우리나라의 철도는 높은 인구 밀도로 인한 이동 수요를 충족하기 위해 역 간 거리가 짧다는 특징을 가진다. 그로 인해 철도의 표정속도가 떨어지고, 승객의 이동 소요 시간은 늘어나는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해 승하차용 열차와 역 간 수송 열차를 분리 운행하는 방식인 ‘상하 환승식 무정차 철도 교통 시스템’(이하 NRTS)를 제시한다. 이 방식을 이용하면 기존의 열차에 해당하는 역 간 수송 열차는 역에 정차하지 않기 때문에 표정속도를 대폭 상승시킬 수 있다.
승객은 다음과 같은 방법으로 NRTS를 이용한다. 승객은 승차하는 역에서 해당 역의 승하차용 열차에 탑승한 뒤, 승하차용 열차가 출발하여 역 간 수송 열차와 도킹하면 승객은 역 간 수송 열차로 갈아탄다. 이후 역 간 수송 열차를 계속해서 탑승해 있다가, 역 간 수송 열차가 하차할 역에 가까워지면 그 역의 승하차용 열차가 역 간 수송 열차와 도킹하고, 승객은 다시 승하차용 열차로 갈아탄 뒤 역에서 내린다.
승하차용 열차와 역 간 수송 열차의 도킹 방향은 전후, 좌우, 상하 방향 세 가지가 있다. 전후 방향 도킹은 열차 간 충돌의 위험성이 크고, 좌우 방향 도킹은 늘어난 선로 개수에 의해 역사 부지 면적이 증가하는 문제점이 있다. 반면에 상하 방향 도킹은 승하차용 열차에 현수식 모노레일을 이용함으로써 열차 간 충돌 위험성과 역사 부지 면적 증가라는 문제를 모두 해결할 수 있다.
이러한 상하 환승식 무정차 철도 교통 시스템을 이용하면 역 하나당 고속철도의 경우 약 48초, 지하철의 경우 약 30초가량의 시간을 절감할 수 있다. 또한 승객의 시간 절감으로부터, 한 사람이 한 개의 역 통과 시 고속철도, 지하철 각각 157원, 53원에 해당하는 만큼의 사회적 비용을 절감할 수 있다.
본 작품은 LEGO를 이용하여 3량 역 간 수송 열차와 현수식 모노레일 형태의 1량 승하차용 열차 모델을 제작하고, 아두이노와 모터를 이용하여 NRTS의 메커니즘을 구현하였다.