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수도권 고속철도개통에 따른 고속선 병목구간 최적열차운행 체계 연구
Development of Optimal Train Operation System in Bottle-neck Section According to the Opening of High Speed Railway in Seoul Metropolitan Area 원문보기

한국철도학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Railway, v.15 no.6 = no.73, 2012년, pp.631 - 637  

전중근 (Graduate School of Railroad, Seoul National University of Science & Technology) ,  정성봉 (Graduate School of Railroad, Seoul National University of Science & Technology) ,  남궁백규 (Graduate School of Railroad, Seoul National University of Science & Technology)

초록
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수서-평택간 수도권과 호남고속철도 1단계사업이 2014년 말 개통됨에 따라 고속철도의 제2의 도약을 맞이하게 되었다. 하지만, 수도권 고속철도 건설기본계획에 준해 고속열차가 설정될 경우 수도권 고속열차와 기존 고속열차의 합류지점인 평택-오송 구간에서 고속선 선로용량의 최대치에 도달하게 되는데, 이로인해 천안아산역의 정차열차 수를 제한을 받게 되며 장기적으로 열차수요가 늘어나면 고속열차를 추가설정 할 수 없는 제약요인으로 작용이 예상된다. 본 연구는 고속선의 신호체계인 TVM430시스템의 열차설정 이론을 기초로 운행시 격 및 열차횟수를 산정방법을 검토한 후, 첨두시간대 병목구간인 평택-오송간의 최적의 열차운행패턴 적용방안을 제시하였다. 또한 적용방안을 운영에 도입할 경우 기대되는 효과와 문제점을 대안별로 분석하여 현 여건에 맞는 단계적 정책대안을 제시하였다. 분석결과 현재의 고속열차 운영시스템에 최소운행시격을 설정하여 병목구간을 운행한다면 추가투자비용 없이 선로용량초과 문제를 해결할 수 있을 것으로 사료된다. 향후 중장기 열차운영계획 등에 대안들이 반영된다면 고속선 병목구간(MLP, Maxmum Load Point)해소 등 열차운영효율 향상에 기여 할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

New Opening of Suseo-Pyeongteak High Speed Railway (HSR) will be a new leap in the Korean railway history. However if this section of HSR line around Seoul Metropolitan Area opens, the confluence of new HSR and existing HSR line in Pyeongteak-Osong section will cause a bottle neck problem. In other ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 특히 천안아산역의 경우 수도권 인접구간으로 천안아산-서울역간 35분 밖에 소요되지 않아 출퇴근 등 첨두시간대 이용인원이 급격히 증가할 것으로 예측되지만 선로용량 산정 적용시간 (16시간)기준 158회로 열차를 설정할 경우 평균 6분의 시격을 필요로 하고 있어, 첨두시간대 정차열차를 추가투입 할 경우 열차설정의 제약요인으로 크게 작용하여 열차의 감축운행이 불가피하다. 따라서 본 연구에서는 고속선 신호체계인 TVM430 시스템의 열차설정 이론을 기초로 수도권 고속열차 기본계획에서 제시한 개통시점에서의 열차운영횟수를 기준으로 열차설정의 적정성을 검토하고, 특히 병목구간의 정차역인 천안아산역의 정차열차와 통과열차 설정시 열차간 지장시간을 기초로 첨두시간대 고속열차의 운행 패턴을 검토하여 효과적인 열차설정 방안을 제시하고자 한다. 또한 경부고속선 병목구간인 천안아산역의 정차열차로 인한 운전시격의 확대로 열차설정의 한계에 도달할 수 있는 가능성을 진단하여 동구간의 선로증설 등 정책대안을 제시하고자 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 고속선 신호체계인 TVM430 시스템의 열차설정 이론을 기초로 수도권 고속열차 기본계획에서 제시한 개통시점에서의 열차운영횟수를 기준으로 열차설정의 적정성을 검토하고, 특히 병목구간의 정차역인 천안아산역의 정차열차와 통과열차 설정시 열차간 지장시간을 기초로 첨두시간대 고속열차의 운행 패턴을 검토하여 효과적인 열차설정 방안을 제시하고자 한다. 또한 경부고속선 병목구간인 천안아산역의 정차열차로 인한 운전시격의 확대로 열차설정의 한계에 도달할 수 있는 가능성을 진단하여 동구간의 선로증설 등 정책대안을 제시하고자 한다.
  • 이 절에서는 앞에서 제시한 열차운영계획의 개선방안을 토대로 각 대안별 효과를 개략적으로 살펴보았다. Table 6의 개선방안별 효과 및 문제점 비교 결과를 보면 수도권 고속 철도 개통 시 열차설정을 최적화하는 방법이 선행되어야 하며, 수송수요 증가로 천안아산역의 정차열차 설정이 어려울 경우 복합열차를 투입하여 병목구간의 열차설정 제약조건을 단기적으로 해소 할 수 있다.
  • 특히 병목구간 중 천안아산역은 첨두시간대 추가 열차설 정에 제약을 해소하기위해 천안아산역의 정차-통과열차 설정의 최적화를 제안하고, 선로용량 범위내에서 수송량을 극대화하기 위해 복합열차를 운행하는 방안을 단기대책으로 제시하였으며, 선로용량을 초과하여 열차설정이 필요할 경우를 대비하여 장기 개선방안으로 병목구간의 열차설정 한계를 해소하기 위한 복복선 건설방안 등을 대안으로 제시하였다. 이러한 대안은 수송수요의 변화와 투자비용을 고려해 적용할 수 있도록 정책대안을 제시하였다. 따라서 향후 교통 수요와 투자비용 및 그 효과를 고려하여 적시성 있는 투자 계획을 수립하기 위한 연구와 수송수요 증가시 병목구간으로 인해 고속열차 운영의 제약이 도래하는 시점 등을 판단하기 위해서 철도운영 전문가들의 정확한 수요예측과 선로 용량의 한계 등의 비교연구가 필요하다.

가설 설정

  • Table 4에서는 천안아산역에서 1시간당 10개 열차(16시간 160회)를 평균시격 6.0분 이하로 최적배분하는 패턴을 제시하였으며, 천안아산역 정차열차는 첨두시간 기준으로 시간당 4개 열차 이상 설정이 어렵다는 가정이 성립된다. 그러나, 천안아산역의 경우 역세권 신도시의 확장과 서울로의 접근성이 좋아 출퇴근 수요가 급증할 것을 감안하면 첨두시간대의 정차열차 증설요구가 많아질 것이 예상되므로 추가 대안의 검토가 필요하다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
TVM폐색분할은 어떤 순서를 가지는가? 국내고속선의 폐색분할방식은 1992년 프랑스 TGV도입이 결정되면서 프랑스 에서 운영 중 인 TVM430 폐색분할방식을 적용하고 있다. 일반적으로 TVM폐색분할은 여유폐색 구간설정, 최소운전시 격 산출 그리고 열차선로용량산출의 순서로 이루어진다(Fig. 2 참조).
선로용량에 영향을 받는 것은? 마지막으로 선로용량은 폐색장치의 종류, 열차속도, 열차 종별 열차회수, 정차시분,역간 운전시분, 대피설비의 유무, 구내 작업상황, 착발선로의 용량, 보안장치의 취급시분 등에 영향을 받는다. 등속운행을 하는 단일열차의 경우 고속선 선로용량 산정식은 아래와 같다.
운전시격에 영향을 미치는 세부요인은? 첫째, 수도권고속열차가 평택에서 현재의 고속선과 합류하여 한 선로로 운행될 경우 평택접속구간에서 선행열차 통과 후 170KM/H 이하의 속도로 접속할 수 있다. 이 구간 (6,790m)을 300KM/H로 통과하는 시간은 81초이며, 접속 구간을 170KM/H로 진입하는 열차가 300KM/H에 도달시간 은 142초이므로 두 열차의 운전시간 차이(61초)만큼 운전시 격이 증가한다, 연속 300KM/H로 달리던 열차에 수도권 고 속열차 51회(2016)년 기준 수서-대전 27회, 수서-호남 24회 를 170KM/H 이하의 속도로 접속할 경우 열차시격이 증가 (3,110초/일)된다. 다만, 출발역의 열차설정 시격이 최단시격 보다 여유가 있을 경우 운전시격 증가폭이 감소될 수 있다. 둘째, 천안아산역에 정차하는 하행열차가 최고속도(300KM/ H)에서 정차, 출발하여 최고속도 도달시간 7분40초가 열차를 지연시키는 요소로 작용하여 평택-오송구간에서 가장 운전시격이 커지는 곳은 천안아산역이 된다. 또한 천안아산역 정차열차를 전체열차의 50%수준인 79회 수준으로 설정될 경우 정차열차 수에 비례하여 운전시격이 크게 증가하게 된다. 마지막으로 오송역은 세종시의 건설과 맞물려 여객수요가 급격히 증가할 것으로 예측되나 대중교통수단의 연계성 및 거리상으로 접근성이 떨어지고, 정차열차 수(현행24회)가 천안아산역의 48%정도로 설정되어 있으며 세종시 건설이 완 료되는 시점에서 출퇴근시간대 상 하행 각 8회 열차증설계 획을 감안해 보더라도 천안아산역의 정차열차 수 보다 적게 설정되어 있다. 또한 역구내 배선구조상 진입, 진출측의 선로는 분리되어 있어 호남선 하행열차가 진입 할 때만 지장 (2분22초)을 주게되므로 분기점에서의 시격증가와 비슷한 손실시분이 발생하여 천안아산역보다 운전시격 증가가 적다는 것을 알 수 있다.
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참고문헌 (7)

  1. D.-S. Kim (2009) A Study on Improvement of Train Operation Effisiency in the Sestion of ATS, Dept.of Electronic Engineering, Graduate School of Industry Chungnam National University, pp.16-19. 

  2. W.-S. Lee (2009) A Study on the Operation of Express Train of the Seoul Metropolitan Subway Network, Dept. of Railroad Management & Policy Graduate School of Railroad Seoul National University of Technology, pp.23-39. 

  3. Y.-D. Choi (2006) An operational theory for a rapid transit rail way, Korail Human Resources Development Institute, pp.69- 112. 

  4. H.-W. Kim et al. (2009) Measuring the Effectivency in Korean Railway Transport using Data Envelopment Analysis, Journal of the Korean Society for Railway, 12(4), pp.546-547. 

  5. A basic plan for construction of a rapid transit rail way in capital area (The Korea transport institute, 2009), pp.149-203. 

  6. A strategy for construction of KTX rapid transit rail way to make a future green contry (Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, 2010), pp.4. 

  7. A measuring track capacity and a reserch on management to use railroad infrastructure effectively (Korea Railnetwork Authority, 2010), pp.218-289. 

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