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가설 설정
- KTX 열차의 운행회수는 KTX-Ⅰ(935석)과 KTX-Ⅱ(358석)이 1대 1로 투입하는 것으로 가정하고 평균좌석수인 647석으로 열차운행회수를 산정하여 첨두시 승차율은 100%, 비첨두시 승차율은 75%를 기준으로 산출하였다. KTX열차의 개통초기(2013년) 첨두시 운전시격은 대안별로 40~60분, 비첨두시 운전시격은 대안별로 140~168분까지 이격되는 것으로 나타나므로서 공항철도의 운전시격은 수송수요에 의한 시격으로 산정시 이용객이 만족할 수 없는 서비스 수준으로 도출되었다.
제안 방법
- EMU차량은 운전시격을 감안하여 첨두시 승차율 100%(536석) 기준으로 열차운행회수를 산출하였으며, 비첨두시는 좌석수(156석) 기준으로 열차운행회수를 산출하였다. EMU승차율도 일반 전동차의 승차율을 적용하지 않고 최소 좌석수 기준으로 적용하였으나, 대안별로 2013년 첨두시 30~40분, 비첨두시 44~57분으로 EMU역시 이용객이 요구하는 최소운전시격(현행 AREX운전시격 12분)은 되진 않는 것으로 분석되었다.
- KTX열차 운전시격이 30분, EMU급행 또는 AREX급행 운전시격이 30분 간격일 때는 완행열차의 운전시격을 6.0분 간격 투입시 직행열차 사이 1~2회 정도만 투입 가능하여 공항철도 최소운전시격 2.5분에 여유시분 1.0분을 고려하여 최소운전시격을 3.5분 이상으로 설정하였다. 대안2의 경우 고속, 직행열차 및 완행열차의 운행패턴이 균형되게 나타나 열차운행효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, 검암역 이후구간에도 최대 운전시격이 12분으로 현 운행시격과 비슷하다.
- 각 열차운행 대안별 KTX열차 20분 시격으로 투입시, 서울AREX직행, EMU직행열차를 각 각 30분 시격 투입이 곤란하여 40분 간격으로 조정하였다. AREX완행열차와 EMU완행열차를 KTX와 직행열차 사이 투입시 시간당 각 열차별 운행회수를 산출하면 다음 표와 같다.
- 각 열차운행 대안별 KTX열차 30분 시격을 기준으로 열차운행대안 1~4까지 열차 DIA를 검토하였다. 이때 서울AREX직행, EMU직행열차를 각 각 30분 시격, AREX완행열차와 EMU완행열차를 KTX와 직행열차 사이 투입시 시간당 각 열차별 운행회수를 산출하면 다음 표와 같다.
- 각 열차운행 대안별 KTX열차 60분 시격을 기준으로 열차운행대안 1~4까지 열차 DIA를 검토하였다. 이때 서울AREX직행, EMU직행열차를 각 각 30분 시격으로 투입하고 AREX완행열차와 EMU완행열차를 KTX와 직행열차 사이 투입시 시간당 각 열차별 운행회수를 산출하면 다음 표와 같다.
- 공항철도 고속화 개량방안으로 첫째 신경의선과 공항철도를 연결하는 연결선 구간을 최단거리로 계획하고 설계속도를 90km/h~120km/h로 계획하였으며, 구경의선과 신경의선과 연결을 위한 건넘선 분기기를 고번화(F12, F15, F18.5)하여 당초 연결선 계획보다 약 1.4분 단축하였다.
- 공항철도 고속화를 위해선 노반, 궤도 등 토목적인 측면과 전차선, 신호체계 등 시스템적인 측면을 모두 개량하여야 KTX 및 EMU(180km/h 급) 등 고속화 차량 도입의 효과가 나타날 것으로 판단하여 고속화 개량방안을 다음과 같이 검토하였다.
- 공항철도 구간에 KTX 투입에 따른 고속열차와 저속열차의 운행효율을 최대한 확보하기 위해 부본선 설치역 검토가 필요하여, 계양역, 청라역, 영종역을 중심으로 부본선 설치시 효과를 분석하였다. 분석방법은 앞서 검토한 열차운행패턴 중 KTX운전시격 30분 일때 대안2를 기준으로 검토하였다.
- 공항철도 연계시설 확충사업 기본계획상 수송수요는 다음 표와 같은 열차운행대안으로 산정하였으며, 열차운행 대안1은 「현재 인천공항철도 열차운영 서비스 수준(12회/시) + EMU 차량 변경 + KTX 운행」, 열차운행패턴 대안2는「현재 인천공항철도 열차운영 서비스 수준(12회/시) + 기존 AREX 차량 + KTX 운행」로 설정하였다.
- 공항철도구간의 KTX투입 효과 향상 즉, 고속화를 위해 노반, 궤도 및 시스템의 개량방안으로 「연결선 분기기 고번화」, 토공 상부노반 동상발생 개소에 「동상발생 방지 대책 수립」, 「캔트량 상향조정 및 레일패드 교체」로 침목압축응력과 도상압축응력을 향상, 「마곡대교 곡선구간 방진체결장치 ALT-Ⅱ 증설」로 안전율 1.3에서 2.6배 이상으로 향상, 설계속도 200km/h에서 230km/h까지 증속을 위해 「1,200mm용 Cako250 가동브랫킷」 설치 등의 적용성을 검토하였다. 고속화 개량 방안 중에 가장 큰 효과가 나타난 것은 토공 상부노반 동상발생 개소에 「동상발생 방지 대책」을 수립한 것이다 이를 통해 KTX열차 기준 약 4분20초가 단축되었으며, 전체 고속화개량을 통해 약 5.
- 공항철도구간의 KTX투입시 수송수요 특성상 차량편성 규모와 이용객의 욕구수준 등을 고려할 때 20량 1편성의 KTX-Ⅰ 보다는 10량 1편성의 KTX-Ⅱ가 승객의 서비스 측면에서 유리하나, 공항철도구간에 KTX투입시 경부고속선 및 호남선에 운행중인 KTX차량을 투입하여야 하므로 KTX-Ⅰ, KTX-Ⅱ를 모두 투입하는 것으로 계획하였다. 따라서 공항철도구간을 운행하는 열차는 기존 AREX차량(120km/h) 및 EMU차량(180km/h)을 투입하고, 전국 직결운행을 위해선 KTX-Ⅰ(300km/h) 또는 KTX-Ⅱ(350km/h)를 1:1로 투입하는 것으로 검토하였으며, 공항철도구간만을 운행하는 차량은 기존 AREX차량은 6량1편성, EMU차량은 4량1편성, KTX차량은 20량1편성 또는 10량1편성으로 운행하는 것으로 계획하였다.
- 공항철도구간의 투입열차에 대한 운전시분 분석시 평면, 종단 선형조건 및 속도제한 등 코레일 공항철도공사 ‘운전취급규정’과 한국철도공사 ‘열차운행시행세칙’ 등을 반영하고 고속화개량을 통한 속도향상을 반영하여 열차운전시뮬레이션(TPS분석)을 시행하였다.
- 공항철도에 투입이 예상되는 각 열차별 운행시분 즉, KTX(230km/h), EMU(180km/h), AREX(120km/h)열차에 대해 선형조건과 가속·감속력, 열차저항(출발, 주행, 구배, 곡선, 터널 등), 운전설비, 신호제어설비, 전철설비 등을 고려하여 서울역에서 인천국제공항역까지 열차운행시분을 산정하였으며, 운행시분 산정은 공항철도구간의 고속화를 고려한 노반, 궤도 및 시스템을 개량한 조건으로 열차운전시뮬레이션(TPS, Train Performance Simulation)을 의해 산정하였다.
- 다섯째 고속화에 따른 전차선 개량구간에 설계속도 200km/h까지 수도권형 강관제 브래킷이 적용가능하나 230km/h 이상 구간은 전라선 순천~여수구간에서 개발시험 운행중인 가고 1,200mm용 Cako250가동브래킷을 적용하여 고속운행에 따른 이선율 감소 및 안전한 전력 공급을 확보하므로써 열차속도향상을 시켰다.
- 둘째 공항철도 구간의 횡단구조물 상부노반 동상발생(운서역~계양역 구간)에 따른 동상방지 대책수립을 수립하였다. 즉, 11개소에 비동상재료로 치환하였으며, 10개소의 횡단 B(함)위에 비동상재료치환 및 횡배수공을 설치하여 동상발생 개소를 축소하므로서 현재 60~80km/h 운행속도를 최고운행속도 200km/h까지 향상시킬 수 있었으며, 운행시간은 약 4분 25초를 단축하였고 표정속도를 약 13.
- 공항철도구간의 KTX투입시 수송수요 특성상 차량편성 규모와 이용객의 욕구수준 등을 고려할 때 20량 1편성의 KTX-Ⅰ 보다는 10량 1편성의 KTX-Ⅱ가 승객의 서비스 측면에서 유리하나, 공항철도구간에 KTX투입시 경부고속선 및 호남선에 운행중인 KTX차량을 투입하여야 하므로 KTX-Ⅰ, KTX-Ⅱ를 모두 투입하는 것으로 계획하였다. 따라서 공항철도구간을 운행하는 열차는 기존 AREX차량(120km/h) 및 EMU차량(180km/h)을 투입하고, 전국 직결운행을 위해선 KTX-Ⅰ(300km/h) 또는 KTX-Ⅱ(350km/h)를 1:1로 투입하는 것으로 검토하였으며, 공항철도구간만을 운행하는 차량은 기존 AREX차량은 6량1편성, EMU차량은 4량1편성, KTX차량은 20량1편성 또는 10량1편성으로 운행하는 것으로 계획하였다.
- 공항철도에 투입이 예상되는 각 열차별 운행시분 즉, KTX(230km/h), EMU(180km/h), AREX(120km/h)열차에 대해 선형조건과 가속·감속력, 열차저항(출발, 주행, 구배, 곡선, 터널 등), 운전설비, 신호제어설비, 전철설비 등을 고려하여 서울역에서 인천국제공항역까지 열차운행시분을 산정하였으며, 운행시분 산정은 공항철도구간의 고속화를 고려한 노반, 궤도 및 시스템을 개량한 조건으로 열차운전시뮬레이션(TPS, Train Performance Simulation)을 의해 산정하였다. 또한 이를 기본 운행시분으로 하여 여유시분 및 정차시분을 가미하였으며, 여유시분은 열차가 서행운전 및 여객취급 등으로 다소간의 지연이 발생하는 경우 정상으로 회복할 수 있는 운행시분의 여유를 주므로써 실제 운행시분 및 이례 상황 발생시를 대비하였고 본 고에서는 4%정도(일본, 불란서, 독일, 영국 등에서는 2~6%정도 여유시분 고려)의 여유시분을 고려하였다.
- 공항철도 구간에 KTX 투입에 따른 고속열차와 저속열차의 운행효율을 최대한 확보하기 위해 부본선 설치역 검토가 필요하여, 계양역, 청라역, 영종역을 중심으로 부본선 설치시 효과를 분석하였다. 분석방법은 앞서 검토한 열차운행패턴 중 KTX운전시격 30분 일때 대안2를 기준으로 검토하였다. 분석결과 계양역과, 청라역의 부본선 설치는 현재의 열차운행패턴에서는 불필요한 것으로 분석되었으며, 영종역 부본선 설치시 EMU완행 열차는 검암역에서 반복운행을 시행하지 않고 인천국제공항역까지 운행 가능한 것으로 나타났다.
- 셋째 선형조건을 분석하여 가능한 구간에 캔트량 상향조정(곡선부 10개소, L=11.930km) 및 고탄성 레일패드 교체로 침목압축응력과 도상압축응력을 향상시켜 열차운행 최고속도를 증가시켰으며, 곡선부속도향상으로 운행시간 19초 단축, 레일패드 고탄성화로 운행시간 143초를 단축시켰다.
- 열차 DAI작성을 위한 열차운행시분은 표13, 표14, 표15와 같이 고속화 개량을 시행한 후 TPS분석을 통한 운행시분 산출결과에 여유율 4%를 감안한 운행시분을 기초로 열차 DAI를 작성하였다. 운전시격은 공항철도구간의 최소운전시격이 2.
- 열차운전시격은 각 열차운행패턴별로 KTX의 경우 60분, 30분, 20분 간격, EMU직행 및 AREX직행은 현 공항철도 AREX직통과 같이 30분 간격, EMU완행 및 AREX완행은 현 공항철도 AREX완행처럼 서울~검암역 구간은 6분~3.5분 간격, 검암역~인천국제공항역 구간은 12분 간격을 최대한 준수하는 것으로 검토하였다.
- 열차 DAI작성을 위한 열차운행시분은 표13, 표14, 표15와 같이 고속화 개량을 시행한 후 TPS분석을 통한 운행시분 산출결과에 여유율 4%를 감안한 운행시분을 기초로 열차 DAI를 작성하였다. 운전시격은 공항철도구간의 최소운전시격이 2.5분까지 가능하므로 각 열차별로 최소운전시격을 3.5분에서 60.0분 간격으로 배치하였으며, 고속열차통과 및 완행열차 대피시 최소운전시격은 안전을 고려하여 3.5분으로 적용하였다. 경의선 구간의 운전시격은 첨두시 6.
- 위 개량 내용처럼 공항철도구간의 고속화를 위해 노반, 궤도 및 시스템 개량이 필요한 구간을 각 단계별 개량시 KTX열차 기준 열차운전시뮬레이션(TPS분석)을 통해 열차운행시간을 검토하였다. 고속화를 위한 공항철도구간의 개량전 열차운전시분을 TPS로 분석하면 KTX기준 약 35.
- 각 열차운행 대안별 KTX열차 60분 시격을 기준으로 열차운행대안 1~4까지 열차 DIA를 검토하였다. 이때 서울AREX직행, EMU직행열차를 각 각 30분 시격으로 투입하고 AREX완행열차와 EMU완행열차를 KTX와 직행열차 사이 투입시 시간당 각 열차별 운행회수를 산출하면 다음 표와 같다.
대상 데이터
- KTX고속열차 정차시분은 출입문구조, 열차제어회로방식 등의 이유로 1.5분으로 산정하였으며, AREX차량, EMU차량 등은 간선형전기동차로서 도시철도와 같이 한쪽면 출입문이 4개소로 정차시분을 0.5분으로 선정하였다.
- 차량투입은 기존 AREX(120km/h), EMU(180km/h), KTX(300km/h)차량으로 운행될 것으로 예측되며, AREX차량 투입은 기존 공항철도구간에 현재 투입 가능한 EMU차량이 건축한계, 차량개발, 기존 차량의 내구년한까지 활용성, 새로운 EMU개발기간 등을 감안하여 원활한 차량투입계획이 이루어지지 않을 경우를 대비하였다.
이론/모형
- 열차운행시분을 산정하기 위해 선로평면도에 의한 곡선반경과 선로종단면도에 의한 선로기울기, 터널·교량길이, 역간거리 및 역구내배선 등을 기반으로 하였으며, 열차운행제약 조건인 선로최고속도, 차량최고속도와 하구배 및 곡선에 의한 속도제약 조건과 분기기 통과속도 등에 대한 기준설정은 코레일공항철도공사 ‘운전취급규정’, 한국철도공사 ‘열차운전시행세칙(2010년)’을 기준 등을 참고하여 반영하였으며, 정거장 통과구간의 PSD와 관련한 속도제한과 마곡대교, 영종대교구간의 속도제한을 다음과 같이 적용하였다.
성능/효과
- 2단계는 동상발생개소 개량, 곡선구간 캔트조정 및 체결구 교체 등 궤도보강으로 1단계 대비 약 20초가 단축되었고 3단계는 동상발생개소 개량, 궤도보강 및 마곡대교 개량 등에 따른 고속화방안으로 2단계 대비 3단계에서는 약 15초가 단축되는 것으로 나타났다.
- EMU차량은 운전시격을 감안하여 첨두시 승차율 100%(536석) 기준으로 열차운행회수를 산출하였으며, 비첨두시는 좌석수(156석) 기준으로 열차운행회수를 산출하였다. EMU승차율도 일반 전동차의 승차율을 적용하지 않고 최소 좌석수 기준으로 적용하였으나, 대안별로 2013년 첨두시 30~40분, 비첨두시 44~57분으로 EMU역시 이용객이 요구하는 최소운전시격(현행 AREX운전시격 12분)은 되진 않는 것으로 분석되었다. 따라서 공항철도구간의 수송서비스 향상을 위해선 수송수요에 의한 열차운행회수 산정 보다는 최소한의 서비스 수준을 기준으로 열차운행회수 및 운전시격을 설정하여야 할 것으로 판단된다.
- KTX열차 운전시격이 30분일 때 대안2의 경우 고속, 직행열차 및 완행열차의 운행패턴이 균형되게 나타나 열차운행효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, 검암역 이후구간에도 최대 운전시격이 12분으로 현 운행시격과 비슷하다. 대안1은 검암역 전까지는 균형된 운행패턴이 형성되나, 검암역 이후에 불균형된 운행패턴으로 부본선 설치를 통한 열차운행패턴 조정이 필요하다.
- KTX운전시격이 20분일 때 EMU직행 및 AREX직행의 운전시격이 40분 간격으로 조정이 불가피하고 이 경우에만 직행열차의 규칙적인 운전시격을 유지할 수 있었다. 대안3,4의 경우 KTX 및 직행열차가 편중되게 운행하여야 하고 KTX 또는 직행열차와 완행열차의 교호로 운행할 경우엔 완행열차의 운행회수는 2회/h~4회/h로 대폭 축소되어 열차별 속도차이에 의한 열차운행회수 손실이 가장 크게 나타났다.
- 각 대안별로 열차DIA를 분석한 결과 대안2가 열차별 속도차이가 가장 적고 평행DIA에 가까워 열차운행회수가 가장 많게(15회/h) 나타났으며, 대안4의 경우, 고속열차와 저속열차의 속도차이가 크게 발생하여 열차운행회수 손실이 가장 많고 열차운전시격이 분리하며, AREX완행열차 운전시격이 서울~검암역까지 4.0분~18.0분, 검암역 이후에는 열차회수가 4회/h로 운전시격이 최대 22.7분 까지 이격되어 사실상 열차운행이 불합리한 서비스 수준으로 분석된다. 대안3의 경우 검암역 이후 운전시격 확보를 위해서 검암~인천공항구간의 반복운행이 필요하다.
- 위 개량 내용처럼 공항철도구간의 고속화를 위해 노반, 궤도 및 시스템 개량이 필요한 구간을 각 단계별 개량시 KTX열차 기준 열차운전시뮬레이션(TPS분석)을 통해 열차운행시간을 검토하였다. 고속화를 위한 공항철도구간의 개량전 열차운전시분을 TPS로 분석하면 KTX기준 약 35.8분이 소요되는 것으로 나타났으며, 1단계 동상발생 21개소를 개량한 결과 이 구간 제한속도가 60~80km/h에서 최고속도 200km/h까지 운행 가능하였고 개량 전보다 약 4분20초가 단축되어 동상발생 개소 개량으로 고속화전 대비 약 12%의 운행시간 단축효과가 나타났다.
- 공항철도구간의 고속화개량 후 열차운행시분 및 열차DIA를 작성하여 분석한 결과, KTX운전시격은 60분과 30분 간격으로 투입이 가능하며, 열차운행 대안1「KTX + EMU직행 + EMU완행」과 대안2 「KTX + AREX직행 + EMU완행」가 완행-직행-완행-KTX순으로 적정하게 배치되어 열차운행 효율이 좋은 것으로 나타났다. 열차운행 대안 3「KTX + AREX직행 + AREX완행」과 대안4「KTX + EMU직행 + AREX완행」은 고속열차와 저속열차가 편중 배치되어 열차운행 효율이 불리하며, 완행열차와 급행열차의 운전시격이 큰 차이가 벌어져 검암역 이후에는 현재의 열차운전시격 12분에도 못 미치는 것으로 나타나 적정한 열차운행 대안이 될 수 없었다.
- 넷째 마곡대교 곡선구간은 고속화시 레일두부 횡변위 안전율이 미흡하여 방진체결장치(ALT-Ⅱ)를 증설하므로서 안전율이 1.3에서 2.6배 이상을 확보하였으며, 안전율 확보에 따른 속도향상이 100km/h에서 149km/h이상 향상되는 것으로 나타났다.
- KTX운전시격이 20분일 때 EMU직행 및 AREX직행의 운전시격이 40분 간격으로 조정이 불가피하고 이 경우에만 직행열차의 규칙적인 운전시격을 유지할 수 있었다. 대안3,4의 경우 KTX 및 직행열차가 편중되게 운행하여야 하고 KTX 또는 직행열차와 완행열차의 교호로 운행할 경우엔 완행열차의 운행회수는 2회/h~4회/h로 대폭 축소되어 열차별 속도차이에 의한 열차운행회수 손실이 가장 크게 나타났다.
- 열차운행 대안 3「KTX + AREX직행 + AREX완행」과 대안4「KTX + EMU직행 + AREX완행」은 고속열차와 저속열차가 편중 배치되어 열차운행 효율이 불리하며, 완행열차와 급행열차의 운전시격이 큰 차이가 벌어져 검암역 이후에는 현재의 열차운전시격 12분에도 못 미치는 것으로 나타나 적정한 열차운행 대안이 될 수 없었다. 또한 투입 열차별 열차운행속도 차가 클수록 열차운행회수가 불리하게 나타나고 투입 열차간 열차운행속도 차가 적을수록 평행DIA에 가까워 열차 투입회수가 많고 열차별 운전시격도 균형 배치되어 유리한 것으로 나타났다.
- KTX운전시격 60분 일때 대안2가 열차별 속도 차이가 가장 적고 평행DIA에 가까워 열차운행회수가 가장 많게(15회/h) 나타났으며, 대안4의 경우 고속열차와 저속열차의 속도차이가 크게 발생하여 열차운행회수 손실이 가장 많고 열차운전시격이 불합리하다. 모든 대안의 공통점은 고속열차 및 직행열차 사이에 완행열차가 집중 운행되는 것으로 나타났다.
- 분석방법은 앞서 검토한 열차운행패턴 중 KTX운전시격 30분 일때 대안2를 기준으로 검토하였다. 분석결과 계양역과, 청라역의 부본선 설치는 현재의 열차운행패턴에서는 불필요한 것으로 분석되었으며, 영종역 부본선 설치시 EMU완행 열차는 검암역에서 반복운행을 시행하지 않고 인천국제공항역까지 운행 가능한 것으로 나타났다. 즉 영종역에 부본선 설치시 검암역 반복 및 영종역 대피 등이 가능하여 열차운행 계획수립이 용이한 것으로 분석되었다.
- 공항철도구간의 투입열차에 대한 운전시분 분석시 평면, 종단 선형조건 및 속도제한 등 코레일 공항철도공사 ‘운전취급규정’과 한국철도공사 ‘열차운행시행세칙’ 등을 반영하고 고속화개량을 통한 속도향상을 반영하여 열차운전시뮬레이션(TPS분석)을 시행하였다. 여기에 여유율 4%를 적용하여 운전시분을 산출하였으며, 그 결과 KTX는 검암역 정차시 약 32분, AREX직행은 39.0분, AREX완행은 51.76분으로 나타났고, EMU열차의 경우엔 차량개발 사양에 따라 달라 질수 있으나 EMU직행은 약 32.06분, EMU완행은 43.17분으로 나타났다.
- 열차DIA 작성은 같은 조건을 위해 최소운전시격을 3.5분 간격으로 설정하였으며, KTX열차운전시격별 대안 설정시 대안2 즉, “KTX + AREX직행 + EMU완행” 운행패턴이 평행DIA에 가장 가까워 열차투입회수가 가장 많은 것으로 나타났으며, KTX운전시격 60분일 경우에는 완행열차의 운전시격을 현재의 6.0분 운행이 가능하다.
- 열차운행횟수 및 첨두시 운전시격의 기초가 되는 공항철도구간의 첨두시간, 첨두율 등에 대한 예측은 현재 공항철도 각 역 및 검암역, 인천국제공항역의 개집계표 현황을 바탕으로 재분석 하였으며, 검암역의 경우 오전 07~09시 사이에 36.2%가 집중되는 것으로 분석되었으나, 오후에 첨두시간이 형성되지 않았다. 이유를 분석해보면 인천지역에서 서울쪽으로 출근하는 이동자가 아침시간엔 정시성 확보가 가능한 공항철도를 이용하는 반면, 퇴근시간은 철도의 정시성 보다는 직장에서 집까지 이동하는 동안의 접근성에 더 비중을 두는 것으로 분석되었으며, 더우기 퇴근 후 귀가시간이 분산되는 현상도 첨두시간을 형성하지 않는 사유로 분석된다.
- 대안3,4의 경우엔 완행열차의 집중 현상이 나타나며, 검암역 이후엔 열차운행패턴의 불균형으로 부본선 설치 후 열차운행패턴 조정이 필요하다. 이번에도 대안4가 열차운행 효율이 가장 떨어지는 것으로 분석되었으며, 전체적인 열차운행회수는 KTX운전시격 60분일 때와 비슷하다.
- 이상의 결과를 요약하면 1단계 개량이 운전시분 단축에 가장 큰 효과가 나타났고 4단계 개량시가 가장 작은 효과가 나타났으며, 1단계~4단계까지 개량함에 따라 단축되는 열차운행시분은 약 5.0분이 되는 것으로 나타났다.
- 2%가 집중되는 것으로 분석되었으나, 오후에 첨두시간이 형성되지 않았다. 이유를 분석해보면 인천지역에서 서울쪽으로 출근하는 이동자가 아침시간엔 정시성 확보가 가능한 공항철도를 이용하는 반면, 퇴근시간은 철도의 정시성 보다는 직장에서 집까지 이동하는 동안의 접근성에 더 비중을 두는 것으로 분석되었으며, 더우기 퇴근 후 귀가시간이 분산되는 현상도 첨두시간을 형성하지 않는 사유로 분석된다. 인천국제공항역의 수송수요는 아침보다는 저녁시간에 집중되는 것으로 분석되었으며 이는 공항을 이용하는 여행객 수요가 오후 시간에 집중되기 때문인 것으로 분석되며, 검암역의 출퇴근 이용객보다는 적은 비중으로 나타나고 있다.
- 분석결과 계양역과, 청라역의 부본선 설치는 현재의 열차운행패턴에서는 불필요한 것으로 분석되었으며, 영종역 부본선 설치시 EMU완행 열차는 검암역에서 반복운행을 시행하지 않고 인천국제공항역까지 운행 가능한 것으로 나타났다. 즉 영종역에 부본선 설치시 검암역 반복 및 영종역 대피 등이 가능하여 열차운행 계획수립이 용이한 것으로 분석되었다. 영종역의 부본선 설치를 위해선 영종역사를 기준으로 전후에 종곡선 위치 조정이 필요하고, 종점부 곡선(R=5,000m)을 조정하여 부본선 위치를 확보하여야 한다.
- 둘째 공항철도 구간의 횡단구조물 상부노반 동상발생(운서역~계양역 구간)에 따른 동상방지 대책수립을 수립하였다. 즉, 11개소에 비동상재료로 치환하였으며, 10개소의 횡단 B(함)위에 비동상재료치환 및 횡배수공을 설치하여 동상발생 개소를 축소하므로서 현재 60~80km/h 운행속도를 최고운행속도 200km/h까지 향상시킬 수 있었으며, 운행시간은 약 4분 25초를 단축하였고 표정속도를 약 13.1km/h를 향상 시켰다.
후속연구
- 공항철도 고속화방안은 앞선 검토 자료를 기초로 실제 적용하는데 있어 좀더 구체적이고 현실적인 방안을 모색하고자 본고에서는 공항철도구간의 고속화 가능구간과 노반, 궤도, 시스템개량에 따른 열차속도향상 효과를 분석하고 각 차량별 즉, 기존 AREX(120km/h), KTX(230km/h), 180km/h급 고속EMU(Electric Multiple Unit) 등의 차량투입에 따른 열차운행 대안을 분석하고 가장 효율적인 열차운전시격 및 열차운행 패턴 등을 제시하여 인천공항철도를 이용하는 고객들에게 보다 신속하고 쾌적한 운송수단이 되어 새로운 수송수요 창출은 물론이고 타교통과의 경쟁우위를 확보하여 공항철도가 활성화되기를 기대해 본다.
- 대안3의 경우 검암역 이후 운전시격 확보를 위해서 검암~인천공항구간의 반복운행이 필요하다. 또한 모든 대안의 공통점은 고속열차 및 직행열차 사이에 완행열차가 집중 운행되는 것으로 나타났으며, 이 경우엔 완행열차 6.0분 간격 운행이 충분히 가능하고 공항철도 구간의 비첨두시 운전시격으로 활용이 가능할 것으로 분석된다.
- 공항철도에 KTX수요가 많지 않다면 KTX산천(10량)만 투입하는 방안도 검토할 필요가 있다. 이에 따라 열차승차율 향상은 물론 불필요한 승강장 확장도 축소하고, 인천국제공항역의 KTX-Ⅰ 투입에 따른 일부 기둥철거 배제 등 구조물 안전성 및 열차운행 지장도 최소화가 가능할 것으로 사료된다. 또한 KTX열차운행속도를 축소하여 AREX직행 및 AREX완행열차와 일부 균형을 맞추어 평행다이아에 가깝게 운행한다면 열차운행회수는 증가할 수 있을 것으로 판단된다.
- AREX열차 노후화에 따라 점차 새로 투입될 열차는 고속화가 가능한 EMU차량으로 교체될 것이다. 향후 EMU차량으로 교체시 현재 지하터널의 건축 및 차량한계를 고려하여 차량크기 설정이 필요하고 차후 열차 속도별 신호시스템이 상이한 점을 감안하여 신호시스템의 국산화가 필요한 실정이다. 또한 고속용 EMU차량 투입시 출입문이 KTX처럼 2개인 경우 고속운행에 따른 밀폐는 용이하나 역간 거리가 짧고 동시에 많은 승객이 승·하차를 위해선 현 일반전동차와 같이 최소 4개의 출입문을 장착한 차량으로 고상홈과 저상홈을 같이 사용할 수 있는 차량개발이 필요하다.
- 이는 최근 고객들은 비싼 요금을 지불하고서라도 빠른 교통수단을 선호하고 있어 시간가치의 중요성이 높아짐을 나타내고 있는 것이라 하겠다. 현재의 공항철도 예측수요는 열차회수의 저조 및 주변 개발사업의 지연 등에 따라 적게 나타나고 있지만 공항철도 고속화 개량, 공항철도 연결선 건설 및 KTX 투입 등을 통하여 전국을 연결 운행한다면 인천공항철도를 이용하는 수송수요는 증가 할 것이며, 고객들에게 좀 더 신속하고 쾌적한 운송수단이 되어 새로운 수송수요 창출은 물론, 타교통수단과의 경쟁우위를 확보하여 공항철도가 활성화될 것으로 기대한다.
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