Ing. Arturo Ramírez Masís
Ingeniero civil, UCR
En las redes ferroviarias de vía simple, como la existente en la Gran Área Metropolitana (GAM), se deben planificar los apartaderos y las maniobras requeridas, de manera que los trenes se crucen en cada conflicto (es decir, cuando dos o más trenes se topan); esta operación se realiza diariamente. El modelado es complejo de ejecutar en forma manual, debido a las repercusiones de las decisiones de cruces.
Para abordar adecuadamente ese aspecto, se planificó un entorno de simulación ferroviaria multi-rama, llamado SOPDREMAV, el cual emplea algoritmos de optimización para programar los sitios de cruce de los trenes; con ello se maximiza la satisfacción de los pasajeros, la cual se encuentra sujeta a las restricciones de capacidad de los apartaderos.
El software creado recibe como entrada la infraestructura y los trenes de la red y, posteriormente, entrega la combinación de decisiones de cruce y el horario asociado, lo cual maximiza una función de aptitud. También, se cuenta con nueve módulos, agrupados en tres fases: la primera modela y predice el horario, al adherirse a ciertas prioridades entres trenes; la segunda optimiza esas prioridades de cruce; y la tercera dibuja gráficos de posición-tiempo, referentes al horario óptimo, así como de las sucesivas resoluciones de conflictos.
La función optimizada constituye el Índice de Satisfacción de Pasajeros (ISP). Para cada grupo de pasajeros que viaja entre un par específico de “origen-destino”, en un tren específico, se calcula un ISP individual, basado en el criterio de demora relativa magnificada. Posteriormente, este se pondera con los de todos los demás grupos de pasajeros, a fin de obtener el ISP global del escenario.
Los algoritmos optimizadores desarrollados son: el voraz y el genético. El primero resuelve todos los conflictos cronológicamente, tomando la decisión instantánea más prometedora en cada uno de ellos. El genético crea generaciones de escenarios que luego se seleccionan aleatoriamente para ser combinados; con ello se favorece estocásticamente a aquellos con mayores ISPs; asimismo, se producen escenarios hijos, cuyas decisiones de prioridad constituyen una combinación de las de sus progenitores.
Este algoritmo está inspirado en el de Dündar y Sahin (2013); sin embargo, presenta mayor aleatoriedad y seis alelos, en vez de dos.
SOPDREMAV predijo acertadamente el horario de un día típico (3/3/20) en la GAM, al ordenársele seguir las decisiones de prioridad tomadas en la realidad, en un día determinado. Para otra jornada (25/6/20), logró encontrar decisiones de cruce ligeramente mejores que las realmente tomadas. Finalmente, al adicionársele nueva infraestructura y trenes, SOPDREMAV probó servir de apoyo en el diseño de un nuevo horario para la red.
Se concluye que SOPDREMAV es una herramienta robusta, veloz y versátil, la cual colaborará para que el INCOFER a prospecte escenarios de horarios, vías y material rodante tendientes a mejorar el nivel de servicio brindado.
Fuentes de consulta
Dündar, S., y Sahin, I. (febrero, 2013). Train re-scheduling with genetic algorithms and artificial neural networks for single-track railways. Transportation Research, Part C, 27, 1-15.