Programación óptima de trenes en ambientes de flexibilidad limitada

Resumen

La programación de trenes es un problema difícil debido a sus características espaciales y temporales. Las líneas ferroviarias pueden tener cientos de kilómetros de extensión, mientras que las estrategias de cruce de trenes de una sola línea se basan en una estación o un puesto de banalización y requieren que el problema se analice a una escala de tiempo en minutos. En los sistemas ferroviarios de uso mixto con infraestructura de banalización limitada, los trenes tienen distintas extensiones y prioridades de cruce, de modo que difieren en su capacidad de usar los puestos de banalización. La mayoría de las herramientas de software comerciales que se utilizan para simular sistemas ferroviarios suele recurrir a la indagación y a normas específicas para cada problema. Por lo general, sólo puede utilizarlas personal altamente especializado, pero aún así no logran resolver configuraciones ferroviarias complejas, ya que el enfoque de simulación no sirve para optimizar el problema del cruce de trenes. Este documento presenta una formulación entera para la programación detallada de los trenes en una sola línea principal usando los elementos/ecuaciones de modelado presentados como parte del marco de Superestructura Unidad-Operación-Puerto-Estado (UOPSS) basada en sistemas de proceso. Este modelo es el fundamento para el software Optimizador Ferroviario de Hatch (HRO), con patente pendiente. Otros enfoques publicados no abordan muchas de las complejidades que se resuelven en nuestro trabajo. Este enfoque se demuestra mediante un estudio de caso práctico realizado con un corredor ferroviario con cinco trenes de diferentes tamaños durante un período de programación de una semana de duración. También se analizan experiencias computacionales interesantes que comparan las formulaciones de la Programación Lineal Entera Mixta (MILP) y la Programación Entera (IP).