“ 과학적이고 체계적인 열차운영 계획 수립으로 국가교통체계 효율화에 기여한다”
정부의 대규모 재원이 필요한 철도시스템의 인프라시설 자원은 제한되어 있으며, 첨단 기술의 도입 및 물가상승 등으로 투자비는 더욱 가중되는 추세이다. 제한된 자원으로 최상의 운영효율을 도출하기 위해서는 수요와 자원제약을 고려한 최상의 열차서비스계획을 수립하는 것이 중요하다. 현재 우리나라의 열차운영계획은 수작업 및 노후시스템에 의존하고 있어, 인적오류에 대한 위험이 매우 높다. TOPS(Train Operation Planning System)는 이러한 문제를 해결할 수 있는 효율적이고 신뢰도 높은 열차운영계획시스템으로, 본 성과의 활용을 통해 철도운영의 효율성이 크게 증대될 것으로 기대된다.
철도시설물은 열차운행을 목적으로 건설되고 열차운행을 통해서 국민에게 철도교통서비스를 제공한다. 따라서 열차운영계획은 교통서비스뿐만 아니라 차량, 인력 등 운영규모와 철도시설물의 적정 규모를 결정하는 기준이 되는 업무이다. 현재 열차운영계획은 체계적인 비교 검증 없이 작성되어 운영하고 있다. 소수 열차계획 업무담당자의 수작업에 의존하고 있어 인적오류에 대한 검증이 불가능해 열차운영계획의 신뢰성이 낮다. 그뿐만 아니라 작업공정이 복잡하고 작업시간이 과다 소요되어 적시성 있게 열차를 운영하기 어려워 열차서비스를 극대화하는 데 장애요소로 작용하고 있다. 한국철도공사에서는 1998년부터 열차다이아전산시스템을 현재까지 운용하고 있으나, 본 시스템은 14년이 지난 노후시스템이고, 일본철도의 시스템을 도입한 것이기 때문에 열차운영조건의 차이가 있다. 기술적으로도 시스템 구현에 한계가 있다 보니 기능이 초보적이고 제한적임에 따라, 현재와 같은 복잡한 열차운영조건에서 신뢰성과 효율성을 극대화할 수 있는 열차운영계획 지원시스템의 개발이 필요한 시점이다.
따라서 한국의 발전된 IT기술을 바탕으로 최대한 시스템화하여 인적오류를 예방하고, 다양한 데이터베이스를 활용해 파라미터의 정확성을 향상시키고, 작업시간을 단축시킬 수 있는 전산시스템을 개발하고자 했다. 이에 따라 본 연구에서는 열차계획 수립에 소요되는 작업시간을 단축하고 신뢰성과 적용성 높은 열차운영계획 수립을 체계적으로 지원할 수 있는 열차운영계획시스템의 국산화 개발을 수행하였으며, 열차운영계획 수립을 위한 전처리(Pre-processing) 기능별 12개 독립 모듈을 개발하였다. 그 결과 시스템 자동화율을 63.5% 향상시킴으로써 신뢰성 향상과 작업시간 단축효과를 얻었으며, 이를 통해 열차설계의 정밀도 향상으로 효율적인 열차운영이 가능할 것으로 기대된다.
12개의 독립된 전처리 모듈은 2013년 8월 개발이 완료되었으며, 이들의 주요 기능은 다음과 같다.
이와 같이 개발된 12개의 독립된 전처리 모듈이 상호 유기적으로 연계되는 토털시스템을 구현하였으며, 구현된 시스템은 한국철도공사 열차운영조건을 충족하는 신뢰성 높은 자동화 시스템으로 현행 대비 자동화율을 18.3%에서 81.8%로 향상하였다. 또한 열차운영계획 수립에 필요한 시설, 전기, 신호, 차량, 운전, 편성데이터로 분류하여 운영 데이터를 구축하였다.
데이터의 활용도에 따라 조건데이터, 기초데이터, 응용데이터, 참고데이터로 구분하였고 향후 데이터 수정과 관리가 용이하도록 수식을 적용해 일괄적으로 처리가 가능하도록 운용데이터를 구축하였다. 또한 열차운영계획시스템의 성공적인 실용화와 시스템의 조기 안정을 위하여 사용자에게 필요한 시스템 구조와 활용방법, 유지관리를 위한 조치방법을 빠르게 습득하는데 필요한 사용자 매뉴얼을 작성하여 시스템 자체에 탑재, 검색이 가능하도록 하였다.
비과학적인 통계자료와 열차계획 업무담당자의 개인역량에 의존하고 있는 열차운영계획에 합리성과 신뢰성을 부여하여 철도시설규모의 적정화와 열차운영의 효율성을 향상시킬 수 있게 되었다. 그뿐만 아니라 세계적으로 가장 복잡한 열차운영조건을 가진 한국철도에 맞는 새로운 열차운영계획시스템을 독자적으로 개발함으로써 열차운영에 대한 순수 국내기술을 확보하여 한국철도의 열차운영능력을 대외에 알리고, 고부가가치시스템으로 해외에 수출할 수 있는 기반을 조성하였다. 본 성과의 활용을 통해, 철도수송수요에 대응하는 열차운행시각을 설정하여 철도이용자의 대기시간을 감소시킴으로써 철도이용의 편의성을 향상시켜 공공복지에 기여할 수 있게 되었다. 또한, 정확한 표준열차운전시간 산정 및 효율적인 열차다이아 구성으로 운전취급시간과 철도통행시간을 단축시킴으로써 철도교통의 수송분담율 향상과 철도중심의 국가교통체계 구축에 기여한다.
철도건설은 건설, 그 자체가 중요한 것이 아니라 ‘어떤 열차를 운행할 수 있는가’가 중요한 조건이므로 철도를 건설한 후의 열차운행상황(TPS)을 시뮬레이션할 수 있는 기반을 조성하여 철도망 설계의 정밀도를 향상하고 투자에 대한 운영효율성을 극대화 할 수 있다. 현재 한국철도공사에서는 본 시스템을 활용해 정확성 높은 열차운전시간을 산출하고 이를 토대로 열차다이아를 작성하게 됨으로써 열차운전시간의 신뢰성을 높이며, 작업시간을 50% 이상 단축시킬 수 있을 것으로 기대된다.
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