De brittiska tågtidtabellerna ändrades den 20 maj. Sedan dess, det har varit kaos över järnvägsnätet. Järnvägsoperatörerna Northern och Govia Thameslink Railway (GTR) har särskilt påverkats av förändringarna som har lett till att hundratals tåg har ställts in och passagerare upplevt betydande förseningar.

En viktig fråga som påverkar denna tidtabellsändring är förseningen i godkännandeprocessen. När en ny tidtabell lämnas in, Network Rail måste godkänna varje förändring. Detta godkännande innebär att kontrollera om den föreslagna tidtabellen för en operatör, säg Northern, passar med tidtabellerna för alla andra operatörer som använder samma spår (som Virgin Trains och TransPennine Express på West Coast Main Line).

Om den nya tidtabellen passar med alla andra operatörer, det är då godkänt. Om inte, den justeras av operatören eller Network Rail. Network Rail, Northern och GTR har sagt att förseningen i godkännandeprocessen har lett till "betydande konsekvenser" på dess nät.

Ibland inträffar bara störningar och det finns väldigt lite en järnvägsoperatör kan göra för att åtgärda det, förutom att avsevärt försena eller avbryta många tjänster. Om resurserna – såsom rullande materiel (tåg) och förare – sträcks till sin gräns, då är det väldigt svårt att lätt återhämta sig från störningar. Detta kunde ha varit situationen för Northern och GTR. För Northern, det verkar ha varit problem med drivrutintillgängligheten, eller (var viktigare) tillgången på utbildade förare.

Minska störningar genom "optimering"

Trots omfattningen av tidtabellsändringarna, effekten av störningen kunde ändå ha minskat. För att förstå hur, det är viktigt att först förstå hur järnvägsoperatörerna arbetar fram tidtabellerna, hur de bestämmer vilka tåg som ska användas och vilka skift som ges till varje förare. Detta görs med hjälp av en matematisk teknik som kallas "optimering".

Optimering använder matematik och datorprogramvara för att minimera kostnaderna när de ges en uppsättning begränsningar – en teknik som ofta används inom transport, telekommunikation och energibranschen.

Förutsatt att en tidtabell är fastställd, Järnvägsoperatören måste ta reda på vilka tåg som ska köras och tilldela förare att köra dem. Valet av tåg måste ta hänsyn till kundernas efterfrågan, tågtyp (el eller diesel) och antalet tåg. Flygbolag hanterar liknande optimeringsproblem när de tilldelar flygplan till flygningar.

Dessutom, vissa lokförare är bara kvalificerade att köra specifika tåg (el eller diesel) och det finns arbetsregler (som längden på ett skift och rasternas frekvens och varaktighet) som måste beaktas. Till sist, En förare måste tilldelas varje tjänst som bedrivs. Att ha tillräckligt många förare för alla tjänster är något som Northern kämpar med för tillfället.

Problemet för Northern och GTR är att tidtabellen inte godkändes förrän nära servicedatumet. Så det rådde osäkerhet i de tjänster som skulle fungera. Detta är vad Northern och GTR tillskriver de betydande förseningarna och avbokningarna till. Dock, Användningen av robust optimering gör det möjligt att planera för sådana situationer.

Robust optimering

Robust optimering försöker hitta en minimal kostnad i situationer där resultatet är okänt. När det gäller järnvägsoperatörer, robust optimering kan användas för att ta hänsyn till tidtabell, tåguppdrag och förarfrågor vid utveckling av tåg- och förarschemat som kommer att bidra till att minska förseningar och inställda ställen vid störningar. Även om planeringsteknikerna som används av Northern och GTR inte har offentliggjorts, det är möjligt att tåg- och förarschemaläggningen kunde ha förbättrats genom att använda robusta optimeringstekniker.

Även om den fullständiga tidtabellen inte var känd, en del av det var – kraftigt minska antalet scenarier som beaktas i ett robust optimeringsproblem. Faktiskt, ett antal av de problem som har anklagats för orsaken till störningen hade binära (ja eller nej) utfall, till exempel om elektrifieringsarbeten på linjen Preston till Blackpool skulle ha slutförts genom leverans av tidtabellen.

När Northern och GTR planerade hur de skulle använda sina tåg och förare, Robust optimering skulle ha gjort det möjligt för dem att ta hänsyn till sannolikheten att en del av ingenjörsarbetena inte skulle slutföras i tid. Ytterligare, det skulle ha varit möjligt att redovisa möjligheten att vissa av tidtabellsändringarna inte godkändes av Network Rail.

Järnvägsoperatörer runt om i världen använder optimeringstekniker för att utveckla tidtabeller, planera användningen av tåg och schemalägga deras förare. Eftersom många faktorer kring driften av en järnväg är osäkra, robusta optimeringstekniker används i stor utsträckning.

Till följd av förseningen av tidtabellsgodkännandet, Northern krävde ytterligare förarutbildning som inte hade förutsetts. Detta tyder på att de robusta optimeringsteknikerna för Northern och GTR inte tog hänsyn till ett sådant scenario som kräver förarutbildning – vilket ledde till en högre risk för störningar med tidtabellsändringen.

Eftersom förseningarna i tidtabellsgodkännandet skulle ha varit kända, det är rimligt att förvänta sig att robust optimering inkluderar ett scenario som stod för ytterligare förarutbildning. Om det är så, då borde systemet ha kunnat minimera förväntade störningar så kaoset hade kunnat minskas.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.