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문제 정의
- 거리 단위를 시간 또는 기타 단위로 변환하는 것은 어렵지 않다. 따라서 본 논문에서는 MKBSF(Mean Kilometer Between Service Failures) 지표를 사용하여 신뢰도 목표를 설정한다. MKBSF 목표값을 설정할 때 먼저 서비스 고장을 정의해야 하는데 이 때 열차가 정시에 도착하지 못하게 만드는 사건들을 일으키는 고장을 서비스 고장으로 정의해야 한다.
- 따라서 철도서비스 정시성 요구조건을 만족하기 위해서는 철도시스템에 대한 신뢰도 목표값을 설정하고 관리하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 이와 같이 정시성 요구 조건이 주어진 경우 이를 만족하기 위한 철도시스템의 신뢰도 목표값을 설정하는 문제를 다룬다.
- 우수한 철도서비스 공급을 위해서 정량화하고 측정 가능한 철도서비스 품질 인자들에 대해서는 그 목표치를 세우고 그 값을 달성하도록 관리해 나가는 것이 필요하다. 본 연구에서는 대표적인 철도서비스 품질 인자인 정시성의 목표값이 운영 요구조건으로 주어지고 이를 달성하지 못한 해당연도에는 철도운영자에게 패널티가 부과되는 상황에서 철도시스템의 신뢰도 목표값을 설정하는 문제를 다루었다.
- 본 연구에서는 위와 같은 상황하에서 주어진 정시성 요구 조건 값을 만족하기 위해 전체 철도시스템에 대한 MKBSF 목표값을 설정하고 차량시스템, 신호/통신 시스템, 전력시스템, 궤도시스템에 대해 MKBSF 목표값을 할당한다. 본 논문에서 사용되는 기호는 다음과 같다.
- 본 연구에서는 철도 운영 요구조건의 하나로 정시성 목표 값이 주어지고 이를 달성하지 못한 해당연도에는 패널티가 부과되는 상황에서 철도시스템의 신뢰도 목표값을 설정하는 문제를 다룬다.
- 본 연구에서는 철도시스템 및 하위시스템의 서비스 고장간 거리에 따라 연간 패널티 부과 확률 및 철도시스템의 운영연수 동안 패널티 부과 회수를 산출하는 계산식을 제안하였다. 이를 통해 철도운영자는 수락 가능한 패널티 부과 회수를 만드는 서비스 고장 간 거리를 철도시스템의 서비스 신뢰도 목표로 설정할 수 있다.
가설 설정
- 또한 본 연구에서는 최초의 서비스 지연을 일으키는 일차적 원인 중 철도시스템의 고장 또는 결함에 의한 지연 비율(β)은 알려져 있다고 가정한다.
- 목표값이 설정되면 하위 시스템의 MKBSF(i) 목표값을 할당한다. 본 연구에서는 서비스고 장을 일으키는 철도시스템의 고장 중 각 하위시스템 즉 차량시스템, 신호/통신 시스템, 전력시스템, 궤도시스템에 의한 서비스 고장 비율은 일정하고 알려져 있다고 가정한다.
- 본 연구에서는 이차적 원인 즉 이미 발생된 지연의 결과에 의한 지연은 일차적 원인에 의한 지연의 일정비율만큼 지연되며 그 비율은 알려져 있다고 가정한다. 따라서 Y1 = Y2(1+Pa)이므로 연간 패널티 부과 확률 (Pm) 은 다음과 같이 계산된다.
- 신뢰도 목표를 설정하는 방법은 시스템의 운영 상황과 목표 설정 기준에 따라 달라진다. 본 연구에서는 철도시스템은 차량시스템, 신호/통신 시스템, 전력시스템, 궤도시스템으로 이루어져 있다고 가정한다. 따라서 전체 철도시스템에 대한 MKBSF 목표값을 설정하고 차량시스템, 신호/통신 시스템, 전력시스템, 궤도시스템에 대해 MKBSF 목표값을 할당한다.
- 수치예제의 기본 상황은 PR = 0.95, NS = 40000, DS = 450km, Pa = 0.2, TO = 30년, β = 0.2, θ(1) = 0.5, θ(2) = 0.3, θ(3) = 0.1, θ(4) = 0.1으로 가정한다.
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