차로간 Queue 불균형을 고려한 Toll Plaza 본선미터링 전략

Abstract

고속도로 Toll Plaza 하류부에 위치한 합류부에서는 차로수의 감소로 인하여 차량 혼잡이 발생한다. 이를 해소하기 위하여 Toll Plaza 본선미터링 기법이 개발, 적용되어 왔으나 신호제어로 인하여 대기행렬을 발생시키는 단점이 있다. 특히, 국내 Toll Plaza는 요금징수체계가 자동징수체계(Hi-pass)와 수동징수체계(Toll Collection System, TCS)로 나뉘어 차로간 대기행렬의 불균형(두 징수체계 간, 또는 동일 징수체계 간) 가능성이 상존한다. 또한 현재 본선미터링을 적용하고 있는 해외사례와 비교하였을 경우, 요금소에서 신호등까지 대기공간의 길이가 짧아 대기행렬이 쉽게 요금소를 넘어서 증가할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 특성을 고려한 Toll Plaza 본선미터링 전략을 제시하여 Toll Plaza구간에서 발생하는 혼잡을 감소시키고자 하였다. 기존의 Toll Plaza 본선미터링 연구에서는 합류부의 통과시간을 최소로 하는 최적 차량수에 맞춰 ALINEA 알고리즘에 기반을 둔 미터링율을 적용하였다. 본 연구에서는 기존 연구 전략에 추가적으로 Toll Plaza 본선미터링으로 인하여 발생하는 대기행렬을 차로별로 제어하는 전략을 제시하였다. 특히 Toll Plaza 구간의 평균통행시간 감소와 더불어 대기행렬이 요금소에 도달하는 Spillback 발생비율을 감소시킴으로써 Toll Plaza의 서비스 용량을 높이도록 하였다. 대기공간의 길이에 따른 효과를 분석하기 위해 본 연구에서는 대기공간의 길이를 변화시켜 분석을 수행하였다. 분석 결과 대기공간의 길이가 짧을수록 혼잡이 증가하는 것을 확인하였으며, 본 연구의 알고리즘을 통해 이를 해소할 수 있음을 보였다. 본 연구는 차로간 대기행렬이 불균형한 조건에서도 Toll Plaza 본선미터링의 효과를 높일 수 있는 기초 연구가 될 것으로 사료된다.