KR100968041B1 - 교차로에서의 교통 신호등 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교차로에서의 신호등 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 교통이 혼잡한 시간대에 자주 발생하는 교차로 부근에서의 차량 정체 현상으로 인한 사고를 미연에 방지하는 교차로에서의 신호등 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본원 발명은 적어도 두 개의 도로가 교차하는 교차로에 설치되어 있는 교통 신호등을 제어하는 장치에 있어서, 도로의 특정 지점을 기준으로 상기 교차로의 반대 방향으로, 설정된 간격으로 상기 도로의 저면에 설치되어 차량이 상기 도로에 정차되어 있는지 감지하는 적어도 두 개의 센서들과, 상기 센서들로부터 전달받은 센싱정보에 따라 녹색 신호등의 점등 시간을 산출하고, 산출한 상기 점등 시간 동안 상기 녹색 신호등의 점등을 지시하는 제어부와, 상기 제어부의 지시에 따라 상기 교통 신호등을 구성하고 있는 전등들의 점등 및 소등하는 신호등 구동부를 포함한다.

Description

교차로에서의 교통 신호등 제어 방법{Apparatus and method for controlling traffic signal-lamp in cross roads}

본 발명은 교차로에서의 신호등 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 교통이 혼잡한 시간대에 자주 발생하는 교차로 부근에서의 차량 정체 현상으로 인한 사고를 미연에 방지하는 교차로에서의 신호등 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

교차로는 3거리, 4거리 및 5거리 등을 의미한다.

교통 신호등은 교차로나 횡단보도 등에 설치되어 자동차와 보행자의 통행이 원활하게 이루어지도록 지시하는 장치이다. 운전자는 안전한 운전을 위해서는 운전 중에 정체정보, 규제정보, 안내정보, 교차로 신호정보 등의 다양한 정보를 요구하게 되고, 운전자는 도로상에서의 안전운전의 90% 이상을 인지수단의 시각에 의존하고 있으며, 운전자의 주의에 가장 큰 비중을 차지하는 것이 교통신호등 정보이다.

따라서 이러한 시인성 확보를 위해서는 신호등의 지시 방향을 정확하게 전달해주어 모든 운전자가 시기적절하게 자신의 위치에서 신호등의 지시를 준수할 수 있게 하는 교통신호 표출체계(간략히, “신호 체계” 라고도 함) 및 구조의 정보전달기능이 편리하고 정확하게 운전자에게 알려줄 수 있도록 효과적으로 설계되어야 한다.

교통 신호등은 통상적으로 내부에 전구가 구비되고, 그 외측에 전구를 보호하며 진행/주의/정지를 의미하는 녹색/황색/적색을 표시하기 위한 반구형의 커버가 구비되어 전구가 점등되면, 그 빛이 커버에 투과되어 운전자가 확인할 수 있는 구조를 가지고 있다. 한편 통상적으로 교통신호등이 설치되는 도로의 인접지에는 신호등 제어기가 설치되어 이를 통해 교통 신호등의 점등 및 소등 주기를 제어하게 되는데, 4개의 등 중에 하나의 등만 점등되거나, 좌회전 표시등과 직진 표시등이 동시에 점등되도록 제어됨은 주지의 사실이다.

일반적으로, 교차로에서 사용되는 4색 신호등은 직진 주행신호인 녹색신호, 정지신호인 적색신호, 좌회전 전환신호인 좌회전 신호 및 예비신호인 황색 신호로 크게 구분되어 있다.

그러나 교통 차량이 증가하는 시간대에는 상기 교차로에 정체되어 있는 차량이 다수 존재하게 된다. 이는 운전자가 신호체계를 제대로 지키지 못하였거나, 일시적으로 교통량의 증가로 인해 발생하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 교차로 부근에서 차량의 통행량을 감지하고, 차량의 통행량에 따라 교통신호등을 제어하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 차량의 교통량을 효율적으로 제어함으로 교차로에서 원활한 차량 소통이 수행되도록 하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본원 발명은 적어도 두 개의 도로가 교차하는 교차로에 설치되어 있는 교통 신호등을 제어하는 장치에 있어서, 도로의 특정 지점을 기준으로 상기 교차로의 반대 방향으로, 설정된 간격으로 상기 도로의 저면에 설치되어 차량이 상기 도로에 정차되어 있는지 감지하는 적어도 두 개의 센서들과, 상기 센서들로부터 전달받은 센싱정보에 따라 녹색 신호등의 점등 시간을 산출하고, 산출한 상기 점등 시간동안 상기 녹색 신호등의 점등을 지시하는 제어부와, 상기 제어부의 지시에 따라 상기 교통 신호등을 구성하고 있는 전등들의 점등 및 소등하는 신호등 구동부를 포함한다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본원 발명은 적어도 두 개의 도로가 교차하는 교차로에 설치되어 있는 교통 신호등을 제어하는 방법에 있어서, 도로의 특정 지점을 기준으로 상기 교차로의 반대 방향으로, 설정된 간격으로 상기 도로의 저면에 설치되어 차량이 상기 도로에 정차되어 있는지 감지하는 적어도 두 개의 센서들로부터 센싱 정보를 수신하는 과정과, 수신된 상기 센싱정보에 따라 녹색 신호등의 점등 시간을 산출하는 과정과, 산출한 상기 점등 시간동안 상기 녹색 신호등을 점등하는 과정을 포함한다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본원 발명은 교차로에 설치되어 있는 제1 교통 신호등과 제2 교통 신호등을 포함하는 적어도 두 개의 교통 신호등을 제어하는 방법에 있어서, 상기 제1 교통 신호등의 녹색 신호등 점등 중 상기 제2 교통 신호등의 지시에 따라 상기 교차로로 진입하기 위해 정차되어 있는 차량의 수에 대응되는 제2센싱정보를 수신하는 과정과, 수신된 상기 제2센싱정보와 상기 제1 교통 신호등의 지시에 따라 상기 교차로로 진입하기 위해 정차되어 있는 차량의 수에 대응되는 제1센싱정보를 비교하는 과정과, 상기 제1센싱정보와 상기 제2센싱정보의 비교 결과에 따라 상기 제1교통 신호등의 녹색 신호등 점등을 유지하거나 소등하는 과정을 포함한다.

이상에서와 같이 본 발명은 교차로에서의 신호등 제어 장치 및 방법을 제공함으로서 교차로에서의 소통을 원활하게 할 수 있으며, 이에 따라 교차로에서의 정체 현상에 따른 교통사고를 미연에 방지할 수 있다.

특히, 차량의 소통 원활화로 시민 경제생활에 크게 기여할 뿐만 아니라, 정체를 해소하여 연료소비를 줄이고 물류비를 절감함은 물론 환경공해 또한 감소시킬 수 있는 효과가 기대된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라를 이용한 교차로 신호등 제어 방법을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 센서를 이용한 교차로 신호등 제어 방법을 도시한 도면.
도 3은 도2에 도시된 교차로를 상세한 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에서 수행되는 동작을 도시한 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에서 수행되는 동작을 도시한 다른 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 교차로에서 교통 신호등을 제어하기 위한 일 실시예를 도시한 도면이다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 1에 의하면, 교차로에는 4방향에 대한 차량 신호등이 구비되어 있으며, 또한 실시간 감시를 위한 카메라가 차량 신호등의 일측에 설치된다. 즉, 교통신호등A는 카메라11을 포함하며, 교통신호등B는 카메라12를 포함한다. 또한, 교통신호등C는 카메라13을 포함하며 교통신호등D는 카메라14를 포함한다.

직진 주행만 고려하면, ⓐ방향은 남쪽에서 북쪽으로의 차량 진행을 나타내며, ⓑ방향은 서쪽에서 동쪽으로 차량 진행 방행을 나타낸다. 또한, ⓒ방향은 북쪽에서 남쪽으로의 차량 진행을 나타내며, ⓓ방향은 동쪽에서 서쪽으로 차량 진행 방향을 나타낸다.

또한, ⓐ방향으로 교차로 진입 여부를 교통 신호등A의 신호등 점등여부로 결정하며, ⓑ방향으로 교차로 진행 여부는 교통 신호등B의 신호등 점등여부로 결정한다. 또한, ⓒ방향으로 교차로 진입 여부를 교통 신호등C의 신호등 점등여부로 결정하며, D방향으로 교차로 진행 여부는 교통 신호등D의 신호등 점등여부로 결정한다.

카메라11은 ⓐ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 실시간으로 촬영하고, 카메라12는 ⓑ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 실시간으로 촬영한다. 카메라13은 ⓒ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 실시간으로 촬영하고, 카메라14는 ⓓ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 실시간을 촬영한다.

카메라11이 촬영한 정보에 따라 ⓐ방향으로 통행하는 차량의 교통량이 증가한 경우, 교통 신호등A의 녹색 점등시간을 증가시킨다. 카메라12가 촬영한 정보에 따라 ⓑ방향으로 통행하는 차량의 교통량이 증가한 경우, 교통신호등B의 녹색 점등시간을 증가시킨다. 카메라13이 촬영한 정보에 따라 ⓒ방향으로 통행하는 차량의 교통량이 증가한 경우, 교통 신호등C의 녹색 점등시간을 증가시킨다. 카메라14가 촬영한 정보에 따라 ⓓ방향으로 통행하는 차량의 교통량이 증가한 경우, 교통신호등D의 녹색 점등시간을 증가시킨다.

물론 촬영한 정보에 따라, 특정 방향으로 통행하는 차량의 교통량이 감소한 경우에는, 각 방향에 대응되는 교통 신호등의 녹색 점등시간을 감소시킬 수 있음은 자명하다. 또한, 일반적으로 교차로에서 차량의 통행량은 모든 방향에서 동시에 증가하는 것이 아니라, 특정 방향으로의 통행만 일시적으로 증가함으로서 4개의 교통 신호등의 녹색 점등시간이 동시에 증가하지는 않는다.

도 2는 교차로에서 교통 신호등을 제어하기 위한 일 실시예를 도시한 도면이다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 2에 의하면, 교차로에는 4방향에 대한 차량 신호등이 구비되어 있다.

직진 주행만 고려하면, ⓐ방향은 남쪽에서 북쪽으로의 차량 진행을 나타내며, ⓑ방향은 서쪽에서 동쪽으로 차량 진행 방행을 나타낸다. 또한, ⓒ방향은 북쪽에서 남쪽으로의 차량 진행을 나타내며, ⓓ방향은 동쪽에서 서쪽으로 차량 진행 방향을 나타낸다.

또한, ⓐ방향으로 교차로 진입 여부를 교통 신호등A의 신호등 점등여부로 결정하며, ⓑ방향으로 교차로 진행 여부는 교통 신호등B의 신호등 점등여부로 결정한다. 또한, ⓒ방향으로 교차로 진입 여부를 교통 신호등C의 신호등 점등여부로 결정하며, D방향으로 교차로 진행 여부는 교통 신호등D의 신호등 점등여부로 결정한다.

또한, ⓐ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 파악하기 위해 교차로를 진입하기 이전 도로 상에 적어도 하나의 센서21/21-1을 부착한다. 상기 센서는 도로의 저면에 설치되는 센서 또는 도로의 측면에 설치되는 센서 등이 포함될 수 있다. 복수 개의 센서가 부착될 경우 각 센서들 간의 거리는 동일하거나, 교차로에서 멀어질수록 센서 상호간의 거리도 증가시킬 수 있다. 또한, 차량의 교통량의 정확하게 파악하기 위해서는 센서들 간의 간격을 줄이는 것이 바람직하다.

ⓑ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 파악하기 위해 교차로 진입하기 이전 도로상에 적어도 하나의 센서22/22-1을 부착한다. ⓒ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 파악하기 위해 교차로 진입하기 이전 도로상에 적어도 하나의 센서23/23-1을 부착한다. ⓓ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 파악하기 위해 교차로 진입하기 이전 도로상에 적어도 하나의 센서24/24-1을 부착한다.

이하, 도 3을 이용하여 ⓐ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 파악하는 방법 및 이를 이용하여 교통신호등을 제어하는 방법에 대해 알아보기로 한다. ⓑ방향 내지 ⓓ방향으로 통행하는 차량의 교통량을 파악하는 방법 역시 동일하게 수행된다. 또한, 센서는 도로의 저면에 설치된 센서인 경우를 가정한다.

ⓐ방향으로 차량을 교차로로 진입시키기 위해 교통 신호등A는 적색점등에서 녹색 점등시점에 도달하였는지 판단한다. 교통 신호등A는 녹색 점등시점이 되면, 도로 상에 부착되어 있는 센서를 이용하여 현재 교차를 진행하고자 하는 차량의 수를 판단한다. 즉, 센서21 및 센서21-1에 감지되지 않은 경우, 교차를 진입하고자 하는 차량은 ㉮구간에 있다고 판단한다. ㉮구간에만 차량이 있는 경우는 통행량이 적은 경우이므로 교통 신호등A의 녹색 점등시간을 감소시킨다.

센서21에는 감지되지만, 센서21-1에는 감지되지 않는 경우, 교차를 진입하고자 하는 차량은 ㉮구간과 ㉯구간에 있다고 판단한다. ㉮구간과 ㉯구간에 차량이 있는 경우는 통행량이 평상시와 같은 경우이므로 교통 신호등A의 녹색 점등시간을 평상시와 동일하게 유지시킨다. 센서21과 센서21-1에는 감지되는 경우, 교차를 진입하고자 하는 차량은 ㉮구간 내지 ㉰구간에 있다고 판단한다. ㉮구간 내지 ㉰구간에 차량이 있는 경우는 통행량이 증가한 경우이므로 교통 신호등A의 녹색 점등시간을 평상시보다 증가시킨다. 이와 같이 함으로서 교차로를 진입하고자 하는 차량의 교통량에 따라 교통 신호등을 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명을 실시하기 위한 장치들을 도시한 블록도이다.

도 4에 의하면 본 발명을 실시하기 위한 장치는 제1센서40, 제n센서40-n, 제어부41, 메모리42, 신호등 구동부43, 신호등44를 포함한다. 상술한 바와 같이 센서의 개수는 사용자의 선택에 따라 증가 또는 감소될 수 있으나, 정확한 교통량 제어를 위해 센서의 개수는 증가하는 것이 바람직하다. 또한, 교차로를 기준으로 4방향의 각 도로상에 설치되는 센서의 개수는 동일하거나, 사용자의 설정에 따라 특정 방향의 도로상에 설치되는 센서를 다른 방향상의 도로상에 설치되는 센서의 개수보다 증가 또는 감소시킬 수 있다.

센서40/40-n은 교차로를 진입하고자 하는 차량의 통행량을 판단하기 위해 도로상에 설치된다.

센서40/40-n은 센싱한 정보를 제어부41로 전달한다. 메모리42는 센싱 정보와 교통신호등44의 녹색 점등시간에 대한 정보를 저장한다. 제어부41은 센서40/40-n로부터 전달받은 센싱 정보와 메모리42에 저장되어 있는 정보를 이용하여 교통신호등44의 녹색 점등 시간을 결정한다. 아래 표 1은 메모리42에 저장되어 있는 정보의 일예를 기재하고 있다.

센싱 정보	교통 신호등 녹색 점등 시간( sec )
차량이 감지되지 않음	15
하나의 센서에서만 차량 감지	30
두 개의 센서에서 차량 감지	60

신호등 구동부43은 제어부41로부터 전달받은 제어 명령에 따라 교통 신호등44를 구동한다. 즉, 제어부41이 녹색 신호등의 점등을 지시한 경우에는 녹색 신호등을 구동하며, 황색 신호등의 점등을 지시한 경우에는 황색 신호등을 구동한다. 또한, 제어부41이 적색 신호등의 점등을 지시한 경우에는 적색 신호등을 구동한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 교통 신호등을 제어하는 방법을 도시한 흐름도이다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 교통 신호등을 제어하는 방법을 설명하기로 한다.

50단계에서 제어부는 센서로부터 센싱 정보를 수신한다. 51단계에서 제어부는 수신된 센싱 정보에 따라 녹색 신호등 점등 시간을 산출한다. 표 1에 기재되어 있는 바와 같이 수신된 센싱 정보에 따라 녹색 신호등의 점등 시간이 상이하게 산출된다.

52단계에서 제어부는 산출된 녹색 신호등의 점등 시간에 따라 녹색 신호등의 점등을 지시한다. 53단계에서 제어부는 51단계에서 산출한 녹색 신호등 점등 시간이 경과되었는지 판단한다. 이를 위해 제어부는 녹색 신호등 점등 지시와 동시에 카운팅을 수행한다. 녹색 신호등 점등 시간이 경과되지 않았으면 제어부는 52단계로 이동하여 녹색 신호등 점등을 유지한다. 녹색 신호등 점등 시간이 경과되었으면 제어부는 54단계로 이동하여 녹색 신호등을 소등한 후, 황색 신호등과 적색 신호등을 순차적으로 점등한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 4개의 교통 신호등을 제어하는 방법을 도시한 도면이다. 이하 도 6을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 4개의 교통 신호등을 제어하는 방법에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 6은 교통 신호등A가 녹색 점등이 유지되고 있는 상황에서 교통 신호등B 내지 교통 신호등D를 제어하는 방안을 기술하고 있다. 즉, 교통 신호등A가 녹색으로 유지되는 기간에는 교통 신호등B 내지 교통 신호등D를 이용하여 차량의 운전자는 교차로를 진입할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 즉, 교통 신호등A의 녹색 신호가 소등될 때까지 교통 신호등B 내지 교통 신호등D를 이용하는 운전자가 대기하는 것은 형평성에 어긋난다. 따라서 도 6은 각 방향별로 긴급도를 파악하고, 파악된 긴급도에 따라 교통 신호등A 내지 교통 신호등D를 제어한다. 긴급도는 교차로로 진입하기 위해 횡단보도 뒤로 정차하고 차량의 수에 대응된다. 즉, 횡단보도 뒤로 정차하고 있는 차량의 수가 적으면, 긴급도가 낮아지며, 횡단보도 뒤로 정차하고 있는 차량의 수가 많으면 긴급도는 높아진다. 물론 횡단보도 뒤로 정차하고 있는 차량의 수는 센서로부터 수신된 센싱 정보로부터 산출된다.

61단계에서 제어부는 교통 신호등A는 녹색 신호를 점등한다. 62단계에서 제어부는 교통 신호등A의 녹색 신호 점등 시간이 경과되었는지 판단한다. 교통 신호등A의 녹색 신호 점등 시간이 경과되었으면 제어부는 66단계로 이동한다. 교통 신호등A의 녹색 신호 점등 시간이 경과되지 않았으면 제어부는 63단계로 이동한다.

63단계에서 제어부는 교통 신호등B 내지 교통 신호등D에 대응되는 센서들로부터 센싱 정보를 수신한다. 각 교통 신호등에 대응되는 센서들은 교차로를 기준으로 반대편에 위치하고 있다. 도 2를 이용하여 설명하면, 교통 신호등A에 대응되는 센서들은 센서21, 센서21-1이며, 교통 신호등B에 대응되는 센서들은 센서22, 센서22-1이다. 교통 신호등C에 대응되는 센서들은 센서23, 센서23-1이며, 교통 신호등D에 대응되는 센서들은 센서24, 센서24-1이다.

64단계에서 제어부는 수신된 센싱 정보에 대응되는 긴급도를 산출한다. 상술한 바와 같이 긴급도는 횡단보도 뒤로 정차하고 있는 차량의 수와 관련이 있다. 표 2는 제어부에서 산출한 긴급도를 일 예를 기술하고 있다.

센서에 대응되는 교통 신호등	긴급도
교통 신호등B	5
교통 신호등C	3
교통 신호등D	2

표 2에 의하면, 교통 신호등B의 긴급도가 가장 높으며, 교통 신호등D의 긴급도가 가장 낮다.

65단계에서 제어부는 산출한 긴급도들이 교통신호등A의 긴급도보다 높은지 판단한다. 산출한 긴급도들 중 하나의 긴급도가 교통신호등A의 긴급도보다 높으면 제어부는 66단계로 이동한다. 산출한 긴급도들이 교통신호등A의 긴급도보다 낮으면 제어부는 61단계로 이동하여 교통신호등A의 녹색 신호를 유지한다. 물론 교통 신호등A의 긴급도는 녹색 신호가 점등되는 시간이 경과할수록 낮아진다. 즉, 녹색 신호가 점등되는 시점에 긴급도가 높더라도 교차로를 통과하는 차량의 수가 증가할수록 긴급도는 낮아진다.

66단계에서 제어부는 교통 신호등A의 녹색 신호를 소등한 후, 황색 신호등과 적색 신호등을 순차적으로 점등한다. 부가하여, 제어부는 긴급도가 높은 교통 신호등B의 녹색 신호를 점등한다. 이와 같이 함으로서 교차로 상에서 차량의 소통을 원활하게 수행할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 자명하다.

제1센서:40 제n센서: 40-n
제어부:41 메모리:42
신호등 구동부:43 교통신호등:44

Claims (1)

1. 교차로에 설치되어 있는 제1 교통 신호등과 제2 교통 신호등을 포함하는 적어도 두 개의 교통 신호등을 제어하는 방법에 있어서,
   상기 제1 교통 신호등의 녹색 신호등 점등 중 상기 제2 교통 신호등의 지시에 따라 상기 교차로로 진입하기 위해 정차되어 있는 차량의 수에 대응되는 제2센싱 정보를 수신하는 과정과,
   수신된 상기 제2센싱정보와 상기 제1 교통 신호등의 지시에 따라 상기 교차로로 진입하기 위해 정차되어 있는 차량의 수에 대응되는 제1센싱정보를 비교하는 과정과,
   상기 제1센싱정보와 상기 제2센싱정보의 비교 결과에 따라 상기 제1교통 신호등의 녹색 신호등 점등을 유지하거나 소등하는 과정을 포함하며,
   상기 제2센싱정보는 도로의 특정 지점을 기준으로 상기 교차로의 반대 방향으로, 설정된 간격으로 상기 도로의 저면에 설치되어 차량이 상기 도로에 정차되어 있는지 감지하는 적어도 두 개의 센서들로부터 수신함을 특징으로 하는 상기 교통 신호등 제어 방법.

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