Mathematical model for planning the distribution of locomotives to meet the demand for making up trains

Modelo matemático de planificación de la distribución de locomotoras para satisfacer la demanda de composición de trenes

El coste de la distribución de locomotoras en los patios de maniobras para satisfacer la demanda de locomotoras para la formación de trenes es muy elevado. Por ello, este trabajo propone un modelo matemático basado en el Problema de Programación de Locomotoras para la planificación de la distribución de locomotoras con el fin de satisfacer la demanda de los patios de maniobras ferroviarias buscando minimizar los costes de distribución. El modelo propuesto presenta una nueva formulación para el LSP con Múltiples Locomotoras y considera el desequilibrio entre la oferta y la demanda de locomotoras, situación que aún no se abordaba en la literatura. Pruebas en instancias basadas en datos reales de la Ferrovía de Vitória a Minas (EFVM) fueron resueltas de forma óptima utilizando CPLEX 12.6. El modelo demostró ser una buena herramienta para analizar la planificación de la distribución de locomotoras. Cuando comparado con la planificación manual actualmente realizada por el ferrocarril, los resultados mostraron varias ganancias.

1. INTRODUCCIÓN

En Brasil, el transporte ferroviario de carga creció entre 2006 y 2014 alrededor del 30% en el transporte de una tonelada-kilómetro (TKU), alcanzando 307.304 millones de TKU en 2014. La red ferroviaria en 2013 tenía una longitud de cerca de 30.000 kilómetros (ANTT, 2015; CNT, 2013).

Debido a las elevadas inversiones para comprar locomotoras asociadas a sus altos costes operativos, como el mantenimiento y el gasóleo, es necesario planificar el uso de la flota de locomotoras para minimizar los costes globales. Por ello, es importante el uso de modelos matemáticos para mejorar la distribución del parque de locomotoras en los patios de maniobras para satisfacer la demanda de tracción para tirar de los trenes (Vaidyanathan et al., 2008a).

La planificación de la distribución de locomotoras busca distribuir las locomotoras disponibles en unos patios de maniobras a otros patios de maniobras que demandan locomotoras para tirar de los trenes que se están confeccionando para iniciar un nuevo viaje. El objetivo es minimizar los costes totales de distribución. Encontrar una solución al problema es complejo y al mismo tiempo muy importante porque las principales compañías ferroviarias del mundo gastan muchos recursos en distribuir sus locomotoras. Otro punto importante es que una planificación optimizada de la distribución puede conducir a una reducción del número de locomotoras que hay que comprar, reduciendo la inversión total del ferrocarril (Ahuja et al., 2006).

Esta distribución puede realizarse de dos maneras: 1) acoplando locomotoras en un tren que ya está circulando por el carril y, por tanto, las locomotoras a distribuir son remolcadas por las locomotoras del tren y 2) viajando solas, o como mucho acopladas a otras locomotoras, sin ningún vagón tirado por ellas.