호의 타이밍 인자를 조정할 수 있어 교통 혼잡과 연료 소비량/배출량을 완화하는데 도움이 될 수 있음.

시나리오 평가 결과에 의하면, 이 회랑은 어느 정도의 용량 초과를 하고 있고, 일부 지역에서 10 - 30%의 수요 증가를 감당할 수 있을 정도임. 그러나, 대규모 수요 증가(50%가 넘는 수요 증가)는 회랑의 교통을 마비시킬 수 있음.

SCATS는 회랑을 따라 소규모 또는 중간 규모의 수요 증가를 적절하게 처리할 수 있음. 그럼에도 불구하고, 대규모의 수요 증가에 대해서는, 회랑의 교통 처리율이 떨어져 매우 혼잡한 상황으로 이어질 수 있음. 이러한 점에서, 일부 수요 관리 전략이 유용할 수 있음. 예를 들어, 다양한 메시지 신호를 통하여 실시간 정보가 이동객들에게 제공되어, 일부 이동객이 대안 경로를 택할 수 있음.

고속도로 램프에서의 수요 증가 때에는, 평가 결과에 의하면, 전체 주기(full-cycle) 전략과 비교할 때 절반의 주기(half-cycle)가 이동 시간 및 연료 소비량/배출량의 관점에서 약간 더 이익일 수 있음. 그러나, 일부 교차로(예를 들어, 쇼핑센터의 교차로)에서의 대기 줄(queue lengths)은 더 나빠질 수 있음. 따라서, 절반의 주기 전략을 사용할 때는 주의가 필요함. 전체 주기와 절반의 주기 전략 사이의 벌충관계에 대한 추후 연구가 제안됨.

피크 시간대에 도로 유지관리나 교통 사고로 인한 차선의 폐쇄는 회랑 전체의 교통 혼잡으로 이어질 수 있음. 최악의 경우에, 교차로에서의 긴 대기 줄은 다른 지역의 교차로까지 막아버릴 수 있음. 회랑에서의 연료 소비량과 배출량 수준도 차선 폐쇄 시나리오에서 상당히 증가함. 이는 피크 시간대에 회랑의 수요가 이미 높기 때문임. 차선 폐쇄는 일부 회랑의 지역에서 상당한 용량 감소를 야기시켜 더 커다란 혼잡으로 이어질 수 있음. 현재의 프로젝트에서는 수행되지 않았지만, 차선 폐쇄가 피크 타임 이외의 시간에 벌어진다면 차선 폐쇄의 영향은 훨씬 작을 것임. 이는 피크 타임 이외의 시간에는 회랑의 수요가 그 용량보다 훨씬 작기 때문임. 이를 검증하기 위해 피크 타임 이외의 시간대에 차선의 폐쇄에 대한 추후 연구가 제안됨. 모든 경우에, 시스템 운영자는 폐쇄된 도로를 가능한 빨리 다시 열어야 함. 그렇지 않으면, 회랑의 교통량을 대안 경로로 전환시키는 수요 관리 전략이 필요할 것임.

주말 시나리오에 대한 평가 결과에 의하면, SCATS는 소규모 또는 중간 규모의 수요 증가를 합리적으로 처리할 수 있음. 이 프로젝트에서는 하나의 주말 시나리오만이 평가되었다는 점을 명심할 필요가 있음. 실제로는, 회랑의 교통량이 여러 다른 휴일(예를 들어, 크리스마스나 독립기념일)에 걸쳐 매우 다를 수 있음. 이는 다른 평가 결과로 이어질 수 있음. 따라서 휴일 시나리오에 대한 보다 광범위한 평가가 추후 연구에서 제안됨.
 

마이크로 시뮬레이션 기반의 의사결정 도구가 태리타운 도로 상에서 최근에 채택된 적응가능한 신호 제어 시스템의 효과성과 복원성에 관한 이 프로젝트에서 개발되었음. 이 프로젝트는 크게 두 단계로 나누어질 수 있음: 모델 개발 및 검정; 그리고 시나리오 평가.

첫 번째 단계에서, 선정된 회랑에서 교통 상태를 반영할 수 있는 마이크로 시뮬레이션 모델이 Paramics로 구축되었음. 이 프로젝트는 데이타 수집과 분석 절차, 용량의 검정, OD 추정과 미세 조정, 그리고 모델의 검정/검증을 제시하였음. 이 모델은 반복적인 절차를 통해 모델의 인자를 미세조정하는 간소화된 절차로 검정되어, 시뮬레이션에서의 관찰값은 현장의 측정값과 매칭될 수 있음. 현장의 데이타 수집과 성능 기준에 대한 노력도 요약되었는데, 이는 OD 추정과 모델 검증에서 중요한 역할을 하였음. 개발된 모델에 대해 합리적으로 정확한 검정 결과가 얻어졌음.

두 번째 단계에서, 화이트 플레인즈 시와의 긴말한 협조 하에 일부 특정 교통 시나리오(여기에는, 근처의 고속도로 사고나 폐쇄로 인한 회랑 수요의 증가, 사고나 건설로 인한 회랑 차선의 폐쇄, 주말의 쇼핑으로 인한 수요 변동 등이 포함됨)가 개발되었음. 이러한 시나리오는 현재의 교통 적응가능형 제어 시스템의 복원성을 평가하기 위해 시뮬레이션되었음. 현재의 교통 시스템이 특별한 교통 상황에 어떻게 반응할 것인지를 이해할 필요가 있기 때문에 이러한 시나리오를 개발하는 것은 중요함. 이렇게 함으로써, 시스템을 더욱 효율적으로 운영할 수 있도록 하는 제안사항이 제공되었음.

이 연구를 통하여 최근에 채택된 적응가능형 신호 제어 시스템은 실제 교통 상태에 근거하여 신호 인자를 조정할 수 있고 이는 교통 시스템에 효율성을 증가시킬 수 있음이 밝혀졌음. 그러나, 연구 대상의 회랑은 현재 매우 혼잡하고 대규모의 피크 시간대 교통량을 가지고 있어서, 커다란 수요 증가(예를 들어, 50%의 수요 증가)나 교통 사고(예를 들어, 차선 폐쇄)는 상당한 혼잡과 연료 소비 및 배출량의 폭발적 증가로 이어질 수 있음. 이를 다루기 위해, 합리적인 신호 제어와 조정 전략이 적용되어야 함. 회랑의 수요가 매우 증가할 때, 이동객이 대안적 경로로 이동할 수 있도록 이동 정보가 안내를 제공하는 것과 같은 적절한 수요 관리 전략도 제안됨.

시뮬레이션 기반의 의사결정 도구를 개발하기 위해 제시된 절차는 다른 회랑 관련 연구에 적용되어야 함. 물론 특정 회랑의 특성을 다룰 때 적절한 수정이 필요함(예를 들어, 대중교통의 운영이 회랑에서 중요하다면, 대중교통 관련 시뮬레이션 요소가 도구가 포함되어야 함). 또한, 평가될 필요가 있는 실제 회랑의 시나리오도 회랑마다 다를 수 있음. 그러나, 시나리오의 개발은 일반적으로 지역 기관들과의 긴밀한 협조를 필요로 함. 왜냐하면, 평가될 시나리오는 지역 정부의 운영과 관리에 유용해야 하기 때문임.