열차 혼잡도 실시간 표출 시스템 구현에 관한 연구 = A Study on the Implementation of a Real-Time Train Congestion Display System

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 전동차 대차 하부에 설치된 응ㆍ하중 센서를 기반으로 열차 혼잡도를 측정하고 이를 실시간으로 표출하는 유ㆍ무선 정보통신 시스템 구현에 관한 硏究이다. 본 논문의 목적은 전동차에서 측정된 응ㆍ하중 값을 기본 정보로 열차 내 혼잡 정도를 산정하고, 이를 상용 무선망 및 도시철도 유선(폐쇄)망으로 전송한 후 종합관제실과 역사 상ㆍ하선 승강장에 실시간으로 표출하는 시스템을 구현하는 방법 및 표출된 혼잡도의 신뢰성을 검증하는 연구이다. 최근 버스, 철도 등 대중교통 혼잡으로 인한 안전사고가 사회적 문제로 대두되고 있다. 도시철도는 대중교통의 핵심 수단으로 높은 정시성과 대량 수송 능력을 갖추고 있으나 출ㆍ퇴근 Rush Hour 시간대를 중심으로 혼잡 도가 집중되는 문제가 제기되고 있으며, 이는 단순한 불편을 넘어 승객의 안전사고 위험을 증가시키고 있다. 특히, 코로나-19 이후 비접촉, 비혼잡 환경에 대한 사회적 요구가 증가하면서 대중교통에 대한 실시간 정보 요구 등 혼잡도에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 국토교통부는 철도안전관리체계 기술기준을 일부 개정하여 열 차와 역사의 혼잡도를 4단계로 분류하고, 비상사태 유형에 혼잡도를 추가 하는 등 밀집ㆍ혼잡 관리를 강화하고 있는 추세이다. 혼잡도 측정 방법에는 역무 자동화 설비, 전동차 하부의 응ㆍ하중 센서, 차내 CCTV 카메라, 이동통신사 데이터 및 목측(目測) 등 다양한 방법이 있으며, 본 논문에서는 차량 TCMS에서 얻어진 AS 응ㆍ하중 값을 기반으 로 혼잡도를 측정하였다. 혼잡도에 관한 기존의 연구는 혼잡도 개선, 혼잡 도 분석 방법 및 혼잡도 시스템 등으로 분류할 수 있으며, 본 논문에서는 기존의 연구를 검토 및 보완하여 혼잡도 데이터를 유ㆍ무선 네트워크와 보 안 시스템을 통과하여 표출하는 전체 과정과 측정값의 보정ㆍ검증을 통한 신뢰성 있는 시스템 구현에 초점을 두어 연구하였다. 한편, 기존의 혼잡도 안내는 주로 객실 디스플레이 장치, 승강장 행선안내게시기 및 스마트폰을 통한 혼잡도 제공 등 대부분 승객의 자발적인 분 산을 유도하는 목적으로 이용되고 있어 과밀 상황 발생 시 관제 경보 등 체계적인 대응은 다소 미흡한 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 혼잡도 를 관제실에 실시간으로 표출하고, 혼잡도 190% 이상 등 심각 단계 발생 시 관제사가 이를 즉시 인지하여 신속한 비상 대처가 가능하게 하였다. 연 구 결과를 통해 개정된 철도안전관리체계 사항을 철저히 준수함은 물론 도시철도를 이용하는 승객에게 더욱 안전한 승ㆍ하차 환경을 제공하는 효율 적인 방법을 제시하고자 한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구의 필요성 및 목적 1
• 1.2 연구의 범위 4
• 1.3 논문의 구성 5
• Ⅱ. 선행 연구 및 열차 혼잡도 측정 방법 6
• 2.1 혼잡도 관련 선행 연구 검토 6
• 2.2 열차 혼잡도 개요 및 산정 방법 9
• 2.3 열차 혼잡도 측정 방법 12
• 2.4 열차 혼잡도 검증 16
• Ⅲ. 열차 혼잡도 측정, 전송 및 표출 방안 17
• 3.1 전체 시스템 개요 17
• 3.2 전동차 응ㆍ하중 값 측정 18
• 3.3 열차와 종합관제실 간 데이터 전송 20
• 3.4 종합관제실과 역사 간 데이터 전송 24
• 3.5 네트워크 보안 30
• Ⅳ. 열차 혼잡도 측정값 보정 33
• 4.1 측정값 보정 및 선형 회귀분석 33
• 4.2 목측 신뢰도 향상을 위한 CCTV 개선 44
• 4.3 결과 및 기대효과 49
• Ⅴ. 결론 50