대전시 Smart Signal 구축을 위해 Smart Intersection으로부터 수집되는 교통데이터를 수집하고 AI 및 ML을 활용하여 교통상황을 예측하는 도심부의 교통패턴을 분석하고자 함
분석 및 예측된 교통데이터는 교통신호 전문 SW의 Input Data로 활용하며, 일정시간 간격(15~30분 단위)의 교통상황에 기반한 최적신호를 도출하여 운영하고 이를 교통흐름 전문 SW와 연계하여 신호운영 효과분석 및 개선방안을 분석하는 Smart Signal을 구축하고자 함
Smart Intersection에서 수집되는 주요 교통축 및 교차로의 기하구조, 차종별/방향별 교통량 등 다양한 교통데이터와 최적신호 데이터를 포함하는 UI를 개발하고자 하며, 교통신호제어기와의 연계를 통해 교통신호체계 관리프로그램을 구축하고자 함
내용적 범위
Smart Intersection 교통데이터 수집 (차종별/방향별/시간대별 교통량)
AI 기반 교통데이터 분석 및 예측 (AI, ML, DL 활용)
도심부 교통패턴 분석 (VDS 과거데이터, ML&DL 예측데이터 분석)
분석 Network 구축 (VISSIM, VISTRO SW)
교통데이터 기반 신호최적화 (VISRO SW를 활용한 신호최적화 및 신호연동화)
교통신호운영 효과분석(Case Study) (VISSIM SW를 활용한 신호운영 시나리오 효과분석)
교통신호운영 UI 개발 (Elastic Open Source UI)
신호체계 관리프로그램 (최적신호 시나리오 분석 및 운영 UI, VISTRO & VISSIM SW)
교통신호제어기 연계 (Smart Intersection 및 분석 SW 와의 연계)
프로젝트 흐름도
교통데이터 수집
Smart Intersection으로부터 수집되는 교차로 내 방향별 영상검지기를 활용하여 다양한 차량 정보(차종별/차로별/방향별) 및 회전방향별(좌회전/직진/우회전/유턴) 15분/30분/1시간/일별/월별 교통량 데이터를 수집함
교통 데이터 가공
교통데이터 예측(Machine Learning)
Smart Intersection 및 Smart Signal 구축을 위해 교차로로 진입하는 교통량(Input Data)을 VDS 과거데이터 기반의 전처리과정을 수행하는 딥러닝(Deep Learning)으로 예측하고 수학적 모델링을 통해 이에 대응하는 교차로 신호최적화 분석 후 적정 신호체계 계획을 수립함
도안신도시 대상지 분석
대전광역시 내 도안신도시 및 Smart Intersection 구축 범위를 고려하여 분석 대상지 내 VDS 지점을 통해 교통패턴을 분석하며, Smart Intersection의 방향별 교통량 데이터를 고려하여 교통량 기반 최적신호를 도출하도록 함
도안신도시 VDS 기반 교통패턴 분석
동서방향 주요 교통축의 동서대로의 상행(VDS0109, VDS0123) 및 하행(VDS0110, VDS0124) 교통데이터를 분석하여 교통패턴을 산출함
도안신도시 교통패턴 기반 교통류 정립
VDS의 교통데이터를 통해 시간대별 교통량 분포도를 분석하였으며, 08-09시와 18-19시에 교통량이 크게 증가하여 오전 및 오후첨두 교통류, 10-18시 교통량은 비첨두로 평상 또는 한산 교통류로 구분됨
개별교차로 신호최적화(VISTRO)
기하구조, 차량특성 등 교차로의 교통특성을 반영하여 독립교차로의 지체시간 감소를 위해 최적신호를 도출하며, 먼저 연동화를 위한 중요교차로(CI)의 최적주기를 산정함
주요 교통축을 중심으로 신호최적화 및 연동화에 따른 최적신호 제어를 위해 신호연동그룹(SA) 내 교차로 진행방향별 교통량에 따른 최적주기 및 적정 현시길이를 설정함
교통흐름 분석(주요 교차로 신호체계 분석)
대구광역시 남구의 대명로 내 위치한 영대병원네거리를 대상으로 30분 간격 교통량에 대한 최적신호를 운영하여 분석한 결과, 기존 TOD 기반의 현황신호 운영했을 때 보다 지체시간이 감소하였으며, 07:45-08:00 시간대의 LS 수준은 E→D(지체시간 -20.27초)로 크게 개선됨
Balance 신호제어
도심부 내 교차로는 다양한 교통류가 존재하며, 특히 주도로/부도로 교통량 차이가 크게 발생할 경우 불필요한 녹색시간 부여로 적색신호에 의해 대기하는 차량의 지·정체로 교통혼잡이 발생함
Balance 신호제어는 일정 시간 간격(5~15분)으로 교차로 내 방향별 대기행렬을 감지하여 녹색시간 증가 또는 감소로 Network의 지체시간을 해소하는 감응식 신호제어 기법임
교통신호제어기 연계
분석 SW로부터 추출된 최적신호 및 Smart Intersection의 실시간 교통량 데이터를 연계하기 위해 SW의 API와 교통정보센터 및 교통신호제어기와의 실시간 연계가 가능하도록 함
즉, 분석 SW의 VISTRO와 VISSIM은 연동이 가능하므로 VISSIM의 API를 활용하여 교통정보센터 및 교통신호제어기와의 연계로 실시간 교통영향분석 및 최적신호체계를 운영하도록 함
신호운영관리 프로그램
신호는 교통운영에서 가장 중요한 요소 중 하나로써 최근 교통류 제어 시, 신호운영의 중요성이 강조되며, 이에 대한 신호운영 및 관리방안이 이슈화되고 있음
효율적인 신호제어를 위해 Signal DB, Signal Analysis, Signal Traffic Adaptive Control, Traffic-actuated coordination 프로그램을 통해 체계적인 신호운영 및 관리를 구현할 수 있도록 함
