Optimizar los elementos de control de un convoy de trenes en el Metro

Abstract

El trasporte colectivo ferroviario en forma de metro es común en las grandes ciudades. El metro se suele organizar en lı́neas independientes entre sı́. Cada lı́nea suele ser un circuito cerrado en el que los trenes realizan un recorrido de ida y vuelta entre dos puntos. Podrı́amos definir una vuelta al circuito como el recorrido de ida y vuelta de un tren en un lı́nea de metro y la velocidad como el número de vueltas al circuito por hora. Asimismo, la frecuencia de paso se define como cada cuánto tiempo pasa un tren por una determinada estación de metro. En cada lı́nea de metro, la variación del número de trenes en servicio, la velocidad de los mismos y su correcto espaciado determina la frecuencia de paso en el que el servicio de metro ofrece a sus usuarios. La puntualidad de un sistema ferroviario es una cuestión muy importante, ya que esta se considera a menudo como uno de los indicadores clave de rendimiento de un sistema. Por lo tanto, uno de los principales objetivos del servicio de metro es mantener la frecuencia de paso de los trenes tal y como se haya definido en el diseño del servicio. A priori, conociendo la frecuencia de paso que se quiere ofrecer y la velocidad teórica, se calcula el número de trenes necesarios para garantizar el servicio. En un servicio de metro ocurren múltiples sucesos que inciden en la velocidad real de un tren debido a que las operaciones ferroviarias en tiempo real están sujetas a perturbaciones estocásticas externas (por ejemplo, paradas más largas de lo previsto). Y no sólo eso, las incidencias de un único tren afectan a todo el convoy de trenes en activo en una lı́nea ya que sus velocidades deben acompasarse para mantener la frecuencia. Para ello, es necesario aplicar estrategias que permitan garantizar la frecuencia requerida. En este TFM se toma como caso de estudio el Metro de Barcelona. En este caso concreto, las decisiones se toman mediante los operarios en la sala de control del sistema de metro.

En la actualidad, la simulación por ordenador está concebida como la herramienta más flexible y rentable para el análisis y la evaluación del rendimiento de sistemas. Mediante la simulación se pueden reproducir los escenarios que ocurren en un modelo real de metro y simular los sucesos que inciden en el rendimiento de un sistema de trenes. También permite diseñar técnicas de optimización que permiten hacer frente a las incidencias de manera más inmediata y con mayor eficacia.

Los objetivos de este TFM son los siguientes: 1. Construir un simulador capaz de reproducir un modelo real de metro. 2. Generar incidencias en el sistema de trenes. 3. Diseñar e implementar técnicas de optimización ’on-line’. 4. Caso de estudio real del Metro de Barcelona.