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목차
1. 연구개발과제의 개요 10
1-1. 연구개발의 목적 10
1-2. 연구개발의 필요성 10
1-3. 연구개발의 범위 14
2. 연구수행 내용 및 성과 16
2-1. 연구수행 내용 16
1. 혼잡도 측정 / 표출(역사) 및 정보관리시스템 기술 개발[원문불량;p.26] 16
2. IR-UWB 및 IoT 센서개발 34
3. 전동차 객실 혼잡도 측정 시스템 개발[원문불량;p.57] 48
4. 혼잡도 분석 및 예측 기술 개발 64
5. 혼잡도 관리기술 개발 80
2-2. 연구개발 성과 86
1. 연구개발과제의 대표적 연구실적 86
2. 관련분야 기여도 92
3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 94
3-1. 목표 94
3-2. 목표 달성여부 94
4. 연구개발 성과의 활용 계획 등 101
4-1. 기술수요처 101
4-2. 실용화 계획 101
4-3. 향후 운영계획 102
붙임. 참고문헌 103
〈별첨〉 주관연구기관의 자체평가 의견서(내용없음) 5
〈표 1〉 혼잡관리시스템 장비내역 17
〈표 2〉 영상분석 서버 성능시험 결과(2018년 6월 27일) 20
〈표 3〉 열차 혼잡 단계별 색상 구분표(4단계 : 녹색, 노랑, 주황, 빨강) 21
〈표 4〉 2호선 신정지선 역사별 승강장 최대유효인원 21
〈표 5〉 2호선 신정네거리 내외선 승강장 섹터별 최대유효인원 22
〈표 6〉 수신된 교통카드 파일별 해당정보 25
〈표 7〉 1~4호선 승강장 형태 및 역사구조 34
〈표 8〉 2013년도 1~4호선 일평균 수송인원 순위 35
〈표 9〉 2호선 강남역 2013년 11월 평일 시간대별 승하차인원 36
〈표 10〉 2호선 강남역 주요 시간대별 열차 1대당 승하차 평균인원 36
〈표 11〉 2호선 강남역 IR-UWB 측정데이터(2017년 9월 14일) 43
〈표 12〉 2호선 강남역 IR-UWB 성능 시험결과(2017년 8월 30일) 43
〈표 13〉 2호선 강남역 무작위 추출 IR-UWB 측정데이터(2017년 9월 13일) 44
〈표 14〉 2호선 신정네거리역 IR-UWB 측정데이터(2017년 10월 19일) 45
〈표 15〉 2호선 신정네거리역 외선승강장 IR-UWB 승차데이터 정확도 46
〈표 16〉 2호선 신정네거리역 내선승강장 IR-UWB 하차데이터 정확도 46
〈표 17〉 2호선 신정네거리역 IR-UWB 수신데이터(2017년 10월 19일) 47
〈표 18〉 2호선 신정지선 245편성 공차상태 응하중 압력 측정 49
〈표 19〉 전동차 혼잡도 측정장치와 제어장치 간 내부통신 방식(CAN통신) 57
〈표 20〉 공진시험 및 진동내구시험 판정기준 58
〈표 21〉 객실 혼잡도 측정시스템 테스트베드 전동차 59
〈표 22〉 혼잡도 측정 알고리즘 보정을 통한 오차율 개선결과 62
〈표 23〉 2호선 신정지선(구형전동차) 열차 혼잡도 측정결과 62
〈표 24〉 2호선 본선(신형전동차) 열차 혼잡도 측정결과 63
〈표 25〉 교통카드자료를 활용한 도시철도 고객별 승하차 정보 64
〈표 26〉 역사 구조별 승강장 혼잡도 측정 시 필요데이터 66
〈표 27〉 KNN 알고리즘 주요변수 및 설정값 75
〈표 28〉 혼잡도 예측 시간범위별 KNN 최적변수 값 80
〈표 29〉 객실 간 혼잡도 개선 검증예시 82
〈표 30〉 열차 간 혼잡도 개선 검증예시 83
〈표 31〉 객실 간 혼잡도 편차 개선결과(2호선 신정지선 외선 출근시간) 85
〈표 32〉 열차 간 혼잡도 편차 개선결과(2호선 본선 내외선(사당~신림) 출퇴근시간) 85
〈표 33〉 도시철도 국내운영기관 현황 101
〈그림 1〉 출퇴근에 따른 반복혼잡 발생 시 일별 시간당 게이트 유출입 인원 분포 10
〈그림 2〉 이벤트성 혼잡 발생 시 일별 시간당 게이트 유출입 인원 분포 11
〈그림 3〉 환승역(2호선 교대역) 특정 객실 이용 승객 몰림 현상 11
〈그림 4〉 객차 간 혼잡편차 발생 11
〈그림 5〉 열차 간 혼잡편차 발생 11
〈그림 6〉 혼잡관리시스템 개념도 14
〈그림 7〉 혼잡관리시스템 상세구성도 16
〈그림 8〉 혼잡관리시스템 S/W 구성도 17
〈그림 9〉 혼잡관리센터시스템 구축 17
〈그림 10〉 혼잡관리 모니터링시스템 구축 17
〈그림 11〉 혼잡관리시스템 열차 연계 네트워크 구성도 18
〈그림 12〉 2호선 신정네거리역 역사 혼잡도 측정시스템 네트워크 구성도 18
〈그림 13〉 2호선 신정네거리역 승강장 혼잡도 측정 장치 설치 위치 및 감지선 19
〈그림 14〉 감지선 통과 시 피플카운팅 19
〈그림 15〉 2호선 신정네거리역 계단... 19
〈그림 16〉 디자인 용역 전후 혼잡정보 표출 (좌)디자인 용역 전, (우)디자인 용역 후 21
〈그림 17〉 승강장 행선안내게시기 열차 및 객실 혼잡도 표출 22
〈그림 18〉 대합실 행선안내게시기 승강장 혼잡도 표출 22
〈그림 19〉 2호선 신정지선 및 본선 승강장 행선안내게시기 표출 시범운영 22
〈그림 20〉 객실안내게시기 객실별 혼잡정보 표출 23
〈그림 21〉 모바일 어플리케이션 열차/객차/승강장 혼잡도 23
〈그림 22〉 실시간 열차/객차 혼잡도(관리콘솔 모니터링) 24
〈그림 23〉 실시간 승강장 혼잡도(관리콘솔 모니터링) 24
〈그림 24〉 열차 혼잡도 예측(관리콘솔 모니터링) 26
〈그림 25〉 승강장 혼잡도 예측(관리콘솔 모니터링) 26
〈그림 26〉 모바일 어플리케이션 혼잡도 예측메뉴 및 예측정보[원문불량;p.26] 27
〈그림 27〉 게이트 제어시스템 구성도 27
〈그림 28〉 게이트 제어시스템 알고리즘 28
〈그림 29〉 게이트 제어시스템 장비상태 (좌)승강장 비혼잡 시, (우)매우 혼잡 시 29
〈그림 30〉 게이트 제어시스템 장비상태 (좌)진출인원 1단계 이상, (우)2단계 이상 29
〈그림 31〉 게이트 제어시스템 환경설정 29
〈그림 32〉 열차운행 스케줄 시뮬레이션 프로그램(초기화면) 30
〈그림 33〉 열차운행 스케줄 시뮬레이션 프로그램(열차 1대 투입 시) 31
〈그림 34〉 열차운행 스케줄 시뮬레이션 프로그램(열차 1대 삭제 시) 31
〈그림 35〉 열차운행 스케줄 시뮬레이션 프로그램(역사 승객 유입량 5배 증가 시) 32
〈그림 36〉 열차운행계획 프로그램 (좌)기본계획 관리작업, (우)열차운행 스케줄링 작업[원문불량;p.31] 32
〈그림 37〉 열차운행계획 혼잡도 고려 알고리즘 33
〈그림 38〉 IR-UWB 레이더 안테나 일체형 임베디드 모듈 37
〈그림 39〉 IR-UWB 레이더 인터페이스 보드 37
〈그림 40〉 Congestion Monitoring Radar 장치 구성도 37
〈그림 41〉 Congestion Monitoring Radar System[원문불량;p.36] 37
〈그림 42〉 IR-UWB 혼잡도 측정 알고리즘 순서도 38
〈그림 43〉 신호의 일정 구간별 세분화 38
〈그림 44〉 구간별 신호 최대값 검출 38
〈그림 45〉 충분한 개수의 구간별 최대값 누적 38
〈그림 46〉 구간별 누적 최대값 사이의 Correlation 계산 39
〈그림 47〉 사람이 지나가지 않은 구간의 경우 이동 인원 유무 및 방향 판단 39
〈그림 48〉 사람이 지나간 구간의 경우 이동 인원 유무 및 방향 판단 39
〈그림 49〉 구간별 이동 인원 유무 판단 40
〈그림 50〉 이동 인원의 방향 판단 40
〈그림 51〉 중복 계수 방지를 위한 처리(Fast Time 방향) 40
〈그림 52〉 이동 인원 계수 및 방향 판단 40
〈그림 53〉 2호선 강남역 성능 검증을 위한 IR-UWB 센서 설치[원문불량;p.40] 41
〈그림 54〉 2호선 신정네거리역 성능 검증을 위한 IR-UWB 센서 설치 42
〈그림 55〉 2호선 강남역 혼잡도 측정센서 측정범위 42
〈그림 56〉 2호선 신정네거리역 혼잡도 측정 센서 검증 44
〈그림 57〉 2호선 신정네거리역 외선 승하차 승객수 10분 단위 비교 45
〈그림 58〉 2호선 신정네거리역 내선 승하차 승객수 10분 단위 비교 46
〈그림 59〉 「IR-UWB 레이더 활용 혼잡도 측정」신기술 인증서[원문불량;p.46] 47
〈그림 60〉 응하중 압력의 정의 48
〈그림 61〉 전동차 객실 혼잡도 측정장치 개발을 위한 현차조사 48
〈그림 62〉 전동차 혼잡도 측정시스템 개발 사전 조사활동 및 데이터 수집 49
〈그림 63〉 사전조사 데이터 분석결과[원문불량;p.48] 49
〈그림 64〉 응하중 압력센서/측정장치/제어장치 기본설계 정립 50
〈그림 65〉 응하중 압력센서 설계 50
〈그림 66〉 혼잡도 측정장치 설계 51
〈그림 67〉 혼잡도 제어장치 설계 51
〈그림 68〉 전동차 객실 혼잡도 측정시스템 상세설계 개념정의 52
〈그림 69〉 압력센서의 형상 및 사양 53
〈그림 70〉 응하중 측정장치의 형상 및 제원 53
〈그림 71〉 응하중 측정장치 프로세서 및 CPU 회로도 54
〈그림 72〉 응하중 측정장치 2차 제작품 54
〈그림 73〉 응하중 제어장치 형상 및 제원 55
〈그림 74〉 응하중 제어장치 프로세서 다이어그램 및 CPU 형상 56
〈그림 75〉 응하중 제어장치 인터페이스 보드 형상 및 회로도 56
〈그림 76〉 응하중 제어장치 파워보드 형상 57
〈그림 77〉 객실 혼잡도 측정시스템 전용 시험기 및 프로그램[원문불량;p.57] 58
〈그림 78〉 객실 혼잡도 측정시스템 환경시험 및 성능시험 59
〈그림 79〉 구형전동차 객실 혼잡도 측정 시스템 현차 적용 59
〈그림 80〉 차량 간 CAN통신 및 TCP/IP 통신 구조 60
〈그림 81〉 AS압력 초기화 Logic. Sub 프로그램 파트 60
〈그림 82〉 통신시험 개략도 및 전동차/역사 시뮬레이션 61
〈그림 83〉 공차 AS압력 계산법 61
〈그림 84〉 2호선 신정지선 및 본선 신형/구형전동차 승객수 측정 63
〈그림 85〉 (좌)승강장 누적대기인원 (우)열차별 승강장 누적대기인원 66
〈그림 86〉 역별 열차 승하차 자료를 활용한 열차별 혼잡도 측정 시공간도 68
〈그림 87〉 열차 혼잡도 분석 알고리즘 순서도 68
〈그림 88〉 2호선 신정네거리역 외선(상행) 방면 진입 및 진출(2015년 7월 1일) 69
〈그림 89〉 오전6시~8시 승객 진출입분포도 (위)연속적 진입분포도, (아래)간헐적 진출분포도 69
〈그림 90〉 2호선 신정지선 열차별 승하차량(2015년 11월 9일) 70
〈그림 91〉 2호선 신정지선 재차인원(2015년 11월 9일) 70
〈그림 92〉 2호선 신정지선 외선 열차 혼잡도(2014년 4월 1일) 71
〈그림 93〉 2호선 신정지선 외선 구간별 시간대별 열차재차인원 변화(2014년 4월 1일) 72
〈그림 94〉 2호선 신정지선 외선 편성별 열차구간 혼잡도 변화 72
〈그림 95〉 2호선 신정네거리역→까치산역 구간 열차 혼잡도 비교 73
〈그림 96〉 2호선 도림천역→신도림역 구간 열차 혼잡도 비교 73
〈그림 97〉 혼잡도 예측을 위한 KNN 기법 적용 방안 74
〈그림 98〉 2호선 서울대입구역 일일 승차량 분포 및 주중 주말 승차량 비교(2013~2014년) 77
〈그림 99〉 2호선 서울대입구역 시간별 초당 하차발생 분포 (좌)주중, (우)주말 77
〈그림 100〉 Synthetic Data Set 구축 방안 78
〈그림 101〉 최적의 유사패턴 수 분석결과 79
〈그림 102〉 최적의 패턴길이 분석결과 79
〈그림 103〉 최적의 이력범위 분석결과 79
〈그림 104〉 승강장 혼잡도와 차량 혼잡도 간의 상관관계 81
〈그림 105〉 혼잡정보 제공 시 열차이용 변화에 대한 연구결과, Matsuda(2009)[원문불량;p.80] 81
〈그림 106〉 역사 행선안내게시기 활용 혼잡정보제공 시범운영 홍보 83
〈그림 107〉 양천구청 / 신정네거리역 대합실배너 홍보물 비치 84
〈그림 108〉 혼잡도... 101