고속철도차량의 스마트 차량기지 구축을 위한 이행 방안에 관한 연구 : 고속철도차량의 스마트 차량기지 구축을 위한 이행 방안에 관한 연구

김진규 한국교통대학교 교통대학원 2023 국내석사

본 論文은 고속철도차량의 스마트 차량기지 구축을 위한 이행 방안에 관한 연구이다. 본 논문에서는 철도차량의 표준화 계획에 따라 동력분산식의 차량이 도입되고 있고, 최근 도입차량은 컴퓨터 제어에 의한 철도차량시스템 발전으로 차량정비진단설비의 고도화가 요구되고 있으며, 차량정비 생산성 향상을 위한 체계적인 공정관리가 필요하고, 철도차량의 예지정비를 위한 상태기반유지보수(CBM) 체계의 패러다임이 변화하고 있으며, 부품단위에 대한 정비 연속성의 효율을 높여야 하며, 정비인력의 고령화를 대비가 필요하였다. 따라서 안전하고 효율적인 Smart 차량기지의 구현 방향에 대하여 연구하게 되었다. 국내에서 고속철도가 개통되면서 도입된 차량은 동력집중식의 차량이었으나, 2014년도 고속차량 표준화의 정부정책(철도산업위원회)에 따라 동력분산식의 고속차량이 도입되고 있어 동력집중식 차량과 동력분산식의 차량을 함께 정비할 수 있는 복합정비시스템을 구축하여야 한다. 다만 차량정비 사업량과 재무적 여건을 고려하여 단계적으로 차량기지 설비를 구축하여야 한다. 다음은 최근 도입되는 철도차량의 경우 견인장치, 승강문 등 모든 차량부품에 컴퓨터 장치가 적용되어 제어됨에 따라 고장징후 및 잔존수명 예측할 수 있는 상태기반유지보수(CBM) 등 디지털 시스템 구축 등의 차량정비 진단설비의 고도화가 필요하다. 그리고 차량의 효율적인 운영을 위해서는 차량기지 생산성을 높이기 위해 생산관리시스템(MES) 도입이 필요하고, 부품관리 효율화를 위해서는 부품을 추적하는 보수품 통합관리 시스템을 구축하여야 한다. 또한 상태기반유지보수(CBM) 등 차량정비의 패러다임 환경변화에 따른 노동 집약적인 정비체계를 개선하여야 하며, 일괄적인 예방유지보수체계 보다는 예지정비체계를 구축해서 정비의 효율을 극대화 하여야 한다. 차량 부품의 정비연속성 확보를 위하여 택트시스템 구축이 필요하며, 우선 적용된 트리포드 등의 적용된 사례를 반영이 필요하다. 정비인력 고령화를 대비해서는 스마트 설비 등을 구축하여 Smart-Factory 건설하여야 한다. 이와 관련된 본 연구 결론에 따라 Smart 차량기지의 구현 방향에 활용하고자 한다.

철도차량 이력관리 시스템을 활용한 철도차량 이력정보 분석 방법 연구

지정건 우송대학교 일반대학원 2024 국내박사

국내 철도사고를 효율적으로 예방하려면 철도사고로 이어질수 있는 철도운행장애 요인들을 식별하여 위험도를 허용 가능한 수준으로 관리하여야 한다. 특히, 철도운행장애의 약 50%를 차지하고 있는 철도차량 요인을 집중적으로 관리하는 것이 필수적이며 국가 철도안전정책 수립기관이나 철도운영기관들은 철도차량으로 인한 고장원인을 집중 관리하여야 한다. 국가에서는 철도차량의 체계적인 관리 및 정비품질 향상 및 철도운행 안전성 확보를 위해 철도안전법을 일부 개정하여 철도차량 이력관리 기술기준을 제정하였으며, 철도차량 이력관리 기술기준에서는 철도차량 이력관리에 관한 항목을 국가에서 관리할 사항과 철도운영기관 등이 관리할 사항을 구분하고 있다. 철도운영자가 관리할 사항은 보유한 철도차량에 대해 제작, 정비, 운용, 폐차 등 이력관리에 대한 사항이다. 국가에서는 전산시스템을 구축하여 철도차량 이력관리의 효율적 관리를 추구하고 있지만, 관리시스템의 근간이 되는 국내 철도차량의 차종별 이력정보 표준화는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 철도안전법령 및 철도운영기관 현황 분석을 통해 국내 철도차량 이력정보 데이터 표준을 제시하고자 하였으며, 국가가 구축한 철도차량 이력관리 시스템을 활용하여 철도차량 이력정보를 수집하고 이력정보를 분석하는 방법을 연구하였다. 본 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 국내 철도차량 이력정보의 국가 통합관리를 위해 메타데이터 등록 및 연계 등을 위한 데이터 표준화 요구사항과 주요 기능 요구사항을 도출하였다. 둘째, 철도차량 이력관리 기술기준 제4조에 따라 국내 철도차량에 대해 철도차량 등록번호를 칸 단위로 최초 부여하고 철도차량 제원정보, 운행거리, 차량개조, 정밀안전진단 등의 정보를 철도차량 이력관리 시스템에 등록하여 국내 철도차량의 차종별 이력정보를 시스템으로 식별하고 관리할 수 있도록 개선하였다. 셋째, 철도차량이력관리기술기준 제8조에 따라 국내 철도차량의 철도안전지표를 국가가 관리할수 있도록 철도차량 고장정보 기반으로 철도차량 수명분석이 가능하도록 신뢰성 이론을 철도차량 이력관리 시스템에 적용하였고 철도차량 이력관리 시스템에 등록된 철도차량 고장정보를 활용하여 철도차량 수명분석을 시행하였다. 넷째, 철도차량 이력관리 시스템에 등록된 철도차량 이력정보를 년간 분석을 시행하여 신규 도입된 철도차량 식별, 국내 철도차량 년간 노후도 증가율 분석, 철도차량 정밀안전진단 년간 도래 물량 예측, 철도기관 및 철도차량 차호당 년간 운행거리 비교를 통한 유지보수 적정성 검토, 철도 차량별 개조부품 식별 등을 분석하여 국내 철도차량에 대한 안전관리 개선사항을 도출하였다. 다섯째, 국내 철도기관 대상으로 철도차량 이행실태 점검을 시행하여 철도차량 이력관리 시스템에 입력된 데이터를 검증하였으며 철도기관들이 보유하고 있는 시스템과 철도차량 이력관리 시스템의 기능을 비교해 보고 철도기관별 철도차량 이력관리 개선 사례를 도출하였다. 본 연구에서 국가 철도차량 이력관리 시스템을 활용한 철도차량 이력정보 분석을 통해 철도운영기관에서는 노후 철도차량 정밀안전진단 및 폐차 관리 등을 통해 신조 철도차량 구매 예산의 효율적 확보, 차호별 누적 운행거리 관리 등을 통해 선택적 유지보수 시행이 가능할 것으로 예상되며 제작사 등에서는 철도차량에 대한 하자관리 강화, 철도차량 성능입증을 통한 국제 경쟁력 강화가 예상되며 국가 차원으로는 철도차량 생애주기 관리, 철도안전관리체계 승인제도 등에 활용이 가능하고 철도차량 현황분석 내용을 바탕으로 철도안전종합계획 등 국가안전계획에 반영하여 철도차량으로 인한 사고 및 운행장애 예방에 활용 가능할 것으로 기대된다.

스마트건설 기술기반의 철도 통합공정관리시스템 개발

배영민 서울과학기술대학교 2021 국내박사

In modern society, cutting-edge smart technology is attracting attention, and recently the 4th Industrial Revolution, which represents a new industrial era based on Information and Communication Technology (ICT), is rapidly affecting a wider range of industries. In particular, the introduction of smart technology is more required in the construction industry since it has a strong tradition and is labour-intensive. Core elements of smart technologies are Internet of Things (IoT), cloud, big data, and mobile. Research on their application to construction management are actively undertaken, but most of them are limited to specific technologies and only applied to quality and safety management at the construction phase. So, there are always limitations in responding to the changing environment in the construction industry. In particular, social and environmental changes in Korean construction industry, including the 52-hour workweek system initiated in 2018, act as a delay factor for the construction time, resulting in increased direct and indirect industrial cost such as claims, and the importance of construction schedule management is rapidly rising. It is a fact that the goal of scheduled completion date has been merely a plan with little possibility of realization, as the construction time has been calculated and suggested in an old-fashioned conventional method without applying these changes to construction project. In case of advanced countries, the managing group starts a new construction project by utilizing the accumulated database of completed ones to look up the similar cases in the planning phase and to plan the schedule more systematically and for managing it more efficiently, thereby for minimizing potential disputes. In case of the railway project particularly, it has the characteristics of being intricately linked with various fields of engineering, and safety is the top priority, so it has been granted to acquire conservatively a proven system rather than a new technology. A systematic planning and management method are necessary to address those fundamental issues in the railway field. Therefore, this study has been conducted to suggest a solution to this practical and challenging problems of managing railway construction schedule. The integrated schedule management system which is used to predict the railway construction time in the planning phase is based on cloud and big data and actual construction time of 66 railway construction project. Besides, each construction project was categorized by characteristics and divided by construction period delay factors. The data and system verification method proceeded in parallel. The reliability of the data was verified through the classified database and by comparing the schedule plan reinterpreted with big data analysis such as the planning schedule of the project under construction, current time schedule planning, delay factors extracted from the database, construction size, region, and project characteristics. As a result, the data extracted through big data analysis were verified as meaningful results that were different from the initial schedule planning of the project and very similar to the current time schedule planning. Secondly, a prototype of an integrated schedule management system using smart technology and adopted the Unified Theory of Acceptance and Use of Technology (UTAUT) as a basic theory and model in order to study the degree of technology behavioural intention and influence factors based on the degree of awareness of smart technology among railway workers. The reason is that it is a theory that is actively employed as an analysis method that predicts the attitude and behaviour of users by applying new or cutting-edge IT technologies to the industry. First, this study established a research model and hypothesis, verified and adopted hypotheses through empirical analysis through a questionnaire survey. In terms of interpretation based on adopted hypothesis, the introduction of smart technology in the railway industry can be accelerated due to the social atmosphere because social influence is higher than performance effects or benefits. On the other hand, in the case of effort expectancy in a value-based adoption model that has a mediating effect between the acceptance factors of smart technology and the behavioural intention of the integrated schedule management system, the demand for the development of a system that anyone can easily learn, such as the establishment of a manual or education on how to utilize the integrated schedule management system, was confirmed. The academic implication of this study was to propose a database model that collects and analyses schedule management system data by classification system. In addition, through the model, a cloud-based integrated schedule management system was implemented to provide an opportunity to predict and judge the construction period meaningfully through database data for each factor affecting the construction period delay in the railway construction planning phase. At the same time, it is meaningful that a system capable of more complete big data analysis can be built by increasing the accumulated data over time. In addition to the practical implications of this study can expand the scope of the railway industry other than the schedule management field by introducing a new system that applies smart technology in the railway construction schedule management field. The correlation between work, performance, and improvement according to the application of smart construction technology was analysed for practical implications as the applications of smart construction technology to the railway industry, which is difficult to change due to the nature of the business, compared to relatively conservative and increasing safety requirements in the era when the technology of the 4th Industrial Revolution and the paradigm of industry are rapidly changing. Besides, this study presented issues and implementation measures that could be applied directly to construction field through analysis of improvements in construction task and performance along with the application of smart technology. In addition, by introducing a new system applying smart construction technology in the field of railroad schedule planning, it is expected that it will be possible to expand the field to other related fields other than the schedule planning field. 현대사회는 4차 산업혁명 시대의 도래와 함께 ICT(정보통신기술) 기반으로 한 스마트기술이 산업 전반에 걸쳐 빠르게 확산되고 있으며 ICT 산업은 ICT 기술의 융합에 의한 다양한 분야에서 서비스가 제공될 것으로 전망된다. 이러한 관점에서 우리의 건설산업은 전통산업에서 벗어나기 위해 스마트기술의 도입이 주요 이슈로 부각되고 있다. 최근 건설산업계도 이러한 필요성을 절감하여 사물인터넷(IoT), 클라우드, 빅데이터 및 모바일 등 4차 산업혁명 핵심요소 기술 개발 및 적용을 위한 연구들이 활발히 진행 중이나, 연구가 특정 기술에 국한되거나 시공단계의 품질, 안전관리 분야가 주를 이루고 있어 건설산업의 변화하는 환경에 대응하기에는 한계가 있다. 국내에서 2018년부터 시행되기 시작한 근로시간 단축을 비롯한 기후 변화 등 새로운 건설산업의 사회, 환경적 변화는 건설 기간의 지연 요인으로 제기됨에 따라 적정한 공사기간 확보를 위한 공정관리의 중요성이 대두되고 있다. 선진국의 경우 공사 이해 관계자가 축적되어온 시공 실적 데이터베이스에서 유사한 사례를 계획 단계에서 검토하는 것으로 신규 프로젝트를 시작하며, 이에 따라 스케줄을 보다 체계적으로 계획하고 효율적으로 관리하여 잠재적인 분쟁을 최소화한다. 특히 철도건설 사업은 토목, 궤도 등 여러 분야의 복합 공사가 유기적으로 연계되고 최근에는 안전, 기후 변화 등의 이슈가 강조되고 있어 보다 체계적인 사업관리를 위한 새로운 관리시스템의 필요성이 요구된다. 본 연구는 스마트건설 기술을 이용하여 철도건설의 적정한 공사기간 산정을 위한 대안을 제시하기 위해 진행되었다. 본 연구의 클라우드 및 빅데이터 기반의 통합공정관리시스템은 계획단계부터 전체 철도건설 공사기간 예측을 위하여 총 66개 철도건설 사업의 실 공사기간을 데이터베이스화하였고, 공사기간 지연 요인별로 구분하여 각 건설 사업을 특성별로 분류하였다. 데이터와 시스템의 검증 방법은 두 가지로 병행하여 진행하였다. 첫째, 수집되어 분류된 데이터베이스의 신뢰성 검증으로 현재 시행 중인 철도건설 사업의 계획 공정과 공사 진행 후의 공정 상황, 그리고 데이터베이스에서 추출한 공사기간 지연 요인, 공사 규모, 지역, 사업 특성 등 빅데이터 분석을 통해 재해석된 공정 계획을 비교하여 공사 완공 후의 현황을 확인하는 방식으로 검증하였다. 그 결과 빅데이터 분석을 통해 추출된 데이터는 최초 사업의 계획 공정과는 상이하고 공사 완공 후의 시점의 공정 상황과 매우 유사한 의미 있는 결과로 검증되었다. 둘째, 스마트건설 기술기반의 통합공정관리시스템의 프로토타입을 제안하고, 그 프로토타입을 통해 철도 관련자들의 스마트건설기술에 대한 인식도와 이해도를 바탕으로 기술 수용 의도 정도와 영향 요인 연구를 위해 기본 이론 및 모형으로 통합기술수용 이론을 채택하여 검증하였다. 신기술이나 최신 IT 기술을 다른 산업에 적용하여 이용자의 지각과 행동을 예측하는 분석 기법으로 타당성이 검증된 이론이기 때문이다. 우선 연구 모형과 가설을 설정하고 설문 조사의 형태로 실증 분석을 통한 가설을 검증 및 채택하고 결과를 해석하였다. 그 결과 철도건설에서 스마트기술의 도입은 업무 성과적 효과나 혜택보다는 사회적 영향 항목의 영향력이 가장 높았다는 점에서 사회적 분위기상 철도 스마트건설기술 도입을 확인하였다. 반면에 스마트기술 수용 요인과 통합공정관리시스템 수용 의도 사이의 매개 효과가 있는 가치기반 모델인 노력 기대의 경우 시스템으로서 의의와 함께 향후 이를 기반으로 메뉴얼 구축이나 활용법에 대한 교육 등 누구나 쉽게 배울 수 있는 시스템의 개발에 대한 요구가 높다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 스마트건설기술을 적용한 철도공정관리시스템은, 공정관리 실적 데이터를 분류 체계에 의해 수집 분석하는 데이터베이스 모델을 제안하고 그 모델을 통해 클라우드 기반의 통합공정관리시스템을 구현하여 철도건설 계획 단계에서 공사기간 지연에 미치는 요인별 데이터베이스 자료로부터 건설 기간을 적정하게 예측하고 판단할 수 있는 계기가 됨과 동시에, 축적되는 데이터가 증가함으로써 더욱 완성도 높은 의미 있는 빅데이터 분석이 가능한 시스템이 된다는 점에서 새로운 스마트건설 기술을 도입한 미래 철도 통합공정관리의 방향을 제시하는 이론적 의미가 있다. 또한 철도공정관리 분야의 스마트기술에 관한 새로운 연구 영역을 확장할 수 있다. 철도 공정관리 분야에서 스마트건설 기술 수용 요인에 따른 가치기반수용 모델, 수용 의도에 대한 최초의 실증 분석 연구라 할 수 있다. 실무적 관점으로는, 4차 산업혁명의 신기술과 산업의 패러다임이 급격히 전환되는 시대에 다소 보수적이면서, 안전에 대한 요구 사항이 점증하고, 사업의 특성상 변화가 어려운 철도 영역에 대해서 스마트건설 기술의 적용에 따른 업무와 성과 및 개선의 상관관계를 분석하였으며, 이를 현장에 바로 적용할 수 있는 이슈 및 구축 방안을 제시하였다. 본 논문은 철도 공정관리 분야에 스마트건설 기술을 적용한 새로운 시스템을 제시함으로써, 공정관리 분야에서 그 의의가 크다고 할 수 있다.

A Study on the System Engineering Process for a Railway Planning

이화영 서울과학기술대학교 2021 국내석사

철도 운영 계획을 위한 시스템엔지니어링 프로세스에 관한 연구 이 화 영 (최 규 형) 글로벌철도시스템 학과 철도전문대학원 서울과학기술대학교 철도는 다양한 하부 시스템이 모여서 하나로 기능하는 시스템으로, 매우 복잡한 개별 시스템간 인터페이스가 요구된다. 철도의 운영은 인간과 기계와의 인터페이스에 기반하여 이루어 지기 때문에 철도시스템의 복잡성은 가중된다. 기술이 빠르게 진보하고, 철도 시스템을 이용하는 고객의 요구사항과 수준 역시 고도화되고 있다. 이에 따라 철도시스템을 건설하고 운영하는데 필요한 요구사항 역시 새롭게 정의되고 관리되어야 할 것이다. 시스템엔지니어링(Systems Engineering, SE)은 복잡한 시스템의 인터페이스 문제를 전체적 관점에서 제고하고 시스템 전 생애주기(Life Cycle) 동안의 관리방법을 체계화하여 전통적 사업관리(Project Management, PM) 방식보다 개선된 사업관리 기법으로 받아들여 지고 있다. 철도시스템에서도 사업관리의 한 기법으로 시스템엔지니어링이 도입되어 운영되고 있다. 일 예로 한국의 경전철 사업에 SE 용역이 시행되고 있으며, 철도 공공사업의 예비타당성조사시 SE 비용을 고려하도록 관련 지침에 명시되어 있다. 철도시스템 생애주기 관리기법이 SE 개념에 기반하여 철도 사업관리에 적용되었다고는 하나, 건설계획, 시공, 철도운영 등 일련의 과정들은 해당 단계의 이해관계에 의하여 마치 개별 사업처럼 진행되고 있는 것이 현실이다. 특히, 철도운영의 경우 시공 막바지에 이르러 실질적 개통 준비에 돌입하게 되므로 운영자 관점의 요구사항이 운영 이전 단계에 제대로 반영되지 못하는 절차적 한계를 가지고 있다. 철도 운영의 다양한 요구조건이 반영되지 않고 시공이 마무리될 경우, 운영사에게 차후 시스템을 개선해야 하는 부담을 지울 수밖에 없다. 사업 초기에 세부적인 운영조건(Stakeholder Requirement)을 바탕으로 철도시스템이 설계되고 시공되어야 SE 관점의 사업관리가 제대로 이루어 졌다고 할 수 있을 것이다. 철도건설 기술기준이 명확하게 제시되어 있고, 상대적으로 운영의 방식이 단순한 경량철도시스템이 체계적인 사업관리를 통해 진행된다면 운영조건을 정의하는 단계가 큰 어려움 없이 진행될 수 있다. 반면, 여객과 화물을 동시에 수송하거나, 구 기술이 적용된 기존선과 연계운영이 필요하거나, 사업관리 경험이 없는 조직에 의해 사업이 관리된다면, 운영조건 정의 단계에 상당한 노력을 기울여야 할 것이다. 그렇지 않을 경우, 시스템 설계를 포함한 다음 단계 진행시 제대로 된 요구사항 전달이 되지 않아 운영에 필요한 철도시스템이 제대로 갖춰지지 못할 것이다. 일 예로 탄자니아에서 시행중인 표준궤도 철도건설 사업(SGR Project) 진행 상황을 살펴보면, 설계 및 시공 계약이 체결된 시점에 철도 운영계획이 제시되지 않아 설계에 필요한 필수조건만 기본 가정으로 정한 후 설계 진행과정에서 운영계획을 정의해 가고 있다. 이로 인해 잦은 설계변경이 발생하고 있으며, 하부 시스템간 인터페이스 확인이 지연되고 결국 시공 지연으로 연결되고 있다. SE 접근법을 활용하여 철도시스템 성능을 확보하기 위하여는 철도 계획 단계에 ISO/IEC/IEEE 15288-2015에서 제시한 시스템 생애주기 프로세스 7가지 기술적 절차(Technical Process) 중 첫번째 비즈니스 또는 미션 분석, 두번째 고객 요구사항에 기반한 운영계획 수립을 제대로 이행해야 할 것이다. 철도시스템은 다른 물품이나 서비스와 차별되는 특성을 가지고 있다. 철도시스템은 서비스 시스템의 한 종류로 다른 서비스 시스템과 연계될 경우 시너지를 더 높일 수 있다. 또한, 공공재로서 이용자에 대해 경계 없는 책임감을 제공해야 한다. 철도 시공단계에는 기반설비의 기능에 초점을 맞춘 생산품 관점으로 사업관리가 이루어지지만, 철도운영단계에는 시장중심, 고객중심, 인간중심에 기반한 서비스 관점의 사업관리가 이루어 진다. 철도시스템 생애주기 동안 사업관리 주체가 바뀌게 되는데, 사업초기 단계에는 정책결정인 정부기관이 중심이 되고, 이후 건설사업 관리청이 업무를 인계 받고, 설계, 시공, 감리 사업자가 여러 건의 계약에 따라 사업을 시행하고, 최종적으로 장기계약의 형태로 운영사업자가 사업 관리 주체가 된다. 각 단계마다 이해 관계자의 관심사항은 명확히 정의되며, 운영사업자의 관심사항과도 상이하다. 따라서, 사업 초기 운영조건이 제대로 제시되지 않으면, 개통직전까지 운영자 관점에서 이를 수정할 기회가 없어 설계 및 시공기준과 실제 운영요건과의 괴리를 막지 못할 수 있다. 탄자니아 SGR 사업을 통해 운영요구조건이 정의되지 않은 채 사업이 진행될 경우의 문제점을 확인했으며, 이를 개선하기 위해 SE 접근법을 SGR 사업에 접목할 수 있는 방안을 다음과 같이 제시할 수 있다. SGR 사업 시행조직내 SE 담당 조직이 구성되어야 하며, SE 조직에 조정권한을 부여하기 위하여 PM 조직보다 상위 조직으로 배치해야 한다. SE 조직의 구성원들은 충분한 자격과 경험을 갖춘 사람들로 구성되어야 하며, 강력한 리더십을 발휘하는 관리자가 조직을 통솔해야 한다. 조직의 의사결정 과정에 SE 부서의 역할과 기능을 병합하여 실질적인 조직 지배력을 부여해야 한다. 또한, SE 조직의 운영과 업무 수행에 필요한 재정지원을 통하여 SE 업무의 지속성을 확보해야 한다. SE 조직은 시스템 생애주기 관리 프로세스에 기반한 업무를 수행하며, 이 업무의 일환으로 철도운영계획을 개발하고 확정한다. 상세한 운영조건이 반영된 하부시스템 조건에 따라 설계, 시공이 이루어 질 경우 이해관계자간 소통을 돕고 인터페이스 문제해결 시간을 단축함으로써 전체적인 사업 지연 리스크 해소에 기여할 수 있다. SGR 사업은 그간 대규모 철도사업 경험이 없던 탄자니아에 어려운 도전이기도 하고 동시에 기회이기도 하다. SGR 사업을 SE 접근법을 통하여 성공적으로 수행할 경우 탄자니아 뿐만 아니라 르완다, 부룬디 등 주변 국가들의 예정된 철도사업을 위한 사업관리 모델이 될 수 있을 것이다. Title: A Study on the System Engineering Process for a Railway Planning This study is to review how Systems Engineering (SE) approach is applied to railway projects and how to make SE approach effectively activated for a sake of railway operations. A railway is a system in which various subsystems are linked and function as one, and a very complex interface between individual systems is required. Since the operation of a railway system is based on the interface between humans and machines, the complexity of the railway system is increased. Technology is advancing rapidly, and the requirements and levels of customer demand using rail systems are also changing. Accordingly, requirements necessary to construct and operate the railway system must be newly defined and managed. SE improves system management skills compared to the traditional project management (PM) method by improving interface problems of complex subsystems from a holistic point of view and systematizing management methods for the entire system life cycle. In a railway system, SE has been introduced and accepted as a technique for project management. For example, the SE service is being implemented in Korean light rail transit projects, and it is stipulated in a relevant guideline to take SE cost into account in the preliminary feasibility study of public railway projects. However, although it is said that a railway system life cycle management technique is applied to railway project management based on the SE principle, a series of processes such as construction planning, installation and railway operations are proceeding like individual projects by different interests at the respective stages. In the case of railway operations, it is difficult to properly reflect the requirements from the operator's perspective from the starting of project studies to the pre-operation stage at the time of reaching the end of construction and beginning to prepare for actual operations. If the construction is completed without reflecting the various requirements of railway operations, it will inevitably place the burden on the operator to improve the insufficient system in the future. Only when the railway system is designed and constructed based on detailed operating requirements identified as stakeholder needs at the time of project beginning, the right system to meet the stakeholder need is expected. If the technical standards for railway construction are clearly presented, and a light rail transit system with a relatively simple operation process is executed through systematic project management, the step of defining the operating requirements can proceed without much difficulty. On the contrary, in case of heavy haul railways for passengers and freights, if such railways should operate in connection with existing railways, or if the projects are carried out by an organization with no experience in railway project management, considerable efforts should be made in the stage of defining operating requirements. If not, a railway system required for seamless operations will not be delivered because such requirements cannot be properly communicated over system life cycle while implementing design and installation. Looking at the standard gauge railway project (SGR) in Tanzania, as a case study, a railway operation concept was not presented properly even until the design & build contract was signed. Only the essential requirements which are necessary for design suggested as makeshift measures and determined as work progresses. Because of this, frequent design changes occurred and it resulted in delays of progress. In order to secure railway system performance by utilizing the SE approach, firstly business or mission analysis should be done, and secondly operation plans based on stakeholder requirements are properly established. These two steps are suggested as first and second steps out of seven steps of system life cycle technical process in ISO/IEC/IEEE 15288-2015. Railway systems have characteristics that differentiate them from other products and services. A railway system is a type of a service system, and synergies can be further increased when linked with other service systems. In addition, as a public goods, boundless responsibility for users is given to a railway system. In the railway construction stage, project management is carried out from the perspective of products focused on functions of the infrastructure, but in the railway operation stage, project management is carried out from a perspective of service based on market-oriented, customer centered and human behavior oriented business policy. Project managers at each stage are replaced over the system life cycle. In the initial stage of the project, the government agency, which is a policy maker, takes a main role, the construction project management authority takes over the role in a later stage, and contractors or engineers for design, construction, and supervision execute the project according to separate contracts or agreements. In the last stage, the role is handed over to a railway operator in the form of a long-term contract. At each stage, the interests of the stakeholders are clearly demonstrated and are different from that of the operating entity. Therefore, if the initial operating requirements of the project are not properly presented, there is no opportunity to correct them until the system is delivered, and the gap of systems requirements during design & construction and actual operation may not be prevented. Reflecting a railway systems characteristics and SE process on Tanzania SGR case, the project proceeds without defining operational requirements properly, and problems thereupon are identified with various design changes and delayed progress. In order to improve this, application of SE approach may intervene in this situation. The SE architecture in the project implementation organization should be formed. The SE unit may need to be in a higher position than that of PM unit to enable SE processes to grab a steering wheel in terms of governance. Team members of the SE unit should be appointed among people with sufficient qualifications and experiences, and a team leader with strong leadership should be nominated as a head of the SE unit. The roles and responsibilities of the SE unit should be added to the organization's decision-making process to entitle actual control to the team over managerial activities. In addition, the SE unit needs to be supported by continuous funds necessary for operations of the SE organization. The SE team may be composed of exterior experts or internal officials who are trained for project management and system engineering. This organizational change may create a conflict within TRC, the project implementing organization, due to resistance from current traditional management processes for a while when the unit launches. Hence consensus building and commitment of stakeholders with shared knowledge of SE principals are required preferentially. The SE team will define stakeholder requirements and establish railway operation plans as its assigned mission. This guidance based on SE approach will lead the SGR project without dithering. The SGR project is both a challenge and an opportunity for Tanzania. If the SGR project is successfully carried out with the SE approach, it will be regarded as a standard model in planning a railway system in that region and influence over further projects currently planned not only in Tanzania but also in neighboring countries.

철도 선로변 시설물의 유지·통합 관리를 위한 IoT 센서 데이터 수집 장치 개발에 관한 연구

신현창 우송대학교 일반대학원 2026 국내박사

철도 선로변 환경은 다양한 위험 요소가 복합적으로 존재하는 영역으로, 안전 확보와 유지관리 효율 향상을 위해 실시간 상태 감시와 통합적인 데이터 관리 체계가 요구된다. 그러나 기존 시스템은 설비 및 제조사별로 분산 운영되어 데이터 통합과 확장성 측면에서 한계를 가진다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 All-IP 기반 IoT 센서 데이터 수집 장치를 설계·구현하고, 철도 선로변 환경에 적용 가능한 통합 데이터 수집 구조를 제안한다. 제안된 시스템은 TCP/IP 기반 표준 통신을 적용하여 이기종 센서 데이터를 통합적으로 수집·처리할 수 있도록 설계되었으며, 모듈형 구조를 통해 다양한 센서 인터페이스를 유연하게 수용할 수 있도록 하였다. 시스템 성능 검증을 위해 실험실 시험과 현장 적용을 수행하였으며, 데이터 전송 정확도, 통신 지연, 위치 정보 정확도 등 주요 성능 지표에서 목표 기준을 충족하거나 상회하는 결과를 확인하였다. 또한 충격·진동, 온도, 습도, 방수·방진 시험을 통해 철도 선로변 환경에서의 안정적인 동작 가능성을 입증하였다. 본 연구는 철도 선로변 안전 감시 및 유지관리 시스템의 통합화를 위한 실질적인 기술적 대안을 제시하며, 향후 예측 유지보수 및 지능형 철도 운영 체계로의 확장에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

휴먼팩터 관점의 철도시스템 기술기준 검증에 관한 연구

하태길 한국교통대학교 교통대학원 2023 국내박사

철도에 있어서 가장 중요한 요소 중의 하나는 이용하는 승객, 운영자 및 유지 보수자에게 안전하고 편리한 철도시설물을 제공하여 재해 없이 일반 국민이나 근로자가 철도를 이용하거나 일하는 것이라 할 수 있다. 본 연구는 그동안 자동차나 철도차량에 일부 적용되었던 휴먼팩터 관점의 연구를 철도 시스템 분야로 확대하기 위하여 휴먼팩터에 대한 검증기준과 검증방법에 대한 연구로 대부분 통신, 신호, 전력 시스템이 설치되는 관제센터, 선로 변 유지보수 설비, 역사 내 철도 시스템 시설물 등에 대한 유지보수와 철도 운영의 편리성의 관점에서 연구하였다. 다양한 철도 시스템이 설치되는 관제센터에는 도입되는 시스템을 우선 분석하고 적용할 수 있는 휴먼팩터의 기본원리를 제시하였으며, 이러한 각각의 기본원리에 따라 유사한 국제적 기준인 EEMU, ISO, EN 등을 기초로 하여 각각의 시스템에 맞는 기술기준을 제시하였다. 제시된 기술기준은 주어진 양식에 따라 시스템의 설계 도면과 보고서가 기술기준에 만족하는지를 평가하였다. 추가적으로, 설계 단계의 기술기준은 실제 설치단계 이전이므로 형상화한 검증을 위하여 연구 케이스를 선정하고 가상환경에서 검증을 위한 3D CAD를 활용하였다. 이러한 가상환경 3D CAD를 위하여 인체측정데이터를 조사하였으며 이를 바탕으로 가상 3D 더미(Dummy)를 구체화하였다. 가상 3D 더미를 위한 파라미터 입력값으로는 사용자 프로필(User Profile)의 가정, 남녀를 포함한 인체측정 데이터, 강도 데이터와 인위적 특징에 대하여 문헌 등을 통하여 조사하였다. 가상환경 분석을 위한 휴먼팩터 3D CAD는 관제센터와 역사, 역사 내 제어실 및 고객지원 설비를 위주로 통신설비, 신호설비 등에 대하여 운영 및 유지보수가 편리하고 안전한가에 대한 평가와 검증의 방법으로 활용하였다. 본 연구는 그동안 철도 시스템 분야에서 적용하지 못한 휴먼팩터를 처음 연구한 사례로, 국제적 기준을 바탕으로 한 기술기준과 검증 방법은 향후 철도 시스템 구축 시 휴먼팩터 차원의 검증기준 및 검증 방법으로 활용할 수 있는 기초를 마련하는데 계기가 되었다.

운영 최적화를 위한 RAMS기반 철도시스템 설계 방안 연구

최성호 서울과학기술대학교 2019 국내박사

유럽을 중심으로 시작된 철도산업이 부활 전략은 유럽통합과 함께 더욱 힘을 받으면서 철도산업의 통합을 추진하게 된다. 유럽 국가는 철도산업의 국가 간 연결과 운영체계를 통합하기 위하여 우선 물리적으로 철도산업 시스템에 대한 수평적 통합을 추진하였고, 또한 철도 시스템 운영에 대하여 수직적 분리를 수행하면서 철도시스템에 대한 통합되고 단일화된 접근방법으로 표준화를 제시하여 철도시장 진출에 있어 의무화하고 있다. 국내 철도산업 역시 안전한 서비스 품질을 유지하기 위하여 철도안전법을 통하여 철도산업의 시스템 기반 RAMS(Reliability, Availability, Maintainability and Safety) 적용을 의무화하고 있다. 하지만 철도산업 문화와 환경이 다른 국내 철도산업은 RAMS에 대하여 적합하게 적용하지 못하여 왔다. 따라서 이러한 국내 철도산업의 문제점을 기반으로 시스템 기반의 RAMS 경험이 부족한 국내 철도현실에 적합한 시스템 엔지니어링 관리 프로세스 및 프로세스 활동을 기반으로 RAMS 엔지니어링의 관리의 철도시스템에 대한 적용을 연구하였다. 본 논문은 국제 철도산업에서 제시하고 있는 품질관리 및 안전관리 표준규격을 기반으로 국내 산업의 문제점을 해결하기 위한 방향으로 연구 과제를 선정하였다. 따라서 본 논문은 연구과제를 효과적으로 접근하기 위하여 우선 철도시스템에 대한 문헌 검토, 사례연구 및 서면·면접 조사의 접근 원칙을 제시하였다. 또한 이러한 RAMS 관리 지식 및 정보를 접근하기 위한 연구방법을 확립하여 문헌연구를 추진하여 연구의 기반이 되는 모델링 개발의 기반을 마련하였다. 본 논문은 철도시스템에 대한 RAMS 접근을 첫 단계로 시스템 RAMS 엔지니어링 관리 프로세스 모델을 제시하였다. 또한 이를 기반으로 시스템 엔지니어링 프로세스 활동에 통합할 수 있도록 RAMS 요구 정의 프로세스와 활동(Activity), 기능적 아키텍쳐 정의 및 RAMS 성능 할당 프로세스와 활동, 물리적 구조 및 RAMS 성능 정의 프로세스와 활동, 물리적 구조 및 RAMS 성능 검증 프로세스와 활동, RAMS 관리·통제 프로세스와 활동 그리고 RAMS 기반 위험관리 프로세스를 RAMS 관리 프로세스 및 프로세스 활동으로 단계별 제시하였다. 이어서 RAMS 프로세스 관리의 가장 중요한 활동인 위험관리를 정의하였다. 해저드와 이것이 발생할 경우 미치는 영향을 기반으로 고려해야 하는 경우 해저드에 대한 시나리오 해석의 수행이 필요하고 이를 위해 FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)와 FTA(Fault Tree Analysis)를 결합하는 방식을 채택하여 영향요소에 대한 분석력을 향상 시켰다. 또한 위험관리에 필요한 프로세스와 프로세스 활동을 제시하고 효과적인 위험평가 기술을 채택하였다. RAMS 활동의 기본 요구사항인 RAMS 요구사양 및 시험평가 조건을 설계하는 방법을 제시하고 RAMS 사양을 결정하기 위한 프로세스 모델을 제시하였다. 이 과정에서 신뢰성 할당방법과 유지보수성 할당 방법을 통해 RAMS 성능 조건이 적용되고 할당되는 방법을 제안 하였다. 앞서의 연구를 통해 이를 공진형 보조전원장치를 통해 적용하는 방법으로 사례 연구를 수행하였다. 보조전원장치에 공진형 기술을 적용하여 설계하는데 있어 시스템 수준의 RAMS 성능 결정하고 이를 할당하는 방법에 대하여 제시하였다. 또한 새롭게 설계되는 공진형 장치의 기술적 설계 안을 기반으로 위험평가를 수행하는 방법에 대하여 제시하였다. 따라서 본 연구는 철도용 시스템 및 부품을 설계하는 과정에서 수행하게 될 엔지니어링 과정에서 RAMS 관리를 수행할 수 있도록 전 과정의 관리 프로세스 및 활동을 제시하고 실 사례연구를 통해 산업현장에서 매우 용이하고 효과적으로 RAMS 수행에 적용이 가능함을 보여주었다. The Application of RAMS for railway systems is an engineering discipline that integrates Reliability, Maintainability, Availability and Safety performance characteristics into system This study is suggested the optimized design solutions for application of RAMS engineering management in the railway systems engineering process. This study firstly performed to establish RAMS management system, which is included engineering concepts, methods, technology and tools, which are developed for application of railway system engineering. Recently RAMS is performed, based on risk management, so this study suggested the risk management process that can implement along with systems engineering process. Also the .techniques for risk assessment are proposed by the combined FTA and FMEA. Next this study shows that how to decide the RAMS technical specification including operational test conditions. Finally a case study provides the application of RAMS and risk assessment to Auxiliary Power system. All outputs of this study is for RAMS engineers in the railway industry.

ATP 시스템에서 정차역 무정차 통과 방지에 관한 연구

유성권 서울과학기술대학교 2018 국내석사

요 약 제 목 : ATP 시스템에서 정차역 무정차 통과 방지에 관한 연구 I. 연구목적 및 필요성 철도는 늘어나는 수송수요와 운송시간 단축이라는 시대적 요구에 부응하기 위하여 기존 및 신설철도의 고속화를 도모하고 있다. 이런 한 흐름 속에 국내에서도 경보고속철도를 필두로 주요 간선철도 고속화를 추진하고 있으며 토목, 궤도, 전철전력, 신호 등 철도건설에 필요한 모든 분야를 종합적으로 고려하여 운행하고 있다. 다양한 열차가 혼합운행하는 간선철도의 특성에 따라 운행속도가 150[km/h] 이하인 일반열차는 지상 신호방식(ABS/ATS)을 적용하고, 180[km/h] 이상의 고속열차는 차상신호방식인 ATP(ERTMS/ETCS Level 1) 을 적용하여 해당 노선에 지상 및 차상 신호시스템을 연계 구축하고 있다. 하지만 이런 변화에 어울리지 않게 미디어를 통해 빈번하게 등장하는 뉴스 중 하나가 정차해야 할 역을 정차하지 않고 무정차 통과하여 많은 승객들이 불편을 격고 이로 인해 후속 열차까지 영향을 끼쳤다는 소식이다. 이는 운영사의 이미지 손실과 판매 감소로 이어지며 통과 열차의 퇴행 등 후속 조치로 인하여 뒤 따르는 열차의 운행 지연으로 선로용량이 한계점이 다다르고 있는 일부 노선에는 크나큰 운영 손실로 이어 질 수 있다. 또한 페널티 시간을 벌기 위해 회복운전을 하는 등 큰 사고로 이어질 수 있는 잠재적인 요인이 도사리고 있다. 따라서 각 처에서 이를 방지하기 위해 많은 노력을 하고 있으며 특히 고속열차와 일반열차가 혼재되어 운행하는 경부선 같은 경우 막대한 손실을 입을 수 있어 이에 대한 대책이 필요하며 현재 출발 정지 정위 방식을 이용해 열차통과방지 사고를 예방하고 있다. 하지만 출발 정지 정위방식은 CTC에서 AUTO MODE 방식을 통해 역구내 취급을 하고 상시 LOCAL 취급 역에서는 LOCAL 관제원이 일일이 열차를 취급하여 운행하기 때문에 자칫 휴먼에러 및 열차지연이라는 결과가 나올 수 있음. II. 연구내용 및 범위 최근 5년의 철도사고에 관한 자료를 바탕으로 휴먼 에러와 정차역 통과 사고 에 대한 분석을 통해 정차역 통과를 차단 할 수 있고 열차지연을 방지 하는 시스템을 연구한다. 우선 출발 정지 정위일 때 대안과 방안은 출발 진행 정 위에 대한 연구를 IDEF0 모델링을 이용해 파악하고 현재 운용되고 있는 신 호 시스템 내에서 보완하여 최종적으로 현재 LOCAL 관제원이 열차 운행 상 황을 보고 파악하는 XROIS(차세대철도운영정보시스템), CTC와 일반 현장 연동장치사이 송수신 되고 있는 정보를 바탕으로 스케줄러 컴퓨터의 열차번호 정보를 출처로 하여 각 역 LOCAL 연동장치 개선을 통해현재 간선 철도 신호 시스템인 ATP(ETCS Level 1)시스템의 정보 전달 매개체인 Telegram을 수정, 보완하여 무정차 통과를 방지 할 수 있는 시스템 개발하여 추후 정차역 통과 사고를 근본적으로 방지할 수 있는 시스템 개발의 방향을 제시하고자 함. III. 연구결과 기존 시스템상에서 논의되고 있는 여러 방지 시스템이 기관사의 대처 능력에 의존도가 높고 또한 하나의 선로에 다양한 열차가 다니는 일반 간선철도에는 일괄적으로 적용하기 힘든 점이 있다. 또한 출발 정지 정위인 경우 정차역 통과 예방에 도움이 되나 반대급부로 열차지연이 많이 일어남을 알 수 있어 이는 후속열차 운행소통에 큰 장해를 입히는 요인으로 파악된다. 따라서 열 차지연을 최소화시키면서 무정차 통과를 방지할 수 있는 시스템은 출발 진행 정위에서 찾을 수 있다. 따라서 이는 인력에 의존하지 말고 원천적으로 휴먼 에러를 방지하고 무정차 통과를 방지 하는 시스템 개발 연구. IV. 연구 개발 결과의 활용계획 향후 보다 안정적이고 신뢰성 및 가용성을 높일 수 있는 시스템으로 이용객 에게 믿을 수 있고, 첨단 기술을 선도하는 운영사 이미지 구축과 늘 도사리 고 있는 휴먼 에러 예방에 기여. Abstract A Study on the Passing Prevention in Train Stopping at Stations for ATP systems The railway is seeking to speed up existing and new railway speeds in order to meet the demands of increasing demand for transportation and faster transportation. However, it is reported that one of the most frequent news stories of the media has not stopped at the station and many passengers have had to deal with the inconvenience. This could lead to significant operational losses, such as the delay of the derailment, and the delay in the operation of the operators, resulting in a slowdown in the number of trains that lead to resulting in a delay. Therefore, it is highly likely that a lot of efforts are made to prevent this from happe ning, especially if the high-speed trains and especially in the Gyeongbu line. Several anti passing-through systems discussed on existing systems are highly dependent on the capability of the engineer and are often difficult to apply to common rail railways, which travel on a single track. Examine the causes of the main cause of the train accident and the causes and solutions of the human error, and explore the causes of the train without analyzing the cause of the train accident. A study on a system that can automatically prevention the passing of stop station through analysis of human error and transit accident passes. Through this study, reliable and stable systems can be developed to enhance trust in customers.

횡 가속도 빅데이터를 활용한 선로 상태진단에 관한 연구

정승섭 한국교통대학교 교통대학원 2023 국내박사

철도 운영자는 철도 시스템의 정비 목적인 안전성과 가용도를 유지하기 위해 각종 정비체계를 연구하여 철도 시스템의 정비에 활용하고 있다. 과거 철도 운영자는 철도 시스템에 결함이 발생하면 시스템을 수리하는 사후정비를 시행하였다. 그러나 사후정비는 시스템에 큰 결함 발생 시 가동이 중단되어 운영에 큰 영향을 주는 단점이 있었다. 이에 따라 철도 운영자는 철도 시스템의 안전성, 가용도을 유지하기 위해 예방정비, 신뢰성 기반 정비를 도입하였고, 최근에는 상태기반 정비, 예지 정비로 정비 패러다임을 변경하고 있다. 그러나 철도 운영자가 정비 패러다임을 변경하면서 고도화된 정비 기술로 철도 시스템을 정비하고 있음에도 철도 사고는 꾸준히 발생하고 있다. 통계에 따르면 탈선사고는 최근 5년간 발생한 철도교통사고 중 비중이 가장 높다. 이러한 탈선사고의 주요 원인은 기술적 요인이 대부분을 차지한다. 즉, 탈선사고의 원인 중 가장 높은 비중을 차지하는 기술적 요인을 보완하면 탈선사고를 예방할 수 있고, 전체 철도교통사고를 줄일 수 있다. 따라서 본 논문은 탈선사고를 예방하기 위하여 대차 불안정 센서에서 측정되는 대차 횡 가속도를 활용하여 탈선사고의 주요 원인 중 하나인 기술적 요인을 보완하기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 본 논문은 고속차량의 대차 횡 가속도, 운행기록 등 임의의 빅데이터를 수집하였다. 이 빅데이터는 선로 상태진단을 위한 분석에 사용되었다. 선로 상태진단을 위한 구체적인 방법은 고속차량의 대차 횡 가속도를 분석하여 횡 가속도가 위험 기준을 초과하는 거리를 판별하는 것이다. 횡 가속도의 위험 기준은 EN14363 규격을 적용하였고, EN 규격에서 제시하는 방법에 따라 대차 횡 가속도의 위험 기준은 0.6g로 결정하였다. 임의의 빅데이터는 통계학적인 기법으로 분석되었다. 빅데이터 분석에 사용한 도구는 매트랩이다. 빅데이터의 특징 추출 기법은 확률론적 파라미터가 사용되었다. 이를 통해 추출한 특징은 위험 기준을 초과하는 대차 횡 가속도의 누적점수로부터 지속·반복적으로 발생하는 거리 확인에 사용되었다. 임의의 빅데이터 분석 결과는 고속차량의 대차 횡 가속도를 활용하여 선로 상태를 진단할 수 있는 것으로 나타났다. 이를 토대로 구성한 상태진단 모델은 차량 및 선로 시스템을 관리하는 각각의 조직이 상태정보를 상호 공유하도록 하는 것이다. 다시 말해 대차 횡 가속도가 위험 기준을 초과한 거리는 차량을 정비하는 조직이 차량을 점검·정비함과 동시에 선로를 정비하는 조직이 선로를 점검·정비할 수 있도록 하는 것이다. 선로 상태진단 모델에 대한 평가는 기계학습을 이용하였다. 기계학습의 방법은 지도학습, 비지도학습, 강화학습 등이 있는데, 본 논문은 EN에 따라 정의한 대차 횡 가속도 위험 기준을 학습에 적용하였고, 빅데이터의 학습 시간을 단축하기 위해 지도학습 방법을 선택하였다. 기계학습을 통해 통계학적인 방법으로 구성한 상태진단 모델에 대한 정확도는 앙상블-배깅 알고리즘에서 89.9%, 인공신경망 알고리즘에서 89.3%로 확인되었다. 따라서 통계학적인 기법으로 분석한 결과는 정확도가 매우 높은 것으로 평가되었다. 그러므로 철도 운영자는 철도 시스템의 안정성과 가용도를 유지하기 위해 대차 횡 가속도가 높게 측정되는 거리에 대해 스코어링 레벨을 설정하여 조직적으로 관리할 필요가 있다.

TCIM 기법을 이용한 전기철도 급전시스템 해석 및 유․무효 전력보상장치의 최적 운영 방안에 관한 연구

이병곤 우송대학교 철도대학원 2022 국내박사

고속철도 건설에 따른 고속노선과 건설 후 수십 년 이상 경과한 기존선로가 병존하여 열차가 운행됨에 따라 속도 저하 및 경부․호남고속철도 열차 운행확대에 따른 선로용량 확충이 필요하다. 또한 전기를 공급하는 철도 급전시스템은 일반적으로 길이가 길고 변전소간 연장급전 운용할 때 부하의 증대에 따라 전압강하가 크며 역률 저하 등이 발생됨에 따라 이를 고려한 전력품질의 안정화 대책 수립이 필요하다. 본 논문에서는 전기철도 시스템 운용효율 향상을 위한 전기설비의 최적 시나리오 도출 및 운용기법 분석하여 성능을 검증하고자 총 다섯 가지 알고리즘을 제안하여 분석하였다.