18 juni 2019

Publicatie Utrechtse onderzoekers in PLOS ONE

Waarschuwingssysteem voor grote verstoringen treinnetwerk in de maak

De ontwikkeling van de landbrede treinverstoring op 3 februari 2012.

Utrechtse onderzoekers hebben op basis van een grote database met treingegevens een analyse gemaakt van de belangrijkste oorzaken van landbrede treinverstoringen. Met dit vertragingsmodel is het mogelijk om op elk moment de kans te berekenen dat zo’n ernstige verstoring optreedt. De onderzoekers publiceerden hun resultaten eerder deze maand in het wetenschappelijke tijdschrift PLOS ONE.

De onderzoekers bestudeerden voor deze publicatie de ontwikkeling van landbrede verstoringen in het Nederlandse treinennetwerk. Mark Dekker, hoofdauteur van de publicatie: “Dat zijn gevallen waarin vertragingen steeds meer opbouwen en zich uitbreiden, bijvoorbeeld doordat meerdere conducteurs in een vertraagde trein zitten. Dan kan zo’n vertraging zich als een olievlek over het spoornetwerk verspreiden. Dat gebeurt niet heel vaak, zo’n vijf keer per jaar, maar het is dan wel goed mis.”

De analyse die ik nu heb toegepast op het spoornetwerk wordt ook gebruikt in klimaatonderzoek.

Vertragingsindex

“Mijn eerste uitdaging was om de macrodynamiek van het hele treinsysteem te vangen in één diagram”, vertelt Dekker. Zijn analyse leidde tot een tweedimensionale ‘vertragingsindex’, die voor elk moment de totale hoeveelheid vertraging op alle trajecten én de globale locatie van die vertraging weergeeft. Hiermee kan Dekker op elk moment berekenen hoe groot de kans is dat de huidige situatie uit de hand loopt tot een landbrede treinverstoring. “Het systeem kan bijvoorbeeld een alarmsignaal geven als die kans groter is dan een bepaald percentage. Dan moeten er wellicht maatregelen worden genomen om zo’n olievlekwerking te voorkomen.”

De tweedimensionale vertragingsindex. Elk punt in het diagram is een momentopname van de totale hoeveelheid vertraging: hoe dichter bij het nulpunt (middenonder), hoe minder vertraging.

Boosdoeners

Twee spoortrajecten blijken de grootste ‘boosdoeners’ voor landbrede treinverstoringen. “Een vertraging rondom Groningen heeft normaliter weinig invloed op de totale hoeveelheid vertraging in Nederland. De plekken met treinaansluitingen naar het buitenland blijken juist veel effect te hebben.” Dat geldt voor de trajecten van Amsterdam via Arnhem naar Duitsland en van Amsterdam via Rotterdam naar België. “En dan vooral het samenspel tussen die twee trajecten. De interactie tussen die twee kern-aders van vertraging blijkt heel bepalend te zijn.”

De meest bepalende spoortrajecten voor grote vertragingen. Hoe feller rood of blauw, hoe groter het effect op de totale variabiliteit in treinvertraging in Nederland.

Klimaatmodellen

Dekker doet zijn promotieonderzoek bij het Centre for Complex Systems Studies van de Universiteit Utrecht, met promotiebegeleiders vanuit zowel informatica als natuurkunde. “Ik heb hiervoor een master Climate Physics gedaan. Dat klinkt misschien als een gekke overstap, maar de analyse die ik nu heb toegepast op het spoornetwerk wordt ook gebruikt in klimaatonderzoek. Ik heb heel bewust gekozen voor dit onderwerp, ik wilde graag iets doen met een maatschappelijke toepassing.”

Publicatie

Predicting transitions across macroscopic states for railway systems
Mark M. Dekker, Debabrata Panja, Henk A. Dijkstra, Stefan C. Dekker
PLOS ONE, 6 juni 2019, DOI 10.1371/journal.pone.0217710
* alle auteurs zijn verbonden aan de Universiteit Utrecht

Het onderzoek is gefinancierd met een Complexity in Transport and Logistics-subsidie van NWO. In december 2016 verscheen er een nieuwsbericht over de toekenning.