유전자알고리즘을 이용한 열차운행계획 알고리즘에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 유전자알고리즘과 다중회귀분석을 이용한 최적의 열차 운행계획 알고리즘에 관한 것으로 유전자알고리즘을 이용하여 승객의 평균대기시간을 최소화하는 열차 운행계획을 산출하였고, 이 열차 운행계획에 다중회귀분석을 이용하여 혼잡도를 반영한 최적의 열차 운행계획을 산출하였다. 유전자알고리즘은 자연세계의 진화현상에 기반한 최적화 모델로 교차, 돌연변이를 통해 새로운 해집합을 찾고, 적합도 평가를 통해 다음세대를 선택하면서 최적해를 탐색한다. 열차의 출발시간을 초로 환산하고 열차와 열차와의 시격을 이진수의 초로 변환하여, 시격의 교차, 돌연변이를 통해 승객의 대기시간의 합이 최소화되는 최소대기열차운행계획을 찾는다. 최소대기열차 운행계획은 열차의 시간대별 최적의 편성수와 열차 출입고시간을 구하는 역할을 하지만 정시성은 확보하지 못한다. 정시성 확보를 위해 열차 정차시간을 예측하여야 하는데, 승하차 인원과 혼잡도를 나타내는 객차인원을 독립변수로 하는 다중회귀분석을 이용하여 열차 정차시간을 예측한다. 이 예측모형을 통해 정시성이 확보되는 최적의 열차운행계획을 수립한다. 최적의 열차운행계획을 30초 단위의 정차시간으로 변경하여 기존의 열차운행계획과 비교해본 결과 정차시간을 설명하는데 적합한 모형으로 파악되었다. 결론적으로 유전자알고리즘과 다중회귀분석을 이용한 열차 운행계획 알고리즘은 승객의 평균대기시간을 최소화고 열차 지연시간을 최소화하여 정시성을 확보하는 최적화된 알고리즘이다.