Mathematical models for traffic observation and prediction and design and probabilistic safety analysis of railway lines

Abstract

ABSTRACT: This thesis consists of two main parts. The first one is devoted to traffic problems, that (a) include a state-of-the-art review of the sensor location, flow observability, estimation and prediction problems in traffic networks and (b) present new methods for the optimization of link observability based on linearly independent paths. The second part deals with some railway problems, including: (a) the alternate double-single track proposal (ADST) for high speed peripheral railway lines, which optimizes the construction investment and (b) a new method for probabilistic safety analysis (PSA) of railway lines based on Bayesian networks to assess safety level of any line, and to detect their critical points. It is worth to indicate that two software have been developed to study of ADST and PSA analysis.

RESUMEN: Esta tesis consta de dos partes principales. La primera de ellas está dedicada a problemas de tráfico, que: (a) incluye una revisión del estado del conocimiento sobre ubicación óptima de sensores, observabilidad, estimación y predicción de tráfico en redes y b) presenta nuevos métodos para optimizar la observabilidad de flujo en arcos basado en rutas linealmente independientes. La segunda parte aborda algunos problemas ferroviarios, entre los que se incluyen: (a) la propuesta de vía alternada doble simple (ADST) para líneas periféricas de alta velocidad, que permite optimizar la inversión constructiva y (b) un nuevo método de análisis probabilista de seguridad (PSA) de líneas ferroviarias basado en redes bayesianas que permite determinar la calidad en la seguridad de la red y detectar los puntos críticos de las misma. Por ello cabe descartar la mejora del software de ADST y el desarrollo de uno nuevo para PSA.