서론
이론적 고찰
연구의 방법론
1. 우선신호 제공시간 및 손실시간 산정
2. 회복시간 산정
3. 대기행렬 분석
Simulation 구현방안
1. 분석 대상지 설정
2. 시나리오 설정
Simulation 분석 결과
결론
서론
국내 차량대수는 지속적으로 증가되고 있으며, 도심부 교통혼잡 문제는 심화되고 있다. 혼잡한 도로상황 속에서 교통사고가 발생하거나 재난 상황이 발생할 때, 긴급차량(소방차, 앰뷸런스 등)은 가장 먼저 현장에 도착해야 한다. 긴급차량이 골든타임을 확보하기 위하여 현장에 한시라도 빨리 도착하기 위해서는 긴급차량을 위한 우선신호 운영이 필요하며, 현재 많은 지자체에서 긴급차량 우선신호 시스템 시범 운영을 수행하고 있다. 하지만, 도심부 내 시간대별로 교통상황이 다르며, 고정식 신호 운영의 비효율성, 도로상의 극심한 교통 지 ‧ 정체, 긴급차량 앞으로 끼어드는 차량, 긴급차량 길 터주기에 비협조적인 차량 등 출동 중에 나타나는 다양한 장애 요인으로 긴급차량의 원활한 통행에 어려움을 겪고 있다.
도시부 도로에서 다양한 장애 요인들과 함께 긴급차량을 위한 우선신호를 운영할 경우 일반차량들에게 필연적으로 지체시간이 증가한다. 도로망과 신호체계를 인지하고 있는 운전자는 출발을 위해 미리 준비를 하지만 긴급차량으로 인한 우선신호 운영으로 기존 신호체계가 변경되어 신호대기를 해야 하는 일반차량 운전자들의 통행시간이 증가한다.
그러므로 일반차량이 대기하는 시간을 산정하여 긴급차량과 일반차량 모두 지체시간이 최소화할 수 있는 우선신호 운영방안이 필요하다. 또한, 긴급차량이 교차로를 통과하면 우선신호로 인한 능동식 신호체계에서 평시에 운영되는 주기, 연동, 현시 순서 등으로 구성된 고정식 신호체계로 원활하게 돌아갈 수 있도록 하는 효율적인 신호제어 전략이 필요하다.
본 연구에서는 긴급차량 우선신호 운영과 함께 일반차량의 대기시간을 최소화 하는 알고리즘을 개발하고자 한다. 먼저 교차로에 설치된 검지기를 기반으로 녹색시간 연장(Green Extension), 현시 삽입(Phase Insertion) 등 전통적인 현장제어 방식을 적용하여 긴급차량을 위한 우선신호 운영방안을 제시하고 우선신호로 인해 신호교차로에서 대기하는 일반차량의 지 ‧ 정체 시간을 보상하기 위하여 우선신호를 제공한 시간과 긴급차량으로 인해 중단된 기존 현시의 손실시간을 산정하여 회복신호를 제공하고자 한다. 일반차량의 교차로 내 방향별 대기행렬을 파악하여 회복신호 운영 시, 일반차량의 지 ‧ 정체 해소를 위해 우선시 되어야 하는 현시를 운영함으로써 긴급차량과 일반차량 모두 원활한 통행을 할 수 있도록 하는 긴급차량 우선신호 알고리즘 개발에 대해 논의하고자 한다.
이론적 고찰
긴급차량을 위한 우선신호 운영방안에 대해 모색하고 기존 연구 내용을 고려하여 최적의 긴급차량 우선신호 운영방안을 제시하고자 한다.
대중교통의 대표적인 수단인 버스는 정시성, 신속성, 쾌적성 확보를 위해 버스우선신호 도입이 요구되고 있으며, 서울시에서 운영되고 있는 실시간신호제어시스템(COSMOS)을 활용하여 각 교통류 별 포화도를 고려하여 녹색시간을 산정하였다. 이렇게 산정한 버스우선신호 알고리즘을 통해 지체시간 및 통행시간 감소의 효과를 입증하였다(Han and Lee, 2006). 또한, 대중교통 수단 중 대표적인 친환경 교통수단인 트램을 대상으로 Green Extension, Early Green 기법을 교통신호제어기 상에 탑재하여 HILS 시스템과 교차로 진출부에 검지기를 구축하였다. 실제 신호제어 환경을 기반으로 현시 연장 및 조기 시작을 위한 우선신호 시간을 산정하여 시뮬레이션 효과를 입증하였다(Jeong et al., 2018).
긴급차량 우선신호 운영 시스템은 긴급차량 검지 및 신호제어 범위에 따라 센터제어와 현장제어로 구분된다. 센터제어의 경우 긴급차량이 출발하기 전에 이동 경로의 각 교차로에 대하여 신호시간을 제어할 수 있기 때문에 대기 차량을 효과적으로 소거할 수 있다. 각 현시 별 최소녹색시간을 보장하고 현시 순서를 변경하지 않는 Green Extension과 Early Green만을 적용하였으며, 개발된 센터제어 알고리즘 적용 시 긴급차량의 지체시간이 크게 감소한 것으로 분석되었다(Lee et al., 2017). 또한, 우선신호 운영 시 센터제어와 현장제어를 결합하는 융합형 우선신호가 개발되었으며, 1차적으로 센터제어 방식을 통해 우선신호를 적용하고 센터제어의 예측결과가 불일치할 경우 현장제어를 통해 어떠한 상황에서도 통과가 가능하도록 하였다. 이는 긴급차량 내 차량단말기(OBE)의 GPS 장치를 활용하였으며, 우선신호 영향권 내 각 교차로 별 긴급차량의 도착시간을 예측하고 대기시간을 추정하여 통과를 위한 현시의 녹색시간을 조정하였다(Lee et al., 2018). 이어서 중앙제어방식에 따른 긴급차량의 GPS 궤적을 분석하여 속도에 따른 교차로 도착 예정 시간을 산정하고 녹색시간을 연장하는 우선신호 운영으로 통행시간이 감소하였으며 우선신호 보상방법에 대한 연구가 필요하다고 제시하였다(Lee et al., 2019).
이와 같이 긴급차량이 통과하기 위해 사전 이동 경로에 따른 도착시간 추정 및 범위 내 녹색시간 조정으로 우선신호 알고리즘을 개발하였다. 하지만 우선신호 운영에 대한 방법론을 중심으로 연구되었으나 긴급차량이 교차로를 통과한 이후 어떤 방법론을 통해 기존 신호형식으로 전환되는지가 명확하게 제시되어 있지 않다. 즉, 우선신호가 적용되고 기존현시로 전환될 때 회복신호 제공에 대한 연구는 다음과 같다.
긴급차량이 진행하는 신호교차로의 지체를 고려하면서 회복주기를 거쳐 정상 현시로 전환시키는 긴급차량 우선처리 신호모형을 개발하였으며, 우선처리 순서도를 기반으로 긴급차량의 교차로 통과시간을 산정하여 회복주기 신호시간을 산정하였다(Park and Lee, 2005). Early Green, Extended Green 외 다른 방법으로, 긴급차량 우선신호를 부여하면 긴급차량은 빠른시간 내 교차로를 통과할 수 있으나 긴급차량 진행 방향과 다른 진행 방향에 대기 중인 차량을 처리할 시간이 부족하여 지체가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해 우선신호 이후 1주기를 회복주기로 선정하여 지체시간을 보상해주었는데 이 결과로 긴급차량 우선신호로 인해 유발된 지체시간을 어느 정도 감소시킬 수 있었고 교차로가 포화상태에 가까울수록 효과가 나타난 것으로 분석되었다(Oh and Lee, 2006). 이와 관련하여 우선신호 운영 시뮬레이션을 통해 다양한 긴급차량 우선신호 제어전략을 검토한 결과 우선신호 제어 후 2-3주기에 걸쳐 회복하는 것이 가장 효과적이며, 우선신호 제어로 인한 악영향을 최소화하기 위한 현시 순서를 고려할 필요가 있다는 점을 제시하였다(Yun et al., 2007).
이렇듯 긴급차량 골든타임 확보를 위한 통행시간 단축과 함께 일반차량의 지체를 해소하기 위한 조건들을 고려하면서 대기행렬 길이를 분석하는 연구도 진행되었다. 우선신호 운영을 위해 대부분 Preemption 제어를 활용하며(Lee et al., 2011; Cho et al., 2006), 대기행렬 소거시간 및 긴급차량 합류시간을 산출하여 현시를 유지하거나 종료시키는 Preemption 제어 방법으로 긴급차량의 연속주행 확보와 일반차량의 지체시간을 최소화하였다. 대기행렬 소거시간의 경우 일반 검지기로부터 수집되는 점유율과 차량대수, 차간간격 등을 통해 소거시간을 산출하여 이를 시뮬레이션 기반 효과분석을 수행함으로써 긴급차량의 지체도가 감소하고 통행속도가 증가하는 효과를 제시하였다(Lee et al., 2009). 긴급차량 우선신호 시스템을 실제 현장에 적용함으로써 우선신호 효과검증을 수행하였으며, 이를 위해 긴급차량 통과 후 일반차량의 교통상황을 파악하기 위한 부 방향과 같은 도로의 대향 방향에 미치는 영향을 주는 대기행렬 길이를 분석하였다. 현장 적용에 따른 대기행렬 분석 결과 긴급차량 우선신호를 운영할 때 도로의 특성과 교통량 상태를 반드시 고려해야 하고 우선신호 적용 이후 기존신호로 복귀 시 일반차량의 지체 감소를 위한 추가적인 운영기법이 적용되야 한다고 제시하였다(Kim et al., 2017).
기존 우선신호 관련 연구는 대부분 긴급차량이 지체시간을 감소시켜 통행할 수 있도록 센터제어 방식의 우선신호 운영방안에 대한 연구가 진행되었으며, 회복신호 관련 연구는 긴급차량 우선신호로 인해 발생된 시간으로 기존 현시 내 최소녹색시간을 고려하여 현시를 조정하는 것으로 제시되었다. 긴급차량의 골든타임 확보를 위해 우선신호 운영도 중요하지만 우선신호를 받는 차량의 통행속도를 개선시킬 뿐 우선신호로 인해 대기하고 있는 일반차량들의 증가된 지체를 해소시키는 신호운영방안이 필요하다고 제시하였다. 즉, 우선신호 운영 후 2-3주기에 걸쳐 기존 신호체계로 돌아가면서, 실제 현장에 적용하기 위한 도로망과 교차로의 교통흐름을 고려한 신호로 복귀하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 다양한 도심부 교통상황에서 긴급차량이 원활한 통행을 할 수 있도록 현장제어 방식으로 교차로 내 진출/입 여부를 판단하는 검지기를 구축하여 긴급차량을 위한 우선신호 운영방안을 제시하고자 한다. 특히, 우선신호로 인한 일반차량의 지체시간을 감소시키기 위해 긴급차량 우선신호 제공시간과 우선신호로 인해 중단된 기존 현시의 손실시간을 부여하는 회복신호를 운영하고자 한다. 회복신호 운영 시 교차로 내 일반차량의 방향별 대기행렬 길이를 판단하여 우선적으로 지체 해소가 필요한 교통류에 우선권을 먼저 부여하도록 하여 긴급차량과 일반차량 모두 지체를 해소시킬 수 있는 알고리즘을 설계하고자 한다.
연구의 방법론
기존에 운영 중이던 현시에서 긴급차량 우선처리 요청 시 긴급차량 우선신호로 운영되면서 기존 TOD 현시로 운행하는 신호 현시에 녹색시간이 손실되는 문제점이 발생한다. 일반차량의 손실된 녹색시간을 회복해주기 위해 다음 주기에 회복시간을 제공하기 위한 알고리즘을 개발하였다.
즉, 긴급차량과 일반차량을 모두 고려하는 우선신호 알고리즘을 개발하고 시뮬레이션을 활용하여 우선신호 알고리즘의 효과를 평가하고자 한다.
위 내용을 포함하는 우선신호 알고리즘 흐름도는 Figure 1과 같으며, 교차로의 진입부 검지기로부터 긴급차량이 검지가 되면 현재 교차로의 운영 중인 신호현시를 판단하고 현시의 최소녹색시간(보행점멸시간)을 보장하도록 한다. 최소녹색시간이 지나면 긴급차량을 위한 우선신호로 전환되고 진출부 검지기로부터 긴급차량이 검지될 때까지 신호를 운영하도록 한다. 이때, 긴급차량을 검지하는 진입 및 진출부 검지기로부터 중단된 기존 현시시간을 산정하여 회복신호 운영 시 제공하도록 한다. 긴급차량이 통과된 후 기존신호로 전환되어 운영되며, 첫 현시 순서로 돌아갈 때 회복신호로 운영하고 현시 순서를 대기행렬 길이가 긴 순서대로 변경하여 산정된 손실시간을 고려한 녹색시간을 제공하도록 한다.
1. 우선신호 제공시간 및 손실시간 산정
긴급차량이 교차로 진입부 검지기에 검지되면 기존에 운영 중이던 현시 상황을 파악하고 이때 현시의 보행점멸시간을 확보했는지 먼저 판단한다. 이후 긴급차량을 위한 우선신호를 제공한 후, 긴급차량이 교차로를 무사히 빠져나가면 진출부 검지기에서 차량이 검지된 시간을 통해 우선신호 제공시간을 산정한다. 우선신호 제공시간 산정 식은 Equation 1과 같다.
여기서, : 교차로 진출부 검지기에서 긴급차량이 검지된 시간
: 교차로 진입부 검지기에서 긴급차량이 검지된 시간
긴급차량 우선신호 운영으로 인해 기존신호의 현시는 중단되며, 이로 인해 현시의 손실시간이 발생한다. Equation 2는 현시의 손실된 녹색시간을 산정하는 식이며, 현시의 기존 녹색시간에서 긴급차량이 진입하는 순간 현시의 진행 중인 녹색시간을 산정하고 해당 현시의 최소녹색시간은 보장된 시간이다.
여기서, : 교차로 각 현시의 녹색시간
: 긴급차량 진입 전 현시의 녹색시간
우선신호 운영 시, 긴급차량과 일반차량이 함께 통행하며, 이로 인해 신호 우선권을 받은 일반차량 교통류의 제공시간(Priority Time)과 중단된 신호를 받은 일반차량 교통류의 손실시간(Loss Time)을 다음 신호 운영 시 이를 고려한 회복신호를 산정하여 제공하고자 하였다. 제공시간과 손실시간 개념도는 Figure 2와 같다.
2. 회복시간 산정
우선신호로 인해 중단된 기존신호의 손실된 녹색시간은 교차로 내 대기하고 있는 일반차량의 지체시간을 증가시키므로 기존신호로 돌아갈 때 우선신호 제공시간과 손실시간으로 산정되는 회복시간을 고려하여 운영되어야 한다. Equation 3과 같이 회복시간은 우선신호로 운영된 제공시간(Priority Time)과 중단된 기존신호의 손실시간(Loss Time)을 중단되었던 현시의 기존 녹색시간에 계산하여 산정한다.
여기서, : 교차로 각 현시의 녹색시간
: 긴급차량으로 인한 우선신호 제공시간
: 긴급차량으로 인한 중단된 기존신호 현시의 손실시간
우선신호 운영 후 기존신호로 전환에 따른 회복신호 제공 시, 기존신호의 고정주기의 연동을 고려하여 2-3주기를 거쳐 산정된 회복시간을 제공하도록 한다. 우선신호 운영에 따른 회복시간 제공 개념도는 Figure 3과 같다.
예를 들어 긴급차량이 검지되었을 때 4현시로 구성된 기존신호의 운영 현시는 2현시로 최소녹색시간을 보장한 상황이다. 여기서 진출/진입 검지기로부터 긴급차량의 우선신호 제공시간(Priority Time)과 중단된 2현시의 손실시간(Loss time)을 산정한다. 즉, Figure 3의 2 cycle과 같이 1현시 운영 후 2현시가 운영되다가 긴급차량으로 인해 우선신호 제공시간(Priority Time)이 부여되고 이후 3현시, 4현시 순서로 진행되는데 이때, 교차로의 고정된 주기를 기준으로 남은 시간은 손실시간(Loss time)에서 우선신호 제공시간(Priority Time)을 뺀 회복시간(Recovery Time)이다. 따라서 회복신호 운영 시 산정된 회복시간(Recovery Time)을 제공하여 기존신호 주기와 연동체계를 유지하여 기존신호체계로 원활하게 전환되도록 한다.
3. 대기행렬 분석
회복신호는 교차로 내 방향별 진입 교통류의 대기행렬을 분석하여 우선적으로 기존신호 운영이 필요한 교통류에 우선권을 부여하여 현시를 전환하도록 한다. Figure 4와 같이 일반차량의 회복신호 운영을 위한 대기행렬 분석은 교차로 내 방향별 도로에 일정 간격으로 검지기를 구축하여 방향별 일반차량의 대기행렬을 분석한다.
차량 길이는 6m로 가정하고 정지선으로부터 차량 4-5대가 대기하였을 때, 대기행렬이 어느 정도 생성되었다고 가정하여 차량길이(6m)와 차량대수(4-5대)를 통해 검지기 설치 간격을 24-30m로 산정하였다.
방향별 대기행렬은 구축된 전방 및 후방 검지기의 점유율로 비교 분석하여 전환 우선권을 부여하도록 한다. 다시 말해 방향별 전방 검지기의 점유율과 후방 검지기의 점유율이 높은 교통류가 가장 우선권이 높으며, 후방 검지기의 점유율이 낮거나 검지가 되지 않은 교통류일수록 우선권이 낮다.
Simulation 구현방안
본 연구에서 제시한 알고리즘 효과 평가를 위해 미시적 교통 분석용 차량추종모형 시뮬레이션 프로그램인 VISSIM을 통해 긴급차량 우선신호 시나리오별 분석을 수행하고자 하며, 신호 알고리즘 구현을 위해 VISSIM에서 제공하는 VisVAP 모듈을 활용하였다(Guo and Ma, 2016).
교통상황은 실시간으로 검지되는 VDS로부터 수집된 교통량 데이터를 기반으로 교통량이 많은 오전첨두 시(08-09)로 정립하였다. 모형 정산은 이전 사업(대전광역시 2019년 첨단교통관리시스템(ATMS) 구축사업)을 통해 정산된 값을 적용하였다. 또한, 시뮬레이션 분석값의 무작위성을 배재하기 위하여 10회의 Random seed를 수행하였다.
1. 분석 대상지 설정
분석 대상지 구간은 대전광역시 서구에 위치한 서부소방서-서대전역 사거리(①-⑩) 부근 약 3.21km 구간으로 Figure 5와 같다. VISSIM의 Vehicle Travel Times 기능을 활용하여 통행시간과 통행속도 효과지표를 비교하였다.
2. 시나리오 설정
본 연구에서는 우선신호 제공 시, 중단된 기존신호의 현시를 파악하여 손실된 녹색시간을 산정하고 이를 회복신호 운영방안으로 교차로 내 방향별 일반차량의 대기행렬 고려 여부에 따라 시나리오를 설정하였다. Figure 6은 긴급차량 검지로 인해 신호현시 순서와 길이가 변경되는 우선신호 시나리오의 개념도이다.
• 우선신호 1 시나리오 : 기존신호의 현시에 우선신호 운영의 총 시간을 감소시키고 우선신호로 인해 중단된 기존 현시에 손실시간 제공
• 우선신호 2 시나리오 : 교차로 측면에서 방향별 교통류의 대기행렬을 파악하여 대기행렬 해소가 필요한 교통류부터 손실시간 제공
Simulation 분석 결과
우선신호 운영에 따른 회복시간 제공 시 대기행렬 고려 여부의 시나리오를 비교 분석한 결과, 우선신호 시나리오 1(대기행렬을 고려하지 않은 우선신호 운영)의 통행속도는 우선신호 시나리오 2(대기행렬을 고려한 우선신호 운영)에 비해 다양하게 데이터가 분포하는 것으로 분석되며, Table 1에 데이터값을 제시하였다.
Table 1.
Traffic travel speed data (unit: km/h)
10회의 시뮬레이션 결과로 인한 데이터의 분포를 파악하기 위해 Figure 7과 같이 분석 데이터를 상자 수염 그래프 화하였다. 현황신호 대비 우선신호 시나리오 1(대기행렬을 고려하지 않은 우선신호 운영)과 우선신호 시나리오 2(대기행렬을 고려한 우선신호 운영)의 통행속도를 분석한 결과, 일반차량의 경우 우선신호 시나리오 1, 2 모두 통행속도가 감소하였으나 감소량이 크지 않고 우선신호 2(대기행렬을 고려한 우선신호 운영)는 현황과 유사한 통행속도로 분석되었다. 긴급차량의 경우 현황신호보다 우선신호 운영 시 시나리오 모두 통행속도가 증가하였다.
현황신호 대비 우선신호를 도입하였을 때, 긴급차량의 경우 우선신호 시나리오 1(대기행렬을 고려하지 않은 우선신호 운영)의 구간통행속도는 33.77km/h→37.43km/h로 3.66km/h 증가하였으며, 우선신호 시나리오 2(대기행렬을 고려한 우선신호 운영)의 구간통행속도는 33.77km/h→37.78km/h로 4.01km/h 증가하였다. 일반차량의 경우 우선신호 시나리오 1(대기행렬을 고려하지 않은 우선신호 운영)의 구간통행속도는 18.70km/h→17.68km/h로 1.02km/h 감소하였으며, 우선신호 시나리오 2(대기행렬을 고려한 우선신호 운영)의 구간통행속도는 18.70km/h→18.68km/h로 0.02km/h 감소하였다. Table 2와 같이 우선신호 시나리오 모두 기존신호보다 통행시간은 약 1분 감소, 통행속도가 약 4km/h 증가하여 효과가 있는 것으로 분석되었다.
Table 2.
Travel time and travel speed comparison
또한, 일반차량을 기준으로 교차로 내 일반차량의 대기행렬을 고려한 우선신호 운영 효과를 판단하기 위해 교차로 측면의 지체시간을 비교하였다. Table 3과 같이 현황신호 대비 우선신호 시나리오 1(대기행렬을 고려하지 않은 우선신호 운영)의 지체시간은 평균 32.02초→43.34초로 11.33초 증가하였으나 우선신호 시나리오 2(대기행렬을 고려한 우선신호 운영)를 도입하였을 때, 평균 15.26초로 16.76초 감소하여 우선신호를 운영함에도 불구하고 일반차량의 지체시간을 해소할 수 있는 것으로 분석되었다.
회복신호를 고려한 우선신호 운영 시, 긴급차량의 통행속도는 증가하였으며, 일반차량의 경우 대기행렬을 고려하지 않은 우선신호 시나리오 1보다 대기행렬을 고려한 우선신호 시나리오 2가 긴급차량 통행속도 증가와 함께 일반차량의 통행속도가 현황신호 운영 시와 유사한 통행속도로 분석되었다. 특히, 교차로 측면에서 우선신호 운영으로 변경된 신호체계를 대기 중인 일반차량의 대기행렬을 고려하여 회복신호를 운영함으로써 일반차량의 지체시간을 크게 감소시킨 것에 의의가 있다.
Table 3.
Delay time comparison (general vehicle)
즉, 우선신호 운영 시, 긴급차량의 통행속도를 증가시키고 일반차량의 통행속도가 현황과 유사하며, 우선신호로 인한 일반차량의 지체시간을 최소화할 수 있도록 하는 교차로 내 방향별 대기행렬을 고려한 회복신호를 운영하는 방안이 적합한 것으로 판단하였다.
결론
본 연구에서는 신호에 의한 지 ‧ 정체를 최소화하며, 긴급차량 우선신호 운영과 함께 일반차량의 대기시간을 해소하여 실제 신호제어기에 적용할 수 있는 긴급차량 우선신호 알고리즘을 개발하고자 한다. 먼저 교차로에 설치된 검지기를 기반으로 Green Extension(녹색시간 연장), Phase Insertion(현시 삽입) 등 전통적인 신호제어의 현장제어 방식을 적용하여 긴급차량을 위한 우선신호 운영방안을 제시하였다. 우선신호로 인해 신호교차로에서 대기하는 일반차량의 지 ‧ 정체 시간을 해소시키기 위하여 우선신호를 제공한 시간과 긴급차량으로 인해 중단된 기존 현시의 손실시간을 산정하여 회복신호를 제공하였다. 여기서 교차로 내 대기하는 일반차량의 대기행렬을 파악하여 회복신호 운영 시 일반차량의 지 ‧ 정체 해소를 위해 우선시 되어야 하는 현시를 운영함으로써 긴급차량과 일반차량 모두 원활한 통행을 할 수 있도록 하며, 긴급차량이 통과한 후 정상적인 기존 현시로 전환시키도록 하는 긴급차량 우선신호 운영방안에 대해 제시하였다. 즉, 긴급차량을 위한 우선신호 운영 시 발생되는 일반차량의 지체시간을 해소하고 중단된 현시의 손실시간을 보상해주기 위한 교차로 내 방향별 대기행렬 길이 기반의 회복신호 알고리즘을 제시하였다.
대전광역시 서부소방서를 대상으로 대기행렬을 고려한 긴급차량 우선신호 운영 시, 우선신호만 적용하였을 때보다 본 연구에서 개발한 대기행렬을 고려한 우선신호를 적용하였을 때 긴급차량의 통행속도가 증가하고 일반차량의 통행속도가 유지된 것으로 분석되었다.
본 연구의 알고리즘은 시뮬레이션을 기반으로 전방 및 후방 검지기에 차량이 검지되면 대기행렬이 길게 형성되어있다고 판단되어 신호제공 우선권을 제공하였다. 이는 분석 대상지의 교통상황을 알지 못하고 실시간 검지기의 검지 여부와 점유율 데이터로만 교차로의 대기행렬을 판단하여 회복신호를 제공하기 때문에 어느 정도 오차가 발생할 수 있는 한계점이 있다. 또한, 교차로 내 일반차량의 대기행렬을 우선적으로 고려하는 회복신호로써 TOD 내 설정된 보행점멸시간을 확보하나 실질적으로 보행자가 횡단신호를 기다리고 있는 대기시간을 고려하지 않는 한계가 있다.
선행연구에서 언급하듯이(Sung and Ha, 2016) 실시간 검지기 데이터 수집을 위한 교차로 방향별 검지기 구축방안 도입에 앞서 실제 지자체 도심부 교차로 기하구조나 네트워크 측면의 교통상황을 파악함으로써 사전 교차로 내 발생되는 대기행렬 길이를 산정하고 긴급차량 우선신호 운영 시 이를 고려하여 우선신호 및 회복신호를 운영하는 방안도 있다. 즉, 교차로 내 지체시간 및 대기행렬 감소를 위한 방안으로 사전 대기행렬 분석을 수행하여 실제 환경에 적용함으로써 우선신호 효과를 입증하고 골든타임 확보 및 교통문제를 해결에 도모할 것으로 기대해본다.
본 연구에서는 오전첨두 교통량을 활용하여 우선신호 운영 효과분석을 진행하였다. 도심부에는 비첨두시, 심야, 이벤트 상황 등 다양한 교통상황이 존재하기 때문에 교차로 내 포화상태에 따른 우선신호 알고리즘을 적용하여 알고리즘 효과를 입증할 필요가 있다. 또한, 최소녹색시간을 보장하는 것은 보행자 횡단보도 통행을 위한 것으로 긴급차량을 위한 우선신호를 위해서는 횡단보도 주변에 보행자 검지기를 구축하여 보행자 수요를 고려하는 긴급차량 우선신호를 운영하는 방법에 관해서도 연구할 필요성이 있다.
지속적으로 발전해가고 있는 교통시스템에서 우선신호와 같은 특정 신호를 포함한 신호제어를 통해 실제 교차로 내 영상검지기가 설치되어 교통상황(실시간 교통량, 대기행렬 판단 등) 판단 및 상황별 신호를 운영하는 스마트 신호 운영 시스템을 활용하여 신호체계 개선이 가능할 것으로 판단된다. 향후 긴급차량의 위치 정보 데이터와 스마트 신호 운영 시스템을 연계하여 본 알고리즘을 보다 실질적으로 활용할 수 있을 것으로 전망된다. 또한, 영상검지기 기반의 교차로 측면에서 데이터를 수집하는 실시간 신호운영과 함께 네트워크 측면의 효율적인 신호체계를 위해 UTIS, DSRC 시스템 등 다양한 교통데이터와 관리체계를 활용하여 긴급차량, BRT 등 우선신호를 제공하면서 전반적인 교통관리가 가능한 방법에 대한 연구가 필요하다. 이 외에도 자율주행차량의 V2V, V2I 서비스가 구현되면서 긴급차량 우선신호를 도입하더라도 원활한 교통 흐름이 될 수 있도록 다양한 서비스와 시스템이 결합하여 하나의 통합 플랫폼처럼 체계적인 교통관리시스템 도입을 기대해본다.
