교통빅데이터 기반 도시 및 광역 철도 수요 추정 개선 연구 : 2024년도 정책연구 보고서

표제지 1

목차 5

요약 14

제Ⅰ장 연구의 개요 80

제1절 연구의 배경 및 목적 80

제2절 연구의 내용 82

제Ⅱ장 선행연구 고찰 85

제1절 국내ㆍ외 선행연구 85

1. 통행배정 파라미터(차외시간 가중치) 산정에 관한 연구 85

2. 대중교통 통행자 도착분포에 관한 연구 94

제2절 국내ㆍ외 적용 사례 102

1. 국내 지침 102

2. 국외 지침 105

3. 종합 및 시사점 107

제Ⅲ장 분석방법론 정립 및 모형 추정 109

제1절 교통빅데이터 특성 분석 109

1. 교통카드 데이터 109

2. 알뜰교통카드 데이터 119

제2절 도시 및 광역철도 대기시간 파라미터 검증 125

1. 대기시간 파라미터 검증 방법론 125

2. 대기시간 파라미터 검증 결과 138

3. 소결 172

제3절 대중교통 경로선택 모형 정립 및 추정 174

1. 대중교통 경로선택 모형 구축 방법론 174

2. 차외시간 가중치 검증 결과 190

3. 메타분석을 통한 차외시간 가중치 분석 195

4. 소결 203

제Ⅳ장 도시 및 광역 철도 수요 추정 개선 방법론 204

제1절 개요 204

제2절 통행배정 파라미터의 적용 방법론 검토 204

1. EMME의 대중교통 통행배정 모형 205

2. TransCAD의 대중교통 통행배정 모형 209

3. TOVA의 대중교통 통행배정 모형 214

제3절 통행배정 파라미터 분석 218

1. 분석 개요 및 시나리오 설정 218

2. 분석 결과 221

3. 소결 234

제Ⅴ장 결론 236

제1절 종합 및 시사점 236

1. 종합 결론 236

2. 시사점 및 의의 239

제2절 연구의 한계 및 향후 연구 241

1. 연구의 한계 241

2. 향후 연구 242

참고문헌 244

〈표 Ⅰ-1〉 대중교통 통행배정 시 차외시간 적용 방법 81

〈표 Ⅱ-1〉 한계대체율 분석 결과(양창화ㆍ손의영, 2000) 86

〈표 Ⅱ-2〉 파라미터 산정 결과(손상훈 외, 2007) 87

〈표 Ⅱ-3〉 차내 통행시간가치 대비 차외 통행시간가치(김경현 외, 2017) 87

〈표 Ⅱ-4〉 파라미터 추정 결과(조신형 외, 2019) 88

〈표 Ⅱ-5〉 파라미터 추정 결과(정근기 외, 2022) 88

〈표 Ⅱ-6〉 시간가치 추정 결과(이환승 외, 2023) 89

〈표 Ⅱ-7〉 차내통행시간가치(Algers et al., 1996) 89

〈표 Ⅱ-8〉 환승통행시간가치(Algers et al., 1996) 89

〈표 Ⅱ-9〉 차외시간 가중치 정리(McKnight, 1982) 91

〈표 Ⅱ-10〉 통행거리 별 차외시간 가중치 메타분석 결과(Abrantes and Wardman, 2011) 92

〈표 Ⅱ-11〉 통행관련 요소 별 차외시간 가중치 메타분석 결과(Wardman et al., 2016) 93

〈표 Ⅱ-12〉 광역철도 배차간격에 따른 도착분포 97

〈표 Ⅱ-13〉 선행연구의 무작위 도착분포의 임곗값 98

〈표 Ⅱ-14〉 고속철도 배차간격별 대기시간 분포(김병관ㆍ김동호, 2021) 99

〈표 Ⅱ-15〉 일반철도 배차간격별 대기시간 분포(김병관ㆍ김동호, 2021) 100

〈표 Ⅱ-16〉 미국 도시별 통행배정 파라미터 값 104

〈표 Ⅱ-17〉 호주 지침의 차외시간 가중치 105

〈표 Ⅱ-18〉 유럽연합 지침의 차외시간 가중치 106

〈표 Ⅱ-19〉 영국 지침의 차외시간 가중치 106

〈표 Ⅱ-20〉 미국 지침의 차외시간 가중치 107

〈표 Ⅲ-1〉 교통카드시스템 구축 주요 연혁 110

〈표 Ⅲ-2〉 교통카드 데이터 중 정류장 정보 데이터 구조 112

〈표 Ⅲ-3〉 교통카드 데이터 중 노선 정보 데이터 구조 113

〈표 Ⅲ-4〉 교통카드 데이터 중 노선-정류장 정보 데이터 구조 113

〈표 Ⅲ-5〉 교통카드 데이터 중 거래내역 데이터 구조 114

〈표 Ⅲ-6〉 교통카드 데이터 중 트립체인 데이터 구조 115

〈표 Ⅲ-7〉 연도별 알뜰교통카드 이용자수 추이 120

〈표 Ⅲ-8〉 지역별 알뜰교통카드 이용현황(2023년 기준) 120

〈표 Ⅲ-9〉 알뜰교통카드 데이터 구조 122

〈표 Ⅲ-10〉 분석 통행 범위 및 분석을 위한 가정 128

〈표 Ⅲ-11〉 교통카드 데이터 가공 예시 130

〈표 Ⅲ-12〉 노선별 운행시각표 기준일자 131

〈표 Ⅲ-13〉 수집 운행시각표 구조(2호선 예시) 132

〈표 Ⅲ-14〉 표준화된 시각표(2호선 예시) 132

〈표 Ⅲ-15〉 통행 유형 분류 결과 133

〈표 Ⅲ-16〉 노선별 이상치 제거 결과 135

〈표 Ⅲ-17〉 노선별 대기시간 파라미터 분석 대상 역사 선정 결과 138

〈표 Ⅲ-18〉 시간대별 대기시간 파라미터 분석 대상 역사 선정 결과 139

〈표 Ⅲ-19〉 대기시간 분포 적합 결과 - 2호선 삼성역 142

〈표 Ⅲ-20〉 대기시간 분포 적합 결과 - 3호선 대화역 143

〈표 Ⅲ-21〉 대기시간 분포 적합 결과 - 4호선 수유역 144

〈표 Ⅲ-22〉 대기시간 분포 적합 결과 - 5호선 발산역 145

〈표 Ⅲ-23〉 대기시간 분포 적합 결과 - 7호선 광명사거리역 146

〈표 Ⅲ-24〉 대기시간 분포 적합 결과 - 8호선 암사역 147

〈표 Ⅲ-25〉 대기시간 분포 적합 결과 - 경강선 경기광주역 148

〈표 Ⅲ-26〉 대기시간 분포 적합 결과 - 경의중앙선 금촌역 149

〈표 Ⅲ-27〉 대기시간 분포 적합 결과 - 경춘선 평내호평역 150

〈표 Ⅲ-28〉 대기시간 분포 적합 결과 - 공항철도 인천공항1터미널역 151

〈표 Ⅲ-29〉 대기시간 분포 적합 결과 - 김포골드라인 구래역 152

〈표 Ⅲ-30〉 대기시간 분포 적합 결과 - 서해선 시흥능곡역 153

〈표 Ⅲ-31〉 대기시간 분포 적합 결과 - 수인분당선 야탑역 154

〈표 Ⅲ-32〉 대기시간 분포 적합 결과 - 신림선 서울대벤처타운역 155

〈표 Ⅲ-33〉 대기시간 분포 적합 결과 - 신분당선 성복역 156

〈표 Ⅲ-34〉 대기시간 분포 적합 결과 - 용인에버라인 전대에버랜드역 157

〈표 Ⅲ-35〉 대기시간 분포 적합 결과 - 우이신설선 가오리역 158

〈표 Ⅲ-36〉 대기시간 분포 적합 결과 - 의정부경전철 발곡역 159

〈표 Ⅲ-37〉 대기시간 분포 적합 결과 - 인천1호선 작전역 160

〈표 Ⅲ-38〉 대기시간 분포 적합 결과 - 인천2호선 검단사거리역 161

〈표 Ⅲ-39〉 배차간격 구간에 따른 대기시간 166

〈표 Ⅲ-40〉 노선별 배차간격 구간 구분 166

〈표 Ⅲ-41〉 수도권 행정동 및 그리드 비교 177

〈표 Ⅲ-42〉 분석 대상 통행 유형 177

〈표 Ⅲ-43〉 환승 유형 분류 결과 178

〈표 Ⅲ-44〉 통행 유형별 집계 결과 179

〈표 Ⅲ-45〉 마포구 → 강남구 이동 트립체인에 대한 탑승시간 이상치 제거 예시 180

〈표 Ⅲ-46〉 차내시간 이상치 제거 결과 181

〈표 Ⅲ-47〉 시군구쌍별 차내시간 이상치 제거 결과(예시) 182

〈표 Ⅲ-48〉 환승횟수에 따른 환승시간 상한 및 하한 183

〈표 Ⅲ-49〉 환승시간 이상치 제거 결과 183

〈표 Ⅲ-50〉 환승횟수별 환승시간 이상치 제거 결과(예시) 184

〈표 Ⅲ-51〉 접근 및 이탈 도보속도 상한 및 하한 186

〈표 Ⅲ-52〉 접근 및 이탈시간 이상치 제거 예시 186

〈표 Ⅲ-53〉 접근 및 이탈시간 이상치 제거 결과 186

〈표 Ⅲ-54〉 접근 및 이탈시간 이상치 제거 결과 187

〈표 Ⅲ-55〉 다항로짓모형 변수 선정 191

〈표 Ⅲ-56〉 다항로짓모형 설정 191

〈표 Ⅲ-57〉 경로선택모형 분석 결과 요약 192

〈표 Ⅲ-58〉 Model 1(시도 간, 전일) 분석 결과 192

〈표 Ⅲ-59〉 Model 2(시도 간, 첨두) 분석 결과 192

〈표 Ⅲ-60〉 Model 3(시도 간, 비첨두) 분석 결과 193

〈표 Ⅲ-61〉 Model 4(시도 내, 전일) 분석 결과 193

〈표 Ⅲ-62〉 Model 5(시도 내, 첨두) 분석 결과 193

〈표 Ⅲ-63〉 Model 6(시도 내, 비첨두) 분석 결과 194

〈표 Ⅲ-64〉 차내시간 대비 차외시간 가중치 비교 194

〈표 Ⅲ-65〉 수집된 선행연구 목록 196

〈표 Ⅲ-66〉 차외시간 관련 연구자료 수집결과 198

〈표 Ⅲ-67〉 메타회귀분석 결과 200

〈표 Ⅳ-1〉 Input Parameters for a Standard Transit Assignments(Optimal Strategy) 205

〈표 Ⅳ-2〉 EMME의 통행배정 모형 고려 가능 변수(Optimal Strategy) 206

〈표 Ⅳ-3〉 Emme Module 5.11 대기시간계수 입력 방법 208

〈표 Ⅳ-4〉 Emme Module 5.11 통행시간 입력 과정 208

〈표 Ⅳ-5〉 Input Parameters for a Transit Assignments(Optimal Strategy) 210

〈표 Ⅳ-6〉 TransCAD의 정적 통행배정 모형별 고려 가능 변수 211

〈표 Ⅳ-7〉 분석의 개요 218

〈표 Ⅳ-8〉 대기시간 계수 분석 시나리오 219

〈표 Ⅳ-9〉 차외시간 가중치 분석 시나리오 220

〈표 Ⅳ-10〉 대기시간 계수 시나리오별 주요 통행지표 분석결과 223

〈표 Ⅳ-11〉 대기시간 계수 시나리오 별 도시철도 노선별 승차인원 분석결과 224

〈표 Ⅳ-12〉 대기시간 계수 시나리오별 경의중앙선 역별 승하차인원 225

〈표 Ⅳ-13〉 차외시간 가중치 시나리오별 도시철도 노선별 승차인원 분석결과 228

〈표 Ⅳ-14〉 차외시간 가중치 시나리오별 통행시간 분석결과 229

〈표 Ⅳ-15〉 차외시간 가중치 시나리오별 통행거리 및 승차횟수 분석결과 230

[그림 Ⅰ-1] 연구수행 흐름도 84

[그림 Ⅱ-1] 첨두시간대 대중교통 배차간격에 따른 승객 대기시간(median) 95

[그림 Ⅱ-2] MOTOS (2007)의 배차간격과 대기시간 간의 관계 96

[그림 Ⅱ-3] NYBPM (2009)의 배차간격과 대기시간 간의 관계 96

[그림 Ⅲ-1] 교통카드의 형태 109

[그림 Ⅲ-2] 통행시간 분포 예시(상: 홍대입구~서울역, 하: 당산~사당) 117

[그림 Ⅲ-3] 알뜰교통카드 마일리지 적립 개념 119

[그림 Ⅲ-4] 알뜰교통카드 이용현황(연령, 직업) 121

[그림 Ⅲ-5] 접근/이탈시간 분포(상: 접근시간, 하: 이탈시간) 124

[그림 Ⅲ-6] 철도통행 개념도(비환승 통행) 125

[그림 Ⅲ-7] 열차-승객 매칭 상황 예시 126

[그림 Ⅲ-8] 대기시간 파라미터 검증을 위한 데이터 가공 과정 129

[그림 Ⅲ-9] 교통카드 데이터 1차 전처리 데이터 130

[그림 Ⅲ-10] 역사별 시간대별 이상치 탐지 예시(오전 10시 기준) 134

[그림 Ⅲ-11] 승차 시간대에 따른 대기시간 이상치 135

[그림 Ⅲ-12] 대기시간 분포 적합 예시 136

[그림 Ⅲ-13] 시간대별 대기시간과 배차간격 예시 137

[그림 Ⅲ-14] 분석 대상 역사의 시간대별 승차량 집중률 139

[그림 Ⅲ-15] 시간대별 대기시간과 배차간격 예시 140

[그림 Ⅲ-16] 대기시간~배차간격 선형회귀분석 162

[그림 Ⅲ-17] 대기시간~배차간격 2차 다항 회귀분석 결과 163

[그림 Ⅲ-18] 대기시간~배차간격 3차 다항 회귀분석 결과 163

[그림 Ⅲ-19] 대기시간~배차간격 로그 선형 회귀분석 결과 164

[그림 Ⅲ-20] 대기시간~배차간격 선형회귀분석 164

[그림 Ⅲ-21] 대기시간~배차간격 분할 선형회귀분석(3개 구간) 165

[그림 Ⅲ-22] 역사별 시간대별 배차간격~대기시간 167

[그림 Ⅲ-23] 대중교통 경로선택 모형 정립을 위한 데이터 가공 과정 175

[그림 Ⅲ-24] 수도권 헥사곤 그리드 분할 결과(1,200m) 176

[그림 Ⅲ-25] 교통카드데이터의 통행시간 정의 179

[그림 Ⅲ-26] 차내시간 이상치 탐지 예시 180

[그림 Ⅲ-27] 환승시간 이상치 탐지 예시 183

[그림 Ⅲ-28] 접근 및 이탈시간 이상치 제거 개념 185

[그림 Ⅲ-29] 차내시간 이상치 탐지 예시 185

[그림 Ⅲ-30] 교통카드 데이터 및 알뜰교통카드 데이터 결합 개념도 188

[그림 Ⅲ-31] 도시철도 포함 트립체인의 차외시간 및 차내시간 보정 188

[그림 Ⅲ-32] 교통카드 데이터 및 알뜰교통카드 데이터 결합 개념도 189

[그림 Ⅳ-1] Input and Output of the Standard transit Assignment(EMME) 207

[그림 Ⅳ-2] Optimal Stratigies Transit Network Setting(TransCAD) 213

[그림 Ⅳ-3] 이용가능 역/정류장 생성(TOVA) 215

[그림 Ⅳ-4] 대중교통 수단별 노선별 요금 설정(TOVA) 215

[그림 Ⅳ-5] 대중교통 경로 탐색 조건(TOVA) 217

[그림 Ⅳ-6] 시나리오1(단일 값 적용)과 시나리오2(배차간격 고려 - 전체네트워크 적용)의 통행배정 결과 비교 221

[그림 Ⅳ-7] 시나리오1(단일 값 적용)과 시나리오3(배차간격 고려 - 특정노선 적용)의 통행배정 결과 비교 222

[그림 Ⅳ-8] 시나리오2(배차간격 고려 - 전체네트워크 적용)와 시나리오3(배차간격 고려 - 특정노선 적용)의 통행배정 결과 비교 222

[그림 Ⅳ-9] 시나리오4(가중치 1.0)와 시나리오5(가중치 1.5)의 통행배정 결과 비교 226

[그림 Ⅳ-10] 시나리오4(가중치 1.0)와 시나리오6(가중치 2.0)의 통행배정 결과 비교 227

[그림 Ⅳ-11] 시나리오5(가중치 1.5)와 시나리오6(가중치 2.0)의 통행배정 결과 비교 227

[그림 Ⅳ-12] 시나리오4와 시나리오6의 통행배정 패턴 상세비교(서울시 마포구 서강동 일원) 231

[그림 Ⅳ-13] 시나리오4와 시나리오6의 통행배정 패턴 상세비교(서울시 강서구 가양1동 일원) 232

[그림 Ⅳ-14] 시나리오4와 시나리오6의 통행배정 패턴 상세비교(경기도 고양시 일산동구 일원) 233

[그림 Ⅳ-15] KTDB 환승역 분할 개념도 235