교통안전을 위한 차량간 협력기반 교통정보 및 제어시스템 설계 기법

Abstract

최근 각종 센서 및 통신기술의 발달로 인해 과거에 비해 보다 미시적이고 폭넓은 교통자료의 취득이 가능해지고 있다. 특히, 무선통신 기술을 이용한 차량간 협력을 통해 실시간으로 차량간의 상충상황을 모니터링 할 수 있는 환경을 제공하고 있다. 최근 5년간 국내 교통사고에 따르면, 교통사고를 감소시키기 위한 다양한 연구와 정책 등을 통해 사고건수는 감소추세를 보이고 있지만, 국외 교통사고와 비교했을 때 현저히 높은 값을 보이고 있다. 이에 본 연구에서는 차량간 실시간으로 정보를 주고받는 차량간 협력주행 환경에서 교통안전을 증진시키기 위한 교통정보 및 제어시스템을 개발하고 설계하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구의 내용은 차량간 협력기반 경고정보 시스템을 위한 위험운전 검지 알고리즘 개발, 차량간 협력기반 교통정보 및 제어시스템 효과평가 기법, 교통류 안전을 위한 종방향 차량제어 최적 파라미터 도출 기법, V2X 환경에서의 교통안전 모니터링 기법 연구로 구성된다. 차량간 협력기반 경고정보 시스템을 위한 위험운전 검지 알고리즘 개발에서는 In-vehicle 센서를 통해 수집된 개별차량 주행궤적 자료 및 차량 주행행태 자료를 이용하여 위험운전 검지 알고리즘 및 심각도 분류 알고리즘을 개발하였다. 위험운전은 급출발, 급가속, 급정지, 급감속, 급선회, 급차로변경, 사행운전으로 정의하였다. 개발된 알고리즘의 성능을 평가한 결과, 위험운전 검지는 평균 98%의 검지율을 보였으며, 위험운전 심각도는 평균 84.7%를 정확하게 검지하여 알고리즘의 성능이 우수한 것으로 나타났다. 차량간 협력기반 교통정보 및 제어시스템 효과평가 기법에서는 미시적 교통류 시뮬레이션 및 External API를 이용하여 종방향 및 횡방향 차량제어 시스템에 대한 효과를 분석하였다. 교통안전성 교통운영효율성, 교통환경성 측면의 분석결과를 제시하였으며, 후미추돌 상충건수와 차로변경 상충건수, 평균 지체도, 일산화탄소 배출량을 평가지표로 설정하였다. 분석결과 LOS D 상황에서 모든 평가지표에 대한 효과가 가장 큰 것으로 나타났다. 교통류 안전을 위한 종방향 차량제어 최적 파라미터 도출 기법에서는 종방향 차량제어 시스템에 포함되어 있는 시스템 제어 파라미터를 유전알고리즘을 이용하여 최적화 하였다. 파라미터 최적화를 위한 기준은 교통안전성으로 설정하였으며, 효과분석에서 가장 효과가 높게 나타난 LOS D 교통상황을 기준으로 분석을 수행하였다. 분석결과, 교통류 기반의 최적 파라미터 임계값이 기존의 차량기반 파라미터 임계값에 비해 상충비율이 평균 3.51%에서 0.67%로 감소하여 교통안전성이 약 80.93% 개선되는 것으로 나타났다. 마지막으로, V2X 환경에서의 교통안전 모니터링 기법 연구에서는 차량-차량간, 차량-인프라간, 차량-센터간 무선통신을 통해 센터로 전송된 자료를 분석하여 교통안전성을 평가하기 위한 방법론을 개발하였다. 개별차량 주행궤적 자료와 차량 주행행태 자료를 분석하여 교통안전 모니터링 지표를 개발하였으며, 개발된 지표를 실제 테스트베드에 적용하였다. 도로 특성에 따른 통합 교통안전 모니터링 지표를 비교·분석한 결과, 통합 교통안전 모니터링 지표와 교통사고 발생은 밀접한 관계가 있을 것으로 예상되는 결과를 도출하였다. 본 연구의 결과는 발전하고 있는 다양한 기술을 설계하고 평가함으로써 교통안전증진을 위한 효율적인 기술개발 및 활용이 가능하도록 할 것이다. 또한, 새로이 도입되는 교통안전성 증진 기술, 교통류 관리 전략 등에 대하여 체계적인 분석·설계·평가 기술을 제공하여 다양한 측면에서의 교통류 관리전략 및 정책 수립을 평가하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.