Simulación de redes ferroviarias

A la hora de realizar estudios (donde se hacen) y de calcular los tiempos de viaje y  la capacidad de una linea de ferrocarril se ha de recurrir a algún tipo de modelos para poder calcular los parámetros de la linea ferroviaria. Los modelos son necesarios para calcular con un mínimo de precisión los tiempos de viaje, la capacidad de la linea, la disposición de la señalización, los horarios,  el diseño detallado de las rutas, la ocupación de vías y su dimensionamiento y en general la respuesta de la red a perturbaciones, como por ejemplo, trabajos de mantenimiento de obra civil.

De la calidad del modelo ferroviario usado depende al calidad de los resultados. Como es lógico los modelos utilizados ahora son muy diferentes a los modelos utilizados en los primeros tiempos del ferrocarril e incluso hace tan solo 20 años. La informática ha permitido el desarrollo de modelos mas complejos y del uso de técnicas matemáticas cada vez mas complejas.

El campo es tan amplio que existe hasta una asociación de investigadores  y una abundante literatura científica sobre modelos y simulación de redes ferroviarias. Casi todos los modelos actualmente en uso y su desarrollo se basa en la teoría de grafos, modelando las redes por nodos y ramas que permiten la inclusión en el modelo no solo de las características físicas de esta, sino de las limitaciones abstractas por normativa o reglas de operación.
El uso de la teoría de grafos permite utilizar todos los algoritmos de calculo genéricos existentes, al haber convertido el problema concreto en una abstracción matemáticamente operable.

micro como grafo

No existe una modernización única que permita realizar todos los análisis necesarios. Para analizar diversos efectos es mas interesante el utilizar múltiples modelos, básicamente hay tres niveles útiles, Macroscopicos, microscópicos y mesoscopicos.

 
Los modelos macroscopicos se utilizan en tareas de planificación a largo plazo, tienen muchos menos nodos (del orden de 100 veces menos) que los modelos microscópicos y el nivel de abstracción sobre la infraestructura es mayor, cada nodo representa una estación o bifurcación, sea grande o pequeña (toda chamartin es un único nodo por ejemplo) con datos muy genéricos sobre los nodos y las ramas, como por ejemplo longitud, numero de vías, tiempo medio, capacidad media, etc.. sin entrar a detalles sobre la asignación de vías en las estaciones. Estos modelos permiten por ejemplo el calculo de las flotas necesarias o buscar rutas entre dos estaciones con el mínimo tiempo de viaje teniendo en cuenta las características de la infraestructura y sin afectar a los servicios ya existentes. No son modelos para un análisis de gran calidad pero si para estudios básicos o anteproyectos, donde todavía no están definidos los detalles de la infraestructura con suficiente detalle.
Los modelos microscópicos combinan la información de vía con la de señalización, de forma que cada cambio de pendiente, de radio, velocidad máxima, existencia de andenes y posición de señales, balizas, desvíos y en general cualquier otro elemento implica un nuevo nodo en la red, con nodos de longitud mínima habitual de 1 metro, que permiten incluir todas las reglas de operación y caracteristicas del tipo de señalización y sus limitaciones dentro del modelo. La precisión de estos modelos es lo suficientemente buena como para poder usarse para calcular los tiempos de viaje reales, generación de mallas y detección y resolución eficiente de conflictos. La capacidad estos modelos es tal que permite calcular con precisión el efecto de colocar una nueva señal sobre toda la red tanto en condiciones nominales como degradadas.
Como ejemplo TODA la red alemana de 64,000 km esta metida en un modelo con solo 850,000 nodos, computable por ordenadores normales en tiempos aceptables.

Como parece lógico los modelos macroscopicos se pueden derivar de los microscópicos y software como railsys lo hace, generando modelos macro a partir de los datos micro, para poder utilizar el modelo que mas se adecue en cada caso partiendo de una base de datos única.

makroskopisches_netz_20100415_1863147494

En general la mayor parte de los elementos micro se podrían agrupar sin generar un error significativo en el resultado de la simulación, por ejemplo los tiempos de recorrido de  las vías de apartado de una estación son muy parecidos y se puede asumir que la estación tienen toda el mismo tiempo de recorrido y n vías a efectos de capacidad. Al combinar modelos micro en los elementos importantes y macro en los no importantes se obtienen los modelos mesoscopicos, mas eficaces computacionalmente y que permiten diseñar modificaciones sin entrar a detalles innecesarios en fases iniciales.

El gran problema de los modelos macro y meso es que muy pocas administraciones ferroviarias mantienen una base de datos con toda la información actualizada a ese nivel, sin esa información es imposible generar ningún modelo detallado.

Las ventajas de utilizar simulaciones son innumerables, pero solo como ejemplos, permiten estudiar la propagación de los retrasos por la red, diseñar los horarios cadenciados integrados  simular tiempos de viaje, meter trenes nuevos en las redes y en general validar cualquier cambio en la red antes siquiera de contratar el proyecto. En la medida que las redes ferroviarias son redes complejas con muchos elementos interaccionando a la vez es fácil comprender que solo un modelo detallado permite realizar estudios detallados sobre el efecto de cualquier cambio sobre la red

Anuncios
Esta entrada fue publicada en Uncategorized y etiquetada , , , , , , , . Guarda el enlace permanente.

Una respuesta a Simulación de redes ferroviarias

  1. Pingback: Limitaciones tecnicas a la liberalización del FFCC de pasajeros | ruedaycarril

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s