Wiskundige formule moet treinvertragingen in regio beperken

Een minieme vertraging op het spoor kan uitgroeien tot een kettingreactie die het hele landelijke netwerk ontregelt. Reizigers in de regio Utrecht merken de gevolgen hiervan regelmatig direct wanneer een rit uitvalt of vertraagd raakt door problemen elders. Om dit domino-effect aan te pakken, heeft onderzoeker Francisco Simoes een innovatieve wiskundige methode ontworpen. ProRail ziet brood in de techniek en start een vervolgonderzoek naar de praktische toepasbaarheid.

Het Nederlandse spoorwegnet functioneert als een sterk vervlochten geheel waarin treinen continu op elkaar zijn ingespeeld. Volgens Simoes verspreiden opstoppingen zich als rimpelingen door het water. “Elke vertraging veroorzaakt weer andere vertragingen verderop in de lijn”, legt de informaticus uit. Voor zijn promotieonderzoek werkte hij nauw samen met de Utrecht AI Labs, een regionaal samenwerkingsverband waaraan onder meer de Universiteit Utrecht en het UMC Utrecht deelnemen.

Oorzaak en gevolg ontrafelen met computers

De kern van de nieuwe aanpak bestaat uit zogeheten causale modellen. Dit zijn geavanceerde berekeningen die oorzaak-gevolgrelaties blootleggen binnen complexe infrastructuren. De werking hiervan is vergelijkbaar met alledaagse logica: op warme dagen stijgt zowel de verkoop van ijs als de criminaliteit in Utrecht, maar niemand legt een direct verband tussen beide, omdat de temperatuur de gezamenlijke deler is.

Waar mensen op hun intuïtie vertrouwen bij simpele situaties, schieten menselijke hersenen tekort bij de enorme hoeveelheid variabelen op het spoor. Computers kunnen met causale modellen wel doorgronden hoe verstoringen zich verplaatsen, doordat zij patronen leren herkennen uit historische data.

Directe sturing voor verkeersleiders

Momenteel leunen verkeersleiders vooral op hun eigen ervaring en vaste protocollen om treinen om te leiden of voorrang te geven. Hoewel dat goed functioneert, biedt het model van Simoes ruimte voor verbetering. Als een incident in Utrecht bijvoorbeeld dreigt door te werken tot in Rotterdam, kan het systeem automatisch adviseren om een specifieke trein te omzeilen of te schrappen om knelpunten te voorkomen.

Omdat het promotieonderzoek van theoretische aard was, is de techniek nog niet direct klaar voor de dagelijkse praktijk. ProRail wil nu in een vervolgfase grondig toetsen hoe bruikbaar en haalbaar het model is in vergelijking met bestaande systemen.

Bron: DUIC