신호등 제어 및 조정

Traffic light control and coordination
영국의 교통 신호등에 의해 제어되는 도로 차량과 보행자를 위한 교차로.안전과 효율성을 위해 다양한 차량과 보행자의 움직임이 시공간으로 구분됩니다.

신호등의 정상적인 기능은 교통과 보행자가 최대한 원활하고 안전하게 움직이도록 하기 위해 시야 제어와 조정 이상의 것을 필요로 한다.이를 달성하기 위해 간단한 클럭워크 메커니즘부터 접점을 사용하는 사람들의 지연을 최소화하기 위해 스스로 조정되는 정교한 컴퓨터화된 제어 및 조정 시스템까지 다양한 제어 시스템이 사용됩니다.

역사

교통신호를 제어하는 최초의 자동 시스템은 발명가 레오나드 카시아토와 요제프 케이츠에 의해 개발되었고 [1][2][3]1954년 토론토에서 사용되었다.

기초

이 접합부에는 세 가지 차량 단계(A, B 및 C)와 보행자 단계(D)가 있습니다.위상은 3단계(1, 2 및 3)로 함께 작동합니다.이동 위상은 녹색으로 표시되고 정지 위상은 빨간색으로 표시됩니다.

트래픽 컨트롤러는 함께 [4][5]그룹화된 이동 방향인 단계 개념을 사용합니다.예를 들어, 단순한 T-분기점에는 접합부의 각 암마다 하나씩 3개의 차량 이동 단계가 있을 수 있습니다.보행자, 자전거 타기, 버스 차선 또는 트램웨이와 같은 다른 움직임을 위한 추가 단계가 있을 수 있습니다.

스테이지란 동시에 [6]이동하는 충돌하지 않는 단계의 그룹입니다.

간격은 신호 스테이지의 변경 간격입니다.예를 들어 차량 녹색 간격은 차량 트래픽이 녹색 신호를 갖는 기간입니다.이 간격은 사전 설정된 제어에서 고정되고 작동된 제어에서 변경됩니다.작동 설정에서 신호가 변경되기 전에 녹색으로 유지될 최소 시간 동안의 최소 간격입니다.이 시간은 지방 도로의 경우 2초까지 짧을 수 있지만, 동맥 도로의 경우 최대 15초가 필요할 수 있습니다.최대 간격은 한 도로에서 녹색 신호가 허용되는 최대 시간이며, 다른 [7]도로에 대한 수요가 있는 경우입니다.

호주와 뉴질랜드에서는 용어가 다르다."단계"는 일련의 교통 이동이 영국과 미국에서 "단계" 개념에 해당하는 녹색 신호를 수신하는 기간입니다. 교통 신호 컨트롤러의 한 전기 출력을 "신호 그룹"이라고 하며, 이는 "단계" 개념과 유사합니다.PTV VISSIM 에서는, 신호 그룹의 용어도 사용됩니다.

트래픽 컨트롤러

교통신호는 일반적으로 [8]캐비닛 내부에 장착된 컨트롤러에 의해 제어됩니다.일부 전기 기계식 컨트롤러는 여전히 사용되고 있습니다(신호 컨트롤러[9] 박스의 보급으로 현재는 숫자가 더 적지만 1998년 현재 뉴욕시의 컨트롤러 수는 4,800개입니다).다만, 최신의 트래픽컨트롤러는 솔리드 스테이트입니다.캐비닛에는 일반적으로 캐비닛에서 전력을 분배하는 전원 패널, 루프 검출기 및 기타 검출기에 연결하는 검출기 인터페이스 패널, 검출기 증폭기, 컨트롤러 자체, 충돌 모니터 장치, 플래시 전송 릴레이, 경찰 패널 및 기타 구성 요소가 포함됩니다.[8]

컴퓨터 교통 제어 박스

미국에서는 컨트롤러가 NEMA에 의해 표준화되어 커넥터, 동작 제한 및 [8]간격에 대한 표준을 설정합니다.TS-1 표준은 1976년 1세대 솔리드 스테이트 [10]컨트롤러에 도입되었습니다.

솔리드 스테이트 컨트롤러에는 Fail Safe 동작을 보증하는 독립 Conflict Monitor Unit(CMU; 컨플릭트모니터 유닛)이 필요합니다.CMU는 컨트롤러의 출력을 감시하고 장애가 검출되면 플래시 전송 릴레이를 사용하여 잠재적으로 위험한 신호 조합을 표시하지 않고 모든 빨간색 불이 깜박이는 교차로를 플래시로 전송합니다.CMU는 허용 가능한 조명의 조합으로 프로그램되어 컨트롤러가 예를 들어 교차로에서 북쪽 방향과 동쪽 방향 양쪽의 트래픽에 대한 녹색 신호와 같이 충돌하는 방향을 제공하는지 여부를 검출합니다.충돌 감시기는 인근 낙뢰로 인한 전력 서지 및 소음으로 인해 뇌우 중에 잘못 작동될 수 있다.

1990년대 후반, 고급 교통 제어기(ATC)로 알려진 국가 표준화 노력이 운송 엔지니어 [10]협회에 의해 미국에서 수행되었다.이 프로젝트는 신호등 컨트롤러에 대한 단일 국가 표준을 제정하려고 시도합니다.표준화 노력은 1991년 ICEA를 시작으로 TEA-21 및 후속 법안과 같은 다양한 고속도로 요금에 의해 자금을 지원받는 국가 인텔리전트 교통 시스템 프로그램의 일부이다.컨트롤러는 인터넷 프로토콜, ISO/OSI 및 ASN.[10]1에 기반한 National Transportation Communications for ITS Protocol(NTCIP)을 사용하여 통신합니다.

배터리 백업은 상단의 트래픽컨트롤러 캐비닛과는 다른 캐비닛에 설치됩니다.

신호등은 스테이지 전환 시기를 지시해야 하며, 일반적으로 스테이지 변경이 가까운 다른 신호나 보행자 버튼 누르기, 타이머 또는 기타 입력의 동작과 관련하여 발생하도록 조정됩니다.

배터리 백업

정전이 발생하기 쉬운 지역에서는 교통 관제 시스템에 배터리 백업을 추가하면 운전자와 보행자의 안전을 강화할 수 있습니다.과거에는 백열등을 사용하여 교통신호의 완전한 작동을 계속하기 위해 더 큰 용량의 무정전 전원장치가 필요했습니다.그러한 시스템의 비용은 어마어마할 것이다.에너지 소비량이 85~90% 적은 LED 라이트를 사용하는 신세대 교통신호기 이후 신호등 시스템에 배터리 백업을 통합할 수 있게 되었습니다.배터리 백업은 트래픽컨트롤러 캐비닛 또는 컨트롤러에 인접한 자체 캐비닛에 설치됩니다.

배터리 백업은 빨간색 불이 깜박이는 비상 모드 또는 전체 기능 모드에서 컨트롤러를 작동할 수 있습니다.2004년 캘리포니아 에너지 위원회는 지방 정부에 배터리 백업 기능이 있는 신호등을 LED로 변환하도록 권고했습니다.이는 에너지 소비량을 낮추고 주요 교차로에서 안전을 강화할 것이다.권장사항은 정전 후 2시간 동안 완전히 기능하는 교통신호를 제공하는 시스템입니다.그러면 두 [11]시간 동안 신호가 빨간색으로 깜박일 거예요.

컨트롤의 종류

교통신호에 의해 제어되는 교차로에는 다음과 같은 여러 유형의 제어 메커니즘이 있습니다.

유형 의미. 조건들 사용 예
격리된 사전 일정 고정 사이클 길이 검출을 사용할 수 없는 일시 동작의 경우 *[1]* 도로 공사
사전 일정 조정 고정 사이클 길이 트래픽이 일관된 경우 도심, 인터체인지
반연기 고정 사이클 길이 없음, 기본적으로 1회 이동 트래픽 불균형 - 고속도로 운영
완전한 동작 고정 사이클 길이 없음, 모든 접근법에 사용되는 감지, 상황에 대한 대응 모든 도로에서 감지 기능이 사용되는 위치 지방, 고속 도로 또는 2개의 간선 도로
조정 작동 고정 사이클 길이 간선도로의 교통체증 교외 간선

고정 시간 관리

대만의 보행자 교통신호기는 한때 붉은 남자가 서 있던 카운트다운 디스플레이 아래에 "걸어다니는 녹색 남자"가 그려져 있다.

교통 제어에서 단순하고 오래된 형태의 신호 컨트롤러는 전기 기계식 신호 컨트롤러로 알려져 있습니다.컴퓨터 신호 컨트롤러와 달리 전자 기계식 신호 컨트롤러는 주로 자신에게 직접 연결된 신호를 제어하는 가동 부품(캠, 다이얼 및 축)으로 구성됩니다.가동 부품 외에 전기 릴레이도 사용됩니다.일반적으로 전기기계식 신호 컨트롤러는 고정된 신호화된 교차로 시간 계획을 가진 다이얼타이머를 사용합니다.신호화된 교차로의 사이클 길이는 다이얼타이머 내에 있는 작은 기어로 결정됩니다.일반적으로 알려진 사이클 기어의 범위는 35초에서 120초입니다.[citation needed]다이얼 타이머의 사이클 기어에서 고장이 발생할 경우 적절한 다른 사이클 기어로 교체할 수 있습니다.다이얼 타이머에는 신호화된 교차로 타임플랜이1개밖에 없기 때문에 신호화된 교차로의 위상을 한 가지 방법으로만 제어할 수 있습니다.많은 오래된 신호화된 교차로는 여전히 전자 기계식 신호 컨트롤러를 사용하며, 이 컨트롤러에 의해 제어되는 신호는 게시된 속도 제한에 맞춰 신호를 조정할 수 있는 단방향 그리드에서 효과적입니다.단, 교차로의 신호 타이밍이 하루 [12]중 시간에 따라 변화하는 주요 흐름에 적응하는 것이 유리할 경우에는 불리합니다.

조정된 관리

한 방향으로 이동하는 트래픽에 대해 신호등이 동기화될 때(녹색 화살표), 다른 방향의 트래픽은 반드시 동기화되지 않음을 보여주는 다이어그램입니다(파란색 화살표).

교통신호를 조정된 시스템에 배치하여 운전자가 녹색 물결(녹색 신호등 진행)을 맞닥뜨리려고 하는 경우가 많습니다.조정 신호와 동기 신호의 구별은 매우 중요합니다.동기화된 신호는 모두 동시에 변경되며 특수한 경우 또는 오래된 시스템에서만 사용됩니다.조정된(진행 중인) 시스템은 마스터 컨트롤러에서 제어되며, 차량의 플래툰이 연속적인 녹색 신호등을 통과하도록 순차적으로 조명 "캐스케이드"(진행 중인)로 설정됩니다.거리 대 시간의 2축 평면에서 위상 상태를 그래픽으로 표현하면 신호화된 교차로 간격과 예상 차량 [13]속도에 기초하여 설정된 "녹색 밴드"가 분명하게 나타난다.일부 국가(예: 독일, 프랑스 및 네덜란드)에서는 이 "녹색 밴드" 시스템이 특정 지역의 속도를 제한하기 위해 사용됩니다.라이트는 운전자가 자신의 속도가 주어진 제한치(대부분 도시 지역에서 50km/h(30mph))보다 낮으면 멈추지 않고 주행할 수 있도록 시간을 설정합니다.이 시스템은 독일어로는 "grüne Welle", 프랑스어로는 "vague verte", 네덜란드어로는 "groene golf"(영어: "그린 웨이브")로 알려져 있습니다.이러한 시스템은 1940년대부터 미국의 도시 지역에서 일반적으로 사용되었지만, 오늘날에는 덜 흔하다.영국 버크셔의 Slough는 A4의 일부를 이것에 대해 실험했다.미국의 많은 도시들은 양방향 도로의 녹색 물결을 일으켜 양방향 교통을 진행시키기보다는 이동량이 많은 방향으로 운행한다.그러나 최근 깜박이는 노란색 화살표가 도입됨에 따라(교통 신호등 신호 및 작동 기사 참조) 진행에 도움이 되는 리드-래그 신호를 보호/[13][14]허용 선회 시 사용할 수 있게 되었습니다.

현대식 좌표 신호 시스템에서는 운전자가 빨간 신호등 없이 장거리 주행이 가능합니다.이러한 조정은 교통량이 상당히 일정한 일방통행 도로에서만 쉽게 이루어집니다.양방향 거리는 종종 무거운 볼륨 방향을 빠르게 하기 위해 출퇴근 시간에 대응하도록 배치됩니다.다만, congestion에 의해서, 대부분의 경우, 조정은 무효가 됩니다.한편, 일부 교통신호들은 운전자들이 긴 녹색 신호등을 만나지 않도록 조정된다.이 방법은 지연을 유발하면서도 폭주를 방지하거나 특정 도로의 사용을 억제함으로써 대량의 트래픽을 억제합니다.이것은 통근자 "그냥 지나가는" 교통량이 많은 지역의 지역 주민들의 요청에 의해 종종 행해진다.속도는 조정된 신호 시스템에서 자동으로 조절됩니다. 너무 빠르게 주행하는 운전자는 빨간색 표시로 도착하여 결국 정지하게 됩니다. 너무 느리게 주행하는 운전자는 녹색 표시를 이용하기 위해 다음 신호까지 제시간에 도착하지 않습니다.그러나 동기화된 시스템에서는 운전자가 가능한 한 많은 조명을 통과하기 위해 과도한 속도를 사용하는 경우가 많습니다.

사우디아라비아 Khobar에 있는 이 신호등은 비디오 카메라 작동식(수직 정렬 렌즈 바로 위)이며, 다음 상태로 변경되기까지 남은 시간(가장 왼쪽 수평 정렬 렌즈)도 표시합니다.

최근에는 더욱 정교한 방법이 채용되고 있다.교통신호는 때때로 변화하는 [15]교통패턴에 대처하기 위해 실시간으로 조정될 수 있도록 모니터나 컴퓨터에 의해 중앙에서 제어된다.비디오 카메라 또는 보도에 매설된 센서는 도시 전체의 교통 패턴을 감시하는 데 사용될 수 있다.비조정 센서는 때때로 차량이 이전 신호에서 오는 것처럼 소강상태를 감지하고 빨간색으로 변함으로써 교통을 방해한다.대부분의 하이엔드 시스템은 수십 개의 센서를 사용하며 교차로당 수십만 달러의 비용이 들지만 교통량을 매우 정교하게 제어할 수 있습니다.이를 통해 훨씬 더 비싼 다른 조치(신규 도로 등)의 필요성을 덜 수 있습니다.

이점은 다음과 같습니다.[16][17]

  • 도로의 교통 처리 능력 향상
  • 차량 및 보행자[18] 충돌 및 대기 시간 감소
  • 제한속도 내 이동시 청신호 준수 권장
  • 불필요한 정지 및 교통 시작을 줄임으로써 연료 소비, 공기 및 소음 오염, 차량 마모 및 파손을 줄일 수 있습니다.
  • 이동 시간 단축
  • 운전자의 불만과 노면 분노 경감

예:

  • 뉴욕시: 신호화된 교차로 7,660개(총 12,460개 중)가 중앙 컴퓨터 네트워크에 의해 제어되고 교통 관리 [9][19]센터에 의해 감시됩니다.
  • 토론토: 신호의 83%는 MTSS(Main Traffic Signal System)에 의해 제어됩니다.또한 15%는 적응형 신호 제어 [20]시스템인 SCOUT(Split Cycle and Offset Optimization Technic)을 사용합니다.
  • 시드니: Sydney Co-ordinated Adaptive Traffic System(SCATS)에 의해 조정된 3,400개의 교통 신호.RTA에 의해 설계 및 개발된 이 시스템은 1963년에 처음 도입되어 그 이후 점진적으로 개발되었습니다.2010년 10월까지 SCATS는 싱가포르, 홍콩, 더블린, 테헤란, 미니애폴리스, 디트로이트 [17][21][22]등 전 세계 24개국 144개 도시의 33,200개 교차로에 대한 면허를 취득했습니다.
  • 멜버른: 길롱, 발라랏 등의 지역을 포함한 빅토리아 전역에 SCATS를 사용하여 3,200개의 신호등이 있습니다.500여 개의 교차로에는 트램과 버스 우선 [23]순위도 있다.
  • 애들레이드: 애들레이드 교통 신호 시스템([16]ACTS)에 의해 관리되는 수도권 전역의 580 세트의 조정 신호등.

어댑티브 컨트롤

폴에 부착된 RFIDE-ZPass 리더와 차량 재식별법을 이용한 뉴욕시 교통감시에 사용되는 안테나(오른쪽)
주요 기사:적응형 트래픽 제어

기타 제어 유형

  • 장애:전원이 계속 켜져 있는 경우 교차로에 대해 경고하기 위해 오렌지에 점멸하는 표시등이 켜집니다.주요 도로와 보조 도로를 구별하는 방법(따라서 통행권)에는 서면 표지판뿐만 아니라 양보(양도) 표지판, 정지 표지판 또는 보조 도로의 깜박이는 빨간색 신호등을 사용하는 것이 포함된다.호주를 포함한 일부 국가에서는 도로 규칙이 오른쪽으로 양보하는 등의 절차를 개략적으로 설명하고 있습니다.
  • 파트타임 작업:일부 신호등은 야간이나 교통량이 매우 적을 때 작동하지 않습니다.일부 장치는 특정 정해진 시간(예: 주요 공장의 작업 시간)에만 작동하거나 스포츠 또는 전시회와 같은 특수 이벤트에만 작동할 수 있습니다.작동하지 않을 때는 고장과 동일한 측정이 사용됩니다.파트타임 작업에는 장점과 [29][30]단점이 있습니다.
  • 철도 선점:교통신호는 열차의 접근과 동시에 활성화되며, 교차로가 철도 건널목 근처에 있는 경우가 많습니다.'철도 프리엠프션'도 참조
  • 버스 및 전송 우선순위:교통신호는 버스 도로, 버스 차선 또는 트램 도로를 따라 버스 또는 트램의 도착과 동시에 활성화됩니다.'버스 우선순위'도 참조해 주세요.
  • 비상 차량 소방차, 구급차 또는 기타 응급 차량 등이 비상 상황으로 향하는 도중 소방서에서 나올 때 화재나 구조소 밖의 일부 신호등은 황색으로 바뀌고 빨간색으로 변할 수 있기 때문에 녹색이 없습니다.'트래픽 신호 프리엠프션'도 참조해 주십시오.
  • 속도 표시는 녹색 단계에서 다음 신호등에 접근할 때 권장 속도를 제공하기 위해 거의 사용되지 않는 변형입니다.

설계 소프트웨어

신호등 시스템은 LINSIG, TRANSYT, CORSIM/TRANSYT-7F 또는 VISSIM 등의 소프트웨어를 사용하여 설계되었습니다.

레퍼런스

  1. ^ 엥겔만, 프레데릭 C. (1996) 칼튼 대학 출판부, 오스트리아가 캐나다로 이주한 역사 ISBN978-0-88629-283-6, 페이지 184
  2. ^ McLean, James W. (1966) "자동화의 가짜 괴물", 몬트리올 가제트, 1966년 2월 26일 2010-10-31을 회수했다.
  3. ^ "Josef Kates, 트래픽을 제거하고 컴퓨터로 비즈니스 문제를 해결하는 방법을 찾았습니다."제임스 R.해거티, 월스트리트저널, 2018년 7월 27일
  4. ^ 교통부, 광신호에 의한 교통통제의 일반원칙 TAL 1/06 https://www.gov.uk/government/publications/traffic-advisory-leaflets-1989-to-2009
  5. ^ Sanderson Associates, http://www.traffic-signal-design.com/terminology_main.htm
  6. ^ NIATT/아이다호 대학 교통신호 트레이닝 웨이백 머신에서의 베이직 아카이브 2008-12-16
  7. ^ "Traffic Signal Timing Manual: Chapter 5 - Office of Operations". ops.fhwa.dot.gov. Retrieved 2022-04-17.
  8. ^ a b c 미네소타 교통부 교통신호 101, 2006
  9. ^ a b 뉴욕타임스 1998년 9월 17일 교통신호 안무
  10. ^ a b c 교통신호기준 2008-06-26 전국교통운영연합 웨이백머신에서 아카이브
  11. ^ "Senate Bill 84 XX Battery Backup Program for Light Emitting Diode (LED) Traffic Signals" (PDF). California Energy Commission. May 2004. Retrieved 20 January 2014.
  12. ^ Learning Traffic Control Policies URL 접속2009-03-06
  13. ^ a b Robinson, Larry. "Traffic Signal Progression". Retrieved 22 May 2014.
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  20. ^ City of Toronto. "Traffic - Frequently asked questions". Transportation - Traffic. City of Toronto. Retrieved 2010-12-11.
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  23. ^ VicRoads. "Traffic Signals SCATS". Road Management & Design. Victoria Government. Archived from the original on 2011-02-26. Retrieved 2010-12-11.
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  26. ^ Vena, Joseph R. (September 5, 2013). "'Adaptive' signals will speed up traffic in Jersey City and Kearny during Pulaski Skyway construction". The Jersey Journal. Jersey City, NJ. Retrieved October 16, 2013.
  27. ^ Maag, Christopher (November 29, 2013). "High-tech signal system helps speed Meadowlands traffic". The Record. Woodland Park, NJ. Retrieved November 30, 2013.
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  29. ^ "Removal Of Signal Flashing Mode During Late-Night / Early-Morning Operation". US Federal Highway Administration Office of Safety Design. Retrieved 2011-10-23.
  30. ^ "Flashing signals". ITETRAFFIC (Mailing list). Retrieved 2011-10-23.

외부 링크