Mathematical models for optimization of conventional and high speed railway lines

Abstract

RESUMEN: Esta tesis consta de dos partes. La primera de ella está dedicada a la vía alternada doble-simple (ADST), que consiste en utilizar la vía única, donde los costos de construcción son elevados (túneles y viaductos), y vía doble, donde estos costes son reducidos (terrenos llanos y a cielo abierto) y sólo cuando sea necesario. Para que esto sea posible, los horarios de salida de los trenes deben ser modificados unos minutos con el fin de permitir que los trenes se crucen en los segmentos de vía doble y con los requerimientos de seguridad necesarios y sin ninguna o pequeña reducción en los tiempos de viaje. La segunda parte, se aborda el problema de optimización de horarios con el objetivo de reducir el tiempo de cálculo requerido y se presenta una técnica de particionar los tiempos de estudio que nos permite reducir sustancialmente los tiempos de cálculo. De hecho, esta reducción puede ser de varios órdenes de magnitud. Esto es importante cuando se producen retrasos o incidentes inesperados que obligan a los operadores a re-programar los trenes bajo las nuevas restricciones impuestas por los incidentes producidos.

ABSTRACT: This thesis consists of two parts. The first one is devoted to the alternate double-single track (ADST) lines, which consist of using single tracks where the construction costs are large or very large (tunnels and viaducts), and double tracks where these costs are small (flat and open terrain) and only where they are necessary. For this to be possible, the departure times of the trains need to be modified a few minutes back or forth in order to permit the crossings of the running trains at the double track segments with the required safety margins and with no reduction or producing a very small reduction in the travel times. In the second part, the timetable optimization problem is addressed with the aim of reducing the computation time required and a partitioning technique is presented that allow us to reduce the computation times substantially. In fact this reduction can be of several orders of magnitude. This is important when dealing with delays or railway disturbances that force the operators to re-schedule trains under the new constraints imposed by the disturbances.