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글로벌리포트

독일의 맞춤형 신호 통제 경험
조회수3,185 다운로드수0 등록일2016-02-16
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글로벌리포트 정보 - 리포트 구분, 콘텐츠 구분, 출처, 원문 제목, 언어, 국가, 등록일, 발행일, 과학기술 분류, 저자, 전문가칼럼, 키워드, 첨부파일
리포트구분 기술리포트 콘텐츠구분 도시/건축, 도로교통, 기타
출처 traffic signal system 2013 vol2, TRB(2013), 미국
원문제목 Experiences with adaptive signal control in Germany원문보기
언어 영어 국가 미국
등록일 2016-02-16 발행일 2013-11-1
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□  서론
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교통신호에 의한 도시교통 통제 방법은 크게 다음과 같이 3가지 기본 시스템으로 구분 가능

 - 전통적인 고정신호 통제 방식
 - 규칙적인 유형의 교통 통제방식(traffic-actuated control, 독일에서 폭넓게 활용: RBTA)
 - 적응 제어 방식(적응 신호 통제 기술, ASCT)

 

적응신호 통제 기술은 모형 기반 기술로서 도시 도로 네트워크 상 교통 흐름에 대한 수학적 모델에 기반하여 교통 흐름 성과를 최적화 하도록 설계
규칙적인 실행 신호 통제방식(RBTA, ASCT)은 도시 시스템 상 통행수요의 비예측성 및 다양성에 대한 유연한 반응 방식을 제공
담당 기관들은 일일 또는 주 단위로 변화하는 교통 수요 패턴에 때한 규칙적이고 자동화된 대응방안 도입을 시도하며, 또한 휴일, 도로 사고 발생 등에 의해 유발되는 불규칙적 교통 수요에도 대응하고자 함.

적응적 신호 통제의 목적은 다음과 같음.

 - 여행 시간 절감 및 상업용 차량 이용자들에 대한 경제적 편익 제공을 위한 운행 시간 신뢰도 개선
 - 정지 회수 저감
 - 공공 대중교통 차량에 대한 통제 기반 지체현상 절감
 - 연료 소비 및 오염배출 저감
 - 도시 교통 정책과 함께 도로 이용자 만족도 개선

 

독일과 영미권 등에서는 적응적 통제 시스템(ASCT)에 차이가 존재
영미식 국가들은 SCOOT(Split-cycle offset optimization technique)과 SCATS(Sydney coordinated adative traffic system) 방식등이 시장을 주도
그러나 독일식은 여전히 잘 알려져 있지 않음.
독일은 시멘스에서 제공하는 MOTION 방식과 BALANCE(GEVAS) 방식 등이 활용 가능
MOTION방식은 본 연구에서 주요 분석 대상으로 매 15분 간격으로 신호 타이밍 체계를 형성
이와 같은 계획 방식은 이전 시간 간격 동안 교통 흐름 측정에 기반하여 고정 시간 신호화의 수학적 최적화 등을 구성
그와 동시에 동 방식의 알고리듬은 정차선 인접 감지자로부터 통행량 추정이 가능하도록 통합
지역 RBTA 요소들은 특히 버스 우선차로(전용차로, bus prioritization)에 대해 동 체계에 합쳐져서 제공
본 연구는 독일 Muenster 시의 복잡한 신규 ASCT 시스템에 대한 연구 성과를 제시
이번 사업은 여타 도시들이 이와 같은 신호 통제 방식 도입 결정 이전에 성과를 주시하고 있기 때문에 독일에서 ASCT 개발을 위한 중요도를 지님.
따라서 본 사업의 성공적 이행은 독일에서 ASCT 시스템 확대를 위한 기반이 될 수 있음.

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□  방법론
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⊙  Muenster 시 교통통제 시스템 및 조사 지역
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Muenster 시는 약 28.5만명이 거주하는 독일 북서부 지역의 중심 도시로 도심지에 총 254개의 통행 신호 네트워크를 가지고 있음.
동 시스템은 1980년대 수립되었고 2005년까지는 더 이상 안전한 통행 수요를 보장하지 못하였음.
따라서 당시 개선된 통행 신호 개념의 이행에 대한 신중한 고려에 착수
도시 당국은 도시 전반의 통행관리 시스템을 내제할 수 있는 최신 신호 통제 방법론 및 현대식 컴퓨터 기술을 결합하여 현재의 하드웨어 신호 시스템을 재편하고자 하였음.
이를 달성하기 위한 1단계 목표는 전체 도심 도로 통제를 위한 현대식 컴퓨터 시스템 설치를 포함.
재원 마련 및 신규 통제 기술의 경험을 얻기 위해 하나의 도로 노선에 대해 최초의 하드웨어 개조 작업을 진행(Alversloher Weg)
이와 같이 도로 테스트에 대한 현대식 통제 장비의 성공적 이행 이후 도시 다른 부분의 신호 통제 개선에 적용
시스템 개선의 목표는 최신 ASCT 기술을 적용하는 것임.
그러나 시 당국은 신규 시스템 주문 이전 단순히 장비 공급자 정보에만 의존하고자 하지 않았으며 별도로 신규 시스템의 편익 평가를 위한 독립적 연구 계약(the Ruhr-University Bochum)도 함께 진행
대학과의 연구 노력 목적은 정확히 ASCT 시스템이 이전 신호 시스템에 비해 어떤 부문이 좋와지고 확장되는 것이며 또한 전통적인 통제방식(RBTA)에 상대적으로 개선되는 부문이 무엇인지 인지하는데 있음.

Albersloher Weg는 도시 핵심 도로 중 하나로 도시 중심부와 남부 도시외곽지역을 연결하는 6km 도로임(그림 1 참조).
동 도로는 인접 개발지역에서 간선도로 간 직접적 접근성에서 제한적이며 도로 구간 중 2/3은 4차선 도로이며 나머지는 2차선 도로임.
우회전 및 좌회선 이동 노선이 구분되어 있으며 중심 구간은 Muenster 고속도로 진입 지역 교차로가 존재
전반적으로 24개의 교차로가 교통 신호에 의해 통제되고 있음.
이들 신호 평가 초기에는 이전 신호제공 기술로 부터 형성된 사전적 방식 및 규칙적 통행 신호 시스템이 혼재되어 있음.
모든 교차로는 보행자 신호를 제공하며, 특히 Muenster 시는 자전거 이용 도시이기 때문에 자전거 이용자에게 주의가 요구됨.
피크 시간대 주 도로 및 주변 도로 접근성은 줄서는 현상 없이 진입이 가능하고 대부분 도로 구간은 넉넉한 수용 용량을 제공
단지 북쪽 끝 지역의 최종 교차로 부근만이 오전 피크시간 대에 지체현상 발생(long queues).
전체 6km 구간 모두 대중교통 버스가 운행되며 이와 같은 신호 통제 시스템 재구축의 주 목적 중 하나가 버스 우선화를 위한 신호 제공에 있음.
이 밖에 신호 재편의 용향을 다음의 사항들을 포함

 - 신규 시스템은 전체적인 운행 도로를 따라 양질의 신호 조합성을 제공하여 도로 사용자에게 기대감을 제공
 - 교통 안전성 개선(자전거 이용자 신호 제공, 보행자 안전도 개선)

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⊙  방법론
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신호 시스템 시험은 3가지 단계로 이행(표 1 참조)되며 단계별 비교는 통행량 성과로 평가
신호 개편의 첫 단계는 전체 신호 통제 하드웨어의 재건임.
통제 전략으로서 사전 신호화 및 RBTA의 조합이 이행되었으며 사전 신호 시스템은 지역 RBTA에 의해 조정을 위한 개조된 시간 체계를 포함.
이와 같은 통제 시스템은 예를 들면 녹색 시간 개조(green-time modification)을 포함.
RBTA는 또한 신호로 유발되는 지체시간을 '0'으로 근접하도록 하는 버스 전용차로 우선화 규칙을 포함하고 있음.
두 번째 단계 통제 시스템은 ASCT 시스템 모션(Motion)으로 Muenster에서의 사업 필요성과 부합하도록 개발하는데 사용되고 향후 개발을 위한 기초가 됨.

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 측정은 테스트 도로를 운행하는 10대의 승용차 조사차량 추적에 기초
조사 차량들은 주 도로로의 진입과 이출에서 중요한 이동경로로 관측된 5개 노선을 따라 운행되었으며 노선은 실험 기간동안 일정하게 유지
차량은 소형에서 대형 벤에 이르기까지 다양하게 차출
운전자들은 해당 도로의 여타 차량들의 평균 운행 스타일을 적용하고 교통 규칙을 잘 지키는 연구소 직원 및 학생들로 구성
운행 종결지점에서 모든 테스트 차량들은 특정 신호 단계에서 항상 출발하지 않도록 하기 위해 1-2분간 정차
전체적으로 거의 1,600조사 차량 운행이 약 1,800km거를 운행
측정은 주중 화요일에서 목요일까지 오전, 오후 피크 시간대(7-9 a.m., 4-6 p.m.) 동안 이루어짐.
특정 사업지역 또는 특정일 동안에는 측정이 이루어지지 않음.

각 조사 차량은 차량 운행이 시작되면 정밀한 시간 간격으로 지속적으로 교통 상황을 기록하는 전방 비디오 카메라를 장착
동 비디오 자료는 이후 통행량 추정 및 비예측 자료의 명확성 측정에 활용
각 차량의 지붕에는 GPS(Global Positioning System)를 내포한 자료수집기계 장비를 설치하여 컴퓨터 장비에 자료를 기록하도록 함.
Albersloher Weg는 3개의 대중교통 버스 노선을 운영, 그 중 2개는 조사대상 도로를 따라 정류장에 정차하며 전 구간을 운행
버스 운영자 통제 시스템은 각 버스의 위치를 지속저긍로 기록하도록 하였으며 이로부터 수집 자료는 측정 기간 동안 버스 운영 분석에 활용
보행자 및 자건거 이용자는 특정 교차로에서의 지정 관측에 의해 분석(주 도로를 가로지르는 경우만 관측 대상이며 도로와 평행한 건널목은 관측대상 아님.)
도시는 또한 테스트 중간 지점 한 교차로에 통행량 파악을 위한 자동 인식 장비를 활용, 그 결과 모든 분석 기간 동안 통행량은 거의 일정한 것으로 나타남.
만일 변화가 있다면 그것은 시간이 지남에 따라 약간의 통행량 수요가 증가함을 표기
즉, 만일 분석이 통행 흐름 성과의 개선을 보여준다면 이러한 개선은 도로 사용량 절감에 의해 유발된 것이 아님을 유추 가능

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□  측정 결과
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⊙  민간 교통에의 효과
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그림 2와 3은 신규 신호 통제 시스템 이행 이후 기간 평균 지체 및 평균 정차 수를 비교(After I, Afrer II)
그림 2는 시스템 I 이후 및 이전 간의 변화에 상당한 영향이 없음을 보여주고 있음. 그러나 그림 3과 같이 시스템 II의 채택 전후 결과는 ASTC 시스템에 의한 지체 및 정차 현상 감소가 나타남(대각선 아래 주요 점선들이 나타난 점).
즉 시스템 II 이행 이후 통행량 운행 성과 개선효과가 관측되었는데, 이것은 ASTC 이행이 전통적인 RBTA 방법보다 우수함을 의미
이러한 결과는 ASTC 시스템 모션의 승인으로부터 획득할 수 있는 최초의 편익으로 취급 가능
각각의 조사차량에 대한 전 구간에서의 정차선에서의 평균 정차 시간및 평균 지체시간 추정 결과에서도 ASTC에 의한 지체 저감이 평균 40% 수준으로 나타나 통행질 측면에서 상당한 개선효과가 있는 것으로 나타남.

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⊙  대중교통 버스에 미치는 효과
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대중교통버스는 개선된 신호 통제 시스템으로부터 운행시간이 3-4분 감소하는 등 눈에 띌 만한 편익이 발생하는 것으로 나타남(표 2 참조).
또한 더 중요한 개선 사항은 운행 스케줄로부터의 이탈정도(편차: deviation)이 현격히 감소하여 운행 신뢰도 증가현상이 발생한 것임.
이러한 결과는 시스템 I 기간 이후 이행되어 온 RBTA 기술에 의한 버스 우선 신호의 성과를 증명하고 있으며, ASCT 시스템 개선 효과는 단지 시스템 I보다 약간 더 개선되는데 기여

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□  결론
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Meunster 시의 6km 도로 구간에 대한 적응형 신호통제 시스템의 정밀한 이행은 독립적인 연구 기관에 의해 모니터링 되었음.
조사차량 분석에 기반한 실증 연구는 신규 통제 기술의 영향을 평가하기 위해 이행
또한 대중교통 통제 시스템 자료로부터 대중교통 버스 운영 성과를 관측
전반적으로 모션 시스템의 도입은 기대하지 못한 큰 긍정적 영향이 있는 것으로 나타남.
실행성과 지표로 측정한 전반적인 통행량 질은 약 30% 개선되었으며 대중교통 버스 또한 신호 우선화로 인한 상당한 편익을 가져옴.
본 연구의 실험 결과 ASCT의 도입은 통행량 흐름 성과와 관련하여 성공적임을 입증
이 외에도 생태적 편익 도한 긍정적으로 확대될 것으로 기대, 그러나 동 시스템을 도로 사용자에 보다 친화적으로 만들기 위해 최적화된 신호 타이밍 계획의 변화에 따른 문제점들을 가까운 시일 내 해결해야 할 것임.
본 연구의 결과는 ASCT에 의해 자동적으로 긍정적 영향이 발생하지는 않을 것임을 밝혀내고 있으며 각각의 사업은 개별적인 평가가 요구됨.
또한 ASCT 이행 시 독립적 자문기관의 참여를 권고
끝으로 ASCT 시스템 및 내재된 알고리듬은 도시 행정가 등이 필요한 시스템의 효과를 충분히 이해할 수 있도록 공개하는 것이 중요

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