복합수단 통합교통망을 활용한 수단선택-통행배정기법의 개발 = Development of A Traffic Assignment Technique for Intermodal Transportation Network

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The analysis model consists of the mode choice and the route one which are in the form of independently on each other has limitation in building realistic travel pattern because of the lack of ability to consider transfer among modes. The purposes of this study, therefore, were to develop the mode choice-traffic assignment model capable of considering the interaction between mode and route choice, in order to realize the model, and to established the Intermodal Transportation Network linking other network of various travel characteristic structurally.
In developing the mode choice-traffic assignment model, the new type of mode was defined and it was developed to make the path-searching considering transfer among modes in the Intermodal Transportation Network to be possible. The definition of modes were subdivided into 23 kinds in accordance with the number of selected mode and the combination using the surveyed data previously. The routes of each mode were searched by calling the traffic network of modes used in the Intermodal Transportation Network and by appling the Link based Shortest Path Algorithm, in which it was assumed that the shortest path of modes related to transit did not consider invehicle-time. The built Intermodal Transportation Network has the structure of connecting the previous traffic network of each mode to the transfer link, in case of bus for example, the traffic network was developed for each route using the node and link with the concept of expanded traffic network.
In order to ensure the consistency of the result, the combined mode travel volume, from the proposed model in this study, the Loop system in which the mode choice and traffic assignment are repeated was applied. The consistency menas a stable state in which the mode and route are fixed. The statistical test for the consistency were performed by applying the L2-Norm Statistics that is capable of investigating the change of o-d Pair volume vector. The simulation with the developed model showed that its consistency is close to zero.
For the Implimentation, the policy effectiveness of the three Gus of Kang-nam, Seo-cho, and Song-pa were assessed by building Intermodal Network using a model consisted of mode choice and traffic assignment. The analysis of the policy of introducing transfer node at key point and the policy of increasing the number of bus line passing congestion route allowed us to determine the transition pattern of traffic of each policy and to acquire quantitative result.
The simulation test and the analysis of the policy effectiveness showed that the developed model in this study has enough reliability to be applied in real road network, and it is considered that the model is helpful in analysis of change of traffic policy and facilities which were not feasible for quantitative analysis in past

국문 초록 (Abstract)

수단선택과 경로선택이 상호 독립적인 형태로 구성된 분석모형은 수단간 환승을 고려하지 못하는 단점으로 인해 현실적인 통행패턴을 도출하는데 한계를 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 수단과 경로의 선택에 대한 상호작용을 고려할 수 있는 수단선택-통행배정 모형을 개발하고, 이를 구현하기 위하여 통행특성이 다른 수단들의 교통망을 구조적으로 연결한 통합교통망을 구축하였다.
수단선택-통행배정 모형의 개발은 새로운 형태의 수단을 정의하고 통합교통망에서의 수단간 환승을 고려할 수 있는 경로 탐색이 가능하도록 개발하였다. 수단의 정의는 기존의 조사자료를 분석하여 선택하는 수단의 수 및 종류에 따라 23가지로 구분하였다. 각 수단의 통행경로는 통합교통망에서 사용된 수단의 교통망들을 호출하여 일반적인 링크기반 최단경로 탐색알고리즘을 적용하여 탐색하였다. 이 때, 대중교통관련 수단들의 최단경로는 차내 시간을 고려하지 않는 것을 전제로 탐색하였다. 통합교통망의 구축은 기존의 수단별 교통망을 환승링크로 연결하는 구조이며, 버스의 경우에는 버스 노선별로 교통망 확장 개념을 통한 노드, 링크로 구성하여 교통망을 구축하였다.
본 연구에서는 개발된 모형의 결과(수단별 통행량)에 대한 Consistency를 확보하기 위해서 수단선택과 통행배정을 반복 순환하는 방법을 적용하였으며, 이는 수단과 경로의 변화가 발생하지 않는 안정된 상태를 의미한다. Consistency에 대한 통계적 검증은 통행량 벡터의 변화를 파악할 수 있는 L2-Norm 통계량을 적용하였다. 개발된 모형은 모의실험을 통해서 Consistency가 0에 근사함을 보였다.
수단선택과 통행배정이 결합된 모형을 이용하여 강남 3구(강남, 서초, 송파)를 대상으로 통합네트워크를 구축하여 교통 정책적의 효과를 분석하였다. 주요지점에 환승센터의 도입 정책과 주요 혼잡구간의 버스노선 증대정책에 관한 분석을 수행하였는 바, 각 정책별로 통행량의 전이패턴을 파악할 수 있으며, 정량적인 양에 대한 분석결과를 도출하였다.
모의실험과 정책적인 효과분석을 통하여 본 연구의 모형은 실제 가로망에 적용이 가능한 모형임을 보였으며, 기존에 정량적인 분석이 불가능 했던 교통정책 및 교통시설의 변화 등에 대한 효과분석에 유용할 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구배경 및 목적 = 1
• 1.2 연구내용 = 3
• 1.3 연구 수행과정 = 5
• 제2장 기존 연구고찰 = 6
• 2.1 최단경로 탐색 알고리즘의 고찰 = 6
• 2.1.1 링크기반 최단경로 탐색모형 = 7
• 2.1.2 알고리즘 개요 = 8
• 2.1.3 통합모형을 위한 최단경로 탐색모형 = 9
• 2.2 결합 및 통합모형 고찰 = 13
• 2.2.1 국외연구 = 13
• 2.2.2 국내연구 = 23
• 2.3 연구방향 설정 = 29
• 2.3.1 기존 연구의 한계 = 29
• 2.3.2 연구방향 설정 = 31
• 제3장 모형의 구축 = 33
• 3.1 모형의 전체 구조 = 33
• 3.1.1 모형의 전제 = 33
• 3.1.2 모형 구조 = 35
• 3.2 Network Generation = 36
• 3.2.1 기존의 네트워크 구조 = 36
• 3.2.2 Intermodal Network 생성 = 37
• 3.2.3 Network Set 생성 = 43
• 3.3 단일 및 복합수단의 Min-Path Searching 알고리즘 = 46
• 3.3.1 복합수단 경로상의 환승노드(r') 탐색 = 48
• 3.3.2 단일수단 r-s간의 최단경로 탐색 = 51
• 3.3.3 복합수단 r-s간의 최단경로 탐색 = 53
• 3.4 OD Building = 76
• 3.4.1 복합수단 선택모형의 전제 = 76
• 3.4.2 기종점간 선택대안의 시간, 비용 산출 = 77
• 3.4.3 기·종점 통행량 산정 = 78
• 3.5 Traffic Assignment (Inner Loop) = 79
• 제4장 모의 실험 = 80
• 4.1 모의실험의 전제 = 80
• 4.1.1 네트워크 및 기종점 통행량 = 80
• 4.1.2 수단선택모형의 모수추정 = 85
• 4.1.3 수렴조건 = 88
• 4.2 모의실험 결과 = 89
• 4.2.1 통합 네트워크 생성 = 89
• 4.2.2 기·종점간 선택대안별 비용(시간, 거리) 산출 = 91
• 4.2.3 수렴성 검토 = 96
• 4.2.4 선택대안별 교통수요 = 98
• 4.2.5 수단 통행량 산정 = 101
• 4.2.6 대중교통노선의 교통수요 산출 = 102
• 제5장 모형의 적용 = 104
• 5.1 분석의 전제 = 104
• 5.1.1 대상지역 기초자료 생성 = 106
• 5.1.2 대상지역 네트워크 생성 = 108
• 5.1.3 선택대안별 통행량 산정 = 109
• 5.1.4 환승센터 이용수요 산정 = 110
• 5.1.5 통행배정 Volume Map = 111
• 5.2 교통시설 변화에 따른 수요 탄력성 분석 = 112
• 5.2.1 환승주차장 확충 = 112
• 5.2.2 버스노선 추가 설정 = 115
• 제6장 결론 및 향후 연구과제 = 117