Finding Train Frequencies and Halting Patterns Using Optimization Models : a Focus on the Line Plan for High-Speed Trains

There has been much interest in optimizing the halting patterns of high-speed trains, for example by introducing more non-stop trains to supply faster train service to the passengers, which could later bring about a discussion about introducing new high speed train service with differentiated price and service. In general, halting patterns can be considered by constructing an efficient line plan, in which all demand should be covered and the total travel time can be reduced as much as possible. In this study, we present a two-step process based on two optimization models. One is to minimize total kilometers of trains to run on each route ; this will be done using a line planning model under the assumption of all-stop patterns. Then, in the next step, the all-stop patterns are optimally decomposed into several halting patterns in order to minimize the total travel time. We applied the two-step process to the latest demand data in order to develop KTX halting patterns as well as to determine the frequency of each line and compare the current line plan with the optimized one.

최적화 모형을 활용한 열차 운행 횟수 및 정차 패턴 생성 : 고속 열차 노선 계획을 중심으로

승객들에게 보다 빠른 고속 열차 서비스를 제공하기 위해 무정차 열차를 비롯한 고속열차의 정차 패턴 최적화에 대한 관심이 증대하고 있다. 이러한 논의는 이후 정차 패턴을 활용한 차별화된 열차 서비스 및 그에 합당한 가격을 통해 신규 고속 열차 서비스 및 수요를 만들 수 있다는 측면에서 보다 더 큰 관심을 불러오고 있다. 일반적으로 정차 패턴은 효율적인 노선계획 작성에 의해 고려되는데, 효율적인 노선계획이란 모든 수요가 만족되고 전체 여정시간이 최대한으로 감소되는 열차 운행 계획을 말한다. 본 논문에서는 이를 위해 두 개의 최적화 모형을 활용한 2단계 프로세스를 제시한다. 첫 번째 단계는 모든 열차의 all-stop 패턴을 가정한 최소 횟수 혹은 최소 킬로미터 노선 계획을 작성하는 단계이고, 두 번째 단계는 첫 번째 단계로부터 도출된 열차들을 다양한 정차 패턴으로 분해하는 과정이다. 본 연구에서는 이와 같은 프로세스를 최근 고속 열차 실적 수요에 적용해 보았고 기존 열차 운행 횟수 및 정차 패턴과 비교분석하였다.