궤도틀림 및 레일용접부 직진도에 관한 궤도 성능평가 자동화 시스템 개발 = Development of an Automated System for Track Performance Evaluation Based on Track Irregularities and Rail Weld Straightness

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 궤도시설 유지관리 과정에서 수행되는 궤도시설 성능평가의 효율성과 객관성을 향상시키기 위해 궤도틀림 및 레일용접부 직진도 검측 데이터를 자동으로 처리 평가할 수 있는 궤도 성능평가 자동화 시스템을 개발하는 것을 목적으로 하였다. 기존의 궤도 성능평가는 대규모 검측 데이터를 수작업으로 정리·분석하는 방식에 의존하는 경우가 많아 평가 과정이 비효율적이며 결과의 일관성과 재현성을 확보하는 데 한계가 있었다. 이를 개선하기 위해 본 연구에서는 도시철도 궤도시설 성능평가 지침에서 제시하는 평가 기준을 기반으로 검측 데이터 처리 및 성능평가 등급 산정을 위한 자동화 시스템을 구축하여 궤도틀림 및 레일용접부 직진도의 대용량 데이터를 세부지침에서 제시하는 기준에 따라 성능등급 평가를 인적오류 없이 일괄적으로 자동 수행되도록 하여 평가의 정확성을 높였다. 제안된 자동화 시스템을 실제 검측 데이터에 적용한 결과 기존 수작업 중심의 분석 방식에 비해 데이터 처리 시간과 작업 부담을 크게 감소시킬 수 있었으며 동일 조건에서 반복 적용 시에도 일관된 성능평가 결과를 도출할 수 있음을 확인하였다. 특히 성능등급 산정 결과를 시각화함으로써 노선 전반의 성능 분포와 유지관리 검토가 필요한 구간을 직관적으로 파악할 수 있어 효율적인 유지관리 계획을 수립할 수 있다. 본 연구에서 제안한 궤도 성능평가 자동화 시스템은 궤도 성능평가의 표준화와 데이터 기반 평가체계 구축에 기여할 수 있으며 향후 중·장기적 유지관리 계획을 위한 의사결정 지원 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 필요성 1
• 1.2 연구의 목적 및 범위 3
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 2.1 궤도틀림 5
• 2.1.1 궤도틀림 정의 5
• 2.1.2 궤도틀림 검측 및 평가방법 6
• 2.2 레일용접부 직진도 8
• 2.2.1 레일용접부 직진도 정의 8
• 2.2.2 레일용접부 직진도 검측 및 평가방법 8
• 2.3 국·내외 궤도틀림·직진도 분석 연구 동향 10
• Ⅲ. 자동화 시스템 개발 13
• 3.1 자동화 시스템 개발 개요 13
• 3.2 단계별 자동화 시스템 알고리즘 16
• 3.2.1 궤도틀림 자동화 시스템 18
• 3.2.2 레일용접부 직진도 자동화 시스템 23
• Ⅳ. 성능평가 알고리즘 설계 및 구현 27
• 4.1 단계별 알고리즘 설계 27
• 4.1.1 궤도틀림 의사코드 (Pseudocode) 27
• 4.1.2 레일용접부 직진도 의사코드 (Pseudocode) 37
• 4.1.3 연계분석 의사코드 (Pseudocode) 41
• 4.2 실제 검측 데이터 적용 사례 43
• 4.2.1 궤도틀림 분석 결과 43
• 4.2.2 레일용접부 직진도 분석 결과 46
• 4.3 데이터 시각화 결과 49
• 4.3.1 전체구간 궤도틀림 그래프 49
• 4.3.2 성능저하 구간 궤도틀림 그래프 52
• 4.3.3 궤도틀림 및 레일용접부 직진도 연계분석 54
• 4.4 기존 분석 방식과 비교 56
• Ⅴ. 결론 및 향후 연구 방향 58
• 5.1 연구 요약 및 결론 58
• 5.2 연구의 한계 및 향후 과제 59