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문제 정의
- 다음으로 문제에서 정의한 유전알고리즘이 최적해를 구한 경로에 대해 살펴보자. Fig.
- 하지만, 그에 앞서 경제적인 급행화를 진행하기 위하여 적절한 대피선의 지정 검토가 필요하며, 운행시간의 단축효과에 대한 선행연구가 진행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는, 운행시간 단축 및 기존 시설을 대피선으로 활용할 때, 대피선 개수를 최소화할 수 있는 최적의 완급행 운영 방식을 수립할 수 있도록, 최적화 알고리즘을 제안하고자 한다.
- 또한 다른 변수들과 같이 고려하여 최적화를 진행할 경우 최적화 프로그램의 복잡성 때문에 별도의 최적화 문제로 진행하는 것이 효율적이다. 따라서 이번 연구에서는 급행정차역의 위치가 선정되어 있다는 전제하에 진행하였다. 이번 최적화 문제는 기존 시설을 대피선으로 활용하는 조건때문에 대피선 설치 위치가 제한적이다.
- 앞서 언급한 바와 같이 급행화 방안의 최적화를 진행하는 목적은 기존 노선에서 급행화를 구현하고자 할 때 비용과 직결되는 대피선 수를 최소화하고 동시에 완행 운영시간을 최소화 하기 위함이다. 문제 해결을 위한 최적화 알고리즘 적용을 위하여 설계 변수와 구속조건 및 목적함수를 우선 정의하여야 한다.
- 이번 연구에서는 기존노선에 적용하여 완급행 열차를 운영하고자 할 때, 요구되는 대피선 수를 줄이고, 동시에 완행열차 운행시간의 최소화가 가능한 운영방안을 찾을 수 있는 최적화 방법론을 제안하였으며, 그 결과에 대한 타당성을 검토하였다. 대피선은 현재 노선에 갖춰져 있는 Y분기선을 활용하는 것으로 가정하여 대피선 신설을 최대한 회피하였으며, 완행열차에는 가감속도가 향상되고 광폭출입문이 적용된 고성능 열차의 투입을 고려하였다.
- 위와 같이 스케쥴링 관련하여 다양한 최적화 연구가 진행된 반면, 기존 시설의 급행화 구현시 대피선 등의 최소화 등을 고려한 스케쥴링 최적화 기법에 관한 연구는 전무한 실정이다. 이번 연구에서는 앞서 언급한 바와 같이, 고성능 전동차를 투입한다는 가정하에 서울 도시철도 특정 노선에 대하여 기존 시설을 대피선으로 활용하면서 그 대피 횟수를 최소화 하고, 동시에 완행열차의 운영시간을 최소화 하는 완급행 운영방안을 확보할 수 있는 최적화 알고리즘에 관한 연구를 수행하였다.
가설 설정
- 이번 연구에서는 기존노선에 적용하여 완급행 열차를 운영하고자 할 때, 요구되는 대피선 수를 줄이고, 동시에 완행열차 운행시간의 최소화가 가능한 운영방안을 찾을 수 있는 최적화 방법론을 제안하였으며, 그 결과에 대한 타당성을 검토하였다. 대피선은 현재 노선에 갖춰져 있는 Y분기선을 활용하는 것으로 가정하여 대피선 신설을 최대한 회피하였으며, 완행열차에는 가감속도가 향상되고 광폭출입문이 적용된 고성능 열차의 투입을 고려하였다.
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