Welke trein laat een treindienstleider voorgaan als twee treinen tegelijkertijd op hetzelfde stuk spoor afsnellen? Promovendus Andrea D’Ariano ontwikkelde een mathematisch systeem dat treindienstleiders moet helpen bij het maken van de beslissingen in complexe situaties.
SAAR SLEGERS
Dit artikel verscheen in TU Delta, jaargang 40, nummer 11.
Het Nederlandse spoorwegnet is het drukste van Europa. Binnen een klein gebied rijden veel treinen en zijn veel verschillende vervoersmaatschappijen actief. Als er ergens binnen het netwerk één trein is vertraagd, heeft dit al snel consequenties voor de andere treinen. Als er niet wordt ingegrepen lokt de ene vertraging de andere uit en ligt voordat je het weet de hele dienstregeling overhoop.
Op het moment dat een verstoring op het spoor problemen veroorzaakt voor de rest van het treinverkeer, is het aan de treindienstleider om snel de juiste afweging te maken en de dienstregeling bij te sturen. Geen eenvoudige opdracht, want de treinen rijden op een strak schema.
Promovendus Andrea D’Ariano van de afdeling transport en planning van de faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen ontwikkelde een wiskundig model dat treindienstleiders van advies voorziet bij het maken van die beslissingen. “Er is wel een boek met regels waarin staat hoe een treindienstleider moet handelen in bepaalde situaties, maar op het moment dat een beslissing genomen moet worden, is er geen tijd om rustig dat boek er op na te slaan”, stelt D’Ariano. “Treinen komen en gaan met soms wel 150 kilometer per uur. De treindienstleider moet dan heel snel de voor- en nadelen van een bepaalde beslissing tegen elkaar afwegen. Hier is hij natuurlijk op getraind, maar als de situatie te ingewikkeld is . als er veel verschillende treinen betrokken zijn . kan hij de consequenties van zijn beslissing niet overzien. Met behulp van dit geavanceerde instrument krijgen treindienstleiders meer inzicht in wat de optimale oplossing is bij een bepaalde verstoring.”
Met behulp van complexe algoritmes berekent het systeem, ROMA (Railway traffic Optimization by Means of Alternative graphs), razendsnel hoe treinen moeten rijden opdat de dienstregeling zo weinig mogelijk wordt verstoord. Binnen enkele seconden wordt nagegaan welke treinen hun snelheid moeten aanpassen, welke op knooppunten voorrang moeten krijgen of welke eventueel moeten worden omgeleid. Het systeem geeft vervolgens een serie van de meest optimale oplossingen en doet een voorspelling hoe lang het zal duren voordat de treinen weer volgens de dienstregeling rijden.
D’Ariano’s model is een vorm van dynamisch verkeersmanagement. Op kleine schaal worden reeds vergelijkbare systemen toegepast. Zo besluiten treindienstleiders op de stations Schiphol en Amsterdam-Zuid bijvoorbeeld pas op het laatste moment op welk perron een trein zal binnenrollen. Doordat de plaats van aankomst niet bij voorbaat is vastgelegd, kunnen treindienstleiders bij vertragingen inspelen op de onverwachte situatie en kunnen zij grote verstoringen van de dienstregeling voorkomen. Alfons Schaafsma, Adviseur Ontwikkelbureau van ProRail Verkeersleiding, benadrukt deze voordelen van dynamisch verkeersmanagement, maar plaatst tevens zijn kanttekeningen bij de toepasbaarheid van het systeem dat D’Ariano heeft ontwikkeld. Hoewel de oplossingen die ROMA geeft in theorie optimaal zijn, is het namelijk de vraag of deze in de praktijk ook uitvoerbaar zijn. Schaafsma: “Hoe goed je zo’n systeem ook uitdenkt, er blijven toch altijd onzekere factoren die de voorspelling onbetrouwbaar maken. Kleine, onvermijdelijke afwijkingen kunnen de uitvoering ervan al in de war sturen. Vooral als er veel verschillende treinen betrokken zijn bij het oplossen van de situatie is de kans dat er iets mis gaat bij de uitvoering groot.” In dat geval ben je nog verder van huis.
Ook D’Ariano is zich ervan bewust dat er nog heel wat moet gebeuren voordat zijn systeem in de praktijk kan worden gebruikt. Om betrouwbare voorspellingen te kunnen doen, moet alle actuele treininformatie continu tot in detail beschikbaar zijn binnen het systeem. Hiervoor is het gebruik van geavanceerde informatietechnologieën in treinen en verkeersleidingsposten noodzakelijk. Bovendien moet het systeem gebruiksvriendelijk zijn voor de treindienstleider en moet deze met één druk op de knop zijn beslissing kunnen doorgeven aan alle betrokken machinisten.
Er mag geen tijd verloren gaan, want op het spoor denderen ondertussen de treinen verder.
‘Improving Real-Time Train Dispatching: Models, Algorithms and Applications’, Andrea D’Ariano.
‘Te suf voor woorden’
Dat er maar iets hoeft te gebeuren om het drukke treinverkeer in de Randstad te ontregelen, bleek op dinsdag 25 maart. Door een beetje sneeuwval lag het treinverkeer rond Rotterdam de hele ochtend plat. “Hoe kan zoiets gebeuren?”, vroegen passagiers zich af. “Als de spoorwegen dit al niet aankunnen, hoe moet het dan als we echt weer eens een stevige winter beleven?”
Robin Hemelrijk van ProRail verklaart de situatie: “Het probleem zat ‘m erin dat sneeuw zich in de wissels had opgehoopt, waardoor de onderdelen van wissels niet meer goed aansloten. Normaalgesproken wordt dit voorkomen door de wissels te verwarmen, maar die dinsdag was het verwarmingssysteem in Rotterdam om de één of andere reden niet aangeslagen.”
Een technische storing dus, maar kon die dan niet verholpen worden? Hemelrijk: “Ook al duurt zo’n storing maar een kwartier, tegen die tijd is het hele schema al zodanig in de war geschopt dat het heel lang duurt voordat het treinverkeer weer goed op gang komt. Maar het feit dat zoiets kan gebeuren, dat is eigenlijk te suf voor woorden.”