자율협력주행차 환경의 고속도로 공사구간 동적합류 및 차로변경 통합제어전략 개발

고속도로에서 공사로 인한 차로폐쇄가 발생하면 병목이 형성되어 혼잡이 발생한다. 따라서공사구간의 도로 운영효율을 개선하기 위해 다양한 교통관리전략이 개발되었으며, 대표적으로 공사구간 상류에 운영하는 합류제어가 있다. 일반차 환경에서는 혼잡시 운전자가 합류에어려움을 겪어 전략 운영에 한계가 존재하나, 자율협력주행차는 통신기능을 활용하여 고도화된 교통관리전략의 운영이 가능하다. 이에 본 연구는 자율협력주행차 환경에서 동적합류제어와 차로변경제어를 통합한 교통관리전략을 개발하였다. 통합제어전략은 공사구간 상류의 점유율을 기준으로 조기합류 또는 지연합류를 운영하며, 비공사차로의 차로별 교통량을 균형화하기 위해 차로를 변경할 차량수를 결정한다. 미시교통시뮬레이션에 자율협력주행차와 전략을 구현하고 분석한 결과 누적 통과교통량, 공사구간 상류의 평균속도 및 네트워크 평균통행시간이 개선되어 도로 운영성이 향상된 것을 확인하였다. 본 연구는 자율협력주행차 환경에서 고속도로 공사구간에 운영하는 교통관리전략을 개발하였다. 기존 동적합류제어의 한계를 극복하여 자율협력주행차 환경에 적합한 운영기준을 사용하였으며, 비공사차로의 차로별 교통량을 균형화하는 차로변경을 통합제어하였다. 전략의 효과를 분석하기 위해 미시교통시뮬레이션 VISSIM에 3차로 네트워크를 구성하고 변동하는 교통수요에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 네트워크 누적 통과교통량을 비교한 결과, 본 연구에서 개발한 교통관리전략은 공사로 인해 발생하는 용량 감소에 효과적으로 대응하였다. 또한 전략의 효과로 공사구간 상류부의 평균속도가 증가하고 정체의 지속시간이 짧아졌으며 도로의 운영효율이 개선되었다. 네트워크 평균통행시간은 기존 동적합류제어를 운영한 경우보다 큰 폭으로 감소하였고, 시뮬레이션 반복 수행에 따른 평균통행시간의 표준편차가 작게 나타나 전략의 효과가 안정적임을 확인하였다. 본 연구는 공사로 인한 차로폐쇄 시 동적합류와 차로변경의 통합제어전략을 개발하고, 시뮬레이션으로 전략의 효과를 분석하여 도로의 운영성이 개선될 수 있음을 확인한 것에 의의가 있다. 자율협력주행차의 시장보급률에 따라 전략에 의한 도로 운영성 개선 정도가 달라지므로 향후 자율협력주행차와 일반차의 혼합 교통류상황에서 전략의 효과 분석이 수행되어야 한다. 또한 본 연구의 차로변경을 유도하는 전략으로 인해 사고 위험성이 높아질 수 있으므로 도로 안전성에 대한 분석이 필요하며, 인접 차로의 차간 간격을 고려하여 차로를 변경할 차량을 선택하도록 알고리즘을 개선할 수 있다.