[논문]미시적 시뮬레이션을 이용한 중앙버스전용차로 효과분석

김명수

doi:10.7855/ijhe.2013.15.2.159

문제 정의

버스전용차로란 버스교통우선처리방안(Bus Priority system)의 가장 일반적인 형태로서 고속도로 및 일반 도로에서 차선을 수평적으로 분리하여 버스에게 특정차로에 대한 통행의 우선권을 부여하는 것으로 도로중앙이나 가로변에 설치한다. 버스전용차로의 설치는 버스와 승용차의 혼합통행으로 인한 통행마찰을 최소한으로 줄여 승객 수송능력이 뛰어난 버스의 통행시간을 단축시킴으로서 버스의 속도 및 정시성을 향상시키고 대중교통 이용을 활성화하는데 그 목적이 있다.
본 연구에서 분석대상 구간에 포함되는 신호운영현황(신호주기, 현시율, 현시체계, 회전통제 등)을 파악하기 위하여 현황조사를 실시하였다.
본 연구에서 분석대상 구간에 포함되는 차로운영현황을 파악하기 위하여 현황조사를 실시하였다. 본 연구에 적용된 차로현황은 Table 2와 같다.
이에 본 연구는 교통체계관리기법(Transportation System Management) 중 대중교통시설의 효율성을 높일 수 있는 방안인 중앙버스전용차로를 대전광역시의 간선도로인 계룡로(월평3~서대전4, 6.3km) 및 대덕대로(대덕대교4~계룡4, 2.6km)를 대상으로 적용하여 Microscopic Simulation인 VISSIM(5.0)을 통해 그 효과성을 연구 하였다.

가설 설정

본 연구에서 분석대상 구간에 포함되는 교통량 현황은 목원대학교 산학협력단에서 2012년 2월에 대전광역시에 제출된「대전광역시 2011년도 교통조사 및 분석 보고서」를 참고하여, 오전 첨두시(08:00~09:00) 교통량을 분석대상 구간의 버스전용차로 시행시간(07:00~09:00) 중 시뮬레이션 분석시간대인 08:00~09:00에 통행하는 교통량을 가정하여 적용하였다.

제안 방법

Microscopic Simulation인 VISSIM(5.0) 통한 중앙버스전용차로의 효과성 분석은 대전광역시 2011년도 교통조사 및 분석 보고서와 대상지역의 교통현황조사를 통해 수집된 자료를 바탕으로 하여 대상구간에 차로제 별 네트워크를 구축하여 실시하였다.
가로변버스전용차로는 현재 대전광역시에 구축되어 있는 교통현황을 바탕으로 네트워크를 구축하였으며, 중앙버스전용차로의 설계기본방향은 국토해양부에서 제시한「버스전용차로 설치 및 운영지침(2008년 개정)」과「간선급행버스체계(BRT) 설계지침(2010년)」기준을 참고하여 네트워크를 구축하였으며 세부적인 사항은 다음의 Table 5와 같다.
중앙버스전용차로를 적용했을 시에는 직진하는 버스와 좌회전하려는 차량 간의 상충이 발생하기 때문에 기존 신호운영을 그대로 적용할 수가 없다. 따라서 신호 운영의 변화가 불가피 하기 때문에 본 연구에서는 2001 KHCS Program을 통해 신호현시 변화에 따른 신호최적화를 실시하여 이를 Simulation 구현 시 적용하였다.
본 연구는 교통체계관리기법(TSM) 중 대중교통시설의 효율성을 높일 수 있는 방안인 중앙버스전용차로를 대전광역시의 간선도로인 계룡로(월평3~서대전4, 6.3km) 및 대덕대로(대덕대교4~계룡4, 2.6km)를 대상으로 적용하여, 대전광역시 2011년도 교통조사 및 분석보고서와 대상지역의 교통현황조사를 통해 분석자료를 마련한 후 오전 첨두시간인 07:00~09:00시 중 08:00~09:00시인 한 시간을 분석대상시간으로 설정 하여 Microscopic Simulation인 VISSIM(5.0)을 통해 그 효과성을 연구하였다.
심운섭(2004)는 도로여건상 양방향으로 중앙버스전용차로를 설치하기 어려운 왕복 6차로의 도로에 설치 운영되고 있는 가변식 중앙버스전용차로의 효율성 평가에 관한 연구를 하였다. 서울~수원간 국지도 23호선(6차로, 폭 30m)와 대로 1-1호선(6차로, 폭 35m)를 대상 구간으로 두 가지 대안인 가변식과 가로변 버스전용차로제를 설정하여 CORSIM(ver 5.0) 시뮬레이션을 통해 버스 및 전체 통행차량에 대한 통행속도, 통행시간, 지체시간, 통행대수, 총 통행인원 등을 비교하여 대안별 효율성을 평가하였다. 그 결과 방향별 교통량의 편차가 크고 도로여건상 양방향 중앙버스전용차로를 설치하기 어려운 왕복 6차로의 도로에 가변식 중앙버스전용차로 제를 도입할 경우, 가변차로와 중앙버스전용차로의 동시 운영효과를 통해 용량을 극대화함으로써 교통흐름을 개선하는데 기여할 수 있을 것으로 나타났다.

대상 데이터

우인택(2004)는 NETSIM을 통해 현재 설치되어 있는 기존 가로 구간 내 버스전용차로의 타당성을 검증하고 버스운영차로 설치여부 및 간선도로 운영방법에 관한 구체적인 차로운영방안에 관한 연구를 하였다. 대상 구간은 대구시 국채보상로의 일부인 청구네거리 ~ 공평네거리(약 2.85km, 도로폭 30m)이며 효과척도로는 통행속도, 통행시간, 평균통행시간, 통행 비용 등을 사용하였다. 분석결과 Peak 시간대의 버스전용차로제의 시행은 효과가 있으나 교통량이 많은 지체구간에서는 통행시간이 길어지기 때문에 상대적으로 높은 시간가치를 적용받는 승용차의 통행비용이 급증하는 것으로 나타났다.
임종환(2010)는 중앙버스전용차로의 버스정류장에서 추월차로의 설치로 버스의 정류장 통행시간이 얼마나 감소하였는지, 그리고 버스의 정차시간, 도착하는 차량 대수, 광역버스의 비율 등을 고려하여 어떤 상황에서 추월차로의 설치가 가장 큰 효과를 내는지에 대한 연구를 하였다. 대상구간은 서울시 뱅뱅사거리역~우성APT역간으로 VISSIM을 통해 분석하였다. 분석결과로는 비첨두시의 경우 추월차로 설치 여부에 따라 버스 통행시간에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었다.
김진석(2006)은 VISSIM을 이용하여 버스시스템의 유형 중 가변, 혼잡, 중앙차로제와 교통량의 변화에 따른 대중교통 및 일반차량의 속도를 비교하여 산출된 결과를 비교‧검증하였으며 차량속도와 차종에 따른 대기 오염 배출량을 측정하여 교통량이 환경오염 분야에 미치는 영향을 분석하였다. 대상구간은 전주시 여의광장 사거리에서 경기장 사거리까지의 구간으로 하였으며 첨 두시 1시간 교통량을 비교하였다. 그 결과 조사구간에서의 교통량의 변화에 따른 차로제의 변화 시 교통량이 증가할수록 타 차로제와 비교하여 중앙차로제를 시행할 경우 통행속도는 향상되었으며, 대기 배출량 측면에서 교통량의 변화에 따른 배출량은 평균적으로 중앙차로제 시행 시 가장 적은 양이 배출되었고, 가로변 차로제와 혼잡차로제 시행 시에는 유사한 양이 배출되는 것으로 나타났다.
본 연구에서 분석대상 구간에 포함되는 통행속도 현황은 2012년 6월 22일에 발표된「대전광역시 BRT 타당성 및 기본계획」을 참고하였다.
본 연구의 대상구간은 계룡로(월평3~서대전4) 및 대덕대로(대덕대교4~계룡4)로 선정하였으며, 구간의 총길이는 계룡로 6.3km와 대덕대로 2.6km이다.
본 연구의 대상구간은 계룡로(월평3~서대전4) 및 대덕대로(대덕대교4~계룡4)로 선정하였으며, 구간의 총길이는 계룡로 6.3km와 대덕대로 2.6km이다.

데이터처리

본 연구에서 Microscopic Simulation인 VISSIM(5.0) 프로그램을 통해 중앙버스전용차로의 효과성 분석 시 다음 Fig. 4와 같은 절차에 의해 결과값을 도출해 내었다.

성능/효과

김영만(2007)은 적극적인 수요관리의 일환으로 서울과 수도권 남부지역의 주요통행경로인 경부고속도로에 대한 평일 출퇴근 버스전용차로제의 도입에 대하여 다양한 시행방안을 수립, 그 적용에 대한 효과분석을 실시하여 실제 도입가능성에 대한 검토를 하였다. CORSIM 모형을 통해 분석한 결과 평일 출퇴근시간대 버스전용차로의 경우 해당 차로를 이용하는 차량에 대해서는 그 효과가 있는 것으로 나타났으며 반대로 비이용 차량의 경우 일정수준 이상의 통행시간 증가를 겪는 것으로 나타났다.
오태훈(2004)은 대구시의 버스전용차로의 운영현황 및 실태 등을 조사 분석하고, NETSIM을 이용하여 버스전용차로의 효과척도인 통행속도와 V/C관계에 따른 모형식을 개발하여 버스전용차로 운영의 효율적인 교통 조건을 찾아 대구시의 버스전용차로 설치기준을 재정립하고자 하였다. 개발한 모형식을 대구시의 버스가로망에 적용하여 그 타당성 구간을 분석한 결과 오전 첨두시는 76.7km, 오후 첨두시는 82.9km 구간이 타당한 것으로 나타나 대구시의 버스전용차로 구간의 100.1km인 것에 비해 오전 첨두시에는 23.4km, 오후 첨두시에는 17.2km가 줄어드는 것으로 나타났다.
결과적으로 가로변버스전용차로에서 중앙버스전용차로 전환하면서 버스정류장 및 전용차로가 도로 중앙에 위치하게 되므로 일반차량들이 이용할 수 있는 차로가 감소하게 되어 일반차량들에게는 통행을 함에 있어 많은 불편함이 발생되는 것으로 나타났다.
0) 시뮬레이션을 통해 버스 및 전체 통행차량에 대한 통행속도, 통행시간, 지체시간, 통행대수, 총 통행인원 등을 비교하여 대안별 효율성을 평가하였다. 그 결과 방향별 교통량의 편차가 크고 도로여건상 양방향 중앙버스전용차로를 설치하기 어려운 왕복 6차로의 도로에 가변식 중앙버스전용차로 제를 도입할 경우, 가변차로와 중앙버스전용차로의 동시 운영효과를 통해 용량을 극대화함으로써 교통흐름을 개선하는데 기여할 수 있을 것으로 나타났다.
대상구간은 전주시 여의광장 사거리에서 경기장 사거리까지의 구간으로 하였으며 첨 두시 1시간 교통량을 비교하였다. 그 결과 조사구간에서의 교통량의 변화에 따른 차로제의 변화 시 교통량이 증가할수록 타 차로제와 비교하여 중앙차로제를 시행할 경우 통행속도는 향상되었으며, 대기 배출량 측면에서 교통량의 변화에 따른 배출량은 평균적으로 중앙차로제 시행 시 가장 적은 양이 배출되었고, 가로변 차로제와 혼잡차로제 시행 시에는 유사한 양이 배출되는 것으로 나타났다.
분석결과로는 비첨두시의 경우 추월차로 설치 여부에 따라 버스 통행시간에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었다. 그러나 첨두시의 경우 정류장의 용량을 초과하는 과다노선배정을 제외한다면 추월차로가 전체통행시간 및 광역버스의 통행시간에 굉장히 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
정만근(2008)은 일반차로 및 중앙버스전용차로 도로 용량 증대를 위한 설계방안 도입 등과 같은 중앙버스전용차로제의 효율성 제고를 위한 도로 및 교통운영체계 수립을 위한 연구를 하였다. 대상구간은 2004년 7월 1일 개통한 도봉~미아로를 선정하였으며 VISSIM 시뮬레이션을 활용하여 통행속도, 교차로 지체, 서비스 수준 등을 분석한 결과 평균통행속도 오후 첨두시간대를 기준으로 15.5km/h에서 23.2km/h로 크게 개선되었고, 교차로 지체는 평균 37.16초/대가 감소하였으며 서비스 수준은 D급 이상으로 향상될 것으로 나타났다.
마이크로 시뮬레이션을 통해 가로변버스전용차로와 중앙버스전용차로를 각각 적용하여 통행시간를 분석한 결과 계룡로의 경우 일반차량의 통행시간은 2,337시간에서 2,683.78시간으로 346.78시간 증가하였으며, 버스의 통행시간은 36.14시간에서 23.67시간으로 12.47시간 감소하였다. 대덕대로의 경우 일반차량의 통행시간은 1,232.
마이크로 시뮬레이션을 통해 가로변버스전용차로와 중앙버스전용차로를 각각 적용하여 평균지체시간를 분석한 결과 계룡로의 경우 일반차량의 평균지체시간은 224.76초에서 297.52초로 72.76초 증가하였으며, 버스의 평균지체시간은 255.74초에서 244.19초로 -11.55초 감소하였다. 대덕대로의 경우 일반차량의 평균지체시간은 311.
마이크로 시뮬레이션을 통해 가로변버스전용차로와 중앙버스전용차로를 각각 적용하여 평균통행속도를 분석한 결과 계룡로의 경우 일반차량의 평균통행속도는 19.14km/h에서 18.72km/h로 0.42km/h 감소하였으며, 버스의 평균통행속도는 16.20km/h에서 23.14km/h로 6.94km/h 증가하였다. 대덕대로의 경우 일반차량의 평균통행속도는 17.
본 연구에서 분석대상 구간인 계룡로와 대덕대로의 시내버스 운영현황 조사결과 먼저 계룡로의 경우 남동 방향과 북서방향 모두 평균 8개의 노선과 시간당 32대의 버스가 통행하고 있었다. 대덕대로의 경우에는 남서 방향에서 평균 7개의 노선과 시간당 32대가 통행하고 있었으며, 북동방향으로는 평균 5.
85km, 도로폭 30m)이며 효과척도로는 통행속도, 통행시간, 평균통행시간, 통행 비용 등을 사용하였다. 분석결과 Peak 시간대의 버스전용차로제의 시행은 효과가 있으나 교통량이 많은 지체구간에서는 통행시간이 길어지기 때문에 상대적으로 높은 시간가치를 적용받는 승용차의 통행비용이 급증하는 것으로 나타났다.
분석결과 계룡로와 대덕대로 모두 가로변버스전용차로와는 달리 중앙버스전용차로를 적용할 시에는 버스정류장 및 전용차로가 도로 중앙에 위치하게 되는 기하구조의 변화에 따라 일반차량들이 통행할 수 있는 차로는 감소하기 때문에 일반차량들의 평균통행속도는 감소하였으며, 평균지체시간과 통행시간은 늘어나게 되었다.
분석결과 평균통행속도에서 계룡로와 대덕대로 모두 일반차량들의 평균통행속도는 각각 -0.42km/h, -0.93km/h로 감소하였으나, 버스의 평균통행속도는 각각 +6.94km/h, +6.16km/h로 증가하였다. 평균지체 시간과 통행시간에서는 일반차량의 평균지체시간은+72.
대상구간은 서울시 뱅뱅사거리역~우성APT역간으로 VISSIM을 통해 분석하였다. 분석결과로는 비첨두시의 경우 추월차로 설치 여부에 따라 버스 통행시간에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었다. 그러나 첨두시의 경우 정류장의 용량을 초과하는 과다노선배정을 제외한다면 추월차로가 전체통행시간 및 광역버스의 통행시간에 굉장히 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
김정빈(2010)은 버스교통량에 따른 중앙버스전용차로 적용 시 통행속도와 총 통행시간을 분석하여 중앙버스전용차로 적용기준에 관한 연구를 하였다. 임의의 도로구현 및 교통조건과 신호조건을 마련하고 VISSIM을 통해 편도 3‧4차로 중앙버스전용차로 시행 전‧후의 통행속도를 비교한 결과 승용차의 경우 시행 전 19.4km/h 에서 시행 후 15.7km/h로 3.7km/h 감소하였고, 버스의 경우 시행 전 11.5km/h에서 시행 후 14.1km/h로 2.6km/h 증가하는 것으로 나타났다. 편도 3차로 교통량 1,200대와 1,500대에서는 버스교통량 200대 이상일 경우 효과가 있고, 교통량 1,800대에서는 250대 이상일 경우 효과가 있었다.
편도 3차로 교통량 1,200대와 1,500대에서는 버스교통량 200대 이상일 경우 효과가 있고, 교통량 1,800대에서는 250대 이상일 경우 효과가 있었다. 편도 4차로 교통량 1,600대에서는 버스교통량 250대 이상일 경우 효과가 있었고, 교통량 2,000대, 2,400대에서는 버스교통량 250대 이상일 경우 효과가 나타나는 것으로 분석되었다.
16km/h로 증가하였다. 평균지체 시간과 통행시간에서는 일반차량의 평균지체시간은+72.76초, +9.66초, 통행시간은 +346.78시간, +159.03시간 증가하였으나 버스의 평균지체시간은-11.55시간, -17.24시간로 감소하였고 통행시간 또한 -12.47시간, -5.47시간으로 감소하였다.

후속연구

따라서 더욱 세분화되고 객관적인 중앙버스전용차로 제의 효과성을 분석하기 위해서는 분석시간대를 비첨두 시까지 늘리고 승‧하차 및 재차인원에 대한 자료수집을 통해 사람지체 및 통행시간가치에 대한 연구의 진행이 필요하겠다. 더불어 버스우선신호 도입에 대한 고려와 중앙버스전용차로제 시행에 따른 기대효과를 가지고 선호의식조사를 실시하여 잠재적인 교통수단분담률의 변화까지 도출하는 연구가 진행되어야 하겠다.
따라서 더욱 세분화되고 객관적인 중앙버스전용차로 제의 효과성을 분석하기 위해서는 분석시간대를 비첨두 시까지 늘리고 승‧하차 및 재차인원에 대한 자료수집을 통해 사람지체 및 통행시간가치에 대한 연구의 진행이 필요하겠다. 더불어 버스우선신호 도입에 대한 고려와 중앙버스전용차로제 시행에 따른 기대효과를 가지고 선호의식조사를 실시하여 잠재적인 교통수단분담률의 변화까지 도출하는 연구가 진행되어야 하겠다.
본 연구는 분석시간대를 오전 첨두시로 한정하여 연구하였기 때문에 전문적인 자료로 이용하기에는 무리가 있으며, 버스 이용객수를 고려하기 위한 자료를 수집하지 못하여 승‧하차 및 재차인원를 고려한 사람지체, 통행시간가치를 분석하지 못하였다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	버스전용차로란 무엇인가?	버스전용차로란 버스교통우선처리방안(Bus Priority system)의 가장 일반적인 형태로서 고속도로 및 일반 도로에서 차선을 수평적으로 분리하여 버스에게 특정차로에 대한 통행의 우선권을 부여하는 것으로 도로중앙이나 가로변에 설치한다. 버스전용차로의 설치는 버스와 승용차의 혼합통행으로 인한 통행마찰을 최소한으로 줄여 승객 수송능력이 뛰어난 버스의 통행시간을 단축시킴으로서 버스의 속도 및 정시성을 향상시키고 대중교통 이용을 활성화하는데 그 목적이 있다.
	중앙버스전용차로를 적용했을 시 장단점은 무엇인가?	중앙버스전용차로제의 도입은 전용차로를 이용하는 버스의 통행은 매우 원활하지만 일반차량들의 통행은 악화되기 때문에 전체적인 교통흐름은 좋지 않은 것으로 판단된다. 그러나 중앙버스전용차로 정책 시행 시 버스 서비스의 질적 향상이 이루어져 이에 따른 버스 이용객 증가와 함께 교통수단선택의 전환에 따른 승용차 이용률의 감소를 기대할 수 있을 것이다.
	버스전용차로의 설치의 목적은 무엇인가?	버스전용차로란 버스교통우선처리방안(Bus Priority system)의 가장 일반적인 형태로서 고속도로 및 일반 도로에서 차선을 수평적으로 분리하여 버스에게 특정차로에 대한 통행의 우선권을 부여하는 것으로 도로중앙이나 가로변에 설치한다. 버스전용차로의 설치는 버스와 승용차의 혼합통행으로 인한 통행마찰을 최소한으로 줄여 승객 수송능력이 뛰어난 버스의 통행시간을 단축시킴으로서 버스의 속도 및 정시성을 향상시키고 대중교통 이용을 활성화하는데 그 목적이 있다.

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