대중교통 노선망 설계에 관한 해석적 연구의 모형 구조와 풀이 = Model Structure and its Solution of Analytical Research on Transit Network Design

국문 초록 (Abstract)

대중교통 운행계획 수립과정은 이론적인 연구의 특성에 따라 설계, 운영, 그리고 평가 단계로 구분할 수 있다. 운영단계와 평가단계에서 이루어지는 연구들에 대해서는 비교적 체계적으로 정리된 연구와 보고서들이 있으나 설계단계에 관한 연구들은 체계적으로 정리된 적이 없다. 본 연구에서는 대중교통 시스템설계에 관한 기존의 연구들을 검토하여 체계적으로 정리하였다. 또한 해당 연구들의 모형 구조를 자세히 분석하여 이의 풀이법을 정리하여 제시하였다. 설계단계에서 결정되는 결정변수로는 노선(망)의 구조, 노선간격 및 위치, 정류장 간격, 배차간격, 및 소요차량수 등이 있다. 노선설계에 관한 해석적 연구에서는 시스템의 총 비용이 목적함수로 많이 사용되고 이는 이용자의 접근비용, 대기비용, 그리고 통행비용으로 구성되는 이용자비용과 운영자의 운영비용으로 구성된다. 목적함수로 사용되는 대중교통 시스템의 총 비용은 노선간격, 배차간격 등의 결정변수들에 대해 미분 가능하고 미분값을 0으로 만드는 값이 존재하며 2계 미분값이 양수이기 때문에 전역 최적해가 존재한다. 따라서 목적함수의 미분값을 0으로 만드는 결정변수가 목적함수를 최소로 만드는 최적치가 되며 이 최적치에서 각 부분 함수값들은 모두 동일해지게 된다. 본 연구는 대중교통 운행계획 중 설계단계의 해석적 연구에 대한 체계적인 이해를 도모할 것이며, 관련 연구를 활성화시키는데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The planning procedure of a transit operation consists of design, operation, and evaluation according to the research characteristics. There are some review studies on the operation and evaluation procedure, but the research on the design procedure has not yet been organized systematically. In this study, the research on transit system design was reviewed and the model structure and its solution method were arranged. The decision variables of the design procedure are network structure, line spacing or position, stop spacing, dispatching headway, and fleet size. In the analytical research on design procedure, system total cost is generally used as the objective function. System total cost is comprised of user cost, which is the sum of user access, waiting, and travel cost, and operating cost. Total cost of the transit system, used as the objective function, has the unique minimum because it is differentiable. There is a certain decision variable that makes the derivative of the objective function equal to zero and the second derivative of the objective function is positive. Therefore the decision variable that makes the first derivative of the objective function zero is the optimum that minimizes the objective function, and each of the cost components of the objective function become the same. This study is expected to help understanding about the research on the design procedure of transit operation planning and to help be a catalyst for relevant research.

참고문헌 (Reference)

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3 "버스의 최적운행시격 및 보유대수 모형 개발" 대한교통학회 16 (16): 169-176, 1998

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13 "Public Transportation Line Positions and Headways for Minimum User and System Cost in a Radial Case" 97102-, 1975

14 "Public Transportation Line Positions and Headways for Minimum Cost Proceedings of the Fifth International Symposium on Traffic Flow and Transportation" 347360-, 1972

15 "Optimal Parameters for a Coordinated Rail and Bus Transit System" 359374-, 1977

16 "Nearly Optimal Parameters for a Rail/Feeder-Bus System on a Rectangular Grid" 3340-, 1980

17 "Multiple Period Optimization of Bus Transit Systems" 453478-, 1991

18 "Minimum Cost Schedules for a Public Transportation Route-Ⅱ.Examples" 138157-, 1973b

19 "Minimum Cost Schedules for a Public Transportation Route-Ⅰ.Theory" 109137-, 1973a

20 "Minimum Cost Location for Parallel Public Transit Lines" 340350-, 1973c

21 "Lengths and Headways for Parallel Public Transit Lines Having Different Speeds" 209214-, 1976

22 "Dispatching Policies for a Transportation Route" 91105-, 1971

23 "Design of Local Bus Service with Demand Equilibration" 149170-, 1982

24 "Design of Bus Routes for a Many-to-few Travel Demand Proceedings of the Eleventh International Symposium on Transportation and Traffic Theory held in Yokohama" 343362-, 1990

25 "Control Strategies for an Idealized Public Transportation System" 5272-, 1972

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