Een dynamische en efficiënte onderhoudsplanning voor treinstellen van NS

De data science tak van West ondersteunt de afdeling Maintenance Development van NS in de ontwikkeling van een softwaremodule voor het genereren van dynamische onderhoudsplanningen. De planningsmodule focust op het zogeheten emplacement (spoorweginfrastructuur).

Vraagstuk

De vraag naar openbaar vervoer blijft toenemen. Voor treinverkeer betekent dit dat het aantal treinstellen sneller groeit dan de railinfrastructuur. Als gevolg hiervan moet de infrastructuur steeds efficiënter gebruikt worden, niet alleen die voor het vervoeren van reizigers maar ook die voor het uitvoeren van onderhoud en het ‘s nachts parkeren. De grootste bottleneck is het gebied waarin die functies samenkomen, het zogeheten “knooppunt”. Om de dienstregeling zo goed mogelijk te kunnen uitvoeren, ook bij verstoringen, moet het plannen van onderhouds-, schoonmaak- en rangeertaken optimaal en dynamisch zijn.

Het project BMI (Besturing Materieelinzet) is een onderzoeksproject van NS om verbeteringen in het planproces van een knooppunt te vinden. Een belangrijk onderdeel daarvan is het algoritmiekteam die als doel heeft om een automatische planner te ontwerpen en te bouwen die alle onderhoudstaken aan een treinstel kan plannen, een optimale routering over en opstelling op het emplacement kan berekenen, en treinstellen weer kan combineren en kan toewijzen aan de benodigde treinen voor de dienstregeling.

Oplossing

De mede door West ontwikkelde oplossing HIP (Hybride Integrale Planmethode) bouwt voort op een succesvol afstudeerproject. De HIP speelt in op vier complexe planningsuitdagingen binnen het emplacement, die sterk met elkaar samenhangen:

  1. Matching. Treinen die ‘s avonds of ‘s nachts binnenkomen hebben regelmatig een andere samenstelling van treinstellen dan de treinen die ‘s ochtends weer vertrekken. De ontkoppeling en koppeling zorgen voor planningsuitdagingen door het formaat en de beperkte vrijheidsgraad in bewegingen.
  2. Onderhoud & service. Er is een beperkt aantal locaties en resources beschikbaar voor onderhoud en servicetaken (bijv. schoonmaak) waardoor slim moet worden omgesprongen met deze planning.
  3. Parkeren. Vaak worden meerdere treinen achter elkaar geparkeerd op hetzelfde spoor.  De volgordelijkheid van parkeren hangt sterk samen met bijvoorbeeld matching, onderhoud & service, en de vereiste vertrektijd.
  4. Routering. De routering van treinstellen moet nauwkeurig worden afgestemd met roosters voor onderhoud, service, matching en vertrektijden. In verband met veiligheid worden treinbewegingen, met name die gelijke sporen betreffen, veelal serieel uitgevoerd met ruim voldoende marge tussen verschillende bewegingen. Of een route mogelijk is, hangt ook af van of ergens op de route ander materiaal geparkeerd staat.

De hoeveelheid variabelen die een rol spelen in het genereren van deze onderhoudsplanningen maken een integrale analytische oplossing niet werkbaar. West heeft als taak om de HIP verder te verbeteren en uit te breiden met een focus op simulated annealing (local search algoritmen) en advisering op gebied van simple temporal networks. De combinatie van wetenschappelijke achtergrond en kennis op gebied van software engineering maakt West een sterke partner voor dit project.

Local search algoritmen zijn heuristische methodes voor het oplossen van optimaliseringsproblemen waarbij stapsgewijs wordt toegewerkt naar geschikte combinaties van variabelen. De planning wordt zogezegd stap voor stap verbeterd. Bij dit project wordt gewerkt in C#/.Net.

Na een succesvolle eerste fase van dit project zal West betrokken blijven in de verdere ontwikkeling van de HIP.

De afbeelding hierboven toont de HIP GUI voor het emplacement in Eindhoven met o.a. rangeerterreinen, doorlopende sporen en diverse treinstellen. Alle treinbewegingen voor de simulatie zijn automatisch gegenereerd door de planningstool. Het betreft hier een snapshot om 00:13 ‘s nachts.

Meer weten?

Benieuwd naar wat West voor u kan betekenen? Maak hier een afspraak en boek een demo. Al bij de eerste afspraak laten we resultaat zien.

Neem contact met ons op!

Heb je een vraag? Stuur ons een mail en we komen spoedig bij je terug.