Diseño óptimo de horarios de líneas de ferrocarril de tránsito rápido con demanda variable, integración de estrategias Stop-skipping y ShortTurning

Abstract

COVID-19 se ha extendido alrededor del mundo causando un tremendo cambio estructural y afectando las cadenas de suministros globales y las operaciones financieras. Por ello, es de gran importancia implementar de manera correcta las medidas sanitarias, impuestas por las autoridades sanitarias, como el distanciamiento de seguridad o la limitación de aforos. La organización y planificación en los horarios de los transportes públicos, tales como las líneas de ferrocarril metropolitano, o metro, son muy complejas. Por ello, hay que implementar técnicas y utilizar herramientas potentes. En este estudio, a partir del trabajo de [20], se va a desarrollar un modelo de optimización para el diseño de horarios de líneas de metro con demanda variable que soporta estrategias Stop-skipping y Shortturning, cuyo propósito es el de disponer de un mayor número de servicios en los segmentos de mayor demanda de pasajeros, reduciendo el tiempo de espera en las estaciones. Además, se consideran zonas de operación, la capacidad de los trenes, las operaciones de cambio de sentido y el número de trenes disponibles. Para ello, se desarrolla una formulación no lineal, que posteriormente se resuelve utilizando la herramienta de optimización Gurobi Optimizer. El modelo se desarrolla mediante programación en lenguaje Python 3.8. Finalmente, se realizan varios experimentos, y se discuten los resultados.

COVID-19 has spread around the world causing tremendous structural change and affecting global supply chains and financial operations. Therefore, it is of great importance to correctly implement sanitary measures, imposed by health authorities, such as safety distancing or capacity limitation. The organisation and planning of public transport schedules, such as metro and underground lines, are very complex. Therefore, it is necessary to implement techniques and use powerful tools. In this study, based on the work of [20], an optimisation model is developed for the design of metro line timetables with variable demand that supports stop-skipping and short-turning strategies, the purpose of which is to provide a greater number of services in the segments with the highest passenger demand, reducing waiting time at stations. In addition, operating zones, train capacity, change of direction operations and the number of available trains are considered. For this purpose, a non-linear formulation is developed, which is subsequently solved using the optimisation tool Gurobi Optimizer. The model is developed using Python 3.8 programming language. Finally, several experiments are performed, and the results are discussed.