실시간 열차 속도 프로파일 최적화 기법에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

열차 운영사의 관점에서, 열차 운행에 관한 주요 관심사는 정해진 운행시간의 준수뿐만 아니라, 그와 동시에 열차 운행을 위해 소비되는 에너지 량을 최소화하는 것이다. 일반적인 수동 운전시, 기관사는 운행 노선의 특성에 따라 미리 규정 된 최대 속도 프로파일을 기준으로, 노치를 제어함에 따라 규정 속도를 넘지 않도록 열차의 가감속을 조절한다. 이때 규정 속도를 준수하면서 동시에, 전체 운행 중에 소요되는 에너지 량의 절감을 위해, 기관사가 적절한 노치를 선택할 수 있는 구간 별 노치 지정 가이드가 있어야 하며, 이는 운행구간에서의 노치 단계 최적화라는 절차를 통해 가능하다. 본 논문에서는 일반 적인 운행 환경뿐만 아니라, 열차가 운행 중에 일시적으로 잔여구간의 트랙 정보 또는 규정속도 정보가 변경되는 이벤트 발생시에도 변화된 정보들을 기반으로 실시간으로 잔역구간의 노치 단계를 최적화 할 수 있는 유전 알고리즘을 활용한 실시 간 노치 최적화 방안을 제안하였다. 또한 유전 알고리즘을 통해 얻어진 최적해를 적용할 때 에너지 절감 효과와 최적해 수렴 특성에 관하여 분석하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In the point of view of a train operator, the main concern with a train operation is not only to maintain a time schedule, but also to decrease the energy consumption as much as possible. Generally for a manual drive, a train conductor controls the train acceleration and deceleration by controlling the notches not to exceed the regulation velocity by considering the given maximum velocity profile for an operation route. For this case, the guideline for a conductor is needed to choose the proper notches by applying the notch optimization so as to drive at the regulation velocity and minimize energy consumption simultaneously. In this paper, the real-time notch optimization plan is suggested using a genetic algorithm that optimizes the notches for the remaining route in real time when the event occurs that track information or regulation velocity profile of the remaining route changes during train operation as well as a normal operation situation. An energy saving effect and the convergence behavior of the optimal solution obtained was analyzed in a genetic algorithm.

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