Current facets (Pre-Master)

Spoorproblemen oplossen door realistischere computermodellen

Spoorproblemen oplossen door realistischere computermodellen

Na treinstoringen vertrouwen treinverkeersleiders nog steeds vooral op hun eigen inschattingsvermogen om de dienstregeling voor zoveel mogelijk passagiers zo snel mogelijk te herstellen. Alleen worden in de hectische minuten na een verstoring computers nu nog maar spaarzaam ingezet om de verkeersleiding te helpen bij hun beslissingen. In zijn promotieonderzoek beschrijft Joris Wagenaar van Rotterdam School of Management, Erasmus University (RSM) wiskundige oplossingen voor de praktische problemen die na een verstoring van de dienstregeling ontstaan. Dit brengt bruikbare computermodellen die treinverkeersleiders kunnen assisteren bij het maken van hun beslissingen weer een stap dichterbij.

Voor verkeersleiders is het vinden van de beste snelle oplossing voor een verstoring als het oplossen van een ingewikkeld schaakprobleem, vertelt Wagenaar. Op zulke momenten moet namelijk op drie vragen tegelijk een antwoord worden gevonden, en die hangen ook nog eens met elkaar samen: Hoe kan de dienstregeling worden aangepast? Welke treinen worden waar ingezet? Hoe plannen we het personeel in?

Voor het oplossen van deze ingewikkelde puzzel is veel rekenkracht nodig. Bovendien schetsen huidige computermodellen slechts een zeer grof beeld van het probleem dat ontstaat als treinen moeten worden bijgestuurd en zijn ze van weinig praktische waarde. Daarom vertrouwen verkeersleiders, net als ervaren schakers, bij verstoringen nog steeds op hun ervaring met vergelijkbare situaties om à la minute een beslissing te nemen. 

Met zijn onderzoek wilde Wagenaar bestaande computermodellen beter laten aansluiten op de werkelijke problemen die verkeersleiders na verstoringen tegenkomen.

Check ook de video op RSM Discovery. 

Onderhoudsschema's
In een van zijn onderzoeken ontwikkelde Wagenaar een computermodel dat ervoor zorgt dat treinen ondanks verstoringen tijdig naar de werkplaats worden gestuurd voor gepland onderhoud. Dat is belangrijk omdat sommige treinen hun gepland onderhoud missen als ze voor een niet-routinematige rit worden ingezet, zoals die vaak voorkomen na verstoringen. Daardoor lopen ze meer risico op technische mankementen. Die kunnen op hun beurt weer leiden tot nieuwe verstoringen op het spoor. 

Lege treinen
Soms kan een verstoring het best worden opgelost door een lege trein naar een locatie te sturen. Deze zogenaamde 'leeg-materieelritten' bewegen zich sneller over het spoorwegnet dan een trein in de normale dienstregeling. Omdat er geen passagiers in- of uitstappen hoeft de trein niet te stoppen en is slechts een minimale personeelsbezetting nodig. Het laten rijden van lege treinen (of treinstellen) van een station met een overschot aan treinen naar stations met een tekort aan treinen kan de vervoerscapaciteit na een verstoring op dat station tijdelijk verminderen. 
Wagenaar ontdekte dat deze methode er wel zorgt voor dat uiteindelijk de meeste mensen een trein naar hun eindbestemming krijgen.

Ruimte op het emplacement
Tot slot testte de RSM-onderzoeker diverse modellen voor het oplossen van opslagproblemen op spoorwegemplacementen. Dat zijn ingewikkelde situaties omdat op de meeste terreinen de laatst binnengekomen trein weer als eerste moet vertrekken, en de beschikbare spoorlengte er beperkt is. Computers hebben aan deze berekeningen soms een flinke kluif. Eén model is bijvoorbeeld zo realistisch dat het 24 gigahertz aan computergeheugen gebruikt (24 miljard bewerkingen per seconde). De onderzoeker stelde vast welk model het snelst en nauwkeurigst is.

Wagenaar verwacht dat het menselijke oordeel altijd belangrijk zal blijven voor het managen van verstoringen. Tegelijkertijd voorspelt hij dat de behoefte aan computerondersteuning alleen maar zal toenemen, aangezien spoorwegnetten steeds ingewikkelder en drukker worden. Dat maakt ze ook gevoeliger voor verstoringen. Door onderzoeken als deze komt het moment dat computers bruikbare assistenten worden bij het oplossen van treinverstoringen wel steeds dichterbij, aldus de onderzoeker.

Het proefschrift van Joris Wagenaar 'Practice Oriented Algorithmic Disruption Management in Passenger Railways' is te downloaden via: http://repub.eur.nl/pub/93177 

Joris Wagenaar

Joris Wagenaar