개념 한 쪽
고정시간 신호제어기는 미리 설정된 주기와 현시를 따라 신호를 반복적으로 운용하는 방식을 말한다. 연속된 교차로에서는 인접 교차로 간 녹색 신호 시작 시간 차를 옵셧(Offset)으로 설정하여 차량의 연속 흐름을 확보한다. 최적신호주기 산정에는 손실시간과 현시율 등 특정 변수들이 포함되며, Webster 공식이 널리 사용된다. 신호제어 관련 용어와 공식을 정확히 구분하면 계산형 문제를 쉽게 해결할 수 있다.
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출제기준 단원 「고정시간 신호제어기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 옵셧 계산 | 1 | 거리와 연동속도로 옵셧을 계산하는 방법을 묻나 |
| Webster 최적주기 계산 | 1 | 총 손실시간과 총 현시율을 이용해 최적주기를 산정하는 방법을 묻나 |
| 공식 변수 식별 | 1 | Webster 공식에 포함되는 변수와 포함되지 않는 항목을 구별하는 능력을 묻나 |
옵셧(Offset)은 연속된 신호교차로에서 첫 번째 교차로의 녹색신호 시작 시간과 인접한 두 번째 교차로의 녹색신호 시작 시간 간의 시간 간격을 의미한다. 옵셧은 차량이 교차로 간 이동 시간을 고려하여 설정하며 적절한 옵셧은 정차를 줄이고 연속 통과를 늘리는 효과를 낸다. 옵셧 산정은 거리와 기대 연동속도를 거리 ÷ 속도의 기본식으로 계산하면 된다.
Webster의 최적신호주기 공식은 교차로의 평균 지연을 최소화하기 위해 사용되는 대표적 식으로, 분모에 총 현시율(Y)을 포함하여 주기가 유효하게 설정되도록 한다. Webster 형태의 대표 공식은 C0 = (1.5L + 5) / (1 - Y)로 표현되며 여기서 L은 총 손실시간, Y는 임계차로군의 교통량비 합과 유사한 총 현시율을 의미한다. 이 공식을 통해 주기 길이를 산정하면 교차로의 운용 효율성을 평가할 수 있다.
Webster 공식의 구성 변수에는 손실시간(L), 포화교통량과 비교한 교통량비(현시율) 등이 포함된다. 반면 서비스 수준(Service Level)은 최적주기 산정의 입력 변수로 포함되지 않으며 주로 평가 지표로 사용된다. 따라서 공식의 적용 시 입력 변수와 결과 지표를 혼동하지 않는 것이 중요하다.
황색신호 시간 산정과 관련된 개념은 인지-반응 시간, 차량의 감속능력, 정지거리 등 운전자의 제동과 관련된 요소들이 주요 고려 대상이 된다. 정지선의 폭은 차량의 제동 거리 계산과 직접적인 관련이 적으므로 황색시간 산정의 주요 인자로 보지 않는다. 신호계획 문제는 목적에 맞는 변수를 우선적으로 확인하여 접근해야 한다.
옵셧 계산 예시는 인접 교차로 간 거리 400m와 연동속도 50km/h가 주어질 때 거리 ÷ 속도의 기본식으로 접근한다. 속도 50km/h를 m/s로 바꾸면 50 ÷ 3.6 ≈ 13.89 m/s이므로 시간은 400 ÷ 13.89 ≈ 28.8초가 되어 필요한 옵셧은 약 28.8초가 된다.
Webster 최적신호주기 계산 예시는 세 현시의 현시율 합이 0.7이고 현시당 손실시간이 3초일 때 총 손실시간 L = 3 × 3 = 9초로 계산한 뒤 C0 = (1.5L + 5) / (1 - Y)에 대입한다. 분자는 1.5×9+5 = 18.5, 분모는 1-0.7 = 0.3이므로 C0 ≈ 18.5 ÷ 0.3 ≈ 61.67초로 약 62초가 된다.
Webster 공식의 입력 변수 식별 예시는 공식에 포함되는 변수로 손실시간, 포화 대비 교통량비, 접근로 교통량 등이 있고 서비스 수준은 포함되지 않음을 근거로 하여 보기들을 소거하는 방식으로 문제를 해결할 수 있음을 보인다.
Webster의 최적신호주기 산출공식에 포함되지 않는 것은?
정답 ④ · 문항은 Webster의 최적신호주기 산출식에 어떤 요소가 포함되지 않는지를 묻고 있다. Webster 공식은 손실시간과 포화교통량 대비 교통량 비율(Y) 등 신호 운용과 직접 관련된 변수들을 사용하므로 손실시간과 포화교통량, 접근로 교통량은 공식 구성 요소에 해당한다.
웹스터 최적신호주기 공식은 손실시간, 포화교통량, 접근로 교통량을 변수로 사용하며 서비스 수준은 포함되지 않는다.
연속된 신호교차로에서 첫 번째 신호등의 녹색신호시작시간과 두 번째 신호등의 녹색신호시작시간과의 시간간격을 의미하는 것은?
정답 ④ · 문항은 연속 신호교차로에서 인접 신호등 녹색신호 시작시간 간의 시간차를 가리키는 용어를 묻고 있다. 교차로 간 녹색 시작의 시간 차이는 차량 흐름의 연속성을 위해 설정하는 옵셋(offset)으로 정의된다.
신호교차로 간 녹색신호 시작 시간 차이는 차량의 원활한 이동을 위한 옵셋(Offset)으로 정의된다.
주기가 같은 인접한 두 개의 교차로를 연동시키려고 한다. 두 교차로간 거리가 400m 이고 연동속도는 50km/h 일 때, 필요한 옵셋(Offset)은? (단, 두 교차로 모두 녹색신호 시작 때 대기차량이 없음)
정답 ② · 문항은 두 교차로간 옵셋(offset)을 계산하는 문제로 거리와 연동속도를 이용해 이동 시간을 구하면 된다. 거리 400m, 연동속도 50km/h을 초단위로 환산하면 50km/h = (50×1000)/3600 = 13.888...
옵셋은 두 교차로 간 거리를 연동속도로 나눈 이동 시간이다.
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