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과제기본정보

첨단 IT기술에 의한 열차운행계획의 상용화 시스템 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 철도기술연구사업 과제번호 18RTRP-C148789-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 철도시스템 엔지니어링 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 정보 통신 | 소프트웨어 | S W 솔루션 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 철도교통기술 | 달리 분류되지 않는 철도교통기술 과제유형 개발
과제명 첨단 IT기술에 의한 열차운행계획의 상용화 시스템 개발
주관연구기관 (주)지오엔티
총괄연구 책임자 성명 지상복
소속 (주)지오엔티 직위 대표이사
전화번호 02-422-8200 FAX 02-538-1771
총 연구기간 2018-07-27 ~ 2020-12-31
당해연도 연구기간 2018-07-27 ~ 2018-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 195,000,000 7,000,000 60,000,000 67,000,000 262,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ■ 열차운행계획시스템은 철도역 설비, 차량, 선로, 에너지 공급 및 신호보안설비 등 철도의 모든 Hardware를 가장 효율적으로 활용하도록 하고 여객과 화물수송의 최적화를 달성하여 철도경영의 경제성을 높이기 위한 시스템으로 철도운영의 핵심적인 시스템임

■ 본 과제는 고속철도(KTX), 일반철도, 도시철도, 화물철도 등 다양한 형태의 열차운행환경에서의 열차운행에 대한 열차성능 및 운행계획, 선로용량, 승무 및 차량운영계획 등을 체계적으로 관리하기 위한 네트워크 시스템을 개발하는 것으로 시스템의 정확성, 안전성 및 신뢰성 검증을 통해 실용화하는데 그 목적이 있음

■ 본 연구에서 개발하는 열차운행계획시스템은 철도시설물 인프라를 이용한 효율적인 열차운행계획을 수립하고 국민에게 양질의 철도교통서비스를 제공하기 위한 열차운행업무의 중요한 수단이 된다. 특히 이는 국민 복지 증진과 지역경제에 맞는 열차 패키지 상품 개발 등 복잡한 열차운행계획 수립 시 다양한 유형의 열차시뮬레이션을 통해 정확한 비교 검증을 가능하게 함으로써 철도운영시스템의 안전성 및 신뢰성을 확보할 수 있음

■ 또한 열차운행계획 상용화 시스템을 통해 수립된 열차계획을 기반으로 작성된 열차시각표에 따라 선로용량 및 서비스 수준이 결정되기 때문에 교통서비스 수준 뿐만 아니라 차량, 인력, 정거장 등 운영규모와 철도시설물의 적정규모를 결정하는 기준이 되므로 투자비용을 산출하는 중요한 근거가 됨
최종목표 본 과제는 고속철도(KTX), 일반철도, 도시철도, 화물철도 등 다양한 형태의 열차운행환경에서의 열차운행에 대한 열차성능, 운행계획, 선로용량, 승무운영, 차량운영 등을 체계적으로 관리하기 위한 네트워크 시스템을 개발하고, 시스템의 정확성, 안전성 및 신뢰성 검증을 통해 실용화하는데 그 목적을 둠. 열차운행계획 수립 업무의 신뢰성과 적용성을 높이기 위하여 통합프레임워크 기반으로 열차운행계획시스템이 단위시스템별 독립적으로 운용될 수 있도록 구축하고 수요처가 요구하는 성능시험 및 소프트웨어 공인인증을 통하여 신뢰성 확보 및 상용화를 구현함
연구내용 및 범위 본 연구는 통합프레임워크 기반으로 열차운행계획 통합시스템 단위모듈을 고도화하여 구축하고 공인인증기관의 검증을 통해 신뢰성과 상용화를 확보하고자 하며 이를 위한 연구 세부목표 및 범위는 다음과 같음

■ 세부목표
○ 열차운행계획 업무의 단계별 프로세스 체계화 및 절차 재정립
- 열차운행계획 공통업무 및 철도운영기관별 고유업무의 분류 및 정의를 통한
표준업무정의서 개발
- 열차운행계획 표준업무를 열차운행계획시스템에 적용하기 위한 방법론 도출

○ 프레임워크 기반의 단위모듈별 시스템 제작 및 통합시스템 개발
- 열차운행계획의 단위모듈별(열차성능시뮬레이션, 열차운행계획, 차량/승무운용계획, 선로용량 산정 등)이 프레임워크 기반으로 독립 또는 통합적으로 운용되도록 구축
- 철도운영기관의 열차운행계획 관련 주요이슈 및 개선목표를 도출하여 상용화를 위한 정보간 인터페이스 및 단계적 고도화 개발

○ 표준절차에 따른 시스템 시험을 통한 성능 및 신뢰성 검증
- 소프트웨어 성능평가 공인기관의 성능 및 신뢰성 평가를 통한 시스템 안전성 및 품질 인증
- 수요처((주)에스알)의 Test-Bed를 통해 기능 활용성 및 실용화 검증

■ 연구범위
○ 열차운행계획 업무의 프로세스 정의 및 절차 개발
열차운행계획 업무의 프로세스를 체계화 하기 위해 열차운행계획 공통업무 및 철도운영기관별 고유업무의 분류 및 정의를 통한 표준업무정의서를 개발하고 이를 열차운행계획시스템에 적용하기 위한 방법론 및 표준 업무정의서를 개발함

○ 열차운행계획시스템 기능별 요소기술 정립 및 기능 고도화
열차운행계획 업무 프로세스에 적합하게 열차운행계획시스템을 운영할 수 있도록 업무 연계성을 고려하여 열차운행계획시스템의 주요 기능별로 요소기술을 분류하고 정립함. 사용자 편의성 및 업무 효율성 극대화를 위해 수요처의 요구사항을 토대로 연구진의 열차운행계획시스템의 기능을 고도할 뿐만 아니라 차량 및 승무운영계획에 대한 최적화 알고리즘을 개발하여 이를 시스템에 적용함

○ 프레임워크 기반의 단위모듈 통합 및 인터페이스 개발
열차운행계획의 단위모듈(열차성능시뮬레이션, 열차운행계획, 차량/승무운영계획, 선로용량 산정 등)이 프레임워크 기반으로 독립 또는 통합적으로 운용되도록 구축하고 열차운행계획 관련 주요이슈 및 개선목표를 도출하고 상용화를 위해 단계적으로 고도화하여 개발함.

○ 표준절차에 따른 시스템 시험을 통한 성능 및 신뢰성 검증
소프트웨어 성능평가 공인기관의 성능 및 신뢰성 평가를 통한 시스템 안전성 및 품질 인증을 획득하고 수요처((주)에스알)의 Test-Bed를 통해 기능 활용성 및 상용화를 검증함
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 본 연구에서 1차년도에는 열차운행계획 공통업무 및 철도운영기관별 고유업무의 분류 및 정의를 통한 표준업무정의서를 개발하고 열차운행계획 정보관리체계의 수요처 요구사항을 수집하여 분석하며 열차운행계획시스템의 현장 활용사례 및 인터뷰를 실시함. 또한 열차운행계획시스템에서 실무적으로 가장 활용성이 높은 열차다이아 시스템을 고도화 개발하여 개발함 ○주관연구기관((주)지오엔티)
- 해외 실용화 사례 조사/분석
- 열차다이아시스템 요구기능 정의 및 설계
- 열차다이아 시스템 기능 고도화 및 상용화 모듈 제작

○공동연구기관(한국철도기술연구원)
- 열차운행계획 국내외 사례조사 및 분석
- 열차운행계획 시스템 표준 업무정의서 개발
- 차량운영계획 최적화 문제정의 및 모델링

○공동연구기관(경상대학교)
- 열차운행계획 정보관리체계 구성을 위한 국내외 사례조사 및 분석
- 열차운행계획 정보관리체계의 수요처 요구사항 수집

○위탁연구기관(㈜에스알)
- 열차운행계획시스템의 현장 활용 사례 조사
- 열차운행계획시스템의 현장 실무자 인터뷰 및 설문조사
연구성과 기술적 기대성과 - 기존 열차운행계획시스템의 개발은 일부 기능 개선이나 특정 철도운영기관의 맞춤형으로 개발되어 상용화가 되지 못하고 있음. 이와 달리 본 과제는 실용화 및 상용화를 위한 국내 첫 열차운행계획시스템 개발 시도로써 체계화된 기술 확보가 가능함
- 열차운행계획시스템의 단위 시스템화 및 통합 기술을 통해 대형 및 중·소형 운영기관에서 분리해서 사용할 수 있게 개발하여 철도운영기관별 시스템 운영의 간소화 및 자체 보유 시스템과 연계성을 높일 수 있음
- 차량운영 최적화 알고리즘을 국내 자체기술로 개발함으로써 상용 최적화 라이브러리를 활용하지 않고도 소프트웨어를 개발할 수 있음
- 기존 개발 경험이 있는 유전자 알고리즘(GA)의 개선뿐만 아니라 타부 탐색기법(Tabu Search) 등의 메타휴리스틱 알고리즘을 하이브리드 (Hybrid) 형태로 개발하여 알고리즘의 수행도를 향상하고 상용 최적화 라이브러리와 동등 이상 해의 품질을 확보함
사회 경제적 파급효과 ■ 경제적/산업적 측면
- 열차운행계획시스템 기능의 단위 시스템화 및 통합 기술을 통해 대형 및 중·소형 운영기관에서 분리해서 사용할 수 있게 개발함으로써 국내외 철도 노선의 확장계획에 따른 신생 철도운영기관들의 열차운행계획시스템 도입에 따른 중복 개발을 국가차원에서 사전에 예방할 수 있음
- 철도관련 국외 시장 동향에 따르면, 동남아 등 철도인프라 신생국들의 철도 프로젝트 추진으로 수출 효과를 기대할 수 있음
- 차량운영 최적화 알고리즘을 국내 자체기술로 개발하여 상용 최적화 라이브러리를 활용하지 않음으로써 국내 실용화를 위한 효과를 개선할 수 있음
- 차량운영 최적화 알고리즘을 국내 자체기술로 개발하여 향후 유사 소프트웨어 개발 사업에서 상용 최적화 라이브러리를 대체할 수 있음

■ 사회적 측면
- 중소기업 주도로 개발한 차량운영 최적화 프로그램 개발사업의 성공적 수행을 통해 국내 중소기업의 수익모델을 제공함
- 중소기업 주도로 개발한 차량운영 최적화 프로그램 개발사업 수행을 통해 정부에서 추진 중인 일자리 창출의 역할을 수행함
활용방안 ■ ㈜에스알의 내부 열차운행계획시스템으로 활용
- 수요처인 ㈜에스알로부터 사전 구매의향서를 확보하고, ㈜에스알의 직접적인 연구참여를 통해 실용화에 필요한 요구사항들을 지속적으로 수집하고 이를 시스템 개발단계부터 반영하기 때문에 과제 성과물이 ㈜에스알의 내부 열차운행계획시스템으로 즉시 활용할 수 있음
- 또한 본 성과물이 주요 기능들이 독립적 운영이 가능한 형태로 개발되는 특징을 고려하여 연구진행과정에 수요처와의 다양한 협약을 체결할 예정이기 때문에 연차별로 개발되는 단위 시스템들도 수요처(㈜에스알)에 즉시 도입되어 활용할 수 있음

■ 패키지 구성에 따른 열차운영기관 규모별 맞춤형 열차운행계획시스템으로 활용
- 본 성과물은 열차운행계획에 필요한 다양한 기능들이 단위 모듈로 개발되고, 이러한 단위 모듈들을 통합프레임워크 기반으로 다양한 조합에 따른 패키지로 구성할 수 있으므로 신규 중소형 철도운영기관을 위한 별도의 패키지화를 통해 대규모 SI(System Integration) 사업 중심이 아닌 자체적 열차운행계획시스템으로 즉시 활용할 수 있음

■ 기존 열차운행계획시스템의 고도화를 위한 대형 철도운영기관으로 기술이전 및 판매 활용
- 기존 국내의 열차운행계획시스템은 IT 발전에 따른 기술이 노후화되어 고도화 작업이 필요하고, 열차운행계획 업무 지원을 위한 추가적인 기능 개발을 고려하고 있으므로, 본 성과물의 단위 기능 모듈 및 통합운영에 관한 기술이전 및 판매가 가능함

■ 열차운행계획시스템의 개발 및 운영을 위한 절차서 활용
- 본 성과물은 국내 첫 열차운행계획시스템의 실용화 연구로써 열차운영에 관한 표준 업무 정의서, 요구사항 정의서 등 국가적 차원에서 열차운행계획시스템 실용화 개발에 대한 기반은 마련함
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 열차성능시뮬레이션(TPS) 열차운행계획 차량운영계획 승무운영계획 통합프레임워크
영문 Train Performance Simulation Train operation diagram Train-set routing Crew operation scheduling Integrated framework
최종보고서
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