2013 년도한국철도학회추계학술대회논문집 KSR2013A065 서울메트로 4 호선운영현황비교분석 ( 관제업무를중심으로 ) Comparative Analysis on Operating Status of Seoulmetro Line4 한창문 *, 박정수 **, 황보작 ** Chang-Mun Han *, Jung-Soo Park **, Jak Hwang-Bo ** Abstract Operating Subway Lines 1 to 4 in the highly dense Metropolitan area of Seoul, 200 trains which drive a length of 137.9km through 120 stations, transport an average of 4.5 million people each day, and are a weekday total daily run frequency of 2,423. Seoul metro have 34 years of experience in subway operation which is the longest of the domestic railway operators. Seoul Metro Line 4 on Danggogae-Oido Line has the 71.5km length routes through 48 stations and run cooperatively with Korail. The objective of this study is to secure on-time operation on Danggogae-Namtaeryeong Line for rail traffic-controllers. This study is expected to solve the problem associated with congested transportation and train delays and be applicable for rail traffic-controllers. Keywords : Rail traffic-controllers, Seoul Metro Line 4, Korail 초록서울메트로는 4 개노선, 영업거리 137.9km, 역사 120 개, 전동차 200 편성 (1,954 량 ) 을보유하고평일열차운행 2,423 회평일이용인원약 450 만명을수송하고있는도시철도리드로도시철도운영기관중가장긴 32 년의역사를가지고있다이중서울매트로 4 호선은당고개역에서오이도역간 48 역사영업거리 71.5km 이루고서울메트로와철도공사간직통운전을하는구간이다본논문에서는서울메트로 4 호선의첨두시당고개역 ~ 남태령역간정시성확보에관한방법을운전관제사의관점에서연구하였다. 이는첨두시및열차지연시정시운행확보에관한운전관제사의운전정리관련정시성확보체계의마련이예상되며, 타철도운영기관의관제업무에도활용가능할것으로기대된다. 주요어 : 운전관제, 서울메트로4호선, 철도공사 1. 서론 ㅅ 서울메트로4호선은서울의강북구간당고역에서강남구간남태령역, 과천선구간선바위역 ~ 금정역, 안산선구간금정역 ~ 오이도역간 48개역사 71.5 km를이루고있다이중서울메트로의 1 일수송인원 4,136천명중 4호선은 839천명을수송하고수송분담율은 20% 이다 [1]. * 교신저자 : 서울메트로동작승무사업소 (hcm630@seoulmetro.co.kr) ** 동양대학교철도대학철도운전제어학과 ** 동양대학교철도대학철도경영학과
서울메트로4호선의첨두시오전 (07:00~09:00) 오후 (18:00~20:00) 당개역에서남태령역간 5분이상지연열차를분야별운전장애조사를통해정시운행방안에관해서원인을파악하고개선책을연구하고자함. 1.1 연구의배경서울메트로4호선은철도공사와서울메트로간직통운전을하는구간이다첨두시오전 (07:00~09:00) 오후 (18:00~20:00) 상. 하선 ( 당고개 ~ 남태령 ) 지연이역내정차시간 30초를초과하고상. 하선주요역정차시간이상선평균 55초하선평균 55초로역정차시간과다가지연운행및운행장애등으로주로지연장애를유발한다본논문에서는그원인을지연분석을통해원인을파악개선대책을연구하고자한다. 1.2 연구의목적서울메트로의경영목표인안전. 정시운행을달성하고각종운행장애의원인을분석유사한동종사고의재발방지및비교분석하여안전. 정시운행및장애사고 zero화목표를달성지하철이용승객의이용만족도향상과안전하고편리한서울지하철이되도록하는데연구의목적이있다. 1.3 서울메트로운영현황서울특별시의대중교통중분담율은 1996년도에는버스가 30% 대지하철이 20% 후반대의점유율승용차가 20% 를보이고택시가10% 대이나 2009년이후에는지하철은 35% 대로증가한반면버스는 28% 대택시는 7% 대로하락하여지하철이서울특별시의대중적교통수당으로자리매김한것을 Fig. 3에서확인할수있다. 서울메트로의최고혼잡률은 2호선사당역 방배역간외선구간 196%(08:20~08:50), 4호선한성대입구역 혜화역간하선 180%(08:00~08:30), 1호선 144%, 3호선 149% 서울메트로전체최고혼잡률평균 167% 를 2호선과 4호선은초과한다 [1]. Fig. 1 Transport Allocation Rate by Railway Operators Fig. 2 A Number of People Transport in Lines (1 day) * Unit: Thousand
Fig. 3 Transport Allocation Rate by Transportation 서울메트로는 120 개역사영업거리 137.9km 1 호선은서울역 ~ 청량리역간 7.8 km, 2 호선은 50 개역사 60.2 km, 3 호선은 34 개역사 38.2 km, 4 호선은 26 개역사 31.7 km 이다. Table 1. Operational Facilities of Seoul Metro Classification Total Line1 Line2 Line3 Line4 Seoul station Seongsu Jichuk Danggogae Section 4 routes Cheongn yangni Seongsu Ogeum Namtaeryeong Extension Operation Distance Constructed Sections 137.9km 7.8km 60.2km 38.2km 31.7km 146.1km 9.9km 62.1km 40.7km 33.4km Number of Stations 120 10 50 34 26 Table 2. Operation Status of Seoul Metro Classification Lines Total Line1 Line2 Line3 Line4 Control Method - Resistance VVVF resistance Chopper VVVF Chopper VVVF VVVF Rail Cars 1,954 60 100 28 450 356 150 340 470 Rail Formation - 10(6) 10(10) 4(1) 6(4) 10(45) 10(34) 4(4) 10(15) 10(34) 10(47) Extended Use 599 55 8 2 376 22 136 - - Rate(%) 30.7 91.7 8 7.1 83.6 6.2 90.7 - - Extended Use: Over 20 years (as of Dec 31, 2013)
전동차보유현황은 1호선 160량, 2호선 834량, 3호선 490량, 4호선은 470량으로서울메트로전체 1,954량중 20년이상장기사용차량은 599량을이루고이들차량이고장의한원인인자이기도하다. 2. 본론 2.1 관제업무현황 관제 라함은관제설비운영, 감시와열차운행에관한지시및제어, 통제하는종합관제소직원을말한다. 운전관제 란서울메트로사장의책임으로운전에관한지시를하는직원을말한다. 운전정리 사고기타사유로인하여열차지연되는등정상운행에차질이발생할경우에열차의정상운행을위하여운전관제가취하는조치를말한다. 운전정리의시행자 열차의운전정리는운전관제사가이를행한다. 2.1.1 운전관제역할및임무 열차를정상으로운전하기위한일상의운전정리 운전사고및장애발생사항에대한상황파악, 운전정리, 구원열차의운전등 열차운전에필요한사항의지시 기상상태의파악에의한조치 열차운행종합제어장치 (TTC) 제어반의취급 열차운행표의변경사항에대한정보입력 열차운행표의실적정리및지연분석 운행장애발생시관련부서통보및현업출동지시 기타운전관제업무와관계있는사항 2.1.2 운전정리의주요사항 따로발차 : 지연열차의도착을기다리지않고따로열차를조성하여출발시킴을말한다. 앞당김운전, 늦춤운전 : 열차의운전시각을소정의시각보다일정시각을앞당겨운전함을앞당김운전, 일정시각을늦추어서운전함을늦춤운전이라한다. 운행변경 : 열차의운행구간을일부변경, 단축또는연장함을말한다. 반복변경 : 열차의지연등으로전동차의반복역에서소정의충당순서를변경함을말한다. 순서변경 : 계획된열차의운행순서를바꾸어서운행함을말한다. 운전휴지 : 시발역에서종착역까지전구간에대하여특정열차의운전을중지함을말한다.
운전선로변경 : 사고, 기타부득이한사유로각열차를계획된운전선로로운전할수없는경우, 이를변경하여다른선로를이용, 예정된최종도착지까지운전함을말한다. 착발선변경 : 정거장구내에서계획된열차의도착선또는출발선을임시로변경함을말한다. 합병운전 : 2 개열차이상을합병하여 1 개열차로운전함을말한다. 단선운전 : 복선운전할구간에서일방선로에열차사고또는선로고장등으로열차를운전할수없을경우타방의선로를사용하여상, 하열차를운전시킴을말한다. 차량교환 : 차량의고장등으로소정의운용순서를변경하여다른차량과교환함을말한다. TTC 제어 (Total Traffic Control) 모드 열차종합제어 라하며열차는사전에작성된운전계획에의하여운행된다. 먼저운전계획이수립되면운행내역을 MSC 에입력하고입력된내용메인컴퓨터 TTC 에신호제어, 행선안내기제어, 회차입환및반복열번설정이이루어지는제어모드. CTC 제어 (Centralized Traffic Control) 모드 열차중앙제어 라하며열차지연또는도착선변경으로진로변경이빈번할때또는어떤이유로 TTC 에의한열차운행이곤란한경우관제실의 CTC 제어반을수동으로조작하여진로와신호를제어하는모드를 CTC 제어모드. LOCAL 제어모드 현장제어장치 라하며운전관제사의지시로운전취급역에서구내원이진로및신호를수동으로제어하는모드를말하며제어모드의전환은운전취급실의전환스윗치조작으로전환되며이때 TTC 및 CTC 에의한진로및신호제어는불가능하다. 2.2 서울메트로4호선운영현황 4호선은 2개의승무사업소 ( 동작승무사업소, 상계승무사업소 ) 와 1개의차량기지 ( 창동차량기지 ) 철도공사구간인과천선 ( 선바위역 ~ 금정역 ), 안산선 ( 금정역 ~ 오이도역 ), 안산차량기지와오이도차량기지가있다. 승환역은노원역 (4.7호선), 창동역 (1.4호선), 동대문역 (1.4호선), 동대문역사문화공원역 (2.5호선), 충무로역 (3.4호선), 서울역 (1호선), 삼각지역 (5호선), 이촌역 (4. 중앙선 ), 동작역 (4.9호선), 총신대입구역 (4.7호선), 사당역 (2.4호선) 남태령 ~ 선바위구간은서울메트로와 ( 우측통행 ) 철도공사 ( 좌측통행 ) 가 X선방향으로운행하고서울메트로는직류 1,500V 철도공사는교류25KV 사용이또한사구간 ( 남태령 ~ 선바위 ) 이운행장애한요인으로작용한다. 4호선의최고혼잡구간은한성대입구역 혜화역하선구간 (08:00~08:30) 180% 서울메트로최고혼잡률평균 167% 웃돈다.
2.2 운전장애원인별분석 Table 3. Obstacle of Vehicle Operations for 10 years (unit/number 1 JAN, 2003 ~ 30 JUNE, 2013) Classification Total 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 Total 131 13 5 10 12 13 14 8 13 15 14 14 Railway Accidents Driving Obstacles Slight Obstacles 1 - - - 1 - - - - - - - 15 4 1 2 3 1 1-1 2 - - 53 9 4 8 8 12 10-2 - - - Others 62 - - - - - 3 8 10 13 14 14 Others : The rest of Driving Obstacles (Over 10 min), Slight Obstacles (Under 10 min) Table 3 은 2003 ~ 2013 년간서울메트로의운전분야운전장애를운전사고, 운행장애 (10 분이상지연열차 ), 경미장애 (10 분미만지연열차 ), 기타장애 ( 운행장애, 경미장애외운행서비스차질사례 ) 를분석했다. Fig. 4 The Causes Analysis for the Obstacle of Vehicle Operations Fig. 4 와 Fig. 5 같이운행장애 ( 사고 ) 는주기적으로반복발생되는특성을갖고있는바최근 10 년간운전분야에서발생된운행장애및경미장애를분석하면, 승무원의상시현장중심교육으로운행장애최소화를이루어야한다.
Fig. 5 Monthly Analysis for Obstacle Fig. 6 은서울메트로의시간대별장애분석으로오전첨두시 (07:00~09:00) 29건으로오전첨두시지연및운전장애가집중된다. 지연대책활동으로기동검수대기방법개선및관계직원의집중배치와장애발생시신속한조치가요구된다. Fig. 6 Hourly Analysis for Obstacle Table 4. Analysis for the Cause of Delay in line 4 Year/Month Total Emergency Patient Signal electricity Safe Door Railroad Cars Drivng Others 13/06 6(3) 2 - - 2 2(3) - - 13/05 12(1) 2 - - 4 3(1) - 3 13/04 5 - - 1 4 - - - 13/03 14(3) 2 1-8 3(3) - - 13/02 25 1 2-17 2-3 13/01 19(1) - 2-15 2(1) - - 12/12 1(1) - - - 1 (1) - - 12/11 7 1 - - - 4 2 0
12/10 7(2) 2 1-3 (2) 1-12/09 8(3) 2 - - 4 1(3) 1-12/08 11(4) 3 - - 2 3(4) 1 2 12/07 5(1) 1 - - - 2(1) - 2 Reference : ( ) The number of Delay in KORAIL Table 4 은서울메트로 4호선의 5분이상지연원인분석표이다이를보면 1년간총지연 (120) 건중운전 5건, 신호6건, 기타10건, 안전문 (PSD)60건안전문 (PSD) 관련지연이전체지연원인중 50% 를상회하고있다. Table 5 은승강장안전문 (PSD) 장애현황으로 1년간총승강장안전문 (PSD) 4,398건장애에서열림불량장애 1,007건 (22%) 닫힘불량장애 2,198건 (50%) 전체승강장안전문 (PSD) 장애중열림 / 닫힘불량장애가 (72%) 를차지하고있다. Table 4, Table 5와같이승강장안전문 (PSD) 에대한대책으로정비및점검담당지역세분화와출동시간단축으로장애시신속한조치, 장애복구가이루어지도록해야한다. Table 5. The Status of Safe Door Trebles Year/Month Total Operation Open Close Display Lighting Contact Others 13/06 225 24 84 91 26 0 0 0 13/05 427 49 128 171 56 2 0 21 13/04 293 56 58 129 33 3 2 12 13/03 476 45 101 246 56 8 0 19 13/02 643 51 98 385 59 8 0 42 13/01 798 70 185 405 69 8 0 61 12/12 464 45 84 278 46 6 0 5 12/11 262 41 52 129 28 5 0 7 12/10 251 33 47 121 25 10 1 14 12/09 131 3 35 65 12 3 0 13 12/08 199 18 54 91 15 4 1 16 12/07 229 24 81 87 22 5 0 10
Table 6. Mean Delay time in Line 4 (Unit/Min) Year/Month (AM)Peak-time(07:00~09:00) (PM)Peak-time (18:00~20:00) Down/avg. Up/ avg. Down/avg. Up/avg. 12/03 4:14/4:26 3:59/4:34 3:36/4:49 3:22/5:00 12/04 4:17/5:15 3:48/4:23 3:38/3:42 3:41/4:43 12/05 4:28/4:31 4:03/4:11 4:34/4:20 3:41/4:02 12/06 3:26/3:50 3:33/4:05 4:29/3:56 3:20/3:44 12/07 3:24/3:48 3:25/3:46 3:38/3:49 3:24/3:38 Total Average 3:57/4:22 3:45/4:11 3:58/4:07 3:29/4:12 Table 6 와 Table 7 은 4호선평균지연시간과 4호선주요역평균역정차지연시간을나타내는표다 4호선평균지연시간은 4호선주요역 ( 창동역, 미아역, 한성대입구역, 동대문역, 동대문역사문화공원역, 충무로역, 서울역, 삼각지역, 총신대입구역, 사당역 ) 의정차시간및평균지연시간이다. Table 6, Table 7의분석으로당고개역인상선, 사당역 Y선 (Y 1.Y 2 ), 남태령역 Y선의회차방식개선및주요역승객승. 하차도움이배치로전동차출입문취급시정차시간단축통한열차지연시간회복이이루어지도록해야한다. Table 7. Mean Delay time of Major Stations in Line 4 (Stoppage time: 30 sec, 단위 / 초 ) Year/Month (AM)Peak-time(07:00~09:00) (PM)Peak-time (18:00~20:00) Down/avg. Up/ avg. Up/ avg. Down/avg. 12/03 0:56/0:54 0:57/0:54 0:56/0:54 0:56/0:53 12/04 0:56/0:53 0:55/0:53 0:55/0:53 0:55/0:54 12/05 0:55/0:52 0:55/0:53 0:57/0:53 0:56/0:53 12/06 0:55/0:50 0:55/0:53 0:56/0:52 0:54/0:53 12/07 0:55/1:05 0:55/0:53 0:54/0:53 0:55/0:52 Total Average 0:55/0:54 0:55/0:53 0:55/0:52 0:55/0:52 3. 결론및향후연구방안 서울메트로4호선은당고개역에서남태령역간서울메트로구간, 선바위역에서금정역간과천선구간금정역에서오이도역간안산선구간은철도공사구간으로서울메트로와철도공사간직통
운전구간으로 48개역영업거리 71.5 km이다. 한성대입구역 혜화역 ( 하선 ) 구간은최고혼잡률 180% 로서울메트로평균혼잡률 167% 를상회한다. 본논문에서는앞에서본 10년간운전분야운전장애, 4호선지연원인분석, 승강장안전문 (PSD) 장애현황을분석해본결과지연장애중 50% 를차지하는승강장안전문 (PSD) 장애승강장안전문 (PSD) 장애중 72% 를차지하는승강장안전문 (PSD) 열림 / 닫힘불량을해소하면지연장애를줄일수있다는결론을내릴수있다. 첫째, 승강장안전문 (PSD) 열림 / 닫힘불량해소방안제시로승강장안전문 (PSD) 정비및점검담당지역세분화및출동시간단축을제안한다. 둘째, 전동차장애시출동하는기동검수원의대기장소및대기방법개선이다. 기동검수원은 4호선경우당고개역, 동대문역사문화공원역, 동작역에서대기한다기동검수원의첨두시대기방법을한장소에서대기하다출동하는방식이아니다 4~5개역으로나누어순회하면서점검하고열차장애시출동하는방식으로개선을한다. 셋째, 주요역승객승. 하차도움이배치로전동차출입문취급시정차시간을단축할수있다. 넷째, 당고개역인상선, 사당역 Y선 (Y 1.Y 2 ), 남태령역 Y선의회차방식개선으로열차지연시간을단축해야한다. 본논문은 10년간운전분야운전장애, 4호선지연원인분석, 승강장안전문 (PSD) 장애현황등서울메트로의데이타중심으로분석했다후속연구에서는통계학적분석이나설문지분석및시물레이션분석방법론을추가함이좋을것으로사료된다. 참고문헌 [1] Seong-Kun Cho, Jung-Hun Song, Il-Bong Jung, Jung-Soo Park (2013) A study on the way how to mitigate congestion on Seoul subway Line 2, Journal of The Korean Society for Railway Journal [2] Seoul Metro (2013) An Analysis of Operational s, Seoul Metro [3] Seoul Metro (2013) Transportation Planning, Seoul Metro [4] Seoul Metro (2013) An Analysis of On-time Operation, Seoul Metro ( 한국철도학회정기학술대회 Full Paper -Template 작성일 : 2013.10.03)