신호시간 결정 (신호시간 계획)

 

 

<이론 편>

1. 개요

• 신호시간 계획이란 신호등 운영을 위한 현시체계, 주기길이, 녹색시간, 황색시간 및 전적색시간을 결정하는 과정
• 신호시간은 신호제어 방법, 교차로 형태 및 용량, 차량 및 보행자 교통량 등에 따라 달라짐
• 고정 신호시간 제어와 교통감응 신호제어에서도 운영상 개념과 기능적 특성의 차이로 인해 신호제어 전략이 서로 다르게 설정됨

 

2. 제어변수

 신호제어에는 시간적 요소로서 주기길이(Cycle Length), 현시율(Split), 옵셋(Offset)이 있으며, 이것을 총칭하여 신호제어변수 또는 신호제어 파라메터라 함

 

• 주기 길이(Cycle Length)

     - 교차로의 모든 신호등의 등화가 표출되는데 소요되는 시간

     - 일반적으로 주기길이는 교차로의 포화도가 높아지면 길어지고, 포화도가 낮아지면 짧아짐

 

• 현시율(Split)

     - 현시 ｉ의 유효녹색시간(실제 사용된 녹색시간 길이)을 주기길이 C로 나눈 값 (현시율 gi=ｉ/C)

 

 

• 옵셋(Offset)

     - 주기길이, 현시율은 각 교차로에 대한 제어변수이지만 옵셋은 복수의 신호등에 대한 제어변수임

     - 옵셋에는 절대 옵셋과 상대 옵셋의 2종류가 있음

     - 절대 옵셋 : 해당 신호등이 속한 신호등군의 공통의 기준 신호로부터 녹색시간 시작시점의 차이

     - 상대 옵셋 : 인접한 신호등과의 차이

 

 

3. 신호시간계획 목표 및 사전요구사항

 1) 운영적 요구목표

• 차량과 보행자에 대한 평균지체 최소화
• 교통사고를 유발할 수 있는 잠재적 상충 감소
• 교차로 각 접근로 교통처리용량 최대화

 

 2) 사전조사

• 교차로 방향별 접근로에 대한 차량 및 보행자 통행량 등 교통조사
• 교차로 기하구조 조사
• 교차로 사고유형 및 사고건수를 포함한 사고기록

 

4. 신호시간계획 과정

 신호시간계획은 신호현시, 신호주기, 황색시간, 녹색시간 등을 결정하는 일련의 절차를 말하며, 일반적으로 신호시간계획 절차는 아래와 같음

 

5. 현시체계 결정

 1) 현시결정 시 고려사항

• 신호현시는 상충되는 차량 동선의 위험을 최소화하는 방안으로 계획
• 현시수의 증가는 손실시간의 증가를 초래하므로 현시수를 최소화하도록 함
• 현시계획은 도로 기하구조, 차로이용상태, 교통량, 접근속도, 횡단보도 보행자의 요구사항에 대해 일관성을 갖도록 해야 함
• 현시계획 시 도로에 필요한 안전표지 및 노면표시 설치계획도 함께 고려

 

 2) 보호좌회전과 비보호 좌회전의 결정

  ① 좌회전 방법 판단

 일반적으로 좌회전 교통류를 관리하는 방법은 교차로 교통량이 많아짐에 따라 신호등이 없는 비신호교차로에서부터 교차로 입체화에 이르기까지 아래 그림과 같이 진전됨

(좌회전 교통류 처리방법의 진전)

 

 신호등 설치기준에 적합하고 신호제어 방법이 결정되면, 신호방식을 결정해야 함. 가장 먼저 고려되어야 하는 것은 좌회전 교통류를 비보호로 처리할 것인가 또는 보호좌회전으로 처리할 것인가에 대한 판단이 필요함.

• 비보호 좌회전은 좌회전 교통량과 대향직진 교통량이 비교적 적어 별도의 좌회전 신호현시 없이 일정시간 동안 좌회전 수요를 처리할 수 있는 경우 적용
• 4지 교차로에서 비보호 좌회전 운영 시 2현시 체계로 운영할 수 있어 주기가 짧아지고, 총 손실시간이 감소해 전체적으로 지체가 감소함, 그러나 일정 수준이상의 교통량 및 기하구조 조건을 보이는 교차로는 보호좌회전으로 운영하는 것이 오히려 유리함

(비보호/보호 좌회전 선택과정)

 

 

  ② 비보호 겸용 좌회전(PPLT ; Protected/Permitted Left Turn) 운영 기준

 보호좌회전 신호운영 교차로에서는 다음 사항 중 하나라도 해당되는 경우, 비보호 겸용 좌회전 운영 불가

• 대향 직진차로수 4개 이상 또는 좌회전 사고건수 연간 5건 이상
• 제한속도 70km/h 이상인 교차로
• 대향 직진차량 시거가 교차로에서 85m 이상 확보되지 않는 경우 비보호좌회전을 운영시, 비보호좌회전 운영만으로는 안전확보가 어렵다고 판단되는 경우 보호/비보호 겸용 좌회전 운영
• 차량의 교차로 접근속도가 높은 경우
• 시거불량 교차로
• 휴가철·연휴 등 특정시기에 교통량이 급증하는 교차로

 

 

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<답안작성 예>

 

1. 개요

 1) 교통신호 운영은 도로에서의 위험방지, 교통안전과 원활한 소통을 확보하기 위해 차량 및 보행교통량, 통학로, 교통사고기록, 비보호좌회전 등의 설치기준에 따라 신호기 설치 운영

 2) 신호시간 계획은 현시체계 결정, 주기, 황색시간, 녹색시간 등을 결정하는 일련의 절차

 3)  현시체계 결정 시 좌회전교통류 처리방법에 따라 전체 시스템의 효율성이 결정되기 때문에 신중한 판단 필요

 

2. 신호시간 계획

 1) 신호시간 결정 과정

 

 2) 신호제어변수

  ① 주기 : 신호등 표시 1회전 소요시간

• Websterd의 적정신호주기(Cp) : 

 

  ② 현시율 : 유효녹색시간을 주기 길이로 나눈 값

 

  ③ 분할비 : 1주기 동안 각 현시 비율

 

  ④ 황색시간 : 신호 변경 시 소요되는 현시간 전이 시간

• 적정황색시간(Y) : 

 

  ⑤ 녹색시간 : 교차로 및 횡단보도 이용시간

 

  ⑥ Offset : 상하류부 녹색신호 시작시간 간 간격

• 옵셋(t) :

 

 

 3) 현시체계 결정 시 고려사항

• 상충 차량동선 위험 최소화 계획
• 현시수 최소화, 요구사항에 대한 일관성 확보
• 안전표지 및 노면표시 설치계획 함께 고려
• 좌회전 교통류 처리방법 및 신호방식 결정

 

 4) 좌회전 교통류 처리방법

  ① 좌화전 교통류 처리방법의 진전

 

  ② 보호좌회전 설치기준

• 대향 직진차로수 4차로 이상
• 최고 제한속도 70km/h 이상, 대향차로수 3차로 이상
• 대향 방향 시거 100m 이내
• 좌회전 전용차로 2개 이상
• 좌회전 교통사고 연간 4건 이상
• 좌회전 교통량 90대/시 이상, 대향 직진차량과의 곱이 차로당 50,000대/시 이상

 

3. 결론

 1) 최근 보행자 보호 의무 강화로 보행자 안전을 위한 신호운영 확대 필요

 2) 보행자 안전 및 편리성 향상을 위한 보행자 중심 신호운영방안

• 보행자 대기시간 및 차량 대기행렬 최소화를 위한 신호주기 단축
• 보행 첨두시 및 첨두일 횡단 보행시간 연장
• 우회전차량과 상충 방지를 위한 보행자 운선 출발신호(LPI) 운영
• 교통약자 보호구역 전적색신호(ALL-RED) 운영
• 대로 이상 보행신호 중첩현시 운영

 

 

 

※ 최근(2017년~) 기출 출제 횟수 : 5회

 - 2018년 114회 4교시 : 교차로 설계 시 최적 신호운영체계를 구축하기 위한 방법과 절차에 대하여 설명하시오

 - 2020년 120회 1교시 : 교통신호제어를 위한 주요 제어변수

 - 2020년 122회 3교시 : 교차로에서 좌회전을 통제하는 운영기법의 유형 및 특성과 장·단점에 대하여 설명하시오

 - 2022년 126회 2교시 : 신호제어변수의 종류와 신호연동을 위한 옵셋(offset) 결정방법을 설명하시오

 - 2023년 129회 2교시 : 최적 신호운영을 위한 신호시간 결정 과정과 신호제어변수, 현시체계 결정 시 고려사항에 대하여 설명하시오

 

 

※ 참고자료 : 2022 교통신호기 설치·운영·관리 업무편람, 경찰청