5.9 교통 규칙 준수와 의사 결정

1. 개요

자율주행 차량은 운용 지역의 교통 법규를 준수하여야 하며, 판단 모듈은 교통 규칙을 의사결정 과정에 명시적으로 반영하여야 한다. 교통 규칙의 준수는 법적 의무일 뿐만 아니라, 다른 교통 참여자와의 예측 가능한 상호작용을 보장하여 전체 교통 시스템의 안전성을 유지하는 데 필수적이다.

2. 교통 규칙의 유형

2.1 정적 규칙

도로 인프라에 의해 고정적으로 정의되는 규칙이다.

• 속도 제한: 도로 구간별 최대 허용 속도
• 차선 규정: 주행 차선, 추월 차선, 전용 차선(버스 전용 등)의 사용 규칙
• 통행 제한: 일방통행, 진입 금지, 높이/중량 제한
• 주정차 규제: 주정차 금지 구역, 시간 제한 주차 구역

2.2 동적 규칙

교통 신호, 교통 통제원 등에 의해 실시간으로 변화하는 규칙이다.

• 교통 신호: 적색(정지), 황색(주의), 녹색(진행), 화살표 신호
• 가변 속도 표지: 기상 조건이나 교통 상황에 따라 변경되는 속도 제한
• 교통 통제원의 수신호: 공사 구간, 사고 현장 등에서의 임시 교통 통제

2.3 암묵적 규칙

법규에 명시되어 있지 않으나 안전한 교통 흐름을 위해 관행적으로 따르는 규칙이다.

• 우선권 양보: 좁은 도로에서의 양보 관행
• 지퍼 합류(Zipper Merge): 합류 구간에서 교대로 진입하는 관행
• 비상 차량 양보: 사이렌을 울리는 긴급 차량에 대한 양보

3. 교통 규칙의 구현 방법

3.1 제약 조건으로의 통합

교통 규칙을 동작 계획의 제약 조건(Constraint)으로 변환하여 궤적 생성 과정에 반영하는 방법이다.

• 속도 제한: v(t) \leq v_{\text{limit}} \quad \forall t
• 적색 신호 시 정지선 준수: s(t_{\text{stop}}) \leq s_{\text{stop line}} (적색 신호 기간 중)
• 차선 경계 준수: d_{\text{lat}}(t) \in [d_{\text{left}}, d_{\text{right}}] \quad \forall t

3.2 비용 함수로의 통합

교통 규칙 위반에 대한 높은 비용(Penalty)을 비용 함수에 추가하여, 규칙을 준수하는 궤적이 자연스럽게 선택되도록 하는 방법이다. 경성 제약(Hard Constraint)으로 표현하기 어려운 규칙(예: 과속의 정도에 따른 비용)에 적합하다.

3.3 규칙 기반 검증기 (Rule-Based Checker)

궤적 생성 후, 별도의 규칙 기반 검증기가 생성된 궤적의 교통 규칙 준수 여부를 검사하고, 위반이 감지되면 궤적을 거부하거나 수정을 요청하는 방법이다.

4. 교통 규칙과 안전의 충돌

교통 규칙의 엄격한 준수가 오히려 안전을 위협하는 상황이 발생할 수 있다. 예를 들어, 긴급 차량을 위해 실선을 넘어 양보하거나, 도로 위 갑작스러운 장애물을 회피하기 위해 일시적으로 반대 차선을 사용하는 경우이다. 판단 모듈은 이러한 예외적 상황을 인식하고, 안전을 최우선으로 하여 교통 규칙의 일시적 위반을 허용하는 의사결정 로직을 포함하여야 한다.

이러한 예외 처리는 일반적으로 우선순위 기반 규칙 체계로 구현된다. 안전(충돌 회피)이 최고 우선순위를 가지며, 교통 법규 준수, 효율성, 쾌적성의 순서로 우선순위가 설정된다.

5. 참고 문헌

• Rizaldi, A., Kouskoulas, Y., & Althoff, M. (2017). Formalizing traffic rules for machine-readable representation. Proceedings of the IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), 418–423.

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