Nuove Correzioni Rubrica 3

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VIP per il piazzamento treni

PIER LUIGI GUIDA,VALTER COLATIERI – Sistemi informativi circolazione della Direzione ICT di RFI SpA

N

ella programmazione dell’orario

cupazione dello stesso binario, tra l’ora ini-

ferroviario a cura del gestore del-

ziale e quella finale di sosta di ciascun

l’infrastruttura (RFI), una basilare

treno.

attività, a integrazione della costruzione dell’orario grafico di linea, è quella

Il piazzamento treni

dell’“orario in stazione”, che in termini di gergo viene anche detto piazzamento treni

L’elaborazione di tale documento di pro-

e il cui prodotto nelle Ferrovie dello Stato è

grammazione nell’ambito del processo ora-

tradizionalmente definito M53 (dalla sigla

rio, oggi di norma delegato agli esperti di

del documento di Movimento su cui viene

stazione, rappresenta, specie nel caso dei

rappresentato). Si tratta in verità della stes-

grandi impianti, una specifica attività non-

sa informazione d’arrivi e partenze di tutti i

ché il risultato, spesso di non semplice

treni che interessano la stazione, con il

soluzione, del cosiddetto problema del

proprio binario di piazzamento, che figura

piazzamento. Si deve a tale scopo svolge-

sui quadri murali a disposizione della clien-

re il compito d’assegnare ciascun treno a

tela, pur trattandosi in questo caso di un

un proprio binario di sosta, avendo come

M53 di “servizio”, cioè contenente altri dati

vincolo la cosiddetta capacità “statica”

“interni” a disposizione degli operatori

degli stessi binari, determinata dalla relati-

addetti alla circolazione, oltre che essere

va lunghezza; si deve soprattutto assicurare,

rappresentato convenzionalmente in forma

la compatibilità dei movimenti contempora-

grafica, tramite diagrammi “tipo GANTT”.

nei dei treni in arrivo e partenza dalla sta-

In questi ultimi viene in sintesi indicata una

zione, su itinerari che siano a loro volta pre-

linea temporale sulle 24 ore, in corrispon-

notabili e assegnabili ai treni, secondo le

denza di ciascun binario, sulla quale risulta

norme che regolano la circolazione in sicu-

opportunamente riportata una barra d’oc-

rezza, proprie di ciascun impianto, (“cabla-

correggere: assicurare

ELIMINARE LA VIRGOLA

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te” e rese possibili tramite i cosiddetti

operativi, nonché i migliori requisiti del ser-

sempre più diffuso di materiali cosiddetti

problema in questione. Per un dato pro-

apparati centrali).

vizio da assicurare, con cui si confronta di

navetta o bidirezionali, come è avvenuto

gramma d’esercizio orario, ivi compresi i

I vincoli del secondo tipo – movimenti con-

norma l’esperto di stazione nel progettare

anche nei treni Intercity a lunga percorren-

movimenti interni o “locali” d’impianto,

temporanei – spesso risultano più stringen-

l’M53, in relazione ad esempio al fatto che

za, e l’estensione in flotta degli ETR rendo-

come in precedenza detto, è fuor di dubbio

ti dei primi, e in breve determinano quella

i treni, per le linee cui sono destinati in par-

no peraltro meno problematico il problema

l’obiettivo di ricercare una soluzione che

che viene anche definita capacità “dinami-

tenza (come è noto al viaggiatore), hanno

del piazzamento, specie nei suddetti

realizzi un piazzamento fattibile, e quindi

ca” della stazione.

binari o fasci di binari preferenziali, che tut-

impianti, non avendo più bisogno del cosid-

soddisfi tutte le richieste dei treni previsti in

In aggiunta ai movimenti e soste dei treni,

tavia possono interferire con le direzioni

detto “cambio locomotore”.

stazione; mentre una soluzione migliore

ad esempio viaggiatori, propriamente detti,

delle linee in arrivo. Ciascun treno deve

Nondimeno, il ciclo di vita del M53 in corso

sarebbe quella che, in aggiunta alla prece-

esiste poi nell’impianto un insieme di movi-

inoltre avere un proprio intervallo di sosta

d’orario può subire variazioni e adattamen-

dente, potesse per esempio offrire un

menti di servizio o di manovra, quali l’arrivo

minimo, o un materiale dal parco di deposi-

ti, a seguito d’alcune modifiche dello stes-

minor numero massimo di binari contempo-

(in gergo “garaggio”) o la partenza dei

to dev’essere piazzato sul binario con un

so orario o del programma di manovre

raneamente occupati, sì da lasciare una

materiali da e verso “parchi” o altri fasci di

certo anticipo rispetto all’ora di partenza;

interno della stazione o nel caso, per deter-

certa riserva operativa di capacità, nonché

binari di sosta della stazione, movimenti di

può essere inoltre richiesto che due treni

minate esigenze di lavori e di manutenzione

una soluzione che possa garantire più

locomotive dai depositi od officine, nonché

viaggiatori in coincidenza siano preferibil-

ai binari o marciapiedi, risulti necessario

ampie tolleranze fra i movimenti dei treni,

lo spostamento d’un convoglio da un bina-

mente piazzati su binari dello stesso mar-

anche temporaneamente mettere fuori ser-

quindi dimostrarsi più stabile per assorbire

rio all’altro ecc.; movimenti che impegnano

ciapiede ecc.

vizio uno o più binari, per cui si richiede

eventuali ritardi ecc.

i relativi “instradamenti” e devono essere

Certi treni, per specifiche attività (pre-con-

d’adeguare e rielaborare in modo opportu-

Su queste premesse, presso la Struttura

tutti compatibili con le normali operazioni

dizionamento, rifornimento idrico ecc.),

no lo stesso piazzamento.

sistemi informativi circolazione di RFI è

dell’impianto, per dare nell’insieme come

sono inoltre vincolati solo a determinati

risultato un idoneo programma di piazza-

binari in grado di servirli. Su quest’ultimo

mento. Anche quest’attività di piazzamento

aspetto tuttavia è ormai generale la tenden-

(in inglese “platforming”), che spesso vin-

za a effettuare tutte le operazioni tecniche

cola la stessa maglia dell’orario in altre sta-

necessarie ai materiali in sedi più opportu-

La suddetta area d’interesse ha dato origi-

realizzare un metodo di piazzamento treni

zioni nodali della rete, dovendo rendere

ne, al di fuori dei binari di circolazione in

ne anche in tal caso a un problema tipico

idoneo ad applicarsi in modo generale alle

ammissibili arrivi e partenze con le previste

stazione propriamente detti, anche per

della ricerca operativa, nella classe dei

diverse stazioni, basato su algoritmi di otti-

percorrenze in linea, s’è candidata fra i

incrementarne la produttività e migliorare il

modelli definiti di “scheduling”, cioè di pro-

mizzazione. Ne è risultato il programma

problemi più tipici della ricerca operativa in

servizio offerto al viaggiatore.

grammazione e d’assegnazione delle risor-

software denominato VIP (Verifica informa-

campo ferroviario, rappresentando in tal

Permane peraltro in taluni casi la necessità

se (binari) a determinate attività (servizio

tica piazzamento), il quale ha integrato i

correggere:

caso un problema d’una certa complessità,

di programmare soste supplementari dei

treni). La “funzione obiettivo” diviene in tal

suddetti algoritmi in un package, con rela-

d'otti-

specie nel caso delle più grandi stazioni

treni, per svolgere alcune attività di pulizia,

caso la ricerca d’un piazzamento che risul-

tiva gestione dati, che è stato reso disponi-

(ad esempio da 15 e più binari), caratteriz-

mentre le cosiddette grandi stazioni di

ti ottimo o migliore, a parità d’altre condi-

bile ai potenziali utenti (figura 1).

zate, in particolari fasce del giorno, dai

testa (come Roma Termini), in cui i treni

zioni, circa il rispetto fondamentale dell’o-

Il programma si basa su un algoritmo euri-

maggiori livelli di traffico e quindi di possi-

“cambiano verso”, possono presentare altri

rario e dei diversi vincoli temporali, di

stico, che s’è confrontato in modo molto

bile saturazione. Numerosi sono i vincoli

problemi specifici di piazzamento. L’utilizzo

sequenza e d’altra natura, caratteristici del

favorevole con le soluzioni di piazzamento

stato avviato uno specifico progetto in col-

VIP: un modello di ricerca operativa

laborazione con il Dipartimento d’elettronica informatica e sistemistica (DEIS) dell’Università di Bologna, con l’obiettivo di

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prodotte, in modo tradizionale, su un certo

bili, la cui ipotesi d’orario programmato in sta-

tenza), nonché la possibilità di stabilire limiti

successive di treni che impegnano uno stes-

numero d’impianti di dimensioni medio-grandi

zione richiederebbe pertanto un certo ade-

temporali di margine fra due occupazioni

so binario.

della rete. In particolare, per tener conto della

guamento o “spostamento”. La logica di VIP

“diversità” d’obiettivi che possono guidare gli

utilizza un grafo dell’impianto d’un certo detta-

utenti in questa attività, o di priorità diverse

glio (figura 2), su cui si definisce inoltre la tra-

nelle varie applicazioni, è stata definita una

dizionale matrice d’incompatibilità degli itine-

funzione obiettivo multicriterio, che può “pesa-

rari; per assegnare i treni ai binari viene rico-

re” diversi fattori o criteri d’ottimizzazione, fra

nosciuta la lunghezza di questi ultimi e s’a-

cui il minimo numero di binari occupati.

dottano parametri (al momento) standard

Nel caso poi d’impossibilità di soddisfare il

circa i tempi d’occupazione degli itinerari, gli

piazzamento, il programma indica il numero di

eventuali tempi accessori (ad esempio predi-

binari eccedenti (overflow) che risulterebbero

sposizione d’un materiale proveniente da

necessari, nonché i relativi treni “non” piazza-

parco in anticipo sull’ora prevista per la par-

SPOSTARE LA FIGURA 2 IN TESTA ALLA PAGINA

fig. 2 – Piano schematico di stazione utilizzato nella logica VIP

È possibile anche per ciascun treno stabi-

uno stesso binario, di sufficiente lunghez-

lire, per quanto detto, una lista di prefe-

za, possa servire separatamente due

renza di binari oltre che d’un determinato

treni, dovranno essere rispettati determi-

fascio dell’impianto.

nati vincoli di sequenza temporale fra gli

Come noto, specie nel caso di grandi

stessi, in relazione ai rispettivi arrivi e

impianti, esistono infatti fasci di binari

ripartenze.

(convenzionalmente definiti, ad esempio, “Ovest”, “Laziali” ecc.) dedicati a determi-

Conclusioni

nate relazioni. Non esistono particolari

fig.1 – Accesso all’applicazione VIP

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vincoli circa la tipologia di stazione ogget-

Il package ha raggiunto un livello idoneo

to di studio (passante, di testa o “mista”,

di maturazione per il pratico impiego,

caso quest’ultimo ad esempio di Bologna

comprendendo in pratica tutti i principali

o Bari). Un altro vincolo specifico può

vincoli e condizioni che un esperto del

riguardare infine il fatto che su uno stesso

campo normalmente utilizza nel redigere

binario debbano giungere due diversi

un M531. VIP può acquisire in modo auto-

materiali, che si dovranno poi accoppiare

matico (tramite “file transfer” dalla banca

in partenza, o viceversa. Nel caso infine

dati centrale del sistema ASTER) i dati

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della programmazione orari, e quindi non

Al termine dell’ottimizzazione, il program-

costringe l’utente a un’immissione locale

ma è in grado, oltre che di visualizzare a

degli stessi dati, se non quelli relativi ai

video, di stampare ed esportare in forma-

cosiddetti “movimenti locali” (cioè, come

to Excel il “piazzamento grafico” della sta-

accennato, movimenti da/per deposito,

zione, secondo le normali convenzioni1

binari secondari, di sosta ecc.).

(figura 3).

VIP per il piazzamento treni

fig. 4 – Esempio di piano schematico prodotto con applicazione LAPIS. La stessa consente di realizzare un disegno “intelligente” dell’impianto di stazione e di generare un data-base per VIP nonché per altri sistemi di studio (ad esempio simulatori di circolazione)

BIBLIOGRAFIA [1] M. Carey, S. Carville, “Scheduling and Platforming Trains at Busy Complex Stations”, Transpor-

tation Research, 37A(3), 2003. [2] A. Billionnet, “Using Integer Programming to

Solve the Train-Platforming Problem”, Transpor-

tation Science, Vol. 37, n. 2, 2003. [3] P. L. Guida, “The Train Platforming Problem”,

Atti Associazione italiana ricerca operativa, Venezia, settembre 2003.

NOTE 1

Hanno collaborato per la realizzazione dell’algoritmo Paolo Toth e Alberto Caprara del DEIS (Università di Bologna) e Michele Monaci, ricercatore del DEI (Università di Padova).

fig.3 – Piazzamento treni prodotto dall’algoritmo

Un ulteriore progetto informatico, nella stessa area d’applicazioni, ha riguardato lo sviluppo d’un “pacchetto” per il disegno di piani schematici di stazione, in grado di produrre un disegno in “forma intelligente” dello stesso piano schematico, da cui viene originato un database che può essere dato in input a VIP. Tale pacchetto, basato su prodotto commerciale Autocad, integrato con apposite librerie di natura ferrovia-

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ria, è stato denominato LAPIS (figura 4) e può costituire uno strumento utile alla formazione e gestione di basi dati per altri strumenti di simulazione della circolazione e della verifica impianti. L’approccio proposto può superare un tradizionale limite di questi ultimi strumenti, in generale non integrabili o interagenti con le applicazioni dei sistemi informativi di più alto livello, il che spesso ne ha finora ostacolato la dif fusione.

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