[국내논문]부본선 및 정차패턴을 고려한 고속철도 정거장 용량산정 Station Capacity Calculation on High-Speed Railway Considering the number of Sidings and Train Halting Patterns원문보기
본 연구에서는 산식에 기반 한 고속철도 정거장 선로용량 계산 방법론을 제시하였다. 제시한 방법론은 기존 방법론에서 명시적으로 다루지 못하였던 정거장별 부본선(정차본선) 설치 수와 정차패턴(정차-정차, 통과-정차, 정차-통과, 통과-통과)의 혼합이 선로용량에 미치는 영향을 반영한다. 제시한 선로용량 계산 결과의 일관성을 검증하기 위해 전문 시뮬레이터(Railsys)를 활용하여 비교한 결과 정차패턴별 시격의 차이는 10% 미만으로 분석되었다. 정차패턴이 조합되었을 때의 효과를 몬테카를로 시뮬레이션 한 결과 역시 계산된 선로용량은 현실성이 높은 것으로 판단된다. 또한, 한국철도시설공단 선로배분프로그램의 용량산정 결과와도 통계적으로 유사하였다.
본 연구에서는 산식에 기반 한 고속철도 정거장 선로용량 계산 방법론을 제시하였다. 제시한 방법론은 기존 방법론에서 명시적으로 다루지 못하였던 정거장별 부본선(정차본선) 설치 수와 정차패턴(정차-정차, 통과-정차, 정차-통과, 통과-통과)의 혼합이 선로용량에 미치는 영향을 반영한다. 제시한 선로용량 계산 결과의 일관성을 검증하기 위해 전문 시뮬레이터(Railsys)를 활용하여 비교한 결과 정차패턴별 시격의 차이는 10% 미만으로 분석되었다. 정차패턴이 조합되었을 때의 효과를 몬테카를로 시뮬레이션 한 결과 역시 계산된 선로용량은 현실성이 높은 것으로 판단된다. 또한, 한국철도시설공단 선로배분프로그램의 용량산정 결과와도 통계적으로 유사하였다.
This paper proposes an analytical methodology of station capacity calculation on high - speed railway. Our method explicitly takes into account the effect of the number of sidings and the combination of train halting patterns (stop - stop, pass - stop, stop - pass, pass - pass) on the capacity of a ...
This paper proposes an analytical methodology of station capacity calculation on high - speed railway. Our method explicitly takes into account the effect of the number of sidings and the combination of train halting patterns (stop - stop, pass - stop, stop - pass, pass - pass) on the capacity of a station. To verify the reliability of our model, we conducted capacity analysis of selected stations using the Railsys simulator. We found that the difference in calculated capacity between our model and Railsys was less than 10%. After Monte Carlo simulation, our model was determined to be a good one. In addition, the consistency in capacity between our model and the train-path allocation program (Korea Rail Network Authority) was statistically significant.
This paper proposes an analytical methodology of station capacity calculation on high - speed railway. Our method explicitly takes into account the effect of the number of sidings and the combination of train halting patterns (stop - stop, pass - stop, stop - pass, pass - pass) on the capacity of a station. To verify the reliability of our model, we conducted capacity analysis of selected stations using the Railsys simulator. We found that the difference in calculated capacity between our model and Railsys was less than 10%. After Monte Carlo simulation, our model was determined to be a good one. In addition, the consistency in capacity between our model and the train-path allocation program (Korea Rail Network Authority) was statistically significant.
본 연구에서는 기존의 산식을 기반으로 계산된 하나의 값을 선로용량으로 활용해온 국내 실정을 고려하여 고속철도 선로용량 계산 방법론을 제시하였다. 본 연구에서는 기존 방법론에서 명시적으로 다루지 못하였던 정거장별 부본선 설치 수가 선로용량에 미치는 영향과 정차패턴(정차-정차, 통과-정차, 정차-통과, 통과-통과)의 혼합이 선로용량에 미치는 영향을 반영하여 본선시격과 정거장시격 산정방법을 제시하였다.
가설 설정
· 선구 내 여러 정거장이 있는 경우 선로용량이 가장 낮은 정거장의 선로용량을 선구의 선로용량으로 한다.
· 선로용량은 선구단위로 계산하며, 독립적이다. 즉, 선구 간에 미치는 영향은 고려하지 않는다.
· 선로유지보수 및 미운영시간은 기준시간에서 제외한다.(선로 이용률을 사용하지 않음)
· 열차의 지연이 용량에 미치는 영향은 고려하지 않는다.
제안 방법
본 연구에서는 기존의 산식을 기반으로 계산된 하나의 값을 선로용량으로 활용해온 국내 실정을 고려하여 고속철도 선로용량 계산 방법론을 제시하였다. 본 연구에서는 기존 방법론에서 명시적으로 다루지 못하였던 정거장별 부본선 설치 수가 선로용량에 미치는 영향과 정차패턴(정차-정차, 통과-정차, 정차-통과, 통과-통과)의 혼합이 선로용량에 미치는 영향을 반영하여 본선시격과 정거장시격 산정방법을 제시하였다. 본 연구의 산식기반 선로용량과 시뮬레이션기반 선로용량을 비교한 결과, 정차패턴 별 시격의 차이는 대피선이 1개인 경우 7.
대상 데이터
2.1절에서 제시한 부본선-정차패턴에 따라 선행과 후행 두 열차사이의 시격을 오송역과 울산역에서 비교하였다. 오송역의 경우 대피선이 2개이며, 대피/추월은 발생하지 않는다.
정차패턴 조합에 따른 정거장시격을 비교하는 방법은 먼저, 오송역에서의 정차패턴 비율을 만족시키는 50개의 테스트 시각표를 만든다. 나머지 역에서는 모두 통과시켜서 영향을 받지 않도록 한다.
이론/모형
이를 위해서 전문 시뮬레이터를 활용한다. 시뮬레이터는 RMcon사에서 개발한 Railsys [16]를 활용하였다. Railsys는 blocking time 이론에 따른 UIC 406 방법을 기반으로 시각표를 압축한 후 경합이 발생하지 않는 선·후행열차 간 시격을 산정한다.
성능/효과
05분으로 나타나 현실적으로 사용가능한 것으로 판단된다. 또한, 한국철도시설공단 선로배분프로그램의 용량산정 결과와 비교했을 때, 본 연구의 산식기반 선로용량이 일반적으로 높게 산정되었지만, Cronbach’s α값이 0.87로 통계적으로는 유사하다고 판단된다.
본 연구에서는 기존 방법론에서 명시적으로 다루지 못하였던 정거장별 부본선 설치 수가 선로용량에 미치는 영향과 정차패턴(정차-정차, 통과-정차, 정차-통과, 통과-통과)의 혼합이 선로용량에 미치는 영향을 반영하여 본선시격과 정거장시격 산정방법을 제시하였다. 본 연구의 산식기반 선로용량과 시뮬레이션기반 선로용량을 비교한 결과, 정차패턴 별 시격의 차이는 대피선이 1개인 경우 7.8%, 대피선이 2개인 경우 8.1%로 분석되었다. 정차패턴이 조합되었을 때의 효과를 몬테카를로 시뮬레이션 한 결과, 역시 최빈값과의 차이가 0.
1%로 분석되었다. 정차패턴이 조합되었을 때의 효과를 몬테카를로 시뮬레이션 한 결과, 역시 최빈값과의 차이가 0.05분으로 나타나 현실적으로 사용가능한 것으로 판단된다. 또한, 한국철도시설공단 선로배분프로그램의 용량산정 결과와 비교했을 때, 본 연구의 산식기반 선로용량이 일반적으로 높게 산정되었지만, Cronbach’s α값이 0.
후속연구
본 연구에서 제시한 고속철도 선로용량 산정 방법론은 선구별 및 정거장별 독립성을 가정하므로 선구 간에 운영조건 차이와 선구 내 여러 정거장이 있는 경우 정차패턴의 혼합이 선로용량에 미치는 영향을 정확히 반영하지 못하는 한계를 가진다. 따라서 이를 반영할 수 있는 산식기반 선로용량 계산 방법론에 대한 연구와 일반철도 및 도시·광역철도 등 다양한 열차 종을 고려하는 선로용량 계산 방법론에 대한 연구가 필요하다.
본 연구에서 제시한 고속철도 선로용량 산정 방법론은 선구별 및 정거장별 독립성을 가정하므로 선구 간에 운영조건 차이와 선구 내 여러 정거장이 있는 경우 정차패턴의 혼합이 선로용량에 미치는 영향을 정확히 반영하지 못하는 한계를 가진다. 따라서 이를 반영할 수 있는 산식기반 선로용량 계산 방법론에 대한 연구와 일반철도 및 도시·광역철도 등 다양한 열차 종을 고려하는 선로용량 계산 방법론에 대한 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
정차패턴이 변화하는 것은 무엇을 의미하는가?
여러 연구들[1,2]에서 언급된바와 같이 선로용량은 운영조건 등에 따라 변하는 값이다. 정차패턴이 변화하는 것은 생산라인에서 상품변경을 위해 준비비용(Set-up cost)이 바뀌는 것을 의미한다. 생산량을 높이기 위해서 하나의 상품만 생산한다면 단위시간의 생산량을 높일 수 있지만 다양한 고객의 수요를 충족시키지 못하게 된다.
정거장의 부본선의 장점은 무엇인가?
정거장의 부본선은 생산라인에서 병렬머신(parallel machines)과 같이 연속하는 두 열차를 거의 동시에 정차할 수 있게 해주는 인프라이다. 부본선을 통해 대피 및 추월이 가능해지고 연속으로 정차하는 열차의 시격을 단축할 수 있게 된다.
선로용량을 계산하는 방법은 어떻게 나뉘는가?
선로용량을 계산하는 방법은 크게 폐형식(closed equation)을 사용하는 방법과 UIC 406과 같이 시각표 압축에 따른 시뮬레이션 방법으로 나누어진다. 산식기반의 방법은 계산이 간단하고 계산에 필요한 데이터가 상대적으로 적다.
참고문헌 (17)
C.G. Chun, S.B. Chung, B.K. Namhung (2012) Development of optimal train operation system in bottle-neck section according to the opening of high speed railway in Seoul metropolitan area, Journal of the Korean society for railway, 15(6), pp. 631-637
H.J. Kim (2013) Study on the capacity calculation of high-speed rail bottleneck section according to the train operation pattern, Conference of the Korean society for railway, Daegu, pp. 577-582.
Japan National Railway Operation Department (1951) Theory and practice on railway track capacity.
Transportation Research Board National Research Council (1996) TCRP Report 13 rail transit capacity.
J.B Choi, J.S. Lee, H.S. Ki (2016) Method for calculating the line capacity using computer aided simulation, Journal of the Korean society for railway, 19(4), pp. 555-563
S.M. Oh, H.L. Rho, Y.H. Kim, S.H. Hong (2012) A comparative study on methods of assessing railroad track capacity, Journal of the Korean society for railway, 15(6), pp. 470-681
H. Kim (2008) Development of regional railway capacity estimation model considering service level, The Korea transport institute, 15(1), pp. 11-26
P. Connor (2011) Rules for HSL line capacity, railway Technical Web Page, Infopaper No.3, PRC Rail Consulting Ltd.
D. Emery (2009) Headways on high speed lines, World Congress Railway Research.
X. Li, B. Han, D. Li (2011) Section carrying capacity management system of high-speed railway in China, Management and Service Science (MASS), 2011 International Conference on. IEEE, Wuhan.
Y.-C. Lai, Y.-H. Liu, Y.-J. Lin (2015) Standardization of capacity unit for headway-based rail capacity analysis, Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 57, pp. 68-84
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