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대중교통 환승센터 입지선정 모형 연구
A Model and Algorithm for Optimizing the Location of Transit Transfer Centers 원문보기

大韓交通學會誌 = Journal of Korean Society of Transportation, v.30 no.1, 2012년, pp.125 - 133  

유경상 (서울대학교 건설환경종합연구소)

초록
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본 논문에서는 스마트카드 데이터를 이용하여 서울시의 대중교통 환승통행 현황을 분석하고, 이를 통해 환승체계 효율화의 필요성을 살펴보았다. 특별히 환승효율성 제고를 위한 환승센터 건립 시 그 입지선정을 위한 수리모형을 이중구조모형으로 구축/제시하였다. 상위모형은 입지결정 모형으로 지역별 환승센터 개수 및 총건설비용 예산 제약하에서 총통행비용을 최소화하는 선형 0-1 정수모형이고, 하위 모형은 환승센터 입지 여부에 따른 사용자 평형 경로 선택 모형으로 구성된다. 모형의 해법으로 상위 및 하위 모형의 해를 순차적으로 구하는 방법을 제시하였고, 예제네트워크 적용을 통해 해법의 수렴성과 모형의 적용성을 평가하였다. 그 결과 본 논문에서 구축된 모형과 해법을 이용하여 효과적으로 최적의 환승센터 입지를 결정할 수 있음을 확인하였다. 마지막으로, 실제 네트워크에 적용하기 위한 방법론을 검토한 결과 본 논문의 모형과 해법이 현실에서도 충분히 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper deals with the passenger transfer trips counted from smart bus-card data from Seoul transit network to understand the current operational condition of the system. Objective of this study is to relocate the location of the transit transfer centers. It delivers a bi-level programing model. ...

주제어

#대중교통   #환승통행   #환승센터 입지   #이중구조모형   #스마트카드   #사용자평형  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 서울시의 경우 막대한 비용이 요구되는 차내통행 시간 절감을 위한 정책보다는 총통행비용의 약 12%를 차지하는 환승비용 절감에 역점을 두고 관련 정책을 개발하는 것이 투자비용 대비 효과 측면에서 보다 나을 것으로 사료된다. 따라서, 본 논문에서는 환승체계 개선의 핵심인 환승 센터에 초점을 두고 센터 건설시 요구되는 최적 입지선정 방법론 및 관련 수리모형에 대해 연구하였다.
  • 또한, 구축된 모형과 해법을 실제 네트워크에 적용하기 위한 방안도 검토하였다. 마지막으로 Ⅴ장에서는 본 논문의 연구 성과를 정리하고, 향후 추가로 연구되어야 하는 부분에 대하여 간략히 논하였다.
  • 본 논문에서는 서울시의 대중교통 환승통행 현황 분석을 통해 환승체계 효율화의 중요성 및 필요성을 살펴 보고, 특별히 환승센터의 입지 선정을 위한 수학적인 모형을 구축함과 동시에 그 해법 및 적용에 대해 연구하는 것을 목적으로 하였다. 본 논문의 구성은 Ⅱ장에서 서울시의 대중교통 환승통행 현황을 알아보기 위해 스마트카드 일일 데이터로부터 개별 O/D 통행을 생성하고 이를 분석하였다.

가설 설정

  • 0으로 가정하였다. 노드 용량의 경우 환승센터가 입지하지 않은 노드의 경우 5,000, 환승센터가 입지한 노드의 경우는 10,000으로 가정하였으며, 각 노드간 링크 차내통행비용의 경우 혼잡하지 않을 때를 기준으로 [Table 4]의 값을 사용하였다.
  • 또한, 혼잡하지 않을 시 각 노드에서의 환승비용은 모두 10분으로 가정하였으며, 환승센터가 입지할 경우 5분의 환승비용 절감을 가정하였다. 마지막으로, 각 노드의 환승센터 건설비용 예산은 100, 환승패널티(α)는 링크통행비용(차내시간) 대비 3배를 전제로 하였다.
  • 모형의 적용을 위해 노드간 기종점 O/D 통행량은 모두 1,000, 각 링크의 용량은 300, 식(12)의 링크 비용 함수 및 노드 대기/환승비용함수의 파라메터는 각각 0.15, 4.0으로 가정하였다.
  • 한편, 링크의 총통행비용을 구성하는 차내통행비용과 노드에서의 대기/환승비용은 링크통행량 및 대기/환승통행량의 증가에 따라 각각 증가하는 것으로 가정하였다. 차내통행비용의 경우 탑승한 노선의 통행량 증가에 따라 승객이 차내에서 느끼는 불편함도 증가하는 것이 일반적이며, 노드에서의 대기/환승비용의 경우도 발생통행량 및 환승통행량 증가에 따라 승객이 이용하고자 하는 노선의 처음 도착하는 차량에 탑승하지 못할 경우가 발생할 수 있으므로 대기/환승비용이 증가하게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대중교통 통행비용 절감을 위해서 무엇이 필요한가? 이러한 대중교통 통행비용 절감을 위해서는 신대중교통수단 도입, 노선의 신설 및 개편, 차량의 운행빈도 조정, 도로 용량의 확대 등을 통해 차내통행비용 절감 정책을 시행하거나, 환승센터 건설 등 환승체계를 효율화함으로써 환승비용을 줄이려는 다각적인 정책시행이 요구된다. 서울시의 경우 막대한 비용이 요구되는 차내통행 시간 절감을 위한 정책보다는 총통행비용의 약 12%를 차지하는 환승비용 절감에 역점을 두고 관련 정책을 개발하는 것이 투자비용 대비 효과 측면에서 보다 나을 것으로 사료된다.
서울시의 대중교통 통행은 어떻게 구성되어 있는가? 서울시의 대중교통 통행은 [Table 1]에서 보는 바와 같이 서울시 내부통행이 약 60%, 유출입통행이 약 40% 로 구성되어 있고, 수단별로는 버스와 지하철이 각각 43.8%, 38.3%로 버스가 근소하게 더 많이 이용되고 있으며, 환승통행이 전체 통행의 약 29%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 또 [Table 2]를 보면, 서울시 내부에서 이루어지는 일일 총 환승 횟수는 약 280만 건으로 동일 수단간 환승이 38.
환승센터 입지선정 모형의 구축 및 해법에 대한 본 연구의 성과 및 의의는 무엇인가? 첫째, 대중교통 운영자 입장에서 건설비용 예산 및 클러스터내 환승센터 수 제약 하에서 사용자의 총통행비용을 최소화 하는 상위 모형과, 환승센터 입지여부에 영향을 받는 사용자 경로선택의 하위모형을 이용하여, 최적의 환승센터 입지를 결정하는 수리 모형을 이중구조 (bi-level)로 구축/분석하였다. 둘째, 구축된 모형의 해법을 제시하였고 예제네트워크 적용을 통해 제시된 해법이 최적해에 안정적으로 수렴함을 확인하였다. 셋째, 구축된 모형과 해법을 서울시 네트워크에 적용하기 위한 방법론을 검토/제시하였다. 마지막으로, 실제 스마트카드 데이터를 분석하여 서울시의 대중교통 환승통행 현황을 살펴봄으로써 환승체계 효율화의 필요성을 조명하였다.
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참고문헌 (9)

  1. Daskin, M.S.(1995), Network and discrete location: models, algorithms, and applications, John Wiley & Sons, New York. 

  2. Kim, K.(2008), Evaluating location suitability of park-and-ride facilities using GIS, Journal of the Korean association of regional geographers, Vol.14, No.6, pp.718-735. 

  3. Kwon, Y.J. and Kim, H.B.(2005), Establishment of the function and design criteria of different types of transit centers, Journal of Korea Planners Association, Vol.40, No.2, pp.121-131. 

  4. Lifan, L. and Weihua, Z. and Jinxin, H. and Qian, S.(2009), A study on the location selection of public traffic transfer hub based on Improved Particle Swarm Algorithm, ICCTP 2009, ASCE, pp.1216-1222. 

  5. Sheffi, Y.(1985), Urban transportation networks: equilibrium analysis with mathematical programming methods, Prentice-hall, New Jersey. 

  6. Wang, Z.B. and Chen, Y.Y. and Mao, Y.Y.(2010), Development of a planning method for coordinating a public transport network with the location of transfer terminals, ICCTP 2010, ASCE, pp.2530-2539. 

  7. Yu, J. and Liu, Y. and Chang, G.L. and Yang, X.G.(2008), Cluster-based optimization of urban transit hub locations: methodology and case study in china, Transportation Research Record, No.2042, pp.109-116. 

  8. Yu, J. and Liu, Y. and Chang, G.L. and Ma, W. and Yang, X.G.(2008), Cluster-based hierarchical model for urban transit hub location planning: formulation, solution, and case study, Transportation Research Record, No.2112, pp.8-16. 

  9. Yu, J. and Liu, Y. and Chang, G.L. and Ma, W. and Yang, X.G.(2011), Locating urban transit hubs: a multi-criteria model and case study in china, Accepted paper at March 18 by Journal of Transportation Engineering (posted ahead of print). 

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