실시간 고속도로 혼잡판단 지표 및 알고리즘 구축

Abstract

고속도로 혼잡을 완화하기 위해 인프라 확충보다 운영관리 측면의 접근이 대두되었다. 운영관리 측면의 혼잡완화를 위해 고속도로의 소통상황을 진단하고 파악하기 위해 지능형 교통체계(ITS

Intelligent Transport System)를 구축 및 운영하고 있다. 고속도로 지능형 교통체계는 지점기반의 수집시스템이 주를 이루고 있다. 지점기반 수집시스템은 경로 및 공간의 교통류 특성 및 소통상황을 분석하는데 한계가 있고, 해당 지점의 정보만을 생성한다는 한계가 있다. 따라서 한국도로공사는 구간검지 시스템을 31개 노선, 3,790km 연장, 3～6km 간격으로 고속도로 전역에 설치 및 운영 중이다. 현재 고속도로 혼잡관리는 지점검지 시스템에서 수집된 자료를 통해 이루어지고 있는 실정이다. 구간단위의 혼잡관리 및 고속도로 전역을 영향권으로 모니터링하기 위해서는 구간검지 자료의 사용은 필수적이다. 구간검지 시스템의 검지차량은 각기 고유한 ID를 갖고 있어, 차량의 연속적인 주행특성 분석이 가능하다. 본 연구에서는 개별차량의 주행행태에 따라 각기 다른 희망주행속도를 혼잡판단 지표에 적용하였다. 개별차량의 희망주행속도는 해당 차량이 유지하고 싶은 희망속도(Desired speed)로 개별차량의 특성을 내포한다. 본 연구의 혼잡판단 지표는 개별차량 속도감소율 지표(VSRI

Vehicle Speed Reduction Index)로 설정하였으며, 개별차량 희망주행속도 대비 현재구간의 주행속도의 감소율로 표현된다. VSRI는 개별차량의 특성이 반영되어 버스, 화물차, 저속주행차량의 구성비에 관계없이 일정한 수준 상태의 혼잡을 검지 할 수 있다. 특히 구간의 연속적인 소통상황을 표현 할 수 있고, 구간에 따른 혼잡의 행태 분석이 가능하며, 고속도로 전역에 적용 가능하다는 장점이 있다. 또한 본 연구에서 제시한 혼잡판단 알고리즘은 고속도로 전역의 혼잡판단 지표를 생성하는데 1분주기 집계 기준 약 2.44초로 실제 시스템에 적용이 가능하도록 설계하였다. 본 연구에서 개발한 지표의 성능을 평가하기 위해 특정 구간의 혼잡 판단 및 예측분석을 수행하였다. 분석결과 혼잡은 대부분 엇갈림구간(JC 및 IC)에서 먼저 발생되어 상류부 기본구간으로 전이되는 행태를 보였다. 혼잡의 예측은 먼저 혼잡이 발생된 엇갈림구간의 혼잡검지시각, 전이된 상류부 기본구간의 혼잡 발생시각, 엇갈림구간의 연장을 변수로 수행하였다. 두 구간의 혼잡검지시각으로 산출된 혼잡전이 속도를 통해 이전 상류부 기본구간의 혼잡 발생시각을 예측한 결과 구간검지 시스템의 설치 간격이 조밀할수록 그 오차는 적은 것으로 분석되었다. 본 연구는 구간검지 시스템 자료를 통해 구간의 혼잡을 실시간으로 판단하고 연속적인 혼잡의 전이행태를 실제 데이터 기반으로 분석했다는데 그 의의가 크다. 본 연구에서 사용한 구간검지 시스템 자료는 표본의 자료이기 때문에 표본율에 가장 적은 영향을 받는 속도기반 지표를 활용하였다. 향후 구간검지 시스템의 검지율이 100%에 도달 한다면 속도지표 뿐만 아니라 교통량, 밀도, 구간점유율 등 다양한 지표를 활용하여 개선된 혼잡판단 지표를 개발할 수 있을 것으로 판단된다.