※ 프로젝트를 하면서 버스정류장 의견이 나와서 정리한것을 글로 적어봄

1. 검토개요
00정거장 이용객의 원활한 버스 환승을 위하여 버스정류장(Bus & Ride)의 적정 시설규모를 검토하였다.
버스정류장의 규모는 단순히 첨두시간 버스 운행대수만으로 결정하기보다는 버스의 승·하차시간, 출입문 개폐시간, 감·가속시간, 정차시간의 변동성 및 버스의 동시도착 가능성 등을 종합적으로 고려할 필요가 있다.
이에 따라 본 검토에서는 다음의 두 가지 방법을 적용하여 버스정류장의 적정 정차면수를 검토하였다.
① 「도로용량편람」에 따른 버스정류장 용량 산정
→ 정차면 1면이 시간당 처리할 수 있는 버스대수를 산정하고 첨두시 버스 운영대수와 비교
② 포아송분포(Poisson Distribution)에 따른 동시점유 검토
→ 첨두시 버스 도착률과 정차면의 평균 서비스시간을 이용하여 동시에 정차면을 필요로 하는 버스대수를 확률적으로 검토
두 가지 방법의 산정결과를 종합하여 00정거장의 적정 버스정차면수를 결정하였다.
2. 방법 ① 도로용량편람에 따른 버스정류장 용량 산정
2.1 산정개념
버스정류장 용량은 일정한 시간 동안 하나의 정차면에서 처리할 수 있는 최대 버스대수를 의미한다.
본 검토에서는 「도로용량편람」의 버스정류장 용량 산정방법을 적용하였다.
주요 변수는 다음과 같다.
- tc : 소거시간(sec)
- td : 정차시간(sec)
- g/C : 유효녹색시간 비율
- R : 정차면 용량 보정계수
즉, 버스가 정류장에 진입하여 승객의 승·하차를 완료하고 출발하는 데 필요한 시간을 기준으로 정차면의 시간당 처리용량을 산정하는 방식이다.
3. 버스 승·하차시간 적용
버스의 정차시간 산정을 위해 「도로용량편람」의 출입문 개폐시간 및 승객 승·하차시간을 적용하였다.
출입문 개폐 및 승·하차시간
구분적용시간
| 구분 | 적용시간 |
| 도시형 버스 출입문 개폐 | 3.0초 |
| 좌석형 버스 출입문 개폐 | 3.2초 |
| 카드 승차 | 3.2초/인 |
| 현금승차(거스름돈 없음) | 3.0초/인 |
| 현금승차(거스름돈 있음) | 5.0초/인 |
| 하차 | 1.5초/인 |
본 검토에서는 버스 1대당 다음과 같은 승·하차 조건을 적용하였다.
구분적용값
| 구분 | 적용값 |
| 승차인원 | 3인/대 |
| 하차인원 | 3인/대 |
| 카드 | 90% |
| 현금(거스름돈 없음) | 5% |
| 현금(거스름돈 있음) | 5% |
| 버스베이 | 있음 |
| 입석승객 | 없음 |
4. 정차시간(td) 산정
승차인원 3인을 요금지불 형태별로 구분하면 다음과 같다.
카드 이용객
3인 × 90% = 2.70인
현금 이용객(거스름돈 없음)
3인 × 5% = 0.15인
현금 이용객(거스름돈 있음)
3인 × 5% = 0.15인
이에 따른 승차시간은 다음과 같다.
카드 :
2.70 × 3.2 = 8.64초
현금(거스름돈 없음) :
0.15 × 3.0 = 0.45초
현금(거스름돈 있음) :
0.15 × 5.0 = 0.75초
따라서 승차시간은
8.64 + 0.45 + 0.75 = 9.84초
이다.
하차인원은 3인이므로,
3 × 1.5 = 4.50초
가 된다.
여기에 출입문 개폐시간 3.2초를 적용하면,
td = 출입문 개폐시간 + 승차시간 + 하차시간
= 3.20 + 9.84 + 4.50
= 17.54초
따라서 버스 1대의 정차시간(td)은 17.54초를 적용하였다.
5. 소거시간(tc) 산정
버스정류장에서는 버스의 승·하차시간뿐만 아니라 정류장 진입 및 출차에 필요한 감속·가속시간을 고려해야 한다.
버스 감·가속시간
| 구분 | 버스베이 있음 |
버스베이 없음 |
||
| 감속 | 가속 | 감속 | 가속 | |
| 좌석형 버스 | 7.0초 | 9.0초 | 7.0초 | 8.0초 |
| 입석형 버스 | 7.0초 | 9.5초 | 7.0초 | 9.0초 |
본 검토에서는 적용조건을 고려하여
tc = 16.50초
를 적용하였다.
따라서 버스 한 대가 정차면을 이용하는 전체적인 서비스 사이클은,
tc + td
= 16.50 + 17.54
= 34.04초
로 볼 수 있다.
6. 정차면 용량 보정계수(R)
실제 버스정류장에서는 모든 버스가 동일한 시간 동안 정차하지 않는다.
승·하차 승객수나 요금지불방법 등에 따라 정차시간이 달라질 수 있으므로 이러한 변동성을 고려하기 위해 정차면 용량 보정계수(R)를 적용하였다.
버스대기비율에 따른 정차면 용량 보정계수
| 버스대기비율 | 1% | 2.5 % | 5 % | 7.5 % | 10 % | 15 % | 20 % | 25 % | 30 % | 50 % |
| R | 0.682 | 0.718 | 0.752 | 0.776 | 0.81 | 0.84 | 0.87 | 0.89 | 0.91 | 0.95 |
본 검토에서는 버스대기비율 10%를 적용하여
R = 0.81
을 적용하였다.
7. 정차면 1면의 버스 처리용량
앞서 산정한 값을 적용하여 정차면 1면의 처리용량을 산정하였다.
정차면당 용량
= 3,600 × R ÷ (tc + td)
= 3,600 × 0.81 ÷ (16.50 + 17.54)
= 2,916 ÷ 34.04
= 85.66대/시
따라서,
정차면 1면당 처리용량 = 약 86대/시
로 산정되었다.
정차면 1면 용량 산정결과
| 구분 | 적용값 |
| 승차인원 | 3인 |
| 하차인원 | 3인 |
| 소거시간(tc) | 16.50초 |
| 정차시간(td) | 17.54초 |
| 서비스 사이클(tc+td) | 34.04초 |
| 보정계수(R) | 0.81 |
| g/C | 1.0 |
| 정차면당 용량 | 85.7 ≒ 86대/시 |
8. 정차면수에 따른 버스정류장 처리용량
버스정류장은 정차면수가 증가한다고 해서 전체 처리용량이 단순히 정차면수에 비례하여 증가하지 않는다.
여러 대의 버스가 동시에 정차할 경우 앞·뒤 차량의 진입 및 출차가 서로 영향을 미치기 때문이다.
따라서 정차면수에 따른 이용효율계수를 적용하였다.
| 정차면수 | 정류장길이 | 추가 정차면 효율 | 용효율계수(N) |
| 1면 | 24m 미만 | 100% | 1.00 |
| 2면 | 24m 이상 | 75% | 1.75 |
| 3면 | 36m 이상 | 50% | 2.25 |
| 4면 | 48m 이상 | 30% | 2.55 |
| 5면 | 60m 이상 | 10% | 2.65 |
정차면 1면의 용량 85.66대/시를 적용하면,
1면
85.66 × 1.00 = 약 86대/시
2면
85.66 × 1.75 = 약 150대/시
3면
85.66 × 2.25 = 약 193대/시
가 된다.
정차면수이용효율계수처리용량
| 정차면수 | 이용효율계수 | 처리용량 |
| 1면 | 1.00 | 86대/시 |
| 2면 | 1.75 | 150대/시 |
| 3면 | 2.25 | 193대/시 |
9. 도로용량편람에 따른 필요 정차면수
현재 00역 전면 버스정류장의 첨두시 버스 운영대수는
6대/시·편도
로 조사되었다.
정차면 1면의 처리용량은 약 86대/시이므로,
첨두시 버스수요 6대/시 < 정차면 1면 용량 86대/시
로 분석된다.
따라서 「도로용량편람」에 따른 필요 버스정차면수는
1면
으로 산정되었다.
10. 방법 ② 포아송분포를 이용한 동시점유 검토
10.1 검토개념
도로용량편람에 따른 용량산정은 정차면 하나가 시간당 몇 대의 버스를 처리할 수 있는가를 검토하는 방법이다.
그러나 실제 버스는 일정한 시간간격으로 정확하게 도착하지 않으며, 특정 시간에는 2대 이상의 버스가 연속하여 도착할 가능성이 있다.
따라서 버스의 확률적인 도착특성을 고려한 동시점유 가능성을 확인하기 위해 포아송분포를 이용한 보조검토를 수행하였다.
포아송분포는 다음과 같다.
P(n) = e^(-m) × mⁿ / n!
여기서,
- P(n) : 서비스시간 동안 n대가 도착할 확률
- n : 도착 또는 동시점유 차량대수
- m : 평균 서비스시간 동안의 평균 도착대수
이다.
11. 포아송분포의 서비스시간 설정
포아송분포를 이용하여 정차면수를 검토하기 위해서는 차량 1대가 정차면을 사용하는 서비스시간을 설정해야 한다.
단순히 승객이 승·하차하는 정차시간(td) 17.54초만을 적용할 경우 버스가 정류장에 진입하고 출차하는 과정이 제외된다.
본 검토에서는 버스정차면의 필요 규모를 검토한다는 목적을 고려하여, 버스가 정차면에 진입하여 승·하차를 완료하고 후속 버스가 해당 정차면을 이용할 수 있는 상태가 될 때까지의 시간을 서비스시간으로 적용하였다.
따라서,
평균 서비스시간
= 소거시간(tc) + 정차시간(td)
= 16.50 + 17.54
= 34.04초/대
를 적용하였다.
12. 평균 도착대수 산정
첨두시 버스 운영대수는
6대/시
이므로 초당 평균 도착률(λ)은,
λ = 6 ÷ 3,600
= 0.00167대/초
이다.
평균 서비스시간은 34.04초이므로,
m = λ × 서비스시간
= 0.00167 × 34.04
= 0.0567대
로 산정된다.
즉, 34.04초의 서비스시간 동안 평균적으로 약 0.057대의 버스가 도착하는 것으로 볼 수 있다.
13. 포아송분포 산정결과
m=0.0567을 포아송분포에 적용하였다.
① 0대가 도착할 확률
P(0) = e^(-0.0567)
≒ 94.49%
② 1대가 도착할 확률
P(1) = e^(-0.0567) × 0.0567
≒ 5.36%
따라서 1대 이하의 누적확률은,
P(X≤1)
= P(0) + P(1)
= 94.49% + 5.36%
≒ 99.85%
가 된다.
포아송분포 산정결과
| 도착대수(n) | 개별확률 | 누적확률 |
| 0대 | 약 94.49% | 94.49% |
| 1대 | 약 5.36% | 99.85% |
| 2대 | 약 0.15% | 약 100.00% |
| 3대 이상 | 매우 낮음 | 약 100.00% |
14. 포아송분포에 따른 필요 정차면수
본 검토에서는 누적확률 95% 이상을 만족하는 규모를 적정 정차면수의 판단기준으로 적용하였다.
산정결과,
0대 이하 누적확률 = 94.49% < 95%
이며,
1대 이하 누적확률 = 99.85% > 95%
로 분석되었다.
따라서 포아송분포에 따른 필요 버스정차면수는
1면
으로 산정하였다.
즉, 첨두시 버스 6대/시와 평균 서비스시간 34.04초를 고려할 경우 버스 1대가 정차면을 점유하는 상황까지 고려하면 99% 이상의 도착상황을 수용할 수 있는 것으로 분석된다.
15. 버스정류장 적정 시설규모 종합검토
00정거장의 버스정류장 규모를 「도로용량편람」에 따른 처리용량과 포아송분포에 따른 동시점유 가능성의 두 가지 방법으로 검토하였다.
| 구분 | 도로용량편람 | 포아송분포 |
| 첨두시 버스 운영대수 | 6대/시 | 6대/시 |
| 정차시간(td) | 17.54초 | 17.54초 |
| 소거시간(tc) | 16.50초 | 16.50초 |
| 서비스 사이클 | 34.04초 | 34.04초 |
| 용량 보정계수(R) | 0.81 | - |
| 주요 산정결과 | 1면 용량 86대/시 | m = 0.0567대 |
| 0대 이하 누적확률 | - | 94.49% |
| 1대 이하 누적확률 | - | 99.85% |
| 필요 정차면수 | 1면 | 1면 |
도로용량편람에 따른 검토결과 정차면 1면의 처리용량은 약 86대/시로 첨두시 버스 운영대수 6대/시를 충분히 처리할 수 있는 것으로 분석되었다.
또한 포아송분포를 이용한 보조검토 결과 1대 이하의 누적확률이 약 **99.85%**로 분석되어 누적확률 95% 기준을 만족하는 것으로 나타났다.
따라서 두 가지 방법 모두 필요 정차면수는 1면으로 산정되었다.
최종 필요 버스정차면수 = 1면
이에 따라 00정거장 내부에 버스정차면 1면을 계획할 경우 현재 첨두시 버스 운영수요를 처리하기 위한 시설용량은 적정한 것으로 판단된다.
다만 실제 계획 시에는 용량산정 결과와 함께 버스노선별 배차시각, 동일시간대 집중도착 여부, 회차 및 장시간 대기 여부, 장래 버스노선 증가 가능성 등을 종합적으로 고려하여 최종 시설규모를 결정하는 것이 바람직하다.
16. 두 가지 산정방법을 쉽게 이해하면
버스정류장의 정차면수는 다음과 같이 두 번 확인한 것이다.
① 도로용량편람 : "1면이 몇 대까지 처리할 수 있는가?"
버스 1대 서비스 사이클
16.50초 + 17.54초 = 34.04초
↓
정차시간 변동성 반영
R = 0.81
↓
정차면 1면 용량
약 86대/시
↓
실제 첨두시 버스
6대/시
↓
6대/시 < 86대/시
↓
필요 정차면수 1면
② 포아송분포 : "버스가 몰려오면 몇 면이 필요한가?"
첨두시 버스
6대/시
↓
평균 서비스시간
34.04초/대
↓
평균 도착대수
m = 0.0567대
↓
0대 이하 누적확률
94.49%
↓
1대 이하 누적확률
99.85%
↓
95% 기준 충족
↓
필요 정차면수 1면
따라서 최종적으로,
도로용량편람 → 1면
포아송분포 → 1면
↓
00정거장 버스정류장 적정 규모 = 1면
으로 판단하였다.
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