기존 수도권 광역철도는 운행시간이 많이 걸리는 완행 위주의 운행을 하기 때문에 통행시간 측면에서 타 교통수단과의 경쟁력이 저하되고 있는 실정이고, 도로교통을 철도로 유인하는데 한계가 있기 때문에 급행열차 운행을 확대 운영해야 한다는 사회적 요구가 지속되고 있다. 특히 수도권 북부와 수도권 남서부 방면은 대도시 생활권 확대로 광역교통수요 증대에 따른 교통 혼잡 가중 및 통행시간 증가 등 사회적 비용이 과다 발생되고 있어 서울도심을 연결하는 급행 기능의 대중교통망체계가 필요하다. 국내에서 가장 효율적으로 급행화를 운행하는 노선은 서울지하철 9호선이며, 김포공항에서 고속터미널까지 27분 소요됨으로써 완행 44분 대비 약 40% 시간 단축 효과가 있고 혼잡도가 최대 240%에 달할 만큼 이용객의 선호도가 상당히 높다. 본 연구의 기술적 결과들은 광역철도의 급행화 방안의 수행을 위해 기여할 수 있을 것이라 기대한다.
기존 수도권 광역철도는 운행시간이 많이 걸리는 완행 위주의 운행을 하기 때문에 통행시간 측면에서 타 교통수단과의 경쟁력이 저하되고 있는 실정이고, 도로교통을 철도로 유인하는데 한계가 있기 때문에 급행열차 운행을 확대 운영해야 한다는 사회적 요구가 지속되고 있다. 특히 수도권 북부와 수도권 남서부 방면은 대도시 생활권 확대로 광역교통수요 증대에 따른 교통 혼잡 가중 및 통행시간 증가 등 사회적 비용이 과다 발생되고 있어 서울도심을 연결하는 급행 기능의 대중교통망체계가 필요하다. 국내에서 가장 효율적으로 급행화를 운행하는 노선은 서울지하철 9호선이며, 김포공항에서 고속터미널까지 27분 소요됨으로써 완행 44분 대비 약 40% 시간 단축 효과가 있고 혼잡도가 최대 240%에 달할 만큼 이용객의 선호도가 상당히 높다. 본 연구의 기술적 결과들은 광역철도의 급행화 방안의 수행을 위해 기여할 수 있을 것이라 기대한다.
As the existing metropolitan area metropolitan railway operates on a one-to-one basis, which leads to long travel times, its competitiveness with other means of transportation is deteriorating. Since there is a limit to attracting road traffic by rail, there is a continuing societal demand to expand...
As the existing metropolitan area metropolitan railway operates on a one-to-one basis, which leads to long travel times, its competitiveness with other means of transportation is deteriorating. Since there is a limit to attracting road traffic by rail, there is a continuing societal demand to expand express train service. Especially in the northern and the southwestern parts of the metropolitan area, a public transportation network system with express function, connecting to the city center of Seoul, is needed because of the social cost of the increase of traffic congestion and the increase of the travel time. The most efficient express service in Korea is Seoul Subway Line 9, which runs in 27 minutes from Gimpo Airport to the high speed terminal; this is a 40% shorter time compared to 44 minutes by car; the congestion in this area is up to 240%, so the preference for this train is quite high. The technical results of this study are expected to contribute to the implementation of an express service metropolitan railway.
As the existing metropolitan area metropolitan railway operates on a one-to-one basis, which leads to long travel times, its competitiveness with other means of transportation is deteriorating. Since there is a limit to attracting road traffic by rail, there is a continuing societal demand to expand express train service. Especially in the northern and the southwestern parts of the metropolitan area, a public transportation network system with express function, connecting to the city center of Seoul, is needed because of the social cost of the increase of traffic congestion and the increase of the travel time. The most efficient express service in Korea is Seoul Subway Line 9, which runs in 27 minutes from Gimpo Airport to the high speed terminal; this is a 40% shorter time compared to 44 minutes by car; the congestion in this area is up to 240%, so the preference for this train is quite high. The technical results of this study are expected to contribute to the implementation of an express service metropolitan railway.
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문제 정의
도입목적의 적절성은 과거 추진당시와 변화된 환경을 감안하여 도입의 필요성 및 도입으로 인한 효과 등이 경제적 관점에서 추구하여야 할 가치가 있는 목적인가를 검토한다. 도입방식의 적절성은 도입 목적을 당성하기 위한 수단으로서 도입이 유일한 대안인지에 대한 여부와 더 효과적인 대안 및 추진전략이 있는지를 검토한다.
3km이며, 운행시격은 20 ~ 60분 간격이고 급행열차가 2회/일 운행되고 있다. 본 연구에서는 관련자료 조사 분석을 통해 일산선 및 경의선 급행열차 도입 방향성을 설정하고 정차역 변경 등을 통해 시나리오별 교통수요 추정결과와 기술적 검토를 병행하여 급행화 가능성 여부를 판단하고자 한다. 기술적으로는 현재 급행화를 운행하고 있는 경의선과 급행화가 시급한 일산선의 급행화 방안을 위한 운전시격 변화와 대피역 선정을 통하여 열차성능 시뮬레이션(TPS)을 수행하였고, 이를 통해 산출한 역간 운전시분과 표정속도를 고려해 열차운전선도를 작성하여 열차운행패턴에 따른 시나리오별 시간 단축 효과를 분석하였다.
본 연구에서는 광역철도의 급행화가 가장 필요한 경의선과 일산선의 현 운행패턴 분석과 시설의 적정성 검토를 수행하여 급행 및 특급열차 도입 가능여부와 운행방안을 제시하였다. 한국철도공사(KORAIL)가 운영주체인 일산선은 1996년 1월에 개통하여 지축~대화까지 총10개역 4~10분 간격으로 운행되고 있으며, 영업거리는 19.
가설 설정
완·급행 혼용 운행시 역간 통행시간의 변화에 따른 교통수단간 전환수요를 재예측해야 하나, 이번 연구에서는 전환수요를 고려하지 않았으며, 미시행시와 시행시의 철도이용 O/D는 변함이 없다는 가정하에 정차역 변경으로 인한 접근시간 변화만을 고려하였다.
제안 방법
“도로·철도 부문 사업의 예비타당성조사 표준지침 수정·보완(제5판)”에서 제시하는 km당 단가를 기초로 한국건설기술연구원의 “건설업 GDP deflator”로 보정하여 적용하였다.
· 시나리오 2-1 : 급행2회(공덕역), 특급2회(서울역) 및 추가 특급(1회)열차를 대곡역에서 무정차로 운행시 06시43분, 07시22분 공덕행 급행열차, 07시 07분, 50분 서울역행 특급열차 및 7시53분 완행 열차의 출발시간을 각 1분 조정하였으며, 06시 13분 완행열차를 특급으로 변경 추가 투입하고 05시28분과 06시13분 완행열차의 출발시간을 2분, 3분 뒤로 조정하였다.
· 시나리오 2-2 : 급행2회(공덕역), 특급2회(서울역) 및 추가 특급(1회)열차를 백마역 및 대곡역에서 무정차로 운행시 06시43 분, 07시22분 공덕행 급행열차, 07시07분, 50분 서울역행 특급열차 및 7시53분 완행열차의 출발시간을 각 2분 조정하였으며, 06시14분 서울역행 특급열차를 추가투입하고 05시28분과 06시13분 완행열차의 출발시간을 2분, 4분 뒤로 조정하였다.
경의선 공덕역 급행열차 및 서울역 특급열차 운영시 시나리오별 표정속도 및 운행시간을 분석하여 운행시간표를 조정하였으며 시나리오별 검토결과는 아래와 같다.
시나리오 설정을 위해서 별도선, 대피선, SKIP-STOP 방식으로 구분하였으며, 노선별 특징 및 시설현황을 검토하였다. 경의선 및 일산선의 열차시간 및 운행계획, 정거장 배선현황 등을 고려하고 급행이 가능한 방안을 모색하였다. 일산선은 10개 지하역사로 되어 있으며, 출근시간의 열차시격이 4~5분 간격으로 조밀하여 SKIP-STOP 방식 적용이 불가능하다.
이러한 수요 추정은 한국교통연구원 국가교통DB센터와 수도권교통본부에서 배포하는 O/D 및 네트워크자료를 활용하는 것을 전제로 한다. 기술적 검토는 시나리오별 물량 및 적정단가 산정을 통해 총사업비를 추정하고, 구조물 형식 등 변경요인이 현저한 부문을 분석하여 설계VE 개념과 같이 철도 본연의 기능을 유지하면서 총사업비를 절감할 수 있는 방안에 대한 검토도 병행하여 수행한다.
본 연구에서는 관련자료 조사 분석을 통해 일산선 및 경의선 급행열차 도입 방향성을 설정하고 정차역 변경 등을 통해 시나리오별 교통수요 추정결과와 기술적 검토를 병행하여 급행화 가능성 여부를 판단하고자 한다. 기술적으로는 현재 급행화를 운행하고 있는 경의선과 급행화가 시급한 일산선의 급행화 방안을 위한 운전시격 변화와 대피역 선정을 통하여 열차성능 시뮬레이션(TPS)을 수행하였고, 이를 통해 산출한 역간 운전시분과 표정속도를 고려해 열차운전선도를 작성하여 열차운행패턴에 따른 시나리오별 시간 단축 효과를 분석하였다.
도입 배경 및 목적, 기대효과 등 본 연구에 대한 기본적인 사항, 최초 사업이 추진되어 타당성 검토 단계에 이르기까지의 상세한 추진경위, 현재까지의 진행현황, 이전 단계까지 축적된 자료 및 현장방문을 통한 보완조사를 실시하여 기초자료를 분석하며, 도입 목적의 적절성 검토와 관련한 쟁점, 경제성 분석과 관련된 연구의 기술적 타당성 검토, 구조물 형식의 선택 등의 시설 측면의 적절성 검토와 관련된 쟁점을 파악한다.
따라서 경의선의 부본선 설치 역사를 활용하여 추가 공사비 없이 열차시격 조정으로 가능한 방식인 SKIP-STOP 방식을 선정하였으며 역별 승하차 인원을 조사·분석하여 SKIP역을 선정, 시나리오 대안을‘Table 7’과 ‘Table 8’와 같이 설정하였다.
본 연구에서는 급행화가 가능한 광역철도를 선정하여 운영현황 및 여건을 조사·분석하고, 시나리오를 작성하여 현 운행과 급행 및 특급열차를 도입한 열차운행을 분석하여 열차운전선도를 작성하였으며, 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.
따라서 대피선 방식을 적용하여야 하나 지축역 외에는 부본선이 없어 부본선 설치 공사비가 발생하는 단점이 발생한다. 부본선 설치가 가능하고 공사비가 최소화 가능한 역을 선별하여 시나리오를 설정하였다.
도입방식의 적절성은 도입 목적을 당성하기 위한 수단으로서 도입이 유일한 대안인지에 대한 여부와 더 효과적인 대안 및 추진전략이 있는지를 검토한다. 선정노선의 적절성은 다른 노선과의 개략적인 비교를 통해 선정된 노선의 기술적 타당성과 경제적 효율성 등을 검토한다.
완·급행 혼용 운행시 역간 통행시간의 변화에 따른 교통수단간 전환수요를 재예측해야 하나, 이번 연구에서는 전환수요를 고려하지 않았으며, 미시행시와 시행시의 철도이용 O/D는 변함이 없다는 가정하에 정차역 변경으로 인한 접근시간 변화만을 고려하였다. 수요예측 시에는 개략적인 분석을 위해각 역에서 승차한 이용객은 종점까지 하차 없이 이동하는 것으로 간주하여, CASE별로 비교하였다. ‘Fig.
4분이 단축되는 것으로 분석되었다. 시나리오 2는 시나리오 1과 동일하며 서울역행 특급열차를 1회 추가 투입하여 운행하는 안으로 검토하였다. 분석결과 백마역과 대곡역을 무정차로 통과하고 06시14분 서울역행 특급열차를 추가 투입하여 운행하는 시나리오 2-2가 통행시간 단축에서 가장 유리한 것으로 분석되었다.
시나리오 설정을 위해서 별도선, 대피선, SKIP-STOP 방식으로 구분하였으며, 노선별 특징 및 시설현황을 검토하였다. 경의선 및 일산선의 열차시간 및 운행계획, 정거장 배선현황 등을 고려하고 급행이 가능한 방안을 모색하였다.
일산선의 대화~지축구간 급행열차 4회 운영시 시나리오별 표정속도 및 운행시간을 분석하여 운행시간표를 조정하였으며 이에 따른 시나리오별 검토 결과는 아래와 같다. 열차운전선도의 작성요령은 한국철도시설공단이 발행한 정거장 선로배선결정 GUIDE BOOK[3]을 참고하였다.
(1) 일산선은 전동차 전용선으로 대화~지축(상행)까지 4~5분 간격으로 완행열차 운행 중으로 전 역 정차를 하고 있다. 현 운행패턴을 유지한 상태로 7시04분, 7시23분, 7시45분, 8시06분 기존 완행열차의 출발시간을 1~3분 조정하여 급행열차로 변경 투입(4회)하여 운행하였으며, 시나리오별로 대화, 마두, 화정, 원당, 지축의 3~5개역을 정차역으로 산정하여 검토하였다. 검토결과 대화, 화정, 지축 3개역만 정차하는 시나리오 1이 현 완행열차 대비 약 7.
아래의 ‘Table 2’의 자료는 “고양시 2030 고양도시기본계획(2016)”에서 조사된 내용이며, ‘Table 3’는 한국철도 공사 홈페이지(info.korail.com)에서 조사된 내용을 정리하였다.
이론/모형
본 연구에서는 기존에 축적된 연구자료를 최대한 활용하고 분석방법론은 KDI의“도로·철도 부문사업의 예비타당성조사 표준지침”을 적용하였다.
일산선의 대화~지축구간 급행열차 4회 운영시 시나리오별 표정속도 및 운행시간을 분석하여 운행시간표를 조정하였으며 이에 따른 시나리오별 검토 결과는 아래와 같다. 열차운전선도의 작성요령은 한국철도시설공단이 발행한 정거장 선로배선결정 GUIDE BOOK[3]을 참고하였다.
철도통행배정 모형의 정산은 KDI의“도로·철도 부문사업의 예비타당성조사 표준지침”에서 제시하는 모형 및 파라미터를 적용하였으며, 전일 O/D 통행량 기준으로 통행배정모형을 정산하였다.
성능/효과
· 시나리오 1-1 : 급행2회(공덕역), 특급2회(서울역) 열차를 대곡역에서 무정차로 운행시 06시43분, 07시22분 공덕행 급행열차, 07시 07분, 50분 서울역행 특급열차 및 7시53분 완행열차의 출발시간을 각 1분 조정하여 운행하고 06시55분, 7시12분, 38 분 완행열차는 급행 및 특급열차의 대피를 위해 능곡역에서 5분간 정차해야 정상운행이 가능하며, 현 급행 및 특급 대비 약 1분 단축되는 것으로 분석되었다.
· 시나리오 1-2 : 급행2회(공덕역), 특급2회(서울역) 열차를 백마역과 대곡역에서 무정차로 운행시 06시43분, 07시22분 공덕행급행열차, 07시07분, 50분 서울역행 특급열차 및 7시53분 완행열차의 출발시간을 각 2분 조정하여 운행하고, 06시55분, 7시 12분, 38분 완행열차는 급행 및 특급열차의 대피를 위해 능곡역에서 5분간 정차해야 정상운행이 가능하며, 현 급행 및 특급 대비 약 2.4분이 단축되는 것으로 분석되었다.
(2) 경의선의 경우 현재 급행 및 특급열차가 운행 중이며, 시나리오 1은 현 운행 패턴을 유지한 채 백마 및 대곡역을 무정차로 운행하는 안으로 대곡역, 무정차시 약 1분, 백마역과 대곡역을 무정차로 운행 시 약 2.4분이 단축되는 것으로 분석되었다. 시나리오 2는 시나리오 1과 동일하며 서울역행 특급열차를 1회 추가 투입하여 운행하는 안으로 검토하였다.
현 운행패턴을 유지한 상태로 7시04분, 7시23분, 7시45분, 8시06분 기존 완행열차의 출발시간을 1~3분 조정하여 급행열차로 변경 투입(4회)하여 운행하였으며, 시나리오별로 대화, 마두, 화정, 원당, 지축의 3~5개역을 정차역으로 산정하여 검토하였다. 검토결과 대화, 화정, 지축 3개역만 정차하는 시나리오 1이 현 완행열차 대비 약 7.9분 단축하여 가장 우수한 것으로 분석되었다.
경의선 구간의 교통 분석결과 경의선 총 이용수요가 시나리오별로 동일하다고 가정하였을 때 ‘Table 17’의 시나리오 2-2가 이용객당 통행시간이 가장 적게 소요되는 것으로 나타나 철도통행시간 측면에서는 가장 유리한 것으로 분석되었다.
시나리오 2는 시나리오 1과 동일하며 서울역행 특급열차를 1회 추가 투입하여 운행하는 안으로 검토하였다. 분석결과 백마역과 대곡역을 무정차로 통과하고 06시14분 서울역행 특급열차를 추가 투입하여 운행하는 시나리오 2-2가 통행시간 단축에서 가장 유리한 것으로 분석되었다.
일산선 구간의 교통 분석결과 일산선 총 이용수요가 시나리오별로 동일하다고 가정하였을 때 ‘Table 16’의 시나리오 1이 이용객당 통행시간이 가장 적게 소요되는 것으로 나타나 철도통행시간 측면에서는 가장 유리한 것으로 분석되었다.
· 시나리오 2-1 : 급행2회(공덕역), 특급2회(서울역) 및 추가 특급(1회)열차를 대곡역에서 무정차로 운행시 06시43분, 07시22분 공덕행 급행열차, 07시 07분, 50분 서울역행 특급열차 및 7시53분 완행 열차의 출발시간을 각 1분 조정하였으며, 06시 13분 완행열차를 특급으로 변경 추가 투입하고 05시28분과 06시13분 완행열차의 출발시간을 2분, 3분 뒤로 조정하였다. 추가 투입된 특급열차는 가좌, 신촌역에 정차해야하고, 06시00, 55분, 7시12, 38분 완행열차는 급행 및 특급열차의 대피를 위해 능곡역에서 5분간 정차해야 정상운행이 가능하며, 현 급행 및 특급 대비 약1분 단축되는 것으로 분석되었다.
· 시나리오 2-1 : 급행2회(공덕역), 특급2회(서울역) 및 추가 특급(1회)열차를 대곡역에서 무정차로 운행시 06시43분, 07시22분 공덕행 급행열차, 07시 07분, 50분 서울역행 특급열차 및 7시53분 완행 열차의 출발시간을 각 1분 조정하였으며, 06시 13분 완행열차를 특급으로 변경 추가 투입하고 05시28분과 06시13분 완행열차의 출발시간을 2분, 3분 뒤로 조정하였다. 추가 투입된 특급열차는 가좌, 신촌역에 정차해야하고, 06시00, 55분, 7시12, 38분 완행열차는 급행 및 특급열차의 대피를 위해 능곡역에서 5분간 정차해야 정상운행이 가능하며, 현 급행 및 특급 대비 약1분 단축되는 것으로 분석되었다.
후속연구
아래의 ‘Table 18’과 ‘Table 19’의 결과는 열차운전 시행세칙(2013)에 따라 선로 최고속도와 하구배 제한속도에 의해서 급행 열차의 시간단축 효과가 크지 않으나 출·퇴근시의 4~5분의 시간단축은 의미가 있는 것으로 판단되어진다. 상기 결과는 급행 및특급열차 도입이 가능한 노선에 대한 기술적 타당성 여부와 운행방안을 제시하여 속도향상 등을 통한 통행시간 절감과 이용효율성을 극대화할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 기존 시설 확장 및 개량을 위해서는 인접한 지장물 등을 고려한 국내 관련 규칙 및 기준의 변화가 필요 할 것으로 판단된다.
따라서 국가철도 인프라시설의 경제적 건설 및 효율적 운영을 위해서는 기존 완행노선의 급행화 사업도 병행하여 추진할 필요가 있다. 향후, 급행화를 통한 속도향상으로 이용객들의 통행시간 단축과 이용효율성 증대, 화석연료 이용 교통수단의 감축으로 쾌적한 교통환경이 조성되어야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
광역철도로 운행되고 있는 노선은 무엇인가?
현재 광역철도로 운행되고 있는 노선은 분당선, 신분당선, 일산선, 과천-안산선을 포함하여 전체 노선연장은 2014년 기준 156.8km로 전 구간 전철화 운행중이다.
국가철도 인프라시설의 경제적 건설 및 효율적 운영을 위해서는 기존 완행노선의 급행화 사업도 병행하여 추진할 필요가 있는데, 그 이유는 무엇인가?
현재 광역급행철도를 신설하기 위한 계획 및 설계가 진행되고 있으나 새로운 광역급행 노선설치는 막대한 국가예산이 소요되는 사업이고 기존 완행노선의 이용객 감소로 이어질 것으로 보여 철도노선 활용측면에서 효율성 저하가 우려된다. 따라서 국가철도 인프라시설의 경제적 건설 및 효율적 운영을 위해서는 기존 완행노선의 급행화 사업도 병행하여 추진할 필요가 있다.
기존 수도권 광역철도에 급행열차 운행을 확대 운영해야 한다는 사회적 요구가 지속되는 이유는 무엇인가?
기존 수도권 광역철도는 운행시간이 많이 걸리는 완행 위주의 운행을 하기 때문에 통행시간 측면에서 타 교통수단과의 경쟁력이 저하되고 있는 실정이고, 도로교통을 철도로 유인하는데 한계가 있기 때문에 급행열차 운행을 확대 운영해야 한다는 사회적 요구가 지속되고 있다. 특히 수도권 북부와 수도권 남서부 방면은 대도시 생활권 확대로 광역교통수요 증대에 따른 교통 혼잡 가중 및 통행시간 증가 등 사회적 비용이 과다 발생되고 있어 서울도심을 연결하는 급행 기능의 대중교통망체계가 필요하다.
참고문헌 (7)
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2016) The third national rail network construction plan.
Korea Railroad.Korea Rail Network Authority (2016) Statistical Yearbook of Railroad 2015.
Korea Rail Network Authority (2011) Guide Book of Station Track Decision Work.
S. B. Chun, S. M. Oh, J. S. Hong (2013) A Study on the express service and compatibility of wide area railway, Spring Conference of the Korean Society for Railway, Yong Pyongt, p. 120.
M. S. Kim (2014) Study on the rapidization for the metro transit system and the related compatible functions, Research report of the Korea Railroad Research Institute, 2014-107, pp. 23-95.
K. J. Ko (2015) Analysis of acceleration and deceleration on high performance train for a metropolitan rapid transit system, Journal of Korean Society of Transportation, 33(6), pp. 564-574.
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