다중 버스정류장의 시내버스 노선 최적 배분 연구

Abstract

실무현장에서 환승시설에 다수의 버스 노선을 각 구역별 버스정류장에 배분할 때 명확하고 객관적인 업무 지침이나 가이드라인이 마련되어 있지 않아 담당자마다 각기 다른 기준을 적용하고 있다. 1999년 「교통체계효율화법」 제정과 더불어 「환승센터 및 복합환승센터 설계・배치기준」이 2015년 고시 되었다. 환승시설의 배치기준은 목적지의 방향이 유사한 버스 노선들을 하나의 정류장 또는 가까운 정류장에 첨두시의 시간당 버스차량 정차대수가 정류장별로 균등해지도록 버스노선을 배치한다.로 하고 있다. 이 기준을 적용함에 있어 의사결정자의 주관적인 판단이 반영될 수 있어 객관적이고 합리적인 기준 마련이 필요하다. 버스정류장 및 정차면 용량을 설명하는 매개변수는 초(Sec) 단위의 연속된 운행단위 값들(차두시간, 정차시간, 소거시간 등)로 도로 및 교통조건에 따라 버스정류장에 도착하는 개별 버스의 도착분포와 승하・차인원에 따라 정차시간이 달라진다. 이를 반영하기 위해서는 미시적 수준에서의 데이터 분석이 필요하다. IT기술 발달과 더불어 교통분야에서도 2000년 초반에 ITS(Intelligent Transport System) 도입되었다. 다양한 검지시스템을 통해 실시간으로 개별 차량에 대해 초(Sec) 단위의 데이터 수집이 가능해져 현장조사에 의존하지 않아도 되는 환경이 구축 되었다. 버스정류장에 실시간으로 도착하는 개별 버스의 특성을 분석하기 위해 초(Sec) 단위의 BIS와 검지기 데이터를 이용 하였다. 본 연구의 주요 결과는 첫째, 버스정류장 용량에 중요한 영향을 미치는 정차시간과 차두시간 분포모형에 대해 K값이 각각 3과 1인 Erlang분포모형을 제시하였다. 실무현장에서 버스정류장의 적정 정차면수를 평가하는데 활용할 수 있도록 차두시간 분포모형의 누적분포 확률을 활용하여 송내 환승시설 적정 정차면수를 평가하였다. 둘째, 실무현장에서 다중 버스정류장에 버스 노선을 배분할 경우 제한된 정보와 시간적 제약으로 실무현장에서 경험하는 경험적 지식과 전문가의 직관적인 판단을 기반으로 하는 방안이 필요하다. 실무현장에서 쉽게 활용할 수 있도록 휴리스틱 접근방법에 의한 노선배분 절차를 매뉴얼 방식으로 제시하였다. 셋째, 휴리스틱 접근방법에 따른 노선배분 계획은 때로는 휴리스틱 조건이 틀릴 수 있기 때문에 그로 인한 오류가 발생할 수 있고 가장 이상적인 해를 제시하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 전체 정류장의 총 대기시간이 최소가 되는 노선배분 해를 목적함수로 하는 최적화 모형을 함께 제시하였다. 휴리스틱 접근방법에 따른 노선배분 계획보다 최적화 모형에서 제시한 노선배분 해가 오전, 오후 첨두시에 모두 대기시간을 최적화 하였다. 넷째, 모형의 일반화를 위한 사후적 검증은 VISSIM을 활용하여 시뮬레이션 하였다. T시간동안 전체 정류장에 진입하는 버스대수 중 대기하는 버스대수 비율을 평가지표로 하여 시나리오별・구역별 대기비율을 평가한 결과 이용자 고려시와 미고려시 모두 감소하는 것으로 평가 되었다. 본 연구를 통해 다중 버스정류장에 도착하는 개별 버스의 운행패턴에 대한 특성치를 제시할 수 있었다. 다중 버스정류장의 효율적 운영을 위해 노선배분 방법론으로 휴리스틱 접근방법과 수리적 모형을 통한 최적화 모형을 제시하였다. BIS를 운영하는 많은 지자체에서 현장 여건에 따라 선택적으로 활용할 수 있으리라 판단되며, 합리적인 버스정류장 시설・운영에 있어 기초적인 연구사례로 활용되기를 기대한다. 향후 확대 추진되는 다양한 환승센터 사례를 토대로 분석 데이터 범위를 확대함이 필요하며 환승 교통수단과 연계한 대중교통 수단분담률 향상방안에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.