1. 철도역으로의 접근

 

○ 많은 나라가 통근형 열차로 중량전철, 지역 및 지역 간 철도에 투자했다. 그리고 미국과 유럽 그리고 아시아에 고속철도에 대한 대규모 투자가 계획되고 있다. 이러한 투자가 경제적이고 사회적으로 타당성을 가지려면, 승객들이 철도차량에 진출입하는데 편리하고 매력적인 지선시스템 (feeder/distribution systems)이 필요하다. 승용차와의 경쟁을 위해서는 도어-투-도어 서비스가 필요하다. 철도차량으로 이동하는 여행뿐 아니라 최초 그리고 마지막 부분에서도 신속하고 편안한 이동이 되어야 한다.

○ 철도역은 이동속도가 느려지지 않도록 해야 한다. 통근 열차는 일반적으로 3km마다 정지하지만, 고속철도는 150km 또는 더 이상을 정지하지 않고 주행한다. 철도역 주위의 공간을 효과적으로 확대하는 것도 중요한 것이다.

○ 철도역은 근처의 모든 방향에서 개발을 유인한다. 버스서비스로 철도역에 접근하는 것은 버스 정거장으로부터 적절한 도보 거리를 통해 승객들의 이동지역을 확보할 수 있는 몇 개의 버스노선이 필요하다. 각 노선의 서비스 주기는 열차 서비스와 반드시 동기화되어야 한다. 열차 서비스와 통합되지 않는 잦은 버스서비스는 비경제적일 수 있다.

○ 일반적으로, 버스는 철도역으로 진/출입하는 방향에서 많은 정거장이 있다. 이것은 버스와 철도의 통합 여행이 승용차 이용자를 대중교통으로 유인하는데 경쟁력이 없게 할 위험성이 존재한다.

 

2. PRT시스템의 종류

 

                                                    <2getthere>

 

○ PRT(Personal Rapid Transit)는 수요감응형 개인 대중교통 수단이다. 무인운전 차량이 다른 교통과 분리된 전용의 가이드웨이를 달린다. 역은 오프-라인으로 운영되며 통과교통은 논스톱방식이다. 이 콘셉트는 새로운 것은 아니지만, 최근에야 ULTra, 2getthere 그리고 Vectus 같은 상업적 공급회사가 시장에 진출했다. 차량 용량은 4~6인승 좌석방식이다.

○ PRT는 대기시간이 없거나 짧으며 일반적으로 버스의 이동시간의 2배이다. 투자비가 상대적으로 높음에도 불구하고, 경전철 투자비보다 작으며 운영비는 다른 대중교통수단보다 낮다. PRT시스템 적용의 가장 큰 장애는 가이드웨이가 주는 시각적 불리함과 운행경험의 부족으로 여겨지고 있다.

○ PRT시스템의 적용이 가장 적절한 곳으로는 일반적으로 다음과 같이 여겨진다.

- 공항 내의 일반인 출입구역 교통 노선 - 쇼핑센터 지역 내부와 접근 순환노선

- 대학과 병원 캠퍼스 교통 - 일반철도역의 지선(feeding/distribution)

- 신도시의 지역 교통

 

3. 대중교통과 개인 교통과의 연결

 

○ 대중교통의 패러다임은 너무 많은 사람에 관한 것이어서 그들은 한 명의 운전사에 의해 대량으로 수송된다. 반대로, PRT시스템은 개인의 수요가 발생할 때 개별적인 수송 요구에 부합하도록 설계되었다. 혼합된 네트워크 내에서 대중교통과 PRT시스템의 노선 배정(Trip assignment)은 다르다. 이 두 가지 교통수단을 결합하는 것은 도전적인 작업인데, 특히 대기시간의 초과 없이 작은 차량에 많은 도착하는 승객들을 취급해야 할 경우에는 더욱 그러하다.

○ PRT시스템의 역은 일반적으로 작은데, 그 이유는 작은 수의 사람들이 일정시간에 대기하고 있기 때문이다. 그리고 역은 도시의 거리 크기 정도에 적합할 만큼 작을 필요가 있다. 철도역에서, 많은 승객은 같은 열차로부터 출발해서 다른 대중교통에 연결되기를 원한다.

○ 우리는 2가지 문제에 봉착하게 된다.

- PRT시스템 역을 위한 공간의 개발 - 짧은 시간 내에 많은 수의 승객을 다루어야 함

 

4. 철도역 레이아웃

 

○ 모든 철도역 플랫폼은 승객들의 사용과는 무관하게 최대로 긴 열차만큼의 길이가 필요하다. 반대로, PRT 역은 각 역의 수요에 맞게 조정 가능하다. 교통량이 심한 철도역에 연결될 경우, PRT 역은 열차를 기다리는 많은 수의 빈 차량을 수용해야 한다.

○ 이상적으로, 단방향의 PRT 역 궤도는 열차 플랫폼에 위치하여 각 측면에서 오는 플랫폼을 가로지르는 교통이동을 수용해야 할 것이다. 지나가는 PRT 궤도는 열차 플랫폼에 접근할 필요는 없다. PRT 접근과 출구 램프는 카테나리 전차선을 넘어가야 할 것이다.

○ 기존 열차 플랫폼 폭은 승객 수와 지나치는 열차의 속도와 관련되어 크기가 결정되어 왔다. 만약 플랫폼 폭이 PRT 궤도를 수용할 충분한 공간이 없다면, 플랫폼 길이 상부의 자유공간을 사용하는 것이 제안된다.

 

<열차 플랫폼 상부의 PRT 역>

 

○ 철도 플랫폼 위나 상부에 위치한 선형 공간은 PRT 역 궤도에 직렬로 주차해 있는 차량을 가진 선형 PRT 역에 적절한 것이다. 또한, 이 레이아웃은 단위 공간당 전체 역 측면에서 가장 효율적인 것으로 분석되어 위 그림에 보인다. 이 계산은 히드로공항 노선에서 확인된 승차 및 하차의 분산에 기반을 둔 것이다.

○ 스톡홀름 근처의 통근열차는 길이가 214m까지 되며 철도 플랫폼의 길이도 그만하다. 그만한 길이는 진출입 램프를 제외한 PRT 역 궤도가 3.6m 차량 간 간격을 가지고 60대의 PRT 차량을 유지할 수 있는 길이이다.

○ 많은 플랫폼을 가진 대규모 열차 터미널에서는, 각 플랫폼에서 에스컬레이터로 연결되는 횡단 복선 궤도를 건설하는 것이 가능할 것이다.

 

<철도 터미널을 가로지르는 PRT 역>

 

5. 열차 운전계획

 

○ 우리가 아는 한, 열차는 출발할 시간이 정해져 있다. 열차 제어와의 통신을 통해, 우리는 열차의 지연 여부를 알 수도 있다. 만약 우리가 열차가 출발하기 5분~10분 이전에 미리 알 수 있다면, PRT 차량이 철도 역에 직접 연결하기에 충분한 시간이다.

○ 열차를 통한 승객의 도착은 매일 그리고 매주 매우 규칙적이다. 운영한 지 몇 주 이후에, 우리는 각 열차에서 하차하는 승객에 관한 정보, 그들 중의 얼마나 많은 승객이 PRT로 환승하는지 그리고 그들이 원하는 목적지로 수송하기 위해 얼마나 많은 차량이 필요한지에 대한 좋은 통계를 확보할 수 있을 것이다.

○ 열차 승객들의 분산을 위해, 시스템은 열차 시간과 맞추고자 빈 차량을 준비할 필요가 있을 것이다. 승객의 집중 여부는 각 승객이 열차 시간에 맞추고자 시간에 맞춰 승객들이 출발하는가에 달렸다.

 

6. 역세권(포괄지역)

 

○ 승객의 분산과 집중의 결합은, 역에 도착하고 출발하는 시간이 열차 운행간격 사이에 있을 때 특히 매력적이다. 열차 사이의 간격이 더 길수록, 해당 간격 사이에 더 많은 수용량이 효과적으로 제공될 수 있다.

○ 스웨덴 Umeă 지역의 한 개 철도역으로 PRT시스템이 접근할 수 있는 전체 여행시간이 아래 그림에 설명되어 있다. 노란색과 초록색 지역의 사람은 철도역에 10분 이내에 도달할 수 있다. (여기에는 400m까지 도로로 걷고 기다리는 것이 포함되어 있다.) 열차 주기가 20분이 되면, PRT 차량은 다음 열차에 맞추기 위한 분산, 집중 그리고 되돌아가는 시간이 충분하다. 더 넓은 지역에 서비스가 제공될 수도 있지만, 더 많은 차량이 필요하다.

 

5분(노란색)-10분(초록색)-15분(하늘색)-20분(파란색)이다.>

 

○ 고속철도는 도착시각 간의 간격이 더 길 것이며 PRT시스템은 열차 도착 사이 간에 더 넓은 지역을 커버할 수 있을 것이다.

 

7. 시스템 정책 및 각종 특징

 

○ 티켓의 운영

- 짧은 시간 내에 서비스를 원하는 대규모 승객 그룹에게는, 각자가 PRT 티켓을 주문하는 것은 비실용적이다. 그래서, PRT를 같이 이용하는 열차표를 포함하여 환승역에서 환승이 불필요하게 된다. 또한, 우리는 PRT 이용을 출발한 승객들이 PRT 발매기를 이용할지도 모르는 다른 역을 가정해 볼 수 있다. 그러면, 우리가 승객의 최종 목적지를 어떻게 알 수 있을 것인가?

- 가능한 하나의 해결책은 승객들이 PRT 차량을 탑승한 이후에 목적지를 입력하는 방식이다. 그런데 이러한 프로세스는, 역 전체 처리량을 늦게 할 것이며 동일한 차량에 탑승하는 승객이 다양한 목적지를 향하고 있을 수도 있을 것이다. 또한, 우리는 이미 서로를 잘 아는 사람들 사이에 동승하는 것을 편하게 하기를 원한다.(일반적인 많은 규칙적인 통근자들은 동일한 목적지로 향하는 승객을 알고 있다.)

○ 같이 이용하기(RIDE SHARING)

- 대중교통 이용자들은 차량을 같이 타는데 익숙하다. 히드로공항 PRT의 경험은 사람들이 같이 동승하고 독려하지 않아도 기꺼이 동승함을 보여준다. 열차와 PRT를 결합한 티켓이 같이 동승하는 것이 언제든지 가능하다는 조건 하에 제공 가능하다.

- PRT 콘셉트는 개별적 이동이나 선택된 회사에 의한 이동을 위해 설계된 것이다. 수요에 부응하는 논스톱 이동과 함께 서비스수준의 희생 없이, 차량이 운송하는 중량을 증가시키고 동시에 작은 차량 수로 가이드웨이 용량을 증가시키기 위해 동승하는 것이 때때로 가능하다. 동승하는 것은 피크 수요에만 필요한 것이고 동승 조건이 맞을 때 가능한 것이다.

- 이전의 연구결과는 포아송 도착 분포와 모든 도착지가 동등할 경우와 같은 일부 단순화된 가정하에 동승의 가능성이 분석적으로 계산되었다. 결론 중의 하나는, 대기 시간이 목적지 수에 따라 증가한다는 것이다. 열차로부터의 갑작스러운 환승으로 인한 출발은 대기시간 없이 상호 결합시키는 것을 증가시킴으로써 더욱 바람직한 것이다. 또한, 동승은 일부 목적지가 다른 목적지보다 더 가능성이 클 때 향상된다. 사람들이 선호하는 목적지로 향하는 차량은 그 반대가 자주 가지 않는 목적지일 경우에 더 높은 동승이 가능하다.

- 이전의 연구결과는 PRT 차량에서의 동승 형태를 분석했다. 동승을 위한 가장 효율적 전략은 일반적인 출발지와 목적지를 가진 승객들에게 적용된다. 목적지가 많은 것은 차량을 가득하게 만들고 출발 용량을 증가시키는 반면에, 여러 군데 정지해야 하는 여분의 시간은 차량의 생산성을 감소시키고 이동시간을 증가시킨다.

- 티켓팅을 하는 PRT 역에서, 시스템은 얼마나 많은 승객이 동일한 목적지로 향한다는 사실을 알아야 한다. 열차 역에서 티켓팅이 없게 되면, 우리는 이전의 통계에 의존할 수밖에 없다.

- 표시(SIGNAGE)

- 각 차량의 목적지 표시는 승객들이 전동차에 동승하는 것을 돕는다. 이전의 차량 목적지의 통계에 기반을 두어, 적절한 차량의 수가 예상되는 목적지를 표시할 수 있을 것이다. 추가 차량은 예상되지 않는 목적지를 승객들에게 현시해서는 안 될 것이다.

- 다양한 목적지를 표시하는 차량이 역 플랫폼 길이만큼 널려 있어서 승객들이 그들이 향하는 목적지에서 멀리 걸어 도착하는 일이 있어서는 결코 안될 것이다.

- 만약 실수나 다른 이유로 잘못된 목적지나 다른 목적지로 향하는 승객이 차량이 탑승하면, 이것은 문제가 되지 않을 것이다. 그 차량은 한 목적지에서 다른 목적지로 이동할 것이며 단지 불리한 점은 더 정차하고 아마도 우회해야 할 것이다.

○ 출발하기 위한 시간(TIME TO DEPART)

- 일반적인 소형 PRT 역의 처리량은 종종 승객들의 진출입에 의해 제한된다. 앞의 차량에 천천히 탑승하는 승객이 뒤 차의 출발시각을 늦게 막을 수도 있다. 히드로공항 PRT의 측정에 의하면, 4명의 승객에 대한 승차시간 변수는 +/-10% 이상이 되지 않는다.

- 만약 열차-PRT 역 사이가 2개의 시스템으로 분리되어 있다면, 승객들이 PRT에 도착하는 것이 분산될 것이다. 빠른 승객은 바삐 서둘러 앞차를 타게 되어 느리게 탑승하는 승객들은 방해가 거의 없을 것이다. 시뮬레이션에서, 모든 승객은 동시에 나타나고 다른 차량에 탑승하는 시간에 달렸었다.

- 길이가 긴 PRT 역에서, 역을 완전히 소개하는 시간은 주 트랙으로 나가는 용량에 의해 제한될 것이다. 주 PRT 트랙에 통과하는 교통량이 거의 없으면, 소개되는 시간은 차량 간의 최소 차두간격에 의해 결정된다. 3초 차두간격 상태에서, 역 트랙에서 60대의 PRT 차량을 소개하는데 약 3분이 걸릴 것이다.

- 만약 승객이 4명이라면, 이론적인 역 소개 용량은 약 3분 이내에 240명의 승객이 된다. 목적지의 분산에 의존한다면, 실질적인 평균 부하는 180명을 소개하는데 3분이 소요될 것이다. 일부 PRT 차량은 6인승 좌석이 있기 때문에 역과 진출 용량은 증가하게 될 것이다.

- 만약 하나의 열차에서 예상되는 승객의 수가 더 크다면, 먼저 있는 PRT 차량이 출발하고 나면 대기선에 대기 중인 PRT 차량이 역 플랫폼에 진입할 것이다.

○ 연결된 PRT 차량

- PRT시스템은 차량 사이에 안전거리를 유지하거나 하나의 유닛으로 함께 운행함으로써 안전을 확보할 수 있다. 기존의 PRT시스템도 운영자가 원하면 최소의 개발 노력으로 차량을 연결할 수 있다. 이 연결작업은 기계적이거나 제어적일 수 있다.

 

- 궤도 중간에서 연결하는 것은 불안전하게 여겨질 수도 있지만, 연결 해제작업은 다른 장소에서 차량을 스위칭함으로써 다양한 방법으로 안전하게 이루어질 수 있다. 연결이 해제된 차량은 뒤에 오는 차량과 오버랩될 때까지 다양한 방법으로 함께 운행된다.

- 출발하기 전에 정거장에서 차량을 연결하도록 제안되며 서로 다른 목적지를 가진 노선으로 스위치 하도록 제안된다. 차량 플래툰이나 차량 열은 각 열차의 이전 그리고 이후에 안전한 거리를 가진 일정 길이로(요구에 따라 일정한 제한이 이루어질 수도 있음) 유지될 수 있다.

- 차량은 불안전한 차이를 유발하지 않는 한 차량 열에서 나올 수 있다. 그리하여, 한 대 이상의 차량이 앞이나 뒤로 나올 수 있지만, 일반적으로 중간 사이에서는 그렇게 하지 않는다. (비록 만들어지는 차이가 최소안전거리보다 작을지라도 그러하다.)

- 열차와 PRT 사이의 환승역에서, 우리는 차량에 현시되는 표시되는 목적지를 제어할 수 있다. 이 시이퀀스는 열차가 해당 노선을 따라 연속적으로 안전하게 분산됨에 의해 가능한 것이다.

- 대부분의 경우, 용량의 충분한 증가는 쌍으로 열차를 연결함으로써 이루어지며, 쌍으로 연결하는 것은 항상 목적지와 무관하게 안전하게 분산된다. 쌍으로 연결하는 것은 거의 기존 역 운송용량의 2배가 될 것이다.

- PRT 차량을 모으는 단계에서는, 각 픽업 역에서의 출발율은 상대적으로 낮은데 그것은 셰어링 즉, 동승을 선호하지 않기 때문이다. 그렇지만, 다른 한편으로 출발하는 승객들의 많은 부분이 동일한 목적지를 가지고 있다.(철도역이 동일하기 때문이다.)

- 정거장에[서 차량을 연결하는 것은 한 대의 차량이 목적지와 무관하게 출발 준비가 되어 있을지라도 언제든지 가능하다. 차량 연결의 필요성은 네트워크의 가장 바쁜 지역에서 최대가 된다. 일반적으로 철도역에 가까운 곳이다. 우리가 노선 운행 도중에 연결 하지 않는 한, 차량 연결의 편익은 분산되는 과정에서 최대가 된다.

- 쌍으로 연결하는 것이 [PRTsim]에서 검증되었지만, 우리는 PRT 차량에 대한 더 긴 차량열에 대한 시뮬레이션은 하지 않았다.

○ 사양

- 전형적인 통근 열차는 100명의 승객을 취급하며 전형적으로 대도시 통근용이다. 환승 역에 200명 이상의 승객이 하나의 열차에 내리고 탑승하는 것은 거의 보기 힘들다.

- 하차하는 승객 모두가 PRT를 타고 싶어하는 것은 아니다. 일부는 철도역에서 도보로 이동하는 거리의 승객도 있고 일부는 자전거나 역에 주차하 놓은 자동차로 이동한다. 일부는 픽업되고 일부는 택시나 렌터카로 이동할 것이다. 철도 플랫폼의 길이에 따라 PRT 차량의 수를 산정하기 보다는 철도차량 1대를 기다리는 PRT 차량이 더욱 많아질 가능성은 거의 없을 것이다.

 

8. PRT시스템 적용가능 영역

 

○ 우리는 통근용 철도역의 지선으로서 가능한 스웨덴의 PRT 네트워크 지역을 분석했다.

Upplands Vasby에 제안된 PRT 네트워크는 아래 그림에 보여진다.

 

- PRT 링크 노선은 붉은 색이며 통근용 열차노선은 푸른색이다. 2천명의 승객은 아침 피크시간 대에 스톡홀름이나 웁살라 지역으로 향하는 통근열차를 탑승하기 위해 동부지역에서 철도역으로 PRT로 도착할 것이다. PRTsim에 의한 탑승-셰어링에 대한 시뮬레이션은 역에 도착하는 차량이 6인승 좌석의 차량에 평균 3명이 탑승하고 있다고 보여주었다. 선형 플랫폼을 따라 10대의 차량이 필요할 것이다. 철도 서쪽 지역의 다른 PRT 역은 동일한 시간대에 400명의 승객이 도착할 것이다.

○ Eskilstuna 지역의 다른 네트워크가 아래 그림에 나타나 있다. 이 네트워크는 철도역에 지선의 역할을 하는 100대의 PRT 차량을 가진 하나의 PRT 루프와 10대의 버스 노선을 결합한 것으로 계획되었다. 결한된 네트워크에 할당을 한 결과, 아침 픠크시간대에 버스로는 3,500명의 승객이 PRT 차량으로는 860명이 역에 도착하는 것으로 나왔다.

 

<버스 승객의 흐름은 파란색, PRT 승객의 흐름은 붉은 색임>

 

○ Sődertȁlje 지역의 통근용 철도역에서 승객들을 분산시키는 PRT 네트워크를 설계했다. 130명의 승객이 하나의 철도역에서 28개소의 목적지로 분산되었다. 8개의 목적지는 수요의 80%를 흡수했고 가장 인기있는 목적지는 22%를 흡수했다. 승객들은 평균 1.5명의 랜덤 그룹 크기로 함께 이동했다. 공통의 목적지를 가진 그룹은 그룹을 분산하지 않고 가능한 범위까지 동승하여 이용했다. 결과적으로, 출발 차량은 5개의 장소에서 평균 3.9명의 승객을 탑승시키며 78%의 점유율이다. 이 점유율은 차량을 가득 채우지 않는 그룹의 결합과 복합적인 차량 용량이 아닌 한 목적지로만 이동하는 승객에 의해 제한되는 것이다. 모델링되지는 않았지만 현실적으로, 출발하기 전에 목적지로 향하는 차량을 발견하지 않았거나 도착하지 않은 승객들에 의해 추가 감소가 가능할 것이다.

- 아래 그림의 애니메이션 스냅샷에 의하면, 열차는 방금 출발했고 빈 PRT 차량이 역에서 기다리고 있다.

 

 

- 아래 그림의 스냅샷에 따르면, 열차는 방금 전에 출발했고 28명의 승객이 탑승한 PRT 차량이 출발했으며, 그들 중의 12명은 4명이나 그 이상의 인원으로 탑승했다.(적색). 3대의 텅빈 PRT 차량이 역에 대기 중이다.

 

<출발한 열차(파란색), 빈 PRT 차량(녹색), 1명 탑승 PRT(청록색), 2명 탐승(푸른색), 3명 탑승(심홍색), 4명 이상 탑승(적색)>

 

9. 결론

 

○ 철도시스템의 이용은 매력적인 지선시스템에 의해 이익을 얻을 수 있다.

- 철도역의 지선으로서 PRT의 적용은 타당성이 있다.

- 철도와 PRT 사이의 환승역은 피크시간대의 부하를 처리하도록 설계되어 있다.

- 철도 요금에는 환승속도를 높이기 위한 지선이 포함되어야 한다.

- 목적지 표시는 공동 탑승을 편리하게 하며 이를 통해 용량이 증가할 수 있다.

- PRT 차량을 연결하는 것은 역에서의 승객 승하차시간을 절반까지 감소시킬 수 있다.

- 28개의 목적지를 가진 하나의 철도역에서의 PRT 차량은78%의 승객탑승율을 가진다.

- PRTsim의 시뮬레이션을 통해 효과가 검증되었다.