포장시설 상태점검과 유지보수 전략 공동 최적화

Abstract

포장 관리 시스템(pavement management system)에서 상태 점검(inspection)계획은 상태 기반 유지보수 전략(condition-based maintenance)의 맥락에서 매우 중요하다. 점검을 자주 수행하여 더 정확한 포장 상태 정보를 얻으면 최적화의 효율을 높일 수 있어 유지보수 비용과 도로 사용자 비용을 줄일 수 있다. 그러나 정확한 정보를 얻기 위해서 검사 비용이 늘어나므로, 의사 결정 과정에서 이러한 비용 적 득실을 고려하는 것이 중요하다. 최근 검사 기술의 혁신으로 점검 차량이 일반 차량과 같은 속도로 다수의 도로 구간으로 이루어진 그룹을 한 번에 정밀하게 점검을 할 수 있게 되었다. 반면에 유지보수 공사는 구간 단위로 수행되기 때문에, 그룹 별 상태 점검과 구간 별 유지보수를 공동 최적화(joint optimization)하기 위해서는 결정 단위가 다른 여러 가지 의사 결정 문제(multi-scale decision making problem)를 하나의 프레임워크로 설계해야 한다. 본 연구에서는 마르코프 의사 결정(Markov Decision Process)과 근사 컨벡스 계획법을 조합한 최적화 방법론을 제안하였다. 또한 단일 검사 비용이 낮아지거나 교통량이 증가하는 경우 최적 검사 빈도가 높아짐을 수학적으로 증명하였다. 대전시 인근 고속도로 세 그룹과 지방도 한 그룹을 포함하는 도로망을 분석하였고 수학적으로 증명한 명제를 데이터를 통해 재검증하였다.