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1 Ⅸ 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 제1장 서론 제2장 표준규격 신호제어기 개선방안 설계 제3장 LED 교통신호등 표준지침 개정 방안 부록1 교통신호제어기 표준규격 개정(안) 부록2 LED 신호등 표준규격 개정방안

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3 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 <목 차> 제1장 서론 1 1. 연구의 필요성 및 목적 1 2. 연구 범위 및 절차 교통신호제어기 표준규격 개선방안 설계 LED 신호등 표준지침 개선방안 4 제2장 표준규격 신호제어기 개선방안 설계 5 1. 표준규격 개요 개발 연혁 및 특성 구성 체계 하드웨어 실장 구성 주제어부(MCU : Main Control Unit) 신호구동부(SCU : Signal Control Unit) 신호현시의 운영 색신호등 수용 설계 설계 시 고려사항 및 설계대상 범위 신호등 출력 수 산정 및 설계방안 설정 기존 LSU 활용방안 LSU 단자 재배정 사용방안 LSU 보드 추가 구성 설계방안 보행자 작동신호기 수용방안 설계 개요 하드웨어 부문 설계 소프트웨어 부문 설계 센터시스템 연결 통신프로토콜 87 Ⅸ - i

4 교통운영체계 선진화 연구 1부 4. 이동식 컴퓨터 접속용 통신규격 개정방안 개요 구성 변경 MCU-노트북 간 통신 규약 정의 TCP/IP 통신체계 수용 개요 통신규격 현황 개선방안 제어장치의 동작특성 개선 개요 규격 개정방안 함체(Cabinet) 개요 구성장치의 배치방안 함체의 크기 110 제3장 LED 교통신호등 표준지침 개정 방안 개요 신호등면의 구성 방안 표준지침 개정방안 신호등의 종류 및 등두 색도, 광도 및 휘도 광학 및 전기장치 121 부록 1. 교통신호제어기 표준규격 개정(안) 125 부록 2. LED 신호등 표준지침 개정방안 187 Ⅸ - ii

5 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 <표 차례> <표 Ⅸ-1> 신호구동부(SCU) 컨트롤러(Controller)의 기능 구성 12 <표 Ⅸ-2> 신호구동부(SCU) 등기구동장치(LSU)의 기능 구성 13 <표 Ⅸ-3> 등기구동장치(LSU)의 신호 모순 관련 기능 15 <표 Ⅸ-4> 신호구동부(SCU) 각 장치별 버스 접속 규격 17 <표 Ⅸ-5> 신호 운영 맵(Signal Map) 코드 값 출력 방법 20 <표 Ⅸ-6> 3색신호등 수용 기능개선 설계 요구사항 22 <표 Ⅸ-7> 3색신호등 수용을 위한 교통신호제어시스템 재설계 범위 24 <표 Ⅸ-8> 버스전용신호등 표시방법별 출력 수 비교 27 <표 Ⅸ-9> 신호운영형태별 보행신호 구동 출력단자 요구 수 30 <표 Ⅸ-10> 방향별 차종별 3색신호등 설치 운영 시 신호등 구동 출력단자 수 32 <표 Ⅸ-11> 3색신호등 수용 교통신호제어기 변경설계 방안 34 <표 Ⅸ-12> 버스전용신호현시 구현을 위한 LSU 구성방안 34 <표 Ⅸ-13> 설계 대안별 변경대상 범위 37 <표 Ⅸ-14> 방향별 3색신호등 구동을 위한 LSU의 출력단자 구성방안 38 <표 Ⅸ-15> 신호 운영 맵(Signal Map) 코드 값 출력 방법 39 <표 Ⅸ-16> 방향별 전용신호 운영 맵 테이블 구성방안 40 <표 Ⅸ-17> 방향별 3색신호등 구동을 위한 LSU 단자 재배정방안 43 <표 Ⅸ-18> 차량신호 구동용 LSU(1 6)의 출력단자 구성방안 44 <표 Ⅸ-19> 4색신호등의 신호 운영 맵 코드 값 출력방법(기존 표준규격) 47 <표 Ⅸ-20> 3색신호등의 신호 운영 맵(Signal Map) 코드 값 출력 방법 48 <표 Ⅸ-21> 방향별 차종별 3색신호등 체계 신호 맵 구성 방안 49 <표 Ⅸ-22> 모순검지테이블 구성 예 51 <표 Ⅸ-23> LSU의 출력단자 구성방안 (예) 53 <표 Ⅸ-24> 신호등구동장치의 구성보드 장착 폭 검토 56 <표 Ⅸ-25> 3색신호등 수용을 위한 접속부 커넥터 핀 확장 방안 58 <표 Ⅸ-26> 3색신호등용 신호구동부(SCU) 각 장치별 버스 접속규격 설계(안) 59 <표 Ⅸ-27> 컨트롤러에서 LSU 등기구동신호 61 <표 Ⅸ-28> 3색신호등 수용을 위한 점멸기 및 확장장치 버스 접속 규격 63 <표 Ⅸ-29> LSU 등기출력 궤환신호 67 <표 Ⅸ-30> 등기구동장치 전면판 표시등 기능 68 <표 Ⅸ-31> 4색신호등용 교통신호제어기의 LSU 단자대 핀 배정 71 Ⅸ - iii

6 교통운영체계 선진화 연구 1부 <표 Ⅸ-32> 3색신호등용 교통신호제어기의 LSU 단자대 핀 배정 71 <표 Ⅸ-33> 신호 운영 맵(Signal Map) 코드 값 출력 방법 72 <표 Ⅸ-34> 방향별 차종별 전용신호체계 신호 운영 맵 구성 방안 73 <표 Ⅸ-35> 상충되는 이동류에 통행권 부여 테이블(모순검지 테이블) 작성 예 76 <표 Ⅸ-36> 모순검지 테이블 76 <표 Ⅸ-37> 주제어부 CPU와 신호구동부 컨트롤러 간 통신항목 77 <표 Ⅸ-38> Option 보드의 실장 여부 및 장치의 타입지정 코드 80 <표 Ⅸ-39> 보행자 횡단신호 요청 전용 장치(0x03)의 VME 버스 인터페이스 형식 80 <표 Ⅸ-40> 보행자 작동신호 J2 버스 접속 규격 81 <표 Ⅸ-41> 보행자감응제어를 고려한 교차로상태정보 전송항목 설계 88 <표 Ⅸ-42> 보행자감응제어를 고려한 Startup Code 통신항목 설계 89 <표 Ⅸ-43> 이동식 MMI장치 지원을 위한 신호기 통신장치 사양 91 <표 Ⅸ-44> 모순 맵 저장 형식 93 <표 Ⅸ-45> 교통신호제어기 표준규격서 통신특성 및 장치에 대한 규격 96 <표 Ⅸ-46> 교통신호제어기 표준규격 통신규약 특성 97 <표 Ⅸ-47> 프로토콜의 종류 97 <표 Ⅸ-48> 운전프로토콜(Control Protocol) 개요 98 <표 Ⅸ-49> 확장프로토콜(Extended Protocol) 개요 98 <표 Ⅸ-50> 이더넷통신프로토콜 수용을 위한 CPU 보드 규격 개선방안 101 <표 Ⅸ-51> 이더넷통신프로토콜 수용을 위한 CPU보드 버스 접속 사양 101 <표 Ⅸ-52> 주제어부 CPU 보드의 동작특성 규격 개정방안 104 <표 Ⅸ-53> 신호구동부 컨트롤러 보드의 동작특성 규격 개정방안 105 <표 Ⅸ-54> 3색신호등 구동용 신호등구동장치의 구성보드 폭 설계(안) 107 <표 Ⅸ-55> LED 신호등 표준지침 신호등의 종류 113 <표 Ⅸ-56> 방향별 차종별 전용신호 수용을 위한 신호등의 종류 113 <표 Ⅸ-57> 색도영역의 교차점 및 직선의 부등식 116 <표 Ⅸ-58> 기호 문자가 없는 신호등(직경 300mm) 광도분포 (적색) 119 <표 Ⅸ-59> 기호 문자가 없는 신호등(직경 300mm) 광도분포 (황색, 녹색) 119 <표 Ⅸ-60> 기호 문자가 없는 신호등 (직경 200mm) 광도분포 (적색) 119 <표 Ⅸ-61> 기호 문자가 없는 신호등 (직경 200mm) 광도분포 (황색, 녹색) 119 <표 Ⅸ-62> 화살표 가변신호등 휘도분포 119 <표 Ⅸ-63> 신호등의 종류에 따른 휘도균일도 측정직경 및 측정개수 119 <표 Ⅸ-64> 신호등 외함 형식, 규격 및 재료 121 <표 Ⅸ-65> 신호등 광학장치의 형식, 규격 및 재료 122 Ⅸ - iv

7 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 <그림 차례> <그림 Ⅸ-1> 하드웨어 구성 블록도 7 <그림 Ⅸ-2> 교통신호기 내부 실장 구성도 8 <그림 Ⅸ-3> 주제어부(MCU) 구성도 9 <그림 Ⅸ-4> 신호구동부 신호 전달 개념도 11 <그림 Ⅸ-5> 표준규격 신호등 등기부 구동장치 구성 체계 14 <그림 Ⅸ-6> 단일링 현시 구현 18 <그림 Ⅸ-7> 듀얼링(Dual ring)과 배리어 개념 18 <그림 Ⅸ-8> 듀얼링 활용에 적합한 현시 구성 방법 19 <그림 Ⅸ-9> 한 방향 최대 소요 신호등 출력 25 <그림 Ⅸ-10> Overlap 신호현시에 의한 버스신호 구현 예 26 <그림 Ⅸ-11> 자전거신호등과 보행신호등이 연동 운영 시 신호등기선 구성 예 28 <그림 Ⅸ-12> 자전거신호와 차량신호 연동 운영 시 신호등기선 구성 예 28 <그림 Ⅸ-13> 2색신호등에서 별도의 신호현시시간의 자전거신호등 구동 방안 29 <그림 Ⅸ-14> 3색신호등에서 별도의 신호현시시간의 자전거신호등 구동 방안 29 <그림 Ⅸ-15> 직진 및 좌회전 분리 신호현시체계에서 보행자 신호운영 방법 31 <그림 Ⅸ-16> Lead-Lag Left 신호현시체계에서 보행자 신호운영 방법 31 <그림 Ⅸ-17> 보행자대피섬 등을 이용한 보행자 신호운영 방법 31 <그림 Ⅸ-18> 중앙버스전용차로 버스전용신호 도입을 위한 LSU 배정(결선)방안 35 <그림 Ⅸ-19> 6U의 LSU 보드에 출력단자 확장 설계방안 36 <그림 Ⅸ-20> 방향별 3색신호등 제어를 위한 LSU 단자 활용방안 38 <그림 Ⅸ-21> 4지형 교차로에서 전용신호 운영을 위한 SSR 배정방안 40 <그림 Ⅸ-22> 기존 LSU 재구성 사용방안 43 <그림 Ⅸ-23> LSU 출력단자 재배정에 의한 방향별 차종별 3색신호등 제어방안 44 <그림 Ⅸ-24> 직진 및 좌 우회전 3색신호등 구동을 위한 LSU 출력 재구성 방안 45 <그림 Ⅸ-25> 중앙차로 버스전용신호현시 구동을 위한 LSU 출력 재구성 방안 45 <그림 Ⅸ-26> 자전거신호등 구동을 위한 LSU 출력 재구성 방안 45 <그림 Ⅸ-27> 보행신호등 구동을 위한 LSU 출력 재구성 방안 46 <그림 Ⅸ-28> 기존 신호 맵 데이터 구성 체계 49 <그림 Ⅸ-29> 기존 LSU 출력단자 재배정에 의한 방향별 차종별 전용신호 제어 방안 53 <그림 Ⅸ-30> 직진 및 좌 우회전 3색신호등 구동 LSU 출력단자 구성방안 54 Ⅸ - v

8 교통운영체계 선진화 연구 1부 <그림 Ⅸ-31> 중앙차로 버스전용신호등 구동 LSU 출력단자 구성방안 54 <그림 Ⅸ-32> 자전거신호등 구동 LSU 출력단자 구성 방안 54 <그림 Ⅸ-33> 보행신호등 구동 LSU 출력단자 구성 방안 55 <그림 Ⅸ-34> 기존 4색신호등 구동 LSU 출력단자 구성 방안 55 <그림 Ⅸ-35> 신호등구동장치 구성보드 장착 폭 검토 56 <그림 Ⅸ-36> FLASH의 Zero-Cross 출력 61 <그림 Ⅸ-37> 3색신호등 LAYOUT 62 <그림 Ⅸ-38> 3색신호등용 점멸기 기판 및 전면판 규격 64 <그림 Ⅸ-39> LSU 스위치 소자 데이터시트 66 <그림 Ⅸ-40> 등기구동장치 기판 및 전면판 규격 68 <그림 Ⅸ-41> 4색신호등용 교통신호제어기의 단자대함 후면 배치 예시도 70 <그림 Ⅸ-42> 3색신호등용 교통신호제어기의 단자대함 후면 배치 예시도 70 <그림 Ⅸ-43> 모순 맵 작성을 위한 교차로의 이동류 도면 작성방법 75 <그림 Ⅸ-44> 주제어부 CPU 및 신호구동부 컨트롤러 간 통신체계 78 <그림 Ⅸ-45> 단일로 횡단보도에서 보행자 감응제어 개념도 82 <그림 Ⅸ-46> 교차로에서 보행자 감응제어 개념도 83 <그림 Ⅸ-47> 점멸신호 운영 시 보행자작동신호 운영체계 84 <그림 Ⅸ-48> 점멸신호 운영전용 맵 사용 방법 85 <그림 Ⅸ-49> 점멸신호 운영 기본 맵 사용 방법 86 <그림 Ⅸ-50> MMI(PC)포트를 지정한 컨트롤러 전면판 LAYOUT 92 <그림 Ⅸ-51> 교통신호제어시스템 구성 및 통신체계 95 <그림 Ⅸ-52> 신호제어시스템에서 VPN을 이용한 통신보안체계 구축 예 99 <그림 Ⅸ-53> 기타장치부와 TCP/IP 통신연결 수용을 위한 CPU 보드 개선방안 100 <그림 Ⅸ-54> 19인치 표준 랙 사용 기본형 함체에 3색신호등 구성장치 배치방안 107 <그림 Ⅸ-55> 19인치 표준 랙 사용 소형 함체에 3색신호등 구성장치 배치방안 108 <그림 Ⅸ-56> 19인치 표준 랙 미사용 소형 함체에 3색신호등 구성장치 배치방안 109 <그림 Ⅸ-57> 19인치 표준 랙 미사용 단일로형 3색신호등 구성 방안 109 <그림 Ⅸ-58> 방향별 교통류에 전용신호 구성형태 예 112 <그림 Ⅸ-59> LED 신호등 신호등두 규격(단위: mm) 115 <그림 Ⅸ-60> 색도도 116 <그림 Ⅸ-61> 적색 범위도 117 <그림 Ⅸ-62> 황색 범위도 117 <그림 Ⅸ-63> 녹색 범위도 118 Ⅸ - vi

9 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 <그림 Ⅸ-64> 녹색화살표 신호등의 휘도균일도 측정지점 120 <그림 Ⅸ-65> 적색 및 황색화살표 신호등의 휘도균일도 측정지점 120 <그림 Ⅸ-66> 차량용 신호등 형상(단위 : mm) 123 Ⅸ - vii

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11 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 제1장 서론 1. 연구의 필요성 및 목적 현재,국내 교통신호제어기는 일반신호제어기,전자신호제어기와 실시간신호제어기 로 구분할 수 있으면,2004년 2월 경찰청 교통신호제어기 표준규격서 가 발표되고 난 후 국내에 설치되는 모든 교통신호제어기는 표준규격을 만족해야하는 것으로 규 정하고 있다.또한,경찰청에서는 교통신호제어시스템이 개발되거나 현장에 설치될 때,안정성 확보와 부품 간 호환성 확보 및 기술운영의 합리화를 기하기 위하여 사 전에 기능검사시험을 실시하여 표준규격 준수여부를 확인하도록 하고 있다. 교통신호제어시스템은 교통혼잡 해소와 교통사고를 예방할 수 있는 교통안전시설 의 핵심시설로 통신 및 IT기술의 발달과 교통여건의 변화에 따라 시스템 기능의 최 적화와 관련 기술의 접목이 요구된다.최근 ITS,U-City및 UTIS등 첨단기술을 이 용하는 교통관련 사업의 시행으로 발전하는 전자통신 기술수준에 따라 교통신호제어 기의 기능 및 물리적 요구수준이 높아지고 있으며,중앙버스전용차로,자전거신호 도 입,보행자우선구역 설치 및 교통약자안전시설 개선 등의 사업이 추진되고 있어,이 와 같은 사회적 교통관리체계 변화에 부합하는 교통신호시스템 운영기술개발이 요구 되고 있다. 또 정부에서 추진되는 교통운영체계 선진화 사업에서는 기존에 운영되는 4색신호 등 체계를 3색신호등 체계로 변경하여,방향별 차종별로 전용신호 1) 로 운영하는 형태 로 변경하고,점멸신호 운영의 확대,적색신호 시 우회금지 및 보행자 작동신호 운 영 등 신호운영 전반에 대한 변화를 모색하는 내용이 포함되어 있다. 우리나라에서는 도로교통법 상 교차로의 신호등 운영형태가 적색,황색,녹색 및 화살표(좌/우회전)신호를 하나의 등 기구에서 표출하는 4색신호등 체계로,관련 규 격 및 지침 등이 이를 지원하는 형태로 설계되어 있다.따라서 방향별 또는 차종별 1) 직진 및 좌 우회전 교통류에 적 황 녹색의 원형 화살표 신호등과 차종별 적 황 녹색의 신호등 운영 Ⅸ - 1

12 교통운영체계 선진화 연구 1부 (이하 교통류별)로 3색신호등(적색,황색,녹색 또는 적색화살표,황색화살표,녹색화 살표 등)을 운영하는 데에 한계가 있다. 이와 같이 사회적 교통운영체계의 변화 추세에 맞도록 현재의 교통신호제어기 표 준규격서 및 교통신호등 표준지침의 보완이 요구되고 있다.따라서 본 연구는 교통 운영체계 선진화 사업 과 관련하여 교통신호 운영체계의 변경 계획에 맞도록 교통신 호제어기 및 신호등의 표준규격서의 설계를 보완하여 현장에 적용할 수 있도록 하는 방안을 마련하는 데에 목적이 있다. 2. 연구 범위 및 절차 본 연구는 정부에서 추진하고 있는 교통운영체계 선진화 사업 과 관련하여 교통 신호 운영체계의 변경 계획에 맞도록 교통신호제어기 및 신호등 표준규격서의 설계 를 보완하여 현장에 적용할 수 있도록 하는 것을 대상으로 하고 있다.교통운영체계 선진화 사업에서 추진되는 신호운영체계에서 주요한 변화 사항은 기존 4색신호등 체 계를 교통류별로 분리 운영하는 3색신호등 체계로 변경하는 것과 보행자 작동신호기 의 확대설치,점멸신호 및 비보호좌회전 확대,보행신호시간 조정과 신호현시 순서 등의 변경이다.신호현시 순서의 변경,점멸신호운영,비보호좌회전 및 보행신호시간 조정은 신호시간 데이터의 변경사항으로 관련 데이터의 수정 입력만으로 현장에 적 용할 수 있으나,3색신호등 체계와 보행자 작동신호의 운영에 따른 교통신호제어기 및 신호등의 하드웨어 및 소프트웨어의 변경이 요구된다. 따라서 본 연구는 변화되는 신호운영체계와 기술발달 수준에 맞게 교통신호제어기 와 신호등의 하드웨어 및 소프트웨어의 표준규격 및 지침의 보완하는 것을 연구범위 로 한다. 연구수행 절차는 4색신호등 신호등 제어를 대상으로 개발한 교통신호제어기 및 신 호등의 표준규격을 분석하고,신호운영체계의 변화를 수용할 수 있도록 교통신호제 어기의 하드웨어 및 소프트웨어를 개선 설계한다.또 교통류별 신호제어를 위한 신 호등기구의 변경사항을 수용할 수 있도록,LED 교통신호등 표준지침을 검토하고 개선방안을 제시한다. Ⅸ - 2

13 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 2.1 교통신호제어기 표준규격 개선방안 설계 가. 교통신호제어기 표준규격 현황 분석 교통신호제어기 표준규격(경찰청,2004.2)은 현행 도로교통법에 준하여 교통신 호를 제어할 수 있도록 관련기능 및 하드웨어 사양을 정의 적색 황색 녹색화살표 녹색의 4색신호등 체계를 기준으로 개발된 교통신호 제어기의 주제어부 및 신호구동부의 기능 및 물리적 특성 검토 신호현시 운영방법과 신호등 구동출력을 관리 제어하는 소프트웨어 특성 검토 나. 3색신호등 수용방안 설계 1)하드웨어 개선방안 G-G 모순 및 ReadFail등을 고려한 교통류별 3색신호등 수용을 위한 신호구동 부(제어부(Controler),등기구동장치(LoadSwitchUnit)및 점멸장치(FlashUnit) 의 물리적 구성 설계 이동류별 3색신호등의 전용신호체계 수용을 위한 접속장치 등의 물리적 구성 설계 2)소프트웨어 개선방안 표준규격 교통신호제어기에서 신호출력 제어 기능은 신호 운영 맵(SignalMap) 을 이용하여 단계별로 출력되는 신호시간 데이터를 설정하여 신호등을 구동시 키는 스텝(step)방식으로 설계 4색신호등화(적 황 녹색화살표 녹색)체계와 3색신호등(적 황 녹색(녹색화 살표 )체계가 혼용되는 신호출력 제어 기능 설계 교통류별 3색신호등의 전용신호를 스텝(step)방식으로 제어하기 위한 전용코드 설계 3색신호등 체계의 신호제어를 위한 신호 맵 등 관련 테이블의 제작방안 설계 출력신호체계의 변경에 따라 소프트웨어적으로 출력신호의 모순을 검지하는 모 순검지방안 마련 Ⅸ - 3

14 교통운영체계 선진화 연구 1부 다. 보행자작동신호기 수용방안 설계 보행자작동신호제어의 표준규격 수용을 위한 보행자 횡단요구 신호 처리방안 설계 보행자작동신호기가 정상적인 신호운영 상태에서 작동되는 경우와 심야시간대 에 점멸신호로 운영되는 경우에 보행자 횡단요구 신호 시 동작되는 소프트웨어 의 기능규격 설계 라. 기타 IT기술발달을 수용한 교통신호제어기 기능 개선 TCP/IP통신프로토콜 수용 포터블 컴퓨터 접속방안 CPU 및 컨트롤러 보드 동작사양 함체 내 내부구성장치 배치방안 2.2 LED 신호등 표준지침 개선방안 가. 표준지침 검토 4색신호등 체계를 기준으로 개발된 LED 교통신호등 표준지침(경찰청, ) 나. 3색신호등 수용 표준지침 개선방안 적색 및 황색화살표 문양(형상)정의 렌즈,색도 및 광도 등 광학특성 설계 Ⅸ - 4

15 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 제2장 표준규격 신호제어기 개선방안 설계 1. 표준규격 개요 1.1 개발 연혁 및 특성 경찰청 교통신호제어기 표준규격서는 2004년 2월에 경찰청 규격으로 제정하여 운 영되고 있다 2).교통신호제어기 표준규격의 제정 목적은 일반교통신호제어기,전자교 통신호제어기 및 신신호제어기가 혼재되어 있어,제어기 간 부품 호환성이 확보되지 않아 유지 보수의 어려움이 있고,또 일반교통신호제어기에서 전자교통신호제어기 또 는 신신호제어기로 변경 설치 시 기존 제어기를 철거한 후 신규제어기를 설치해야 하는 등 중복 투자비용이 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것이다. 표준규격서의 적용범위는 교통신호제어용으로 현장에 설치되는 교통신호기의 제작 과 시험 및 설치과정에서의 교통신호기 내부 공사부문을 대상으로 하며,통신기능과 관련된 중앙장치의 통신규약 부분도 포함한다.교통신호기는 내부 장치별로 기능을 모듈별로 설계되어,상호 호환성을 갖추고 있으므로 적용대상지역의 제어용도와 기 능유무(일반신호제어기,전자교통신호제어기)에 따라 내부 구성 부품을 적절하게 생 략하여 적용할 수 있도록 하고 있다. 규격서의 구성은 교통신호기의 기본기능 및 상호 호환성을 확보하기 위한 하드웨 어 부문,제어기능 부문,통신규약 부문,시험 및 검사부문으로 구성된다.하드웨어 규격의 내용은 교통신호기의 외관 및 내부 구성,하드웨어 장치의 구성,구성부를 이 루는 각 실장 부품에 대한 호환성을 목표로 하는 하드웨어적 접속규격과 요구기능을 지정하기 위한 부분이다.소프트웨어 부분의 규격 내용은 교통신호기에서 신호등을 점등 및 소등하는 데에 적용되는 신호시간계획의 작성과 운영방법,검지기 정보의 처리방법 및 수동입력장치나 차량 소통상태의 변화에 의한 사건의 발생 등 여러 가 지 지역적인 입력신호를 처리하는 방법에 대한 표준화된 기능을 지정하고 있다.통 신규약은 교통신호기와 중앙장치 내부 독립장치간 통신규격을 다루는 부분이다.검사 2)경찰청,교통신호제어기 표준규격 보완(제어기 함체 디자인 개선사항 반영), Ⅸ - 5

16 교통운영체계 선진화 연구 1부 및 시험규격의 내용은 교통신호기의 전자,전기적 규격 만족 여부와 이에 대한 기계 적 검사와 외부환경에 대한 내환경성 및 외관 등을 검사하는 내구성시험과 소프트웨 어적 기능을 검사하는 기능검사 방법으로 이루어진다. 1.2 구성 체계 교통신호제어기 표준규격에 정의된 교통신호기의 구성은 함체(Cabinet)내에 <그림 Ⅸ-1>과 같이 신호 주제어부(MCU :MainControlUnit,이하 주제어부 또는 MCU라 함)와 신호등기구동부(SCU :SignalControlUnit,이하 신호구동부 또는 SCU라 함),기 타장치부와 수동조작판(PolicePanel)및 단자대함(TF:TerminalFacility)으로 구성된 다.주제어부와 신호구동부는 각각 별도의 중앙연산장치(CPU)를 사용한다. 주제어부에서는 VME(VERSA Module Eurocard) 버스 주기판을 기반으로 하여, CPU보드,모뎀(Modem :Modulator-Demodulator),검지기보드(LDU :LoopDetection Unit),운영자 입력장치(MMI:Man-MachineInterface),옵션보드(OPT:OptionBoard) 와 전원장치(PWR:PowerSupply)로 구성된다.주제어부에서는 주로 검지기 자료 등 교통상황정보 처리,제어알고리즘 처리,관제센터 중앙장치와 통신,운영자 입력장치 (MMI:Man-MachineInterface)접속 등의 기능을 수행하며,추가적인 기능 확장이 가 능하도록 한다.신호구동부에서는 일반 I/O BUS규격의 주기판(BackPlane)을 기반으 로 컨트롤러(Controler)보드,점멸기(FLU :FlasherUnit)및 등기구동장치(LSU : LoadSwitchUnit)로 구성된다.신호구동부는 주제어부의 명령에 따라 신호등의 점등 과 소등을 전담하며,주제어부의 장애 발생 시 기본 신호출력제어를 수행하는 안전 제어(Fail-SafeControl)기능을 통해 시스템의 안정성을 제고하도록 하고 있다.기타장 치부는 교통신호기 내부에 독립 컴퓨팅시스템을 갖춘 제어장치가 위치할 수 있는 실 장공간을 지칭한다.기타 장치부의 실장 가능한 독립제어장치는 무선입출력장치,독 립 영상처리시스템,대체검지기 제어시스템 및 독립 실시간 제어시스템 등 신호제어 기능과 관련된 기능의 제어장치는 물론 무선 차량정보 수집 장치,차량인식시스템 및 기타 지능형교통체계 (ITS:InteligentTransportationSystems)에서 현장장치로 사 용하는 장비들이 실장될 수 있다.기타 장치부에 실장 되는 장치들은 교통신호기와 전원 및 통신라인을 공유할 수 있도록 하고 있다. Ⅸ - 6

17 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 VME 버스 전원장치 (PWR) CPU 보드 운영자 입력 장치 (MMI) 모뎀 (MODEM) 검지기보드 (LDU) 옵션보드 (OPT) RS232C 주제어부(MCU) 신호구동부(SCU) 기타장치부 옵션기능 IO 버스 컨트롤러 보드 점멸기 (FLU) 등기구동장치 (LSU) 확장보드 (SPA) <독립제어장치> -영상 검지기 -무선 IO장치 -대체 검지기 -ITS현장장치 -시보 수신 -보행자버튼 -비상제어입력 -음성출력 -확장시리얼 IO -무선 입출력 -기타 제어장치 출력 신호 궤환 신호(FEEDBACK) <그림 Ⅸ-1> 하드웨어 구성 블록도 수동조작판은 경찰공무원이 현장에서 직접 교통신호기를 조작하기 위해 사용하는 스위치 패널을 말한다.비상시나 민방위 훈련 시 또는 혼잡시에 사용된다.단자대함 은 교통신호기에 전원을 공급하는 장치,전력선과 검지기 케이블 및 통신라인 등을 연결하기 위한 단자대 등을 포함하는 시설공간이다.장치들을 연결시켜주고 교통신 호기를 전기적 잡음 및 충격으로부터 보호하는 역할을 한다.함체는 교통신호기를 구성하는 장비들을 보호하는데 목적이 있는 보호 캐비닛을 말한다.교통신호기의 함 체는 교통신호기 내장 장치들을 안전하게 고정시키고 외부로부터의 충격을 차단할 수 있도록 좌대에 설치 가능한 인간공학적 측면에서 설계되도록 규정하고 있다.함 체의 구조는 크게 함체(Cabinet)와 지지대,3개의 서브랙(Subrack)그리고 단자대함 (TerminalFacility)으로 구성된다. Ⅸ - 7

18 6U 3U 3U 5V +12V -12V (P WR S/W) 8H P FLA SH FLP A CV C OM STA 제작 사 명 제어 기 내부 LA Y- OU T 8HP C ON T. R ST RU N CO M S TA C NF C 제작사 명 D 34 HP 6HP 4HP 4 HP 4H P 4H P 4H P 4HP 4 HP 4H P 4H P 4HP 4 HP 2 6 A E 2 0 Di git * 4 L ine 이상 3 7 B F Ent er (필요에 따라 M MI 와 PWR 는 분 리가능) LS U PR PG R Y A G STA T 제작 사 명 LSU PR P G R Y A G S TAT 제작사 명 ES C RE SET M ode m P WR D SR RST C TS T XD R XD D CD RST A LB D LB R DLB 제작사 명 L SU P R PG R Y A G ST AT 제 작사 명 84H P ( m m ) CPU PWR R ST RU N ER R SC U O NL TxD R xd RS T CO M 1 CO M 2 제작사 명 LSU PR PG R Y A G STA T 제작사 명 DET # N P 1 PWR CH 1 CH 2 CH 3 CH 4 RST 제작사 명 D ET # N P WR CH 1 CH 2 CH 3 CH 4 R ST 제작 사 명 D ET #N PWR C H1 C H2 C H3 C H4 R ST 제작 사 명 DE T #N PWR C H1 C H2 C H3 C H4 RS T 제작사 명 DE T # N PWR CH 1 CH 2 CH 3 CH 4 RS T 제작사 명 D ET # N P WR CH 1 CH 2 CH 3 CH 4 RST 제 작사 명 D ET # N P WR C H1 C H2 C H3 C H4 R ST 제작사 명 DE T #N PWR C H1 C H2 C H3 C H4 R ST 제작사 명 OP TI ON P1 P1 P1 P 1 P1 P1 P1 P 1 8H P 8HP 8 HP 8H P 8 HP 8H P 8HP 8H P 4 HP LSU P R P G R Y A G S TAT 제작사 명 LS U PR PG R Y A G STA T 제작사 명 LSU o r SP ARE PR P G R Y A G S TAT 제작사 명 PWR RS T 제작사 명 LS U or SPA RE PR PG R Y A G STA T 제작 사 명 O P TIO N P 1 PWR RST 제 작사 명 BL AN K 제 작사 명 6U 3U 5V + 12V - 12V (P WR S/W) 8H P FLA SH F LP A CV CO M S TA 제작 사 명 제어기 내부 LA Y-O U T 8 HP C ON T. RS T RU N CO M ST A CN F C 제 작사 명 D 34H P 6 HP 4 HP 4H P 4H P 4HP 4 HP 4H P 4H P 4H P 4HP 4 HP 4H P A E D ig it * 4 Li ne 이상 3 7 B F Ent er (필요에 따라 M MI 와 PWR는 분리가 능 ) LS U PR PG R Y A G STA T 제작사 명 LSU P R P G R Y A G S TAT 제작 사 명 ES C RES ET M odem PWR D SR R ST C TS TX D R XD D CD R ST ALB DL B R DLB 제작사 명 LS U PR PG R Y A G STA T 제작 사 명 8 4HP ( m m ) C PU C O M1 C O M2 PWR RS T RU N ER R SC U ON L TxD RxD RST 제작사 명 LSU PR P G R Y A G S TAT 제작사 명 D ET # N P WR C H 1 C H 2 C H 3 C H 4 P1 R ST 제작 사 명 D ET #N PWR C H1 C H2 C H3 C H4 R ST 제작 사 명 DE T #N PWR C H1 C H2 C H3 C H4 RS T 제작사 명 DET # N PWR CH 1 CH 2 CH 3 CH 4 RS T 제작사 명 D ET # N P WR CH 1 CH 2 CH 3 CH 4 RST 제작 사 명 D ET # N P WR C H1 C H2 C H3 C H4 R ST 제작사 명 DE T #N P1 P1 P 1 P1 P1 P1 8H P 8HP 8H P 8HP 8H P 8H P 8 HP 8H P 4H P LS U PR PG R Y A G ST AT 제작 사 명 LSU PR PG R Y A G S TAT 제작사 명 PWR C H1 C H2 C H3 C H4 RS T 제작사 명 LS U or SPA RE P R PG R Y A G ST AT 제 작사 명 DE T # N P 1 PWR CH 1 CH 2 CH 3 CH 4 RS T 제작 사 명 O PT IO N P WR P1 RST 제 작사 명 LSU or S PAR E PR PG R Y A G STA T 제작사 명 O PTI O N P WR P1 R ST 제작사 명 BLA NK 제작사 명 교통운영체계 선진화 연구 1부 1.3 하드웨어 실장 구성 각 장치의 크기는 19인치 EIA 규격의 랙에 주제어부 6U,신호구동부 3U로 하며, 기타장치부는 3U 크기의 보드가 장착된다.그리고 단자대함의 단자부분은 전체 외함 의 규격을 만족하는 범위 내에서 내부 배치를 다양하게 운용할 수 있으며,최 하단 에 위치한다.주제어부와 신호구동부 및 기타장치부는 현장의 설치조건(좌대의 높이 등)에 따라 순서를 바꾸어 실장 할 수 있도록 하고 규정하고 있다(<그림 Ⅸ-2> 참 조). 3U기타 장치부 신호 주 제어부 (MCU : Main C ontrol Unit) 신호 주 제 어부 (MCU : Main Co ntrol Unit) 신호 등기 구동 부 (SCU : Signal Control Unit) 2 2U (977. 9mm) 기타 장치부 22 U (977. 9mm) 신호 등기 구 동부 (SCU : Signal Contro l Unit) 10 U 단자대 함 (T/F) 10U 단자대 함 (T/F) [실장예시도 1] [실장예시도 1] MMI : 운영자 입력장치 LDU : 검지기보드 LSU : 등기구동장치 <그림 Ⅸ-2> 교통신호기 내부 실장 구성도 Ⅸ - 8

19 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 1.4 주제어부(MCU : Main Control Unit) 가. 구성 개요 주제어부는 교통신호기의 중추적 역할을 하는 장치로서 관제센터 중앙장치와 교통 신호기간 자료를 교환하고,해당 교차로의 교통현황을 파악하는 차량검지기의 정확 한 검지주기의 보장 및 정확한 신호시간의 진행을 위해 실시간 타이머를 내장하며, 신호구동부와의 내부 통신,운영자 입력장치를 통한 데이터베이스와 각종 파라미터 의 설정을 가능하게 한다. 주제어부의 하드웨어적 구성요소는 VME버스 주기판 및 입출력 데이터 통신장치 를 기반으로 CPU보드,모뎀(Modem),검지기보드(LDU),운영자 입력장치(MMI),옵 션보드(OPT)및 전원장치(PWR)로 구성되며,6U의 19인치 EIA 규격의 랙에 보드형 태로 장착된다. 각 구성요소간의 접속(데이터 교환)은 <그림 Ⅸ-3>과 같이 주기판에 VME 버스를 기반(backplane)으로 하여 표준적인 인터페이스가 가능하도록 하며,향후 확장성을 수용할 수 있도록 옵션보드용 슬롯이 확보되어 있다. VME Backplane 전 원 장 치 CP U부 통 신 부 차 량 검 지 부 #1 #8 Opti on B/ D - S IO - R F - 시 보, 음성 MM I <그림 Ⅸ-3> 주제어부(MCU) 구성도 나. CPU 보드 CPU보드는 주제어부(MCU)의 중앙연산기능을 수행하도록 고성능 마이크로프로세 서를 장착하고 32비트 운영체계(OS)환경에서 하드웨어를 구동한다.고성능의 검지 기 정보처리 및 신호시간 운영을 수행하는 실시간 신호제어프로그램을 수행하기 위 Ⅸ - 9

20 교통운영체계 선진화 연구 1부 한 메모리장치를 탑재하고 있으며,주기판 시스템 버스의 제어 및 직렬통신장치의 제어를 수행한다. CPU보드의 기능은 통신장치를 통하여 관제센터 중앙장치와 자료 교환,차량검지 기,운영자 입력장치 등 각 모듈로부터 정보를 받아들여 분석 처리하는 기능을 가져 야 하며,중앙제어모드의 수행,데이터베이스의 업로드 및 다운로드,지역제어모드에 서 자체 내장된 신호시간 데이터에 의한 신호제어기능과 64채널 이상의 검지기 자료 처리 기능,정전 시에 메모리 백업 기능,CPU의 비정상 동작 및 직류(+5V)전압을 감 시하기 위한 전원관리기능,실시간 시간관리기능과 하드웨어와 소프트웨어의 인터럽 트 기능을 갖는다.기타 기능 규격에서 지정된 소프트웨어적인 제어기능과 통신규약 부분에서 지정된 데이터 처리방법에 따라 교통신호기를 제어한다. 1.5 신호구동부(SCU : Signal Control Unit) 도로교통법 등 관련 법규에서 규정된 신호등 운영체계에 따라 계획되는 신호현시 를 교통신호제어기에서 구현하기 위해서는 신호현시별 신호등을 구동(On/Of)하기 위해서 각각의 신호등화 마다 구동스위치(Load switch)를 연결하여 AC전원이 입력 되어져야 한다.이와 같이 신호등 구동스위치를 제어하고,출력되는 신호를 감시하는 기능은 표준 교통신호제어기의 신호구동부(SCU)에서 담당한다. 신호구동부는 주제어부(MCU)로부터 신호현시 운영계획에 대한 정보를 수신하여, 등기구동장치(LSU,Load Switch Unit)를 통하여 AC전원을 제어하여 외부에 설치된 신호등을 구동하고,출력되는 신호의 모순 및 점멸신호를 운영한다. 가. 구성 신호구동부(SCU :SIGNALCONTROLUNIT)는 직접 신호등을 구동하기 위한 전력 제어부 및 신호등 출력 결과를 물리적으로 평가하기 위한 회로를 포함한다.또한 신 호구동부는 경찰관의 수동조작 및 보행자 입력수단 등을 수용하기 위한 일련의 입력 수단 등을 포함하며,신호제어부와의 통신을 위한 내부통신 수단을 포함한다.신호구 동부의 하드웨어 구성요소는 <그림 Ⅸ-4>와 같이 컨트롤러(Controler),등기구동장치 (LSU :LOAD SWITCH UNIT),점멸기(FLASH),확장보드(SPAREBOARD)와 주기판 (Backplane)으로 이루어진다. Ⅸ - 10

21 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 신호구동부(SCU)의 구성 요소는 컨트롤러는 마이크로프로세서를 사용한 제어회로 부,프로그램과 초기데이터를 저장하는 ROM,프로그램 수행을 위한 RAM,직렬통신 을 위한 통신회로,등기 단선 및 모순 검지를 위한 회로,수동 조작 스위치(Police PanelSwitch)및 보행자 입력 스위치 등을 수용하기 위한 입력 회로로 구성된다. <그림 Ⅸ-4> 신호구동부 신호 전달 개념도 나. 컨트롤러 컨트롤러는 <표 Ⅸ-1>과 같이 신호구등 데이터를 근거로 직접 등기구동장치(LSU) 를 제어하여 신호등을 구동하며,신호등 점등 상태의 모순이 발생하였을 때 적색 또 는 황색 신호등을 점멸시킨다.교통신호기의 고장 시에도 점멸기를 작동시키고,기타 의 목적으로 신호등이 점멸을 해야 할 경우 사용된다.컨트롤러는 교차로 신호등의 점등상태 모순과 신호등 전구의 단선 검지,적신호 단락(Red Fail)및 전원 이상 (PowerInterupt)등의 장애에 대해 점멸기를 구동하는 기능을 갖는다. 직렬 통신 단자를 통하여 주제어부(MCU)로부터 현재 진행 중인 현시 조합에 대한 정보를 공급받아 궤환신호정보와 비교하여 소프트웨어적으로 모순검지를 수행한다. Ⅸ - 11

22 교통운영체계 선진화 연구 1부 <표 Ⅸ-1> 신호구동부(SCU) 컨트롤러(Controller)의 기능 구성 항목 LSU 신호출력 제어 전원 FAIL감시 현시모순검지 (SignalConflict) 적신호 감시 (RedFail) 등기회로 궤환 검사 (LampFail) 주 전원 감시 (PowerInterupt) 내용 1)6개(확장슬롯 포함 시 8개)LSU의 R,Y,A,G,PR,PG 등기구동 2)2개의 LSU 슬롯은 여유슬롯으로 등기구동기능 외에 확장기능의 보드를 실장할 수 있다. 3)황색 등화는 각 등화시마다 최소 2.7±0.1초 이상 표출되어야 한다. 4)LED 신호등에 대해서는 조광제어명령이 있더라도 조광출력을 하지 않을 수 있다. 1)LSU 구동용 AC(110/220VAC)FAIL검지 2)LSU 구동용 DC(+12V)FAIL검지 1)신호등의 현시 조합 중에서 현시 모순 검지시 각 등기의 모든 출력(녹색 신호,황색 신호,적색 신호,보행 신호)들의 전압에 이상이 있을 경우 등기 출력을 차단하고 적색(또는 황색)등을 점멸한다. 2)모순 발생 시 수동 조작부의 모순 해제 스위치를 누르거나,명령의 입력 또는 전면판 MMI리셋버튼에 의해 정상동작으로 전환한다. 1)각 교차로 현시 중 적색등이 점등하여야 하는 현시 조합 중에서 적색등이 소등으로 검지되었을 때 등기 출력을 차단한 후 적색(또는 황색)점멸 상태 를 유지한다. 1)각 현시 등기선에 접속된 전구들 중에서 등기 이상이 감지되면 등기 출력을 차단한 후 적색(또는 황색)등을 점멸상태로 유지한다. 1)총론의 일반사양 중 전원단락(PowerFailure)시 동작에 따름 교통신호기 동작 전압 감시 (VoltageMonitoring) 1)교통신호기내의 오동작을 방지하기 위한 것으로 불안정한 전원 상태 발생시 점멸한다. 모순 검지 프로그램 1)CONTROLLER는 자체 프로그램에 의해 현시 모순 조합 체계에 따라 신호 (ConflictProgram) 등 출력을 검지하여 모순프로그램을 수행하는 기능을 가져야 한다. 점멸기 모순신호 (CONF)검지 수동조작부 입력 신호 처리 1)점멸기로부터 모순상태를 입력받아 주제어부로 보고하고 모순신호처리를 하여야한다. 2)모순 해제신호(CRESET)를 입력받아 모순상태를 해제한다. 1)점등/소등,점멸/정상,수동/자동,수동진행,모순해제의 수동입력을 처리하여 야 한다. 2)ACTIVE LOW 구동방식으로 처리 1)MCU부와의 연동 이상 시 또는 MCU부 Fail시 가장 최근의 1주기 정보로 주제어부 FailSafe 고정주기 제어를 하여야 한다. Ⅸ - 12

23 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 다. 등기구동장치(LSU : Load Switch Unit) 등기구동장치(LSU :LoadSwitchUnit)는 <표 Ⅸ-2>와 같이 신호구동부(SCU)컨트 롤러보드로부터 제어신호를 받아 신호등에 공급되는 전력을 직접 제어하며,그 제어 결과에 대한 궤환 신호를 발생하여 컨트롤러보드에 제공하는 기능을 수행한다.따라 서 등기구동장치는 110V 및 220V에 사용할 수 있어야 하며,구동환경의 불규칙한 변 화에 대하여 영향을 받지 않아야 한다.전력 사용의 효율성을 위하여 조광제어기능 을 수행할 수 있는 환경을 제공하여야 하고,방열을 고려하도록 하고 있다.또한 유 지 보수의 편의를 위하여,고장이 발생한 LSU부를 교통신호기의 정상 운용 중에 부 분적으로(CARD 단위)교체 할 수 있도록 구성되어 있다.<그림 Ⅸ-5>와 같이 확장 카드 2개를 포함하여 총 8개의 LSU 카드가 장착될 수 있다. 등기구동장치는 신호등에 공급되는 전력을 제어하는 전력 제어부,신호등의 등기 전압을 검출하는 검출회로와 Red Fail검출회로,DATA LATCH부 및 LED 신호등 구동회로로 구성되어 있다.등기구동장치는 차량의 4색신호등(R,Y,A,G)과 보행자 신호(PR,PG)를 구동할 수 있도록 설계되어 있다.최대 출력회로(신호등에 공급되는 전력을 제어회로)수는 카드당 6개 출력으로 최대 48개 출력(6회로/LSU 8LSU = 48출력)의 제어가 가능토록 설계되어 있다. <표 Ⅸ-2> 신호구동부(SCU) 등기구동장치(LSU)의 기능 구성 항목 컨트롤러 CPU 연동기능 신호등 출력기능 신호 등기 감시 기능 조광 기능 등기부 신호궤환기능 신호모순검출기능 내용 1)내부 BUS에 의해 컨트롤러와 통신한다. 2)컨트롤러 CPU의 제어신호에 따라 해당 등기의 AC출력을 제어하고 AC출력에 대한 궤환신호를 판별하여 신호구동부 CPU가 취득할 수 있 도록 하는 기능을 수행한다. 1)등기부의 PR,PG,R,Y,A,G 신호등과 연결된 AC 전원 구동(On/Of) 1)등기 검출 회로는 각 등기 신호별(Red,Yelow,Arow,Green,Walk, Don'tWalk)출력상태를 검지하여 컨트롤러에 전달한다. 1)신호등(Lamp)의 전력 소모를 적게 하기 위하여 신호등의 밝기를 정상 상태와 심야용 두 가지 상태 이상으로 조절할 수 있어야 한다. 1)등기부의 PR,PG,R,Y,A,G AC출력 궤환기능 1)신호모순검출기능이 H/W적으로 구성되어 있어야 한다. 2)등기출력상태와 신호궤환상태를 비교하는 회로를 구성하여 모순을 검지하고 모순상태를 점멸기로 보고(CONF단자)해야 한다. Ⅸ - 13

24 교통운영체계 선진화 연구 1부 적색등 상태 감시 출력회로 구성 출력 회로 수 물리적 모순 검지 장치 모순발생 선택기능 1)적색등의 정상여부를 컨트롤러에 전달한다. 2)교통신호기에 연결되는 LED신호등은 용이한 Red-Fail검사를 위해 최 저 소모 전력을 5W 이상으로 한다. 3)교통신호기에 연결되는 LED신호등은 미약전류에 의한 점등현상을 예 방하기 위해 기준전압이 220V인 경우 95V±5% 이하, 기준전압이 110V인 경우 47.5V±5%의 전압에서는 동작하지 않는 상태(Cut-of Status)를 유지하는 LED 등기구를 권장한다. 1)PR,PG,R,Y,A,G의 구성을 기본으로 한 LSU 구성 1)6회로/LSU 8LSU =48출력 1)신호등 점등 상태 모순을 검지할 수 있는 기능이 내장되어야 한다. 1)G-G 모순과 Red-Fail의 두 가지에 대해 각각 모순으로 인정하여 모순 신호를 발생시킬지를 선택할 수 있는 스위치를 제공하여야 한다. <그림 Ⅸ-5> 표준규격 신호등 등기부 구동장치 구성 체계 1)모순 검지기능(ConflictMonitoring) 교통신호기에서 채용하는 출력감시기능은 신호등 출력상태 등의 정보를 지속적으 로 감시하여,이를 현시운용 데이터 내용과 비교 분석함으로써 모순상태 발생 여부 를 판단하는 소프트웨어적 방법과 등기구동장치의 자체 회로에 내장된 출력과 궤환 신호의 비교회로를 통해 하드웨어적으로 모순을 판단하여 점멸기를 구동시키는 모순 검지기능이 병행 처리된다.모순이 발생된 구체적 부위에 대한 정보와 모순이 발생 된 원인에 관한 정보를 실시간 제공하여,유지 보수가 용이하도록 하는 기능을 갖는다. 신호출력의 모순을 검지하는 기능에는 <표 Ⅸ-3>과 같이 신호 모순 검지 기능과 적신호 감시기능이 있다.신호 모순 검지기능(G-G ConflictMonitoring)은 각 등기구 동장치(LSU)의 녹색신호(보행자 녹색,좌회전 녹색,직진 녹색)의 출력전압 상태를 Ⅸ - 14

25 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 평가하여 내부 또는 외부적 요인으로 모순된 신호가 발생되었는지의 여부를 판단하 여 모순 점멸신호를 개시한다.적신호 감시기능(Red FailMonitoring)은 적색신호의 부재 지속시간을 감시하는 기능으로,각 LSU의 차량용 적색등(R)신호출력이 내부 또는 외부적 요인으로 적색신호 이상(RedFail)발생 시 점멸신호를 개시한다. <표 Ⅸ-3> 등기구동장치(LSU)의 신호 모순 관련 기능 항목 신호 모순 검지 기능 (G-G Conflict Monitoring) 적신호 감시 기능 (RedFail Monitoring) 전압 이상 검지 기능 전력제어 및 궤환 기능 확장 보드 기능 내용 각 등기구동장치(LSU)의 녹색신호(보행자 녹색,좌회전 녹색,직진 녹색)의 출력전압 상태를 평가하여 내부 또는 외부적 요인으로 모순된 신호가 발생 되었는지의 여부를 판단하여 모순 점멸신호를 개시한다. 적색 신호의 부재 지속 시간을 감시하는 기능으로,각 LSU의 차량용 적색등 (R)신호 출력이 내부 또는 외부적 요인으로 적색신호이상(RedFail)발생 시 점멸신호를 개시한다. 1)교통신호기 내에서 사용되는 전원공급 주전압 출력 상태를 감시하는 기능 이며,전압 이상 검지 발생시에는 적색(혹은 황색)등 FLASHING 절체 동작 기능을 갖는다. 2)전압 정상 복귀 후 제어상태 초기화를 거쳐 정상 동작되어야 한다. LSU 전력제어 및 궤환부는 신호등에 공급되는 전력을 직접제어하며,그 제어 결과에 대한 궤환 신호를 받아 CONTROLLER BOARD에 제공하는 기능을 갖 는다.전력제어부는 교류전압 110V 및 220V에 겸용할 수 있고 방열을 고려하 여 설계되어야 한다.또한 유지 보수의 편리를 위하여,고장이 발생한 LSU를 지역 교통신호기의 정상 운용 중에 부분적으로(BOARD 단위)교체할 수 있어 야 한다. 1)7번 및 8번 LSU SLOT를 SPARE공간으로 사용하여 추가 제어장치를 실장할 수 있다. 2)확장보드에 등기구동장치를 접속하였을 경우 정상적으로 동작하여야 한다. Ⅸ - 15

26 교통운영체계 선진화 연구 1부 라. 점멸기(FLASHER) 점멸기(Flash Unit)는 비 절연모드에서 동작하는 자체 전원장치 및 제어회로를 내 장하며,AC전원의 Zero-Cros시점에 대한 출력을 발생하는 회로 등을 포함한다.컨 트롤러의 모순판단에 따른 점멸명령과 기능이상을 판단하여 점멸제어를 수행한다. 신호구동장치(LSU)로부터 모순상태의 입력신호(CONF)를 전달받아 컨트롤러의 명 령의 차단,점멸명령의 전달 및 모순상태는 컨트롤러에 보고하는 기능을 갖는다. 마. 신호구동부(SCU) 주기판 및 커넥터 신호등구동부에서 장치별 접속을 위한 Backplane버스규격은 <표 Ⅸ-4>와 같이 32 핀 커넥터를 기준으로 구성되어 있다.SCU 컨트롤러보드로부터 LSU로 등기구동신호 는 차량 4색신호등과 보행자 2색신호등 총 6개(PR/PG/R/Y/A/G)의 출력을 전달하 기 위하여 다음과 같이 D0~D5(3-STATE)로 배정되어 있다. D0 D1 D2 D3 D4 D5 PR PG R Y A G 소프트웨어적으로 LSU의 출력을 감시하여 모순을 검지하기위하여 LSU로부터 SCU로 PR/PG/R/Y/A/G의 등기출력궤환신호(1:등기출력 ON,0:등기출력 OFF)의 전달을 위하여 F0~F5(3-STATE)를 배정하고 있다. F0 F1 F2 F3 F4 F5 PR PG R Y A G 수동조작부/단자대 입력신호용으로 P0~P7(DRY CONNECT신호,ACTIVELOW)이 배정되어 있다. P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 Door 소등*/ 수동*/ 점멸*/ 모순 수동 유(무)선 연동 유(무)선 연동 Open/Close* 점등 정상 정상 해제* 진행* 입력* 출력* (RearorFront) 주) * = Active Low 따라서 기존 SCU와 LSU 간의 통신을 위하여 커넥터의 32핀이 모두 배정되어 여 유분의 핀을 확보하고 있지 못한 상태다. Ⅸ - 16

27 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 <표 Ⅸ-4> 신호구동부(SCU) 각 장치별 버스 접속 규격 DIN TYPE-F (48 PIN) SCU 핀 배정 NO D B Z 2 +5V D0 GND 4 D1 D2 D3 6 D4 D5 SEL0 8 SEL1 SEL2 SEL3 10 SEL4 SEL5 SEL6 12 SEL7 F0 F1 14 F2 F3 F4 16 F5 P0 P1 18 P2 P3 P4 20 P5 P6 P7 22 CONF* +12V 24 POD* +12V-0 26 SCU-RUN FLASH Z/C 28 WRITE* SRESET* CRESET* 30 RXD TXD GND 32 (RXD1) (TXD1) (GND) DIN TYPE-F (24+7 PIN) LSU 핀 배정 NO D B Z 2 +5V D0 GND 4 D1 D2 D3 6 D4 D5 SEL# 8 F0 F1 F2 10 F3 F4 F5 12 WRITE* SRESET* +12V 14 CRESET* CONF* AC- AC- AC- 22 PG0# 26 Y0# 30 G0# 20 PR0# 24 RR0# 28 A0# 32 AC+ DIN TYPE-F (24+7 PIN) FLASH 핀 배정 NO D B Z 2 ACF7 ACF7 ACF7 4 ACF8 ACF8 ACF8 6 F.G F.G F.G 8 POD* 10 FLASH SCU-RU N GND 12 CRESET*SRESET* Z/C 14 AC N+ CONF* 16 AC N- AC N- AC N- 22 ACF1 26 ACF3 30 ACF5 20 ACF2 24 ACF4 28 ACF6 32 AC+ 1.6 신호현시의 운영 가. 링의 구성 기존에 표준규격 교통신호제어기에서 신호등 구동을 위한 등기부 구성 체계는 앞 에서 검토한 바와 같이 적색,황색,녹색,화살표,보행적색 및 보행녹색등의 구동을 1조로하는 등기구동장치(LSU,Load Switch Unit)8개를 수용하도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성 체계는 적색,황색,녹색화살표 및 녹색의 4색신호등의 구동을 기본 으로 하는 것으로,적색과 황색의 등기부는 녹색과 녹색화살표신호에서 차량의 해소 및 진입 금지를 지시하기 위하여 동시에 사용된다.따라서 방향별 교통류를 제어하 기 위한 3색신호등의 전용신호 체계 즉,적색화살표시,황색화살표시,녹색화살표시 의 좌 우회전신호와 적색,황색 및 녹색의 직진 신호를 도입할 경우 LSU에서 적색과 황색등의 구동부가 방향별로 별도로 분리되어져야 한다. 현재 표준규격의 교통신호제어기에서 현시순서의 운영방법은 듀얼링을 기본으로 하되,듀얼링 적용이 곤란한 다지형 교차로 등의 경우는 단일링 개념을 적용한다.그 러나 이 때 적용하는 단일링도 기본적인 듀얼링을 구현한 후 그 안에서 두 개의 링 Ⅸ - 17

28 교통운영체계 선진화 연구 1부 을 동시에 진행시키는 방법으로 구현하도록 하고 있다.단일링 제어는 <그림 Ⅸ-6> 과 같이 하나의 링을 갖고 있고,링은 2개 이상의 현시로 구성된다.한 링 속에 각 현시는 순차적으로 나타나야 하고,후속현시는 최대 8개의 현시까지 가능하다.모든 현시에 수행요청이 있는 경우 미리 정해져 있는 순서에 의하여 차례로 수행된다.반 면에 듀얼링 제어는 <그림 Ⅸ-7>과 같이 2개의 링이 결합되어 하나의 현시를 이루며 각 링은 단일링에서의 순서대로 현시들이 수행되는데,동시에 각 현시는 배리어 (barier) 3) 를 침해하지 않는 것들이어야 한다.배리어는 소프트웨어 또는 제어변수 데 이터베이스로 지정되며,각 현시마다 배리어로 지정될 수 있고,주기의 끝은 소프트 웨어 또는 제어변수 데이터베이스에서 배리어로 지정되지 않았더라도 배리어로서 관 리된다 현시 현시 현시 현시 <그림 Ⅸ-6> 단일링 현시 구현 배리어 배리어 A링 B링 <그림 Ⅸ-7> 듀얼링(Dual ring)과 배리어 개념 3)단일링과 달리 링이 두 개가 함께 운영된다면 상충되는 현시가 나타나지 않도록 하기 위해 현시가 같이 바뀌는 경계가 필요하게 된다.이런 경계를 배리어라 하고,주기종료시점은 두 링의 현시 순 서가 동시에 재 시작되어야 하므로 또한 배리어가 된다. Ⅸ - 18

29 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 따라서 표준규격의 교통신호기에서 운영 가능한 현시의 구성방법은 <그림 Ⅸ-8>과 같이 선행좌회전 후 직진이 나타나도록 구성하는 방법,직진 후 좌회전이 나타나도 록 구성하는 방법,배리어별로 위의 구성방법을 혼합하여 사용하는 방법 등 관련법 에서 지정하는 기준에 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 현시조합 구성을 제어여건 에 따라 적용할 수 있다. 듀얼링인 경우 링별로 스텝 계수기가 별도로 운영되므로 감응제어나 실시간제어를 하는 경우에 현시조합을 별도로 지정하지 않아도 교통류 상황에 따라 자동으로 A링 과 B링에서의 현시운영시간이 수요에 따라 달라질 수 있다. A링 B링 <선행좌회전 이중링 현시 구성 방법> A링 B링 <동시신호 이중링 현시 구성방법> <4지 이동류 구분> A링 B링 <후행좌회전 이중링 현시 구성방법> 주) 후행좌회전은 좌회전 감응제어에 제약이 있다. <그림 Ⅸ-8> 듀얼링 활용에 적합한 현시 구성 방법 Ⅸ - 19

30 교통운영체계 선진화 연구 1부 나. 신호 운영 맵(Signal Map) 현재 표준규격의 교통신호제어기는 단일링(SingleRing)및 듀얼링(DualRing)제 어방식을 적용하면서,LSU로 출력되는 신호를 관리하기 위하여 신호 운영 맵(Signal Map)방식 즉,스텝(Step)방식을 적용하고 있다.신호 운영 맵(SignalMap)은 한 주기 동안 교통신호기에서 표출해야 할 출력방법을 순서대로 지정하고 각 순서마다 물리 적인 최소 시간과 최대 시간 제약을 지정하여 놓은 테이블로서 신호현시의 출력 스 텝(Step)을 의미한다. 신호 운영 맵은 A링과 B링의 스텝이 독립적으로 지정되어 최소 32스텝 이상의 정 보를 보관할 수 있도록 규정하고 있다.또 각 스텝은 4색신호등의 차량등과 보행자 신호를 구동할 수 있도록 설계된 8개의 등기구동장치(LSU)의 차량등과 보행등의 출 력방법을 지정한다.신호 운영 맵을 구성하는 신호출력별 코드 값을 지정하여 운영 하고 있으며,각 코드 값은 <표 Ⅸ-5>와 같은 방법으로 출력한다. <표 Ⅸ-5> 신호 운영 맵(Signal Map) 코드 값 출력 방법 코드 값 차량등 보행등 비고 0x00 적색 R 고정 보행 적색 고정 0x01 좌회전 진행 AG 고정 - 0x02 좌회전 후 황색 Y고정 - 0x03 황색 Y점멸 - 0x10 직진 진행 G 고정 보행 녹색 고정 0x20 직진 황색 Y고정 보행 녹색 점멸 0x30 적색 R 점멸 (보행 적색 점멸) 주 :좌회전 진행코드 다음에 직진 황색코드 또는 직진 진행코드 다음에 좌회전 황색 코드의 순서는 사용할 수 없다. Ⅸ - 20

31 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 2. 3색신호등 수용 설계 2.1 설계 시 고려사항 및 설계대상 범위 가. 설계 시 고려사항 4색신호등 신호운영체계를 기준으로 개발된 표준규격 교통신호제어기에서 교통류 별(차종별,방향별)3색신호등의 전용신호를 제어할 수 있도록 하는 기능설계에서 고 려되어져야 할 사항은 <표 Ⅸ-6>과 같이 전용신호 제어 시 요구되는 기능의 수용과 3색,4색신호등이 공존하는 문제 그리고 개발 시 소요되는 비용 등 현실적인 요구사 항의 해결 가능성 여부가 사전에 검토되어져야 한다. 1차적으로 현실성과 경제적인 측면이 만족되어져야 한다.현실성과 경제성 측면에 서 고려되어져야 할 사항은 기존에 운영되고 있는 표준규격 제어기의 물리적 소프트 웨어적인 변경이 최소화도록 설계되는 것이 필요하다.전용신호 수용을 위하여 새로 운 모델의 표준규격 제어기를 생산할 경우 개발비용이 증대되고,기존 제어기와 호 환성이 확보되지 않을 경우 유지보수비용이 증대되는 문제점이 있다.또 지역제어기 가 규격이 새롭게 변경될 경우 온라인 체계로 센터시스템과 운영되는 신호제어시스 템에서는 센터프로그램도 변경되어져야 함으로 전용신호 수용을 위한 개발비용이 증 대되는 문제점이 있다. 2차적으로 고려되어져야 할 사항은 기존 4색신호등 체계와 전용신호의 3색신호등 체계가 공존하게 됨으로 2가지의 신호운영체계를 만족하는 설계가 요구된다.한 가 지 예로 중앙버스전용차로가 운영되고 좌회전이 허용되는 교차로에서 중앙버스전용 차로가 존재하는 주도로에서는 교통류별로 3색신호등 신호등체계가 운영되어지고, 부 도로에서는 교통여건상 동시신호체계로 운영될 경우 이 두 가지 신호운영 형태를 수용할 수 있는 구조의 교통신호제어기의 설계가 요구된다. 방향별 교통류별로 3색신호등의 전용신호를 수용할 경우에 제어하기 위한 신호등 수가 증가된다.좌 우회전 신호등과 직진신호등,버스 및 자전거신호등이 동시에 설 치될 수 있고,또 보행자신호체계의 효율적 운영을 위하여 교통섬을 이용한 보행신 호운영 체계를 적용할 경우 개별적으로 제어되는 보행등의 수도 증가된다.따라서 전용신호 운영 시 개별적으로 제어가 요구되는 신호등의 수를 산출하여 등기구동장 치의 출력을 충분히 확보하는 방안의 설계가 요구된다. Ⅸ - 21

32 교통운영체계 선진화 연구 1부 <표 Ⅸ-6> 3색신호등 수용 기능개선 설계 요구사항 구분 현실성 및 경제성 측면 신호등 제어 출력 수 3/4색신호등 체계 공존 내용 -물리적 규격변경의 최소화 -센터 및 제어기 S/W 변경 최소화 -시스템 개발비용 최소화 -방향별(좌/우회전 및 직진)3색신호등 출력 수용 -차종별(중앙버스/자전거)3색신호등 출력 수용 -다양한 보행자신호 출력 수용 -기존 4색신호등 운영체계 유지 -교통류별 3색신호등 운영체계 수용 -동일 교차로에서 3색 및 4색신호등 동시운영체계 수용 나. 설계대상 범위 교통신호제어기는 자체적인 운영계획(Of-Line제어)또는 센터 중앙제어장치로부터 의 제어명령(On-Line제어)에 따라 방향별로 설치된 신호등을 제어한다.앞에서 검토 한 바와 같이 표준규격 교통신호제어기는 주제어부(MCU)와 신호구동부(SCU)로 구 분하여 신호제어기능을 수행하도록 설계되어 있다.또 신호등과 신호기내부에 사용 되는 전원 및 데이터 전송선의 연결을 위하여 터미널 단자대를 설치하여 운영하고 있다. 센터에 설치되는 중앙호스트 및 지역신호제어기 등 센터시스템은 교통신호제어기 가 온라인으로 연결되어 제어될 때 신호운영에 대한 제어명령(신호현시,현시시간, 신호진행 등)을 직접 전달하게 된다.특히 신호현시별 구동되어져야할 신호등의 출력 진행을 스텝별로 관리하는 신호 운영 맵 데이터(SignalMapData)는 3색신호등의 전 용신호를 구현하는 데 직접적으로 형향을 미치는 요소이다.따라서 전용신호체계를 수용하기 위해서는 필요시 센터시스템에 대한 소프트웨어의 설계변경이 검토되어져 야 한다. 주제어부(MCU)의 구성은 CPU,통신보드,검지기보드,운영자 입력장치 및 옵션보 드로 구성된다.이중 CUP보드는 관제센터 중앙장치와 제어명령 및 수집정보 등 관 련 정보를 송수신하고,해당 교차로의 교통현황을 파악하는 차량검지기의 정확한 검 지주기의 보장과 검지정보의 처리,정확한 신호시간의 진행을 위해 실시간 타이머의 내장,신호구동부와의 내부 통신 및 운영자 입력장치를 통한 데이터베이스와 각종 Ⅸ - 22

33 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 파라미터의 설정을 가능하게 한다.이와 같이 주제어부의 CPU는 교통신호제어기의 신호운영과 관련된 소프트웨어적인 기능을 수행하는 장치로 3색신호등의 전용신호 제어를 수행하기 위해서 <표 Ⅸ-7>와 같이 신호제어명령과 관련된 프로그램의 수정 등 소프트웨어적인 변경이 요구된다. 신호구동부(SCU)는 컨트롤러보드(ControlerBoard),등기구동장치(LSU:LoadSwitch Unit)및 점멸보드(FlashBoard)로 구성된다.이중 컨트롤러보드는 주제어부로부터 신 호현시 운영에 대한 정보(SignalMap Data)를 실시간으로 수신하여,등기구동장치 (LSU,Load Switch Unit)를 통하여 외부 신호등과 연결된 AC전원을 제어(On/Of Switching)함으로서 외부에 설치된 신호등을 구동한다.또 등기구동장치는 귀환되는 출력신호 결과의 모순을 컨트롤러에 전송하고,점멸보드(FlashBoard)를 통하여 점멸 신호를 제어한다.즉,신호구동부는 직접 신호등을 구동하기 위한 신호구동장치와 신 호등의 출력결과를 물리적으로 평가하고,출력모순에 대처하는 회로를 포함한다.또 한 신호등 구동부는 경찰관의 수동조작 및 보행자 입력수단 등을 수용하기 위한 일 련의 입력수단 등을 포함하며,신호제어부와의 통신을 위한 내부통신 수단을 포함한 다.따라서 4색신호등의 제어형태와 다른 3색신호등의 전용신호등을 제어하기 위해 서는 신호등 구동부를 구성하는 장치에 대해서 물리적인 부분과 소프트웨어 부분 모 두의 설계변경 작업이 요구된다. 방향별 또는 차종별로 신호를 부여하는 3색신호등은 4색신호등과는 달리 신호현시 별로 적색과 황색의 화살표시신호등이 추가로 설치된다.또 차종별 신호등 제어개념 이 추가됨으로 외부에 설치되어,구동되어져야 할 신호등 수가 증가함으로 이에 따 라 신호등구동장치의 출력제어단자의 수도 증가한다.이에 따라 터미널 단자대에 연 결되는 단자의 수도 증가되어져야 한다.따라서 3색신호등의 전용신호를 수용하기 위해서는 터미널 단자대에 대한 설계변경이 요구된다. 따라서 3색신호등의 전용신호를 수용하기 위해서는 1차적으로 신호등구동부에 대 한 소프트웨어와 하드웨어에 대한 수정이 요구되고,2차적으로 주제어부와 신호등 구동부 간의 통신프로토콜과 온라인 제어시스템인 경우 센터시스템의 프로그램이 변 경되어져야 한다. Ⅸ - 23

34 교통운영체계 선진화 연구 1부 <표 Ⅸ-7> 3색신호등 수용을 위한 교통신호제어시스템 재설계 범위 구분 센터 시스템 주 제어부 (MCU) 신호 구동부 (SCU) 관련 3색신호등 기능 장치 수용 연계성 센터서버 지역제어장치 제어 데이터 관리 신호 데이터 구성 변경 통신서버 지역제어장치에 신호시간 데이터 전송 통신프로토콜 변경 관제센터 중앙장치와 신호시간자료 교환 데이터 수정 교차로 교통현황 분석,교통정보 처리 - CPU 정확한 신호시간 진행관리 - 신호구동부와의 내부 통신 신호제어 통신규격 수정 운영자 입력장치로 DB/파라미터 설정 - MCU와 통신기능 신호제어 통신규격 수정 LSU 신호출력 제어 출력단자 수정 전원 FAIL감시 - 컨트 롤러 등기 구동 장치 (LSU) 점멸부 터미널 단자대 현시 모순 검지(SignalConflict) S/W 수정 적신호 감시(RedFail) S/W 수정 등기회로 궤환 검사(LampFail) S/W 수정 주전원감시(PowerInterupt) - 교통신호기 동작전압 감시(VoltageMonitoring) - 모순 검지 프로그램(ConflictProgram) S/W 수정 수동조작부 입력신호 처리 - 주제어부 FailSafe - 컨트롤러 CPU 연동기능 - 신호등 출력기능 수정 신호등기 감시 기능 - 조광제어기능 - 등기부 신호출력(PR,PG,R,Y,A,G AC)궤환기능 수정 신호모순검출기능 수정 등기부 신호출력 상태표시 수정 적색이상 검지 수정 출력회로 구성(PR,PG,R,Y,A,G) 수정 출력 회로 수(6회로/LSU 8LSU =48출력) - 물리적 모순 검지 장치 수정 모순발생 선택기능 수정 전원장치 및 제어회로 내장 - AC전원의 Zero-Cross시점에 대한 출력발생회로 - 컨트롤러의 모순판단 점멸명령 수행 - 기능이상 판단에 따른 점멸제어 수행 - LSU 터미널 단자대 신호등 증설 수용 설계 루프검지기 터미널 단자대 - AC 접속 터미널 단자대 - 프레임 그라운드 및 통시접속 터미널 단자대 - 주전원부 터미널 단자대 - Ⅸ - 24

35 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 2.2 신호등 출력 수 산정 및 설계방안 설정 가. 신호등 출력 수 산정 1)좌 우회전 화살표시신호를 위한 신호등 출력 앞서 검토한 바와 같이 방향별 3색신호등의 전용신호를 제어하기 위해서는 기존에 4색신호등을 기준으로 개발된 표준규격 교통신호제어기에 적색화살표시 신호등과 황 색화살표시 신호등을 출력할 수 있는 설계변경이 요구된다.설계변경 시 고려되어져 야 할 사항은 신호등구동부의 물리적인 구성 즉,교통류 방향별로 설치되는 외부의 신호등을 구동하는 출력제어장치를 수정하는 것이다. 좌 우회전의 3색신호등 구동을 위한 물리적인 최대 요구출력의 수는 <그림 Ⅸ-9> 와 같이 모든 회전방향과 직진차량에 대해 각각의 녹색,황색 및 적색의 전용신호등 을 설치하는 것이다.이 경우 좌회전 차량을 통제하는 녹색화살표 황색화살표 적색화 살표신호등,직진 차량을 통제하는 원형녹색 원형황색 원형적색신호등 그리고 우회 전 차량에 대해서도 마찬가지로 녹색화살표 황색화살표 적색화살표신호등이 필요하 게 된다.따라서 방향별 3색신호등의 전용신호 운영을 위해서 요구되는 신호등 제어 출력단자 수는 모두 9개 출력이다.여기에 보행자를 위한 녹색과 적색 2가지의 출력 을 더하면 한 방향에 총 11개의 출력이 필요하게 된다.따라서 4지형 교차로의 경우 44개의 출력이 요구된다.그러나 우리나라의 경우 차량등 적색신호시 우회전을 허용 (RTOR)하고 있어 모든 교차로에서 우회전차량이 신호등으로 제어되는 경우는 적어 현장적용 시에는 44개의 출력 모두가 사용되지는 않을 것으로 검토된다. 모 든 출 력 방 법 에 대 응 하 기 위 한 최 대 소 요 출 력 R R R Y Y Y P R G G G P G - 물 리 적 으 로 가 능 한 최대대 소 요 출 력 을 의 미 한 다. - 실 제 운 영 방 법 에 서 황색색 이 나 적 색 을 공 유 하 여 쓰 게 되 므 로 실 제 소 요 출 력 은 줄 어 든 다. <그림 Ⅸ-9> 한 방향 최대 소요 신호등 출력 Ⅸ - 25

36 교통운영체계 선진화 연구 1부 2)버스전용신호등을 위한 소요 출력 중앙버스전용차로에 버스전용신호의 운영체계는 좌회전 교통량이 많은 경우 좌회 전 교통류의 효과적 처리를 위하여 적용된다.이와 같은 버스와 방향별 신호등의 분 리운영은 버스전용차로의 버스직진교통류와 일반차로의 좌회전교통류와의 상충을 해 소하면서 이동류별 신호현시 조합이 표출되도록 버스 교통류를 일반차로 교통류 신 호현시와 구분하여 구성하는 개념이다.<그림 Ⅸ-10>와 같이 직진과 좌회전 오버랩 (Overlap)현시체계로 운영할 경우에는 일반차로의 직진과 좌회전 동시 신호현시를 표출하고,중앙버스전용차로의 버스전용신호의 직진은 적색신호(Red)로 표출하여 여 타 교통류의 신호현시와 별개로 운영하는 것이다. B BUS 직진 일반좌회전 일반직진 B B B B B B B B <이동류 구분> <버스신호 Overlap신호 제어 개념> <그림 Ⅸ-10> Overlap 신호현시에 의한 버스신호 구현 예 이와 같은 중앙버스전용차로에 버스전용신호의 운영체계를 도입하기 위해서는 각 교통류별로 신호현시를 표출하는 신호등을 별도로 구성하여 설치하여야 한다.현재 중앙버스전용차로가 직진 버스만을 대상으로 운영되고 있으므로 3색신호등 체계의 전용신호로 변경할 경우 버스 직진전용신호,일반차량 직진전용신호등과 좌 우회전의 3색신호등으로 구분하여 설치될 수 있다.따라서 중앙버스전용차로의 직진 버스를 대상으로 운영되는 버스전용신호등의 구성은 버스전용 적색 황색 녹색신호등의 3색 신호등이 요구된다.이와 같은 버스전용신호체계에서는 4지형 교차로를 대상으로 모 든 방향에 중앙버스전용차로가 운영된다고 가정할 경우,교통신호제어기에서 버스전 용신호의 구동을 위해서는 12개의 출력단자가 확보되어져야 한다. 그러나 중앙차로신호도 장기적 관점에서 어떤 운영방안이 도출될지 예측하기 어려 움으로 하드웨어 규격에서는 다양한 운영대안을 수용할 수 있도록 충분한 출력 단자 수를 확보하는 설계가 필요하다.이를 위해서는 외국의 노면전차와 같은 신호운영방 Ⅸ - 26

37 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 법에 대해 고려해 볼 필요가 있다.영국이나 독일과 같이 노면 전차를 위해 버스전 용신호를 사용하는 경우에는 <표 Ⅸ-8>와 같이 5개 또는 6개의 신호등을 사용한다. 반면에 미국이나 멕시코와 같은 국가에서는 버스용 신호로 녹색,적색,황색 등 3가 지 신호등을 사용하거나 스웨덴처럼 은색 바탕에 백색 심벌(S,-, )형태를 사용하 는 경우도 있는데,이것도 출력수로 보면 3출력으로 미국이나 멕시코와 같다. 4) 향후 노면전차 또는 궤도전차가 도입된다는 가정 하에 버스전용신호 제어를 위하여 확보 되어져야 할 출력단자 수는 24개가 된다. <표 Ⅸ-8> 버스전용신호등 표시방법별 출력 수 비교 신호등 모양 표출 모양 국 가 R Y G 3출력을 사용하는 방법 스웨덴 미국 멕시코 한국 소요 출력 수 (스위치) 3 황색 직진 좌회전 영국 (노면전차) 5 영국방식 + (주의진행) 독일 북유럽 (노면전차) 6 3)자전거전용신호 경찰청 계획에 의하면,자전거신호등의 설치형태는 2색신호등과 3색신호등 형태로 구분된다.2색신호등의 형태는 보행자신호등과 같이 적색과 녹색의 2색신호등에 자 전거 문형이 삽입된 형태이고,3색신호등은 적색,황색 및 녹색원형등에 자전거 문형 이 삽입된 형태이다. 자전거신호등을 구동하기위한 신호제어기의 출력단자를 구성하기 위해서는 자전거 신호등의 운영형태와 밀접한 관계를 갖는다.자전거신호등의 운영형태는 기존의 신 호등과 연동하여 운영하는 형태와 별도의 신호현시로 운영되는 형태로 구분할 수 있 다.기존의 신호등과 연동하여 운영하는 경우는 2색신호등 체계에서는 <그림 Ⅸ-11> 과 같이 보행자신호등과 연동하여 운영하는 형태(Toucan Crossing)이고,3색신호등 4)도로교통안전관리공단(2005), 교통안전 시설 설치 개선 연구 Ⅸ - 27

38 교통운영체계 선진화 연구 1부 체계는 <그림 Ⅸ-12>와 같이 차량신호등(직진신호)과 연동하여 운영하는 형태이다. 이와 같은 운영체계에서는 기존에 운영되고 있는 차량신호의 등기선을 공동으로 사 용하므로 별개의 출력이 확보될 필요가 없다. <그림 Ⅸ-11> 자전거신호등과 보행신호등이 연동 운영 시 신호등기선 구성 예 <그림 Ⅸ-12> 자전거신호와 차량신호 연동 운영 시 신호등기선 구성 예 반면에 자전거신호등이 여타 차량 및 보행자신호시간과는 별개로 운영되는 경우에 는 해당 자전거신호등을 구동하기 위하여 별도의 출력단자 구성이 요구된다.2색신 호등으로 설치 운영되는 경우는 <그림 Ⅸ-13>과 같이 보행신호등과는 별개로 2색신 호등의 자전거신호등을 별도로 구동하는 신호제어기 출력단자의 설계가 요구된다. 설계방안은 기존 신호등구동장치(LSU)의 보행신호등 출력단자를 이용하는 형태와 전 용신호형태의 신호등구동장치에서 적색과 녹색출력단자를 이용하는 것이다.또 3색 신호등의 경우는 <그림 Ⅸ-14>와 같이 차량신호등을 구동하는 출력단자의 형태로 설 계되어져야 한다. Ⅸ - 28

39 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 따라서 2색신호등 또는 3색신호등에서 자전거신호등 현시시간을 별도로 구동하기 위하여 요구되는 출력단자는 3개이다.4지형 교차로에서 모든 방향에 자전거전용도 로가 운영될 경우에 교통신호제어기에서 자전거전용신호의 구동을 위해서는 총 12개 의 출력단자가 확보되어져야 한다. <그림 Ⅸ-13> 2색신호등에서 별도의 신호현시시간의 자전거신호등 구동 방안 <그림 Ⅸ-14> 3색신호등에서 별도의 신호현시시간의 자전거신호등 구동 방안 4)횡단보도 신호등 횡단보도신호등을 구동하기 위한 출력단자의 수는 <표 Ⅸ-9>와 같이 신호현시체계 및 보행신호의 운영형태에 따라 달라진다.일반적인 신호현시체계인 직진과 좌회전 분리 신호현시체계로 운영될 때,<그림 Ⅸ-15>와 같이 특별한 사유가 없는 한 직진 신호 시에 동일방향의 횡단보도신호등이 현시되는 형태로 운영된다.이와 같은 경우 에 2쌍의 적색과 녹색신호의 보행등 구동용 출력단자의 구성이 요구되어,기존 4색 신호등의 LSU의 경우 총 4개의 보행신호 구동출력이 요구된다.3색신호등의 전용신 호 형태로 LSU를 구성하는 경우에는 적색,황색 및 녹색의 3개 단자 중 적색과 녹색 단자를 이용하여 횡단보도신호를 구동하도록 출력을 구성하여야 한다.이와 같은 경 Ⅸ - 29

40 교통운영체계 선진화 연구 1부 우 횡단보도신호등을 구동하기 위한 출력단자 수는 사용하지 않는 황색단자를 포함 하여 총 6개의 출력이 요구된다. 중앙차로 버스전용신호의 운영이나 좌회전 교통량의 효율적 처리를 위하여 선 후 좌회전 신호현시(Lead-LagLeftTurn)체계로 운영될 경우,신호시간의 효율적 배정 을 위하여 <그림 Ⅸ-16>과 같이 직진신호와 연계된 Lead-LagLeft신호현시가 시작 될 때 보행신호를 운영할 수 있다.이와 같이 보행신호등을 운영할 경우에 기존 4색 신호등의 LSU의 경우 총 8개의 출력단자가 요구된다.또 3색신호등 구동용의 LSU를 사용하는 경우에는 사용되지 않는 황색등의 출력단자를 포함하여 12개의 출력단자가 요구된다. 중앙버스전용차로 구간이나 광폭의 교차로 등에서 소통 및 보행자 안전문제 등을 고려하여 횡단보도 대피시설을 이용하여 횡단보도신호를 운영하는 사례가 증가되고 있다.서울시 강남 양재동교차로의 경우 4방향에 교통섬을 이용하여 보행자 행단을 2단으로 구성하여 운영하고 있다.또 중앙버스전용차로차로 구간이나 광로에서 보행 자의 안전등을 고려하여 2단 횡단보도신호를 설치 운영하는 것이 제안되고 있다.이 와 같이 횡단보도를 2단으로 설치하여 운영할 경우 <그림 Ⅸ-17>와 같이 보행자신호 등 구동을 위한 출력은 각 현시별로 배정되어져야 한다.따라서 4지형 교차로의 경 우 전 방향을 2단 횡단보도로 구성할 경우 횡단보도신호를 제어하기위하여 8개의 출 력이 요구되고,3색신호등 구동용 LSU를 적용할 경우 12개의 출력단자가 요구된다. <표 Ⅸ-9> 신호운영형태별 보행신호 구동 출력단자 요구 수 신호운영형태 4색신호등 출력단자 요구 수(개) 3색신호등 직진 및 좌회전 분리 신호현시체계 4 6 Lead-LagLeft신호현시체계 8 12 보행자대피섬 등을 이용한 보행자 신호운영 6 12 Ⅸ - 30

41 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 <그림 Ⅸ-15> 직진 및 좌회전 분리 신호현시체계에서 보행자 신호운영 방법 <그림 Ⅸ-16> Lead-Lag Left 신호현시체계에서 보행자 신호운영 방법 <그림 Ⅸ-17> 보행자대피섬 등을 이용한 보행자 신호운영 방법 5)전용신호등 구동 요구 출력 수 앞에서 검토 한 바와 같이 방향별 3색신호등,중앙버스전용차로 버스전용신호,자 전거전용신호 및 보행자신호등을 고려하여,4지형 교차로를 기준으로 교통신호제어 기에서 요구되는 출력을 종합하면 <표 Ⅸ-10>과 같다.방향별 3색신호등의 구동을 위해서는 36개의 출력이 요구되고,중앙버스전용신호의 구동을 위해서는 12개,자전 거전용신호 구동을 위해서는 16개,보행신호등 구동을 위해 16개의 신호출력단자가 요구되며,방향별 1개소씩 연등을 감안하면 총 108출력이 요구된다. Ⅸ - 31

42 교통운영체계 선진화 연구 1부 기존 표준규격 교통신호제어기에서 외부 신호등을 제어하기 위한 출력 수는 48개 (LSU 당 6개로 총 8개의 LSU를 구성)로 50개의 출력단자가 부족하다고 할 수 있다. 그러나 <표 Ⅸ-10>에서 제시된 요구 출력단자 수는 이상적인 상태에서 계산된 것으 로 현장에 운영되는 신호현시의 운영체계를 적용하여 계산될 경우에는 숫자가 줄어 들 것으로 검토된다. <표 Ⅸ-10> 방향별 차종별 3색신호등 설치 운영 시 신호등 구동 출력단자 수 구분 설치 등화 요구 출력 조정 출력 비고 방향별 3색신호등 -직진 3색신호등 -좌회전 화살표 3색신호등 -우회전 화살표 3색신호등 36개 24개 우회전 생략 중앙버스전용신호 -버스 직진 3색신호등 12개 6개 부방향 제외 노면전차 등 신호 확장 -대향접근로 각각 6색등 12개 - 자전거전용신호 -자전거 직진 3(2)색 등화 12개 (16개) 12개 (12개) 부방향 제외 차량 연등신호 -방향별 3색신호등 12개 6개 부방향 제외 차량용 소계 84개 48개 보행자신호 -2단 횡단보도 지원 보행신호등 16개 12개 부방향 제외 보행자 연등신호 8개 4개 부방향 제외 계 108개 64개 주)표준규격 교통신호제어기 신호등기 출력 수 :48개 나. 설계 대안 앞에서 검토한 바와 같이 기존 4색신호등의 교통신호제어기를 3색신호등의 전용신 호로 변경하기 위해서는 센터시스템의 소프트웨어에서부터 교통신호제어기의 각 구 성부에 대해 물리적 소프트웨어적 설계변경이 요구된다.기존 표준규격 교통신호제 어기에서 3색신호등의 기능을 수용하면서,전용신호 체계를 수용할 수 있는 설계방 안은 <표 Ⅸ-11>와 같이 4가지로 구분된다. Ⅸ - 32

43 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 첫 번째 방안으로 제안되는 것은 기존 LSU의 출력의 여유분을 활용하는 것이다. 앞에서 검토한 바와 같이 기존 신호구동부는 최대 8개의 LSU를 장착할 수 있고, LSU 당 보행신호를 포함 4개의 차량신호등을 제어하는 출력단자를 확보하고 있으므 로,직진과 좌회전 또는 우회전의 방향별 교통류 제어를 위한 3색신호등의 전용신호 를 제어하기 위해서는 기존 하드웨어나 관련 프로그램의 변경 없이 신호 운영 맵 (SignalMap)의 변경만으로 구현이 가능하다.그러나 중앙버스전용차의 버스전용신호와 자전거신호등 및 방향별 전용신호의 제어가 동시에 요구되는 교차로의 신호제어를 위 해서는 충분한 출력단자를 확보할 수 있는 전용신호 제어용 제어기의 설계가 요구된다. 두 번째 방안은 기존 LSU의 출력단자를 재배정하여 활용하는 방안이다.보행등을 포함한 4색신호등 출력단자(PR,PG,R,Y,A,G) 5) 를 적색1,황색1,녹색1,적색2,황 색2,녹색2(R1,Y1,G1,R2,Y2,G2)로 재배정하여 활용하는 방안이다.이와 같은 방 안은 8개의 LSU 중 6개는 차량신호용으로 활용하고,2개의 LSU는 보행신호용으로 활용하는 것이다.이는 2006년 서울시에서 추진한 중앙버스전용차로 신호운영 제어 전략 및 교통안전시설물 설치기준 수립연구 에서 버스전용신호의 출력을 구현하는 방법에서 제안된 안과 부합된다. 연구에서 제시된 방안은 여유분의 5번과 6번 LSU 출력을 버스전용신호의 출력으 로 지정하여 기존 제어기에서 버스전용신호가 구현될 수 있도록 제안하였다(<표 Ⅸ -12>,<그림 Ⅸ-18> 참조).이와 같은 설계방안은 기존 표준규격 신호제어기의 물리 적인 구성변경 없이 시그널 맵의 코드체계 및 소프트웨어의 변경만으로 구현이 가능 하다.그러나 출력단자 수의 부족으로 4방향 모두 중앙버스,자전거,직진 및 좌회전 3색신호등의 운영이 요구될 경우에는 특정 접근로에 대해서는 서비스가 불가능한 문 제점이 있다.또 기존에 보행자 적색등에서는 물리적으로 RedFail을 검지하는 기능 을 갖고 있지 않으므로 적색등화 이상시 점멸기능 수행이 불가능하다.또 보행신호 등 구동용으로 배정된 7번과 8번 LSU는 기존 보행신호등용 외에 차량용신호등의 적 색(R)과 녹색(G)출력단자만 이용하고,황색(Y)과 녹색화살표(A)출력단자는 활용하 지 않으므로 출력단자 사용에 낭비적인 요인이 있다. 5)PR(보행등 적색,PedestrianRed),PG(보행등 녹색,PedestrianGreen),R(차량등 적색,Red), Y(차량등 황색,Yelow),A(차량등 녹색화살표,Arow Green),G(차량등 녹색,Green) Ⅸ - 33

44 교통운영체계 선진화 연구 1부 <표 Ⅸ-11> 3색신호등 수용 교통신호제어기 변경설계 방안 출력단자 수 구 분 신호등 제어출력 수 만족 물 리 단 자 활 용 가 능 차 량 부 족 보 행 부 족 비고 1 안 기존 LSU 변경 없이 여유분의 LSU를 이용,방향별(직진과 좌 우회전)3색신호등 구동 출력단자 수의 부족으로 여타 3색신호등 제어 불가 2 안 보행등을 포함한 4색신호등(PR, PG,R,Y,A,G)출력제어의 LSU를 출력단자를 R1,Y1,G1, R2,Y2,G2로 제배정하여 활용 재배정된 일부단자(PR,PG)에서 RedFail및 G-G모순 검출 불가 -출력단자수 부족 -교통류별 출력단자 확보가능 3 안 기존 3U의 LSU에 PR, PG, R1,Y1,G1,R2,Y2,G2의 출 력단자 2개를 추가 구성하여 LSU보드 및 신호구동부 여타장 치 재설계 기존 3U 보드내 공간부족으로 추가단자 구성 불가 (보드크기 변경 필요) -횡단보도용 출력단자의 낭비요소 발생 -여유분의 출력단자 미비 4 안 기존 3U의 LSU에 출력단자를 R1,Y1,G1,R2,Y2,G2로 구 성하고 LSU를 8장에서 16장으 로 확장하여 LSU보드 및 신호 구동부 여타장치 재설계 전면판의 크기조정으로 3U의 19인치 랙에 수용 가능하고, 여유분의 출력단자 확보가능 -신호등구동부 재설계 -센터 및 지역장치 프로그램 수정필요 <표 Ⅸ-12> 버스전용신호현시 구현을 위한 LSU 구성방안 기존 LSU의 출력등기 배정 PR(적색보행등) PG(녹색보행등) R(적색차량등) Y(황색차량등) G(녹색차량등) A(화살표차량등) 버스전용신호 출력 LSU(5,6번 )등기 배정 BR1(접근로 #1적색버스차량등) BY1(접근로 #1황색버스차량등) BG1(접근로 #1녹색버스차량등) BR1(접근로 #2적색버스차량등) BY1(접근로 #2황색버스차량등) BG1(접근로 #2녹색버스차량등) Ⅸ - 34

45 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 <그림 Ⅸ-18> 중앙버스전용차로 버스전용신호 도입을 위한 LSU 배정(결선)방안 1) 세 번째 방안은 <그림 Ⅸ-19>와 같이 LSU에 PR,PG,R1,Y1,G1,R2,Y2,R3,Y3, G3의 출력단자 4개를 추가 구성하여 LSU보드와 신호구동부의 여타장치를 새롭게 설 계하는 것이다.이와 같은 설계방안은 교통류별 출력단자를 충분히 확보할 수 있는 이점이 있다.그러나 기존 3U 보드내에 8개 또는 12개 신호등 구동용 출력단자(소자) 를 설치하는 공간의 부족으로 6U 크기 이상의 보드 설계가 요구된다.이와 같은 보 드의 크기변경은 제어기 내부구성과 함체의 크기에 대한검토가 요구됨으로 재설계의 대안으로 현실성이 부족하다.또 일반적으로 보행신호등 구동용 출력단자는 4개 이 하로 사용된다.그러나 이와 같은 설계는 8개의 LSU 모두에 횡단보도신호용 단자가 기본적으로 포함되어 설계되어지므로 낭비적인 요소가 있다.또 2개의 출력단자만 확장하는 경우에는 여유분의 출력단자를 충분히 확보하지 못하는 단점도 있다. 네 번째 방안은 기존 3U의 LSU에 출력단자를 R1,Y1,G1,R2,Y2,G2로 구성하 고,LSU를 8장에서 16장으로 확장하여,LSU보드 및 신호구동부 여타장치를 재설계 하는 것이다.이와 같은 설계방안은 각 보드에 구성장치를 축소설계가 가능하다면, 전면판의 크기조정(8HP 4HP)만으로 16개의 LSU를 19인치 랙에 수용할 수 있어, 제어기 함체 내부의 구성변경 없이 실현이 가능하다.또 충분한 출력단자의 확보가 가능하여 향후 신호운영체계의 다양한 변화를 수용할 있는 이점이 있다.그러나 신 호구동부의 물리적인 구성과 제어기 및 센터시스템 프로그램을 수정해야 하는 문제 점이 있다. Ⅸ - 35

46 교통운영체계 선진화 연구 1부 <그림 Ⅸ-19> 6U의 LSU 보드에 출력단자 확장 설계방안 1) 이와 같이 기존 표준규격 교통신호제어기에서 교통류별 전용신호체계를 수용하기 위해서는 <표 Ⅸ-13>와 같이 소프트웨어 변경작업에서부터 하드웨어 변경작업이 포 함된다.3색신호등 운영체계는 직진과 좌 우회전의 방향별 전용신호체계에서부터 단 계적으로 발전할 것으로 예상된다.따라서 기존의 시설을 최대한 활용하면서 최소한 의 비용으로 구현할 수 있는 방안과 서울시 및 수도권 도시에서와 같이 중앙버스전 용차로를 포함한 전용신호운영체계를 수용하는 개선방안 설계가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 교차로별 전용신호 운영여건에 따라 기존의 물리적인 구성 변경 없이 3색신호등의 전용신호 제어를 구현하는 1안의 운영방안과 장기적으로 3색 신호등의 전용신호 체계를 수용하는 4안의 표준규격 제어기의 설계방안을 제시한다. 또 참고 사항으로 기존 8장의 LSU보드 출력단자(PR,PG,R,Y,A,G)를 3색신호등 출력형태(R1,Y1,G1,R2,Y2,G2)로 재배정하여 사용하는 방안에 대한 설계 운영방 안을 제시한다. Ⅸ - 36

47 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 <표 Ⅸ-13> 설계 대안별 변경대상 범위 구 분 LSU H/W 수정 FLS H/W 수정 SCU H/W 수정 SCU S/W 수정 제어기 백플 레인 수정 CPU H/W 수정 함체 구성 수정 CPU S/W 수정 SCU S/W 수정 센터 센터 S/W 수정 1안 X X X X X X X O O 2안 O X X O X X X O X 3안 O O O O O X O O O O 4안 O O O O O X X O O O 주)X:수정 없음,O :수정 :코드체계 및 데이터 수정 2.3 기존 LSU 활용방안 가. 적용 범위 기존 표준규격 교통신호제어기에서는 최대 8개의 LSU가 장착될 수 있고,LSU 당 보행신호를 포함 4개의 차량신호등 제어단자를 확보하고 있다.따라서 기존 LSU 출 력의 여유분을 활용하여 3색신호등을 구현하는 방안은 직진과 좌회전 또는 직진과 우회전 등 방향별 교통류에 3색신호등을 구현하는 것에 한정된다. 특정 방향에 직진과 좌 우회전 신호등이 동시에 제어되어져야 하는 경우에는 우회전 이 가능한 여타 방향의 직진 또는 좌회전 현시와 공통으로 출력단자를 구성해야 한다. 나. 물리적 구성방안 앞에서 검토한 바와 같이 기존 신호구동부는 최대 8개의 LSU보드를 확보하고 각 LSU당 보행신호(PR,PG)를 포함 4개의 차량신호등 제어단자(R,Y,A,G)를 확보하 고 있다.따라서 직진과 좌회전 또는 우회전의 방향별 교통류의 신호등을 제어하기 위해서는 기존 하드웨어 변경 없이 구현이 가능하다.단,LSU의 출력단자를 3색신호 등의 방향별 신호운영체계에 맞게 배정하여,신호등 구동의 등기선을 재구성(시공)하 는 것이 요구된다.<표 Ⅸ-14>,<그림 Ⅸ-20>과 같이 4지형 교차로를 기준으로 할 때 방향별 신호등에 LSU를 배정함으로 방향별 신호제어가 가능하다. 4색신호등 체계에서 4지형 교차로에 신호등을 제어하기 위해서는 4개의 LSU만 설 치하여 방향별 신호등기선을 구성하고 있다.4색신호등 체계에서는 적색과 황색신호 Ⅸ - 37

48 교통운영체계 선진화 연구 1부 의 등기선이 직진과 좌회전 신호에서 공통(Common)으로 사용되어 있다.따라서 3색 신호등의 방향별 전용신호 구동을 위해서는 좌회전 또는 우회전 적색과 황색등 구동 을 위한 추가적인 등기배선공사가 이루어져야 한다. <표 Ⅸ-14> 방향별 3색신호등 구동을 위한 LSU의 출력단자 구성방안 접근로 북쪽접근로 동쪽접근로 남쪽접근로 서쪽접근로 출력단자 구성방안 LSU1 LSU2 LSU3 LSU4 LSU5 LSU6 LSU7 LSU8 좌회전 직진 좌회전 직진 좌회전 직진 좌회전 직진 R,Y,G R,Y,G R,Y,G R,Y,G R,Y,G R,Y,G R,Y,G R,Y,G 보행등 보행등 보행등 보행등 보행등 보행등 보행등 보행등 미사용 PR,PG 미사용 PR,PG 미사용 PR,PG 미사용 PR,PG -보행신호등 LSU2의 PR,PG 단자 활용, -보행신호등 LSU4의 PR,PG 단자 활용, -보행신호등 LSU6의 PR,PG 단자 활용, -보행신호등 LSU8의 PR,PG 단자 활용, LSU1의 보행등은 LSU3의 보행등은 LSU5의 보행등은 LSU7의 보행등은 비고 미사용 -LSU1,2의 R,Y,G 미사용 -LSU3,4의 R,Y,G 미사용 -LSU5,6의 R,Y,G 미사용 -LSU7,8의 R,Y,G 출력단자로 좌회전과 출력단자로 좌회전과 출력단자로 좌회전과 출력단자로 좌회전과 직진 신호등 구동 직진 신호등 구동 직진 신호등 구동 직진 신호등 구동 <그림 Ⅸ-20> 방향별 3색신호등 제어를 위한 LSU 단자 활용방안 Ⅸ - 38

49 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 다. 신호 운영 맵(Signal Map) 구성방안 각 방향별 신호현시의 진행을 스텝별로 관리하는 신호 운영 맵은 링별(A링과 B링) 소속되는 등기구동장치(LSU)별로 32개의 스텝 범위 내에서 스텝별로 표출되는 신호 를 코드화하여 테이블로 작성한 것이다.현재 표준규격에서는 <표 Ⅸ-15> 6) 와 같이 표출되어지는 신호의 종류별로 코드로 정의하고 있다.A링과 B링의 총 스텝 수는 같 아야 하며,각 링의 모든 스텝의 최소시간 값과 최대시간 값은 같아야 한다. 기존의 LSU를 사용하므로 신호 운영 맵의 변경 없이 방향별로 등기선이 연결된 8 개의 등기구동장치(LSU)에 차량등과 보행등의 출력방법을 신호 운영 맵에서 지정한 다.방향별 보행등은 접근로별로 1개의 LSU 출력단자만 필요하므로 좌 우회전 현시 와 연계된 LSU에서는 보행신호등 값을 입력하지 않는다.이와 같은 조건을 고려하여 4지형 교차로에 분리 좌회전 신호현시체계에 대한 신호 운영 맵 테이블 구성 예는 <표 Ⅸ-16>과 같다.4색신호등과 방향별 전용신호등의 3색신호등이 공존하는 경우에 4색신호등은 기존과 같이 동일한 신호 운영 맵 데이터 구성 체계를 갖고,3색신호등 의 전용신호만 직진과 좌 우회전 신호현시를 별도의 LSU에 배정한다.4색신호등과 3 색신호등이 공존하는 경우에도 접근로별 LSU의 배정은 북 동 남 서의 순을 유지 하고 4색신호등은 앞쪽에 위치한 LSU를 사용하는 것으로 한다(<그림 Ⅸ-21> 참조). 즉,북쪽 접근로가 4색신호등인 경우 LSU 1번을 사용하여 신호등을 구성하고,이에 따라 신호 운영 맵을 구성한다(<표 Ⅸ-16>참조). <표 Ⅸ-15> 신호 운영 맵(Signal Map) 코드 값 출력 방법 코드 값 차량등 보행등 0x00 적색 R 고정 보행 적색 고정 0x01 좌회전 진행 AG 고정 - 0x02 좌회전 후 황색 Y고정 - 0x03 황색 Y점멸 - 0x10 직진 진행 G 고정 보행 녹색 고정 0x20 직진 황색 Y고정 보행 녹색 점멸 0x30 적색 R 점멸 (보행 적색 점멸) 6)경찰청,교통신호제어기 표준규격 스텝 코드값 용도, Ⅸ - 39

50 교통운영체계 선진화 연구 1부 <그림 Ⅸ-21> 4지형 교차로에서 전용신호 운영을 위한 SSR 배정방안 <표 Ⅸ-16> 방향별 전용신호 운영 맵 테이블 구성방안 A 링 B 링 SSR1 SSR2 SSR3 SSR4 SSR5 SSR6 SSR7 SSR8 특수 스 텝 SSR1 SSR2 SSR3 SSR4 SSR5 SSR6 SSR7 SSR8 특수 E 차 번 E 보 차 보 차 보 차 보 차 보 차 보 차 보 차 보 최 최 차 보 차 보 차 보 차 보 차 보 차 보 차 보 차 보 최 최 O 량 행 량 행 량 행 량 행 량 행 량 행 량 행 량 행 소 대 호 O 량 행 량 행 량 행 량 행 량 행 량 행 량 행 량 행 소 대 P P A 8 1 A 8 A 30 2 A 30 Y Y 3 1 비고 G 3 4 G 3 G PG 7 5 G 7 G PF 26 6 G 26 G 60 7 G 60 Y Y 3 1 A 12 9 A 12 A A 40 Y Y 3 1 G 3 12 G 3 G PG 7 13 G PG 7 G PF G PF 25 G G 40 Y Y 3 1 차 량 공란: RED A: RED ARROW G: GREEN Y: YELLOW 보행자 공란: PED. RED PG: PED. GREEN PF: PED. FLASHING Ⅸ - 40

51 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 2.4 LSU 단자 재배정 사용방안 가. 적용범위 및 방법 기존의 LSU 보드의 출력신호의 구성은 보행신호 출력(보행적색신호,보행녹색신 호)과 4개의 차량신호 출력(적색신호,황색신호,화살표녹색신호,녹색신호)의 6개의 출력단자를 갖는다.방향별 차종별 전용신호가 모두 3색신호등에 의한 운영체계로 기존 LSU 보드의 출력을 보행신호와 차량신호로 구분하지 않고 3개씩 그룹으로 구 성하면,3색신호등으로 구성된 전용신호 구동의 출력단자로 재활용할 수 있다.특정 교차로에서 차종별 방향별로 교통류 제어를 전용신호로 변경할 때 요구되는 출력단 자의 수가 48개 이하일 때,기존의 LSU의 출력단자수 48개를 전면적으로 재구성하여 활용하는 것이다. 6개의 LSU 보드는 차량용으로 배정하고,2개의 LSU보드는 보행자 신호구동용으로 배정하여,방향별 차종별 전용신호를 구동한다.이와 같은 방안은 중앙버스전용차로 의 버스전용신호와 3색신호등의 자전거신호등이 병행하여 운영될 때 등기출력의 효 율적 사용을 위한 것이다.그러나 모든 방향에 중앙버스전용차로의 버스전용신호와 자전거신호가 운영될 때 해당 전용신호를 제어하기 위한 출력단자수를 확보할 수 없 는 문제점이 있다.따라서 특정방향에 한하여 중앙버스전용차로 및 자전거신호등이 운영될 때에 적용이 가능하다. 이와 같은 전용신호 구동체계는 모든 방향의 접근로에 직진,좌회전,우회전,버스 및 자전거신호등을 제어하려고 할 때 LSU의 출력단자수가 부족하다.또 보행자신호 등 구동단자가 4개로 제한되어,중앙버스차로구간 등에서 보행자신호를 교통섬을 이 용한 2단 횡단체계로 구성하여 운영할 경우 보행자신호등 구동 출력단자수도 부족할 수 있다.또 기존에 LSU의 출력신호의 물리적 모순검지체계(Red Fail등)를 수용할 수 없어 이에 대한 고려도 병행되어져야 한다. Ⅸ - 41

52 교통운영체계 선진화 연구 1부 나. 출력단자의 구성방안 앞에서 검토한 바와 같이 기존 신호구동부는 최대 8개의 LSU를 확보하고,LSU 당 보행신호(PR,PG)를 포함 4개의 차량신호등 제어단자(R,Y,A,G)를 확보하고 있다. 따라서 직진과 좌회전 또는 우회전의 방향별 교통류의 신호등을 제어하기 위해서는 기존 하드웨어 변경 없이 구현이 가능하다.단,LSU의 출력단자를 3색신호등의 방향 별 신호운영체계에 맞게 배정하여,신호등기선을 재구성(시공)하는 것이 요구된다. LSU 출력단자 재구성 방안은 <표 Ⅸ-17>,<그림 Ⅸ-22>와 같이 1차적으로 차량과 보행자 신호등 출력 LSU를 분리하여 운영하고,2차적으로 LSU에 포함되는 출력단자 를 재배치하는 것이다.따라서 1~6번의 LSU는 3개 단자씩 직진,좌회전 및 중앙버스 전용차로 차량신호등 구동용으로 배정한다.또 7번과 8번째 LSU는 보행신호 구동용 으로 활용한다.차량용으로 배정된 LSU 중 1~4번의 LSU는 직진 및 좌회전 전용신호 를 구동하기 위하여 사용되어지고,5번과 6번의 LSU는 중앙차로 버스전용신호등 및 자전거전용신호를 구동하는 목적으로 사용된다.교차로의 여건에 따라 5번과 6번의 LSU를 버스전용신호 또는 자전거신호 구동용으로 배정하여 사용할 수 있다(<그림 Ⅸ-23>,<표 Ⅸ-18>참조). LSU의 출력단자 재배정방안은 기존의 출력단자의 특성을 고려하여 배정하는 것을 원칙으로 한다.따라서 기존의 차량용 적색,황색,녹색은 직진차량 전용신호 구동용 으로 배정하고,보행자 적색신호 구동출력은 좌 우회전 적색신호 구동용으로,보행녹 색신호 구동출력은 좌 우회전황색신호 구동용으로 배정하고,기존의 화살표시 녹색신 호는 기존 기능과 같이 좌 우회전 녹색신호의 구동용으로 배정한다(<그림 Ⅸ-24>참 조).버스전용신호는 같은 LSU 보드내에서 대향방향에 버스직진신호를 구동하는 것 으로 하여,기존의 차량용 적색,황색 및 녹색신호등의 구동출력은 한쪽 접근로의 버 스전용신호의 적색,황색 및 녹색신호 구동용으로 배정하고,보행자 적색신호 구동출 력은 대향방향 직진버스전용신호의 적색신호 구동용으로,보행녹색신호의 구동출력 은 대향방향 직진버스전용신호의 황색신호 구동용으로 배정하고,화살표녹색신호는 대향방향 직진버스전용신호의 녹색신호 구동용으로 배정한다(<그림 Ⅸ-25>참조).또 자전거신호도 버스신호와 같이 기존의 차량용 적색,황색 및 녹색신호등의 구동출력 은 한쪽 접근로의 자전거전용신호의 적색,황색 및 녹색신호의 구동용으로 배정하고, 보행자 적색신호의 구동출력은 대향방향의 자전거적색신호의 구동용으로,보행녹색 Ⅸ - 42

53 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 신호의 구동출력은 대향방향의 자전거황색신호의 구동용으로 배정하며,화살표녹색 신호는 대향방향 자전거녹색신호의 구동용으로 배정한다(<그림 Ⅸ-26> 참조).7번과 8번의 LSU를 보행신호등 전용으로 재배정하는 방안은 기존 보행적색과 녹색신호출 력은 변경 없이 사용하고,차량용 녹색과 적색신호는 보행신호 적색과 녹색으로 사 용하고,황색과 화살표녹색신호등 구동용 출력단자는 사용하지 않는 것으로 한다 (<그림 Ⅸ-27>참조).그러나 도로의 폭이 넓어 도로중앙에 횡단대기시설 등에 의한 2단 보행신호체계로 운영될 경우 보행신호 출력이 부족한 경우,차량용의 황색 및 화살표 녹색신호를 보행적색 및 보행녹색신호의 출력단자로 배정하여 사용한다. <표 Ⅸ-17> 방향별 3색신호등 구동을 위한 LSU 단자 재배정방안 접근로 동접근로 서접근로 북접근로 남접근로 횡단보도신호용 출 력 단 자 배 정 방 안 비 고 LSU2 LSU5/6 LSU4 LSU5/6 LSU1 LSU3 LSU7 LSU8 (직진차량)(중앙버스)(직진차량)(중앙버스)(직진차량)(직진차량) (보행등1) (보행등3) R1,Y1,G1 R1,Y1,G1 R1,Y1,G1 R1,Y1,G1 R1,Y1,G1 R1,Y1,G1 PR,PG PR,PG (좌 우회전) (자전거) (좌 우회전) (자전거) (좌 우회전)(좌 우회전)(보행등2) (보행등4) R2,Y2,G2 R2,Y2,G2 R2,Y2,G2 R2,Y2,G2 R2,Y2,G2 R2,Y2,G2 R,G R,G -차량적색신호 -차량적색신호 -차량적색신호 -기존 차량용 화살표 제어용으로 배정된 제어용으로 배정된 제어용으로 배정된 및 황색신호 기존 PR단자에서 Red 기존 PR단자에서 Red 기존 PR단자에서 Red 제어용으로 배정된 Fail검지불가 Fail검지불가 Fail검지 불가 단자의 미사용으로 -버스 및 자전거신호 낭비요소 발생 제어용 출력단자 부족 <그림 Ⅸ-22> 기존 LSU 재구성 사용방안 Ⅸ - 43

54 교통운영체계 선진화 연구 1부 <그림 Ⅸ-23> LSU 출력단자 재배정에 의한 방향별 차종별 3색신호등 제어방안 <표 Ⅸ-18> 차량신호 구동용 LSU(1 6)의 출력단자 구성방안 기존 LSU 출력등기 배정 LSU(1~4번) LSU 5/6번 LSU 6/5번 LSU 7,8번 일반차량신호 버스(자전거) 전용신호 자전거(버스) 전용신호 보행신호 PR(적색보행등) AR1 적색화살표차량등 BR1 북/동측 버스적색 BR1 북/동측 자전거적색 PR1(적색보행등) PG(녹색보행등) AY1 황색화살표차량등 BY1 북/동측 버스황색 BY1 북/동측 자전거황색 PG1(녹색보행등) R(적색차량등) R 직진적색차량등 BR2 남/서측 버스적색 BR2 남/서측 자전거적색 PR2(적색보행등) Y(황색차량등) Y 직진황색차량등 BR2 남/서측 버스황색 BR2 남/서측 자전거황색 PG2(녹색보행등) A(화살표시등) AG 녹색화살표차량등 BG1 북/동측 버스녹색 BG1 북/동측 자전거녹색 PR3(적색보행등) G(녹색차량등) G 직진녹색차량등 BR2 남/서측 버스녹색 BR2 남/서측 자전거녹색 PG3(녹색보행등) Ⅸ - 44

55 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 <그림 Ⅸ-24> 직진 및 좌 우회전 3색신호등 구동을 위한 LSU 출력 재구성 방안 <그림 Ⅸ-25> 중앙차로 버스전용신호현시 구동을 위한 LSU 출력 재구성 방안 <그림 Ⅸ-26> 자전거신호등 구동을 위한 LSU 출력 재구성 방안 Ⅸ - 45

56 교통운영체계 선진화 연구 1부 <그림 Ⅸ-27> 보행신호등 구동을 위한 LSU 출력 재구성 방안 다. 하드웨어의 수정방안 앞에서 검토한 바와 같이 기존의 LSU를 사용하여,3색신호등의 전용신호용으로 출 력단자를 재배정하여 사용하는 경우에는 보행신호의 적색 출력단자를 적색신호등 구 동용으로 사용하므로 적색신호 이상(Red-fail)의 검출이 불가능한 문제점이 있다.적 색신호의 이상은 교차로 신호운영에서 교통사고와 밀접한 관계를 갖는 요인으로 LSU의 물리적인 기능에서 반드시 구현되어져야 한다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 LSU를 3색신호등 출력단자에 맞추어 물리 적으로 Red-fail을 검지할 수 있는 소자를 추가하여 설계하여야 한다.그러나 이와 같은 경우는 LSU의 물리적으로 설계변경이 수행되어져야 하므로 현실적으로 현장에 서 적용하는 데에는 한계가 있다. Ⅸ - 46

57 Ⅸ. 교통신호제어기 및 신호등 설계방안 라. 프로그램 수정 전용신호 수용을 위한 등기구동장치의 물리적 변경은 제어기의 구성 및 Back-Plane 등 교통신호제어기 전반에 대한 조정 작업이 요구된다.따라서 기존 교통신호제어기 의 물리적인 구성 변경 없이 등기구동장치인 LSU의 신호등 제어 출력단자를 재배정 하여 활용하는 방안에 대하여 프로그램에서 지원하는 방안에 대하여 검토한다. 1)출력코드 지정 교통신호제어기 표준규격에는 소프트웨어적으로 신호출력을 지정하는 코드체계가 <표 Ⅸ-19>와 같이 4색신호등을 구동하는 LSU 구성에 맞추어 규정되어 있다.따라 서 좌 우회전 및 버스 등 3색신호등의 전용신호등 구동을 위한 LSU의 출력을 제어 하기 위해서는 코드 값이 보완되어야 한다. <표 Ⅸ-19> 4색신호등의 신호 운영 맵 코드 값 출력방법(기존 표준규격) 코드 0x00 0x01 0x02 0x03 0x10 0x20 0x30 LSU 출력 RED ARROW ARROW-YELLOW YELLOW-FLASH 직진GREEN(보행등SOLID GREEN) 직진YELLOW(보행등FLASH GREEN) RED-FLASH 전용신호를 제어하기 위하여 새롭게 구성되는 LSU의 코드 값은 <표 Ⅸ-20>와 같 이 3색신호등을 구동하는 LSU 출력구성에 맞추어 규정한다.LSU의 출력단자가 진진 및 좌 우회전의 방향별 전용신호와 중앙차로 버스전용신호 및 자전거신호등의 3색신 호등을 구동하도록 배정되므로,R1,Y1,G1,R2,Y2및 G2의 고정신호와 해당 출력 단자의 점멸신호를 동시에 구동하기 위한 코드 값이 포함된다.보행신호등은 차량신 호등과 같이 적색과 녹색 출력단자를 이용하여 운영되어짐으로 차량신호와 같은 코 드 값을 사용한다.또 신호등을 개별적으로 소등할 수 있도록 각각의 출력단자를 OFF시키는 코드 값을 사용한다. Ⅸ - 47