Crean un modelo algorítmico para mejorar la eficiencia de los ferrocarriles

Si te ha parecido que los trenes daneses tienen menos retrasos o que las esperas del metro de Berlín son más cortas, debes agradecérselo a un equipo de investigadores europeos cuyos algoritmos avanzados están optimizando los servicios de ferrocarril.

En lo que se ha descrito como un hito en el campo de la investigación operativa (OR), los investigadores fueron capaces de optimizar la planificación de los horarios en muchas y complejas redes de ferrocarriles.

En la práctica, su trabajo significa que las compañías de ferrocarriles pueden estar más seguras de que sus rutas permitirán a más trenes, a más pasajeros y a más bienes  viajar de forma segura a través de la misma infraestructura a la vez que se incrementa la puntualidad, la satisfacción de los pasajeros y el beneficio de los operadores. Es una victoria para todos.

Es por eso que no es una sorpresa que muchas compañías de ferrocarriles de toda Europa, desde Netherlands Railways y la Berlín U-Bahn a los Ferrocarriles Federales Suizos, han implementado la tecnología o planean hacerlo.

“Empezamos haciendo investigación de algoritmos fundacionales, para desarrollar algortimos universales y métodos, no esperábamos verlos en funcionamiento en aplicaciones del mundo real en un futuro cercano, pero por ahora el 95% de nuestros algoritmos y métodos han sido verificados con datos reales y muchos se están utilizando comercialmente”, explicó Chrstos Zaroliagis, profesor de la Universidad de Patras e investigador senior del Instituto de Tecnología Informática de Patras, Grecia.

Ferrocarril

Ferrocarril. Wikipedia.

Zaroliagis coordinó el equipo financiado por la Unión Europea del proyecto ARRIVAL, que puso en contacto a investigadores de siete países europeos. Entre ellos había un equipo de la Universidad Erasmus de Holanda que había estado trabajando con Netherlands Railways en un nuevo horario. Junto con colaboradores de la Universidad de Pádova, Italia, los investigadores holandeses fueron galardonados con el Edelman Award de 2008, considerado el Premio Nobel de investigación operativa.

Gracias a su trabajo, parte de el llevado a cabo en el proyecto ARRIVAL, la red de ferrocarriles holandeses es hoy una de las más eficientes de Europa.

Holanda es un país pequeño, pero siempre ha tenido una extensa red de ferrocarriles que maneja 5.500 trenes cada día. Los trenes viajan uno detrás de otro, por lo que cualquier fallo en cualquier parte tiene efectos que pueden llevar a grandes retrasos y graves problemas para cuadrad los horarios”, dijo Zaroliagis. “El nuevo horario, diseñado utilizando ARRIVAL, ha significado que los trenes puedan ser reubicados de forma más eficiente y los fallos arreglados más rápido mientras se mantienen las habituales medidas de seguridad”.

Como resultado, los trenes sufren menos retrasos, las entrevistas a los pasajeros muestran mayores niveles de satisfacción y los beneficios de Netherlands Railways han subido en 40 millones de euros cada año –se espera que suba a 70 millones en poco tiempo.

Planificación robusta y ‘online’

La clave para estas mejoras en la eficiencia radica en dos enfoques para una planificación optimizada que habían sido anteriormente aplicadas al sector del transporte de mercancías: planificación robusta y en línea.

El primer enfoque implica la realización de algoritmos para asegurarse que todos los aspectos de la red de ferrocarriles, desde los horarios de trenes a la localización de los andenes o la distribución del personal y la carga, estén organizados de la manera más eficiente posible, a la vez que se puedan absorber los fallos sin afectar demasiado a los servicios.

“Es un enfoque proactivo. No se tiene un plan offline óptimo que pueda manejar los fallos. Se ha de tener un plan cercano al óptimo que pueda manejar el mayor número posible de fallos”, explicó Zaroliagis.

La planificación online, por otro lado, toma un enfoque reactive, ocupándose de los fallos según ocurren en tiempo real.

“Ningún sistema, da igual lo optimizado que esté, puede ocuparse de todos estos fallos. La planificación online asegura que los trenes puedan ser reubicados, reprogramados o cualquier otra acción que se deba tomar al vuelo para minimizar los fallos de toda la red, según comentó el coordinador de ARRIVAL.

Aunque los métodos de optimización online y robusta habían sido anteriormente desarrollados para otros sectores, como el de la aviación, estos han resultado ser inadecuados al aplicarlos al ferrocarril debido a la complejidad y el tamaño de las redes de ferrocarriles. Aunque los cambios en el orden de despegue también crean  problemas importantes en otra parte, en un sistema de ferrocarriles, debido a que los trenes han de utilizar las mismas vías, un retraso en la salida de un tren puede provocar el caos en toda la red.

Ocuparse de estos fallos se ha dejado tradicionalmente a los planificadores humanos, que hasta ahora habían recibido poca ayuda informática.

“El único software utilizado por la mayoría de los operadores de ferrocarriles es software gráfico que les hace más fácil la visualización de lo que ocurre para así tomar decisiones. Nuestros algoritmos no desprecian la importancia de los planificadores humanos, pero les ayudarán a encontrar soluciones a problemas de forma más optimizada”, dijo Zaroliagis. “El éxito de ARRIVAL está basado en el desarrollo de nuevos conceptos y métodos que representan un avance considerable en la forma en que se afronta un problema tan grande y complejo”.

En el U-Bahn de Berlín, donde ARRIVAL está siendo utilizado de forma comercial, han conseguido reducir el tiempo medio de espera de 4 a 2 minutos, mientras que los trenes de Pádova a Génova han mejorado los retrasos medios en un 25% gracias a esta tecnología.

Hafas, la empresa alemana que realiza el itinerario para el operador de ferrocarriles alemán Deutsche Bahn, ha mostrado interés en los algoritmos para utilizarlos en sus sitemas, mientras que la francesa MediaMobile y la alemana PTV les han encontrado uso en los servicios de navegación por móvil.

Zaroliagis dice que los algoritmos del proyecto pueden encontrar itinerarios, no en segundos, sino en microsegundos. En general, los métodos que podían ser aplicados a gran escala para los ferrocarriles han sido tan mejorados que ahora no sólo funcionan en la escala necesaria si no que lo hacen eficientemente, respetando, por supuesto, las regulaciones en seguridad de las compañías de ferrocarriles.

Esto puede significar la diferencia entre caos y accidentes potenciales y un suave plan de contingencia. No es una sorpresa, por lo tanto, que la industria esté prestando mucha atención.

“Hemos despertado mucho interés en los operados de trenes y las compañías del transporte y algunos están implementando o planean implementar nuestros algoritmos”, aseguró.

La tecnología también tiene aplicaciones en otros sectores.

“Nuestros algoritmos podrían beneficiar los sistemas de flujo de trabajo, comercio electrónico, P2P y las redes de ordenadores e incluso el sistema sanitario”, explicó. “Podrían ser utilizados, por ejemplo, para optimizar las decisiones sobre el tipo, la dos y la frecuencia en la que se debe administrar la medicación en función de la forma en que los pacientes mejoren”.

Los socios del proyecto planean explorar esas y otras aplicaciones en los proyectos siguientes y Zaroliagis dice que están abiertos a ideas de inversores externos y otros socios para mejorar su trabajo.

Este artículo ha sido traducido de Physorg y publicado bajo licencia CC by-sa

11 Responses to Crean un modelo algorítmico para mejorar la eficiencia de los ferrocarriles

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  4. juan carlos dice:

    operational research se traduce como investigación operativa

    • Jesus dice:

      Gracias. Ya está cambiado.

    • geomorillo dice:

      Aunque tambien podria se investigación de operaciones como una materia que recibi en la universidad se llamaba asi y estudiaba estos algoritmos

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  6. Koke dice:

    Esto ya se creó en España, basado en algoritmos genéticos.

    http://www.citef.industriales.upm.es/pages/02.html?_cont=/pages/03cont01ficha32.html

    • Jesus dice:

      Sí, gracias por el apunte.

      Supongo que habrá varios proyectos parecidos. En este trabaja gente de toda Europa, entre ellos la Universidad de Sevilla.

      http://arrival.cti.gr/index.php/Partners/Partners

    • geomorillo dice:

      Claro para un mismo problema hay varias soluciones

  7. Constantino Pareja dice:

    Excelente en Colombia, Sur America estamos operando un ferrocarril carbonero, aún estamos en pañales con respecto a la nueva tecnologia, que bueno que esta aplicacion no pudiera ser util

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