• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1845-1850
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• 2014

철도 운영측면에서 비용을 최소화하는 최적노선을 설계하기 위해서는 다양한 지형 위에 설계기준에 맞는 노선을 배치하여야 하며, 절토량과 성토량을 최소화 하거나 이 둘의 합을 균형화 하여 공사비용을 최소화하고 있다. 열차의 효율적인 운행을 가능하게 하는 노선의 설계는 다양한 변수의 해 공간을 모두 고려하여야하기 때문에 조합최적화의 문제라고 할 수 있다. 본 연구에서는, 공사비를 최소화 하는 최적 철도 노선을 설정하기 위한 수리적 모형을 개발하였으며, Genetic Algorithm을 사용한 문제의 해석을 하였고, Algorithm과 결과를 활용한 철도 최적 노선 설계 개념을 정립하였다. 그리고 가상의 구간에 대한 사례적용을 통하여 본 연구에서 제시하고 있는 방법론에 대하여 평가하여 성토량과 절토량을 균형화 할 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 실제적으로 수명 동안의 에너지 비용이 공사비보다 높은 현실에서 철도노선설계의 최적화 과정에서 중요하게 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1261-1267
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• 2014

철도노선은 도로노선과 달리 운행비용, 특히 에너지비용이 전체 생애주기 비용에서 차지하는 비중이 높은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 경부고속철도의 사례를 중심으로 철도 노반건설비와 에너지비용의 상대적 비중을 분석하였다. 이는 최근 활발하게 연구가 이루어지고 있는 전산화된 철도선형 최적화가 단순히 건설비 최소화만을 목적으로 할 수 없으며, 에너지 비용을 포함한 전반적인 생애주기 비용의 최소화를 목표로 하여야 함을 의미한다. 경부고속철도 운행실적이 아직 10년에 불과하기 때문에 향후 20년간의 운영 시나리오를 다양하게 설정하여 분석한 결과, 에너지비용이 건설비용의 10~30% 수준으로 나타났으며, 이는 일반적으로 알려진 비중보다 낮은 수치이다. 철도 선형 최적화를 위한 방법론 정립에 있어 에너지 비용을 고려할 경우, 그 상대적 비중을 고려할 수 있는 방안을 제시한데 본 연구의 의미가 있을 것이다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.466-473
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• 2014

최근 복수의 철도 운송 사업자를 고려한 효율적인 선로 용량 할당 체계에 대한 관심이 증대하고 있다. 선로 용량 배분 체계란 제한된 선로 용량을 복수의 철도 운송 사업자들에게 그들이 원하는 열차를 배분하는 일련의 절차 및 방법론을 말하는데, 본 논문은 철도 운송 사업자가 제안한 열차들의 출발시간, 정차 시간 등을 조정하여 시설 관리자가 추구하는 목적에 가장 부합하는 조정된 스케줄을 생성해내는 최적화 모형 및 해법을 다룬다. 이 모형과 관련한 기존 연구들은, 열차간의 경합 조건만을 제약식으로 설정하여, 특정 노선에 투입되는 열차들이 경합 조건 때문에 기존에 계획된 노선별 열차 운행 횟수를 보장할 수 없는 한계를 갖고 있다. 본 연구에서는 노선별 열차 운행 횟수를 고려함과 동시에 열차간 경합 조건을 반영한 새로운 최적화 모형 및 이에 대한 해법을 제시한다. 이 해법을 이용하여, 수서발 고속열차와 기존 고속열차 운행 전 구간에 대한 최적의 선로 용량 할당 계획을 제시한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.185-192
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• 2012

노선 계획이란 수요를 만족시키면서 열차 운행 비용(operation cost)을 최소화하는 시종착별 열차 운행횟수를 결정하는 과정을 말한다. 그러나 화물 수송의 경우 화물 취급역에서 발생하는 화물의 연결 혹은 해방 작업은 상당한 시간을 필요로 하여, 잦은 중간 화물역에서의 연결 해방 작업은 수송 서비스의 품질을 저하시킬 수 있으므로, 여객 열차의 노선 계획과 달리, 화물 열차 노선 계획에서는 각 열차의 도중 입환역을 어떻게 설정할 것인가가 매우 중요한 문제이다. 본 연구는 열차의 운행 경로, 운행 횟수뿐만 아니라 열차별 도중 입환역를 포함하는 노선계획을 작성하기 위한 최적화 모형을 제시하고, 이 모형에 대한 열생성 기반 해법 및 실험결과를 제시할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.407-415
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• 2015

철도사업을 추진함에 있어, 지금까지 대부분의 사업은 노선과 선형계획은 엔지니어가 현장 사전조사 결과 및 지형도 등을 이용하여 한정된 수의 대안을 설정하여 분석하는 방식으로 수행되어 왔다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용한 지능형 철도선형계획 프로그램(ei-Rail)을 개발하여, 가능한 모든 대안에 대하여 선형요소 및 공사비에 대한 평가를 가능하게 하였다. 그리고 기존에 계획된 노선에 대한 비교 평가를 통하여 기존 대안보다 사업비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 이에 소요되는 비용과 시간도 단축할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 향후 국내외 철도사업 계획 수립에 소요되는 비용과 시간, 그리고 전체 사업비 절감을 가능케 함으로써 철도분야 발전에 도움이 될 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.165-172
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• 2015

철도 노선설계 후 노선의 적합도 평가는 수요의 변화를 기준으로 한 장래 가치의 환산 또는 비용편익 분석을 통한 대안 간 평가 등으로 이루어지고 있다. 그러나 이는 설계 가능한 모든 대안의 조사가 불가능하고, 설계기준과 같은 기본 틀은 편차가 적어 대안간 적합성을 상호비교하는 데에는 적절치 못할 것이다. 또한 비용은 설계요소에 따라 변화되므로 이를 적용하는 데에는 한계가 있다. 본 연구에서는 자동화된 설계방법으로 조사된 모든 대안을 대상으로 하고, 설계기준을 모든 대안에 적용하여 기준을 벗어나지 않도록 하며, 단일 평가항목이 아닌 다 기준 의사결정 방법을 사용하여 선형설계요소의 가중치를 평가하였다. AHP (Analytic Hierarchical Process) 기법을 사용한 가중치 평가결과를 통하여 철도선형계획에서 중점을 두어야 하는 요소들을 고려함으로써, 보다 최적화된 철도선형을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한교통학회지
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• 제31권2호
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• pp.80-89
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• 2013

본 연구는 지역간 여객 철도의 노선계획을 최적화하는 방법에 관한 연구이다. 본 연구의 노선계획 모형은 다양한 차종이 운용되는 철도노선에서 이용자비용(이용자의 총 통행시간)과 운영자비용(열차 운행비용, 유지 보수비용, 차량 구입비용)의 합을 최소화하고자 하는 혼합정수계획 수리모형으로 구축되었고, 모형의 해법으로 분기한정법이 사용되었다. 수요의 변화, 열차 속도의 변화, 정차스케줄 수의 변화 등에 대한 민감도 분석 결과도 제시하였고, 국내 경부선의 사례연구를 통하여 각 열차차종의 차종별 수요 분할 뿐만 아니라 최적 정차스케줄과 운행빈도를 동시에 산출할 수 있음을 보여주었다. 본 연구의 모형과 결과는 열차 운영 전략을 수립하거나 새로운 철도 시스템의 효율성을 분석하거나 이용자 운영자의 사회적 비용을 산정하는 경우 등에 적용될 수 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.140-147
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• 2014

노선 계획이란 열차종별 수요를 만족하는 최적의 열차 운행 횟수를 결정하는 단계를 말한다. 이러한 노선계획의 주요 입력자료는 통행배정 모형으로부터 산출된 열차종별 구간 통행량이다. 그러나 대부분의 통행배정 모형 또한 노선계획을 통해 구한 열차 운행 횟수 혹은 시격을 입력요소로 요구하므로, 수요예측(통행배정)-노선계획의 단계적 접근은 두 계획간의 상호 모순을 초래하여 부정확한 열차종별 수요 및 노선계획을 도출할 수 있다. 본 연구는 이 두 가지 문제를 통합적으로 고려할 수 있는 최적화 모형과 이에 대한 선형 근사해법을 제시하고, 전체 한국 철도 네트워크에 적용한 실험결과를 제시한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.853-858
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• 2019

철도 네트워크를 효율적으로 사용하는 방법 중 하나는 연결선 건설을 통해 여러 노선이 하나의 선로를 공유하는 방법인데, 국내에서도 이미 사용하고 있거나 사업화 추진 중인 노선이 존재한다. 본 연구는 철도 연결선 건설시 사업화 단계가 아닌 계획 단계에서 연결선 건설의 위치 선정, 우선순위 산정 등에 필요한 연결선 설계 모형을 구축하고 이에 대한 해법을 제시하였다. 모형은 연결선건설비용, 노선운영비용, 이용자 총통행비용을 최소화하기 위한 비선형 최적화문제로 구축하였고, 결정변수로는 연결선 건설여부 및 방향, 노선의 열차 운행 빈도로 설정하였다. 본 연구에서는 문제 풀이 알고리즘과 경로선택 알고리즘을 각각 제시하였고, 예제네트워크에 적용을 통하여 모형의 실용성을 검증하였다. 향후 현실을 반영한 실제네트워크와 파라미터를 설정하여 연구의 결과를 발전시킬 여지가 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.427-436
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• 2009

본 연구는 철로를 신설 또는 확장 시 목표로 설정한 지표를 최적화시키는 최적 노선구간을 선정하여 철도망의 네트워크 효과를 고려하는 방법론인 철도망 설계모형(Railway Network Design Problem, RNDP)을 이용하여 설계속도 수준별 고속철도망의 노선축별 분석구간별 투자우선순위를 선정하였다. RNDP의 목적함수를 총 통행시간 최소화로 설정하여 분석한 결과 투자우선순위가 가장 높은 고속철도망 노선축은 서동축이며, 다음으로 서해축, 남해축 순으로 나타났다. 또한 노선축별 최적안은 서동축의 경우 전 구간을 400km/h급으로 신선을 건설하는 대안이, 서해축의 경우 전라선 익산$\sim$여수 구간을 200km/hr급으로 고속화하는 사업을 활용하고 이 구간을 제외한 나머지 신선 구간(송도$\sim$익산)을 400km/h급으로 건설하는 대안인 것으로 분석되었다. 마지막으로 남해축의 경우에는 경전선, 즉 순천$\sim$마산 구간을 200km/hr로 고속화하는 사업을 활용하여 나머지 신선 구간(목포$\sim$순천, 마산$\sim$부산)을 350km/h로 건설하는 대안인 것으로 분석되었다.