Diseño de un modelo de apoyo a la plani icación de in aes uc u as
e o ia ias
Isabel Ga cía Gu ié ez1, Gil Gu ié ez Casas2, Ja ie Ca asco A ias3
1 EPS Uni e sidad Ca los III, A enida de la Uni e sidad, 30. 28911 Leganés (Mad id), [email p o ec ed]
2 EPS Uni e sidad Ca los III, A enida de la Uni e sidad, 30. 28911 Leganés (Mad id), [email p o ec ed]
3 ETSI Indus iales, UPM, José Gu ié ez Abascal, 2. 28006 Mad id, [email p o ec ed]
RESUMEN
Se p esen a la e apa de diseño de un modelo de apoyo a la plani icación de in aes uc u as
e o ia ias que ha sido implan ado sob e un paque e come cial de simulación. El modelo ep esen a
la ed e o ia ia española de anspo e combinado de me cancías. El obje i o p incipal del modelo
es medi pa áme os de calidad de se icio y endimien o del sis ema pa a dis in os escena ios que
ep esen an al e na i as de con igu ación de las in aes uc u as como, po ejemplo, el e ec o sob e
la ed de la ampliación de una e minal de manipulación de ca ga o la dedicación exclusi a de una
ía al anspo e de me cancías.
Palab as Cla e : T anspo e e o ia io de me cancías, simulación, ediseño de sis emas.
1 In oducción.
Du an e el úl imo cua o del siglo XX el e oca il en Eu opa ha expe imen ado una
pé dida de cuo a de me cado con inua que lo coloca en una posición muy débil en elación
con o os modos de anspo e como el anspo e po ca e e a. En el caso de las
me cancías, es e descenso, que implica habe anspo ado un 23% menos de oneladas-km,
con as a con el aumen o del 77% en el o al anspo ado po el conjun o de los modos.
Sin emba go, el e oca il p esen a en ajas (po ejemplo, desde el pun o de is a
medioambien al) que jun o con la sa u ación de o os modos de anspo e, mo i an que la
Unión Eu opea siga conside ándolo un elemen o imp escindible pa a el desa ollo de la
denominada “T ans-Eu opean T anspo Ne wo k” y mues e un in e és decidido po
o alece la posición compe i i a de es e modo de anspo e. Pa a log a es e obje i o la
Comisión Eu opea iene desa ollando desde hace algunos años un plan de libe alización e
implan ación del me cado único eu opeo pa a el sec o e o ia io [1]. Po medio de la
libe alización del anspo e e o ia io se p e enden alcanza algunos obje i os básicos
pa a la supe i encia del e oca il como la mejo a de la p oduc i idad y la calidad de
se icio.
La libe alización del me cado e o ia io iene una implicación di ec a pa a las compañías
que ac ualmen e con olan mayo i a iamen e el sec o : las emp esas públicas que ges ionan
las in aes uc u as y las ope aciones en cada país de la Unión Eu opea. Es as emp esas
a a iesan un p oceso de ansición desde una si uación en la que cada una de ellas ope aba
en un me cado nacional ela i amen e ce ado y monopolís ico, a o a nue a en la que,
bajo las di ec i as 91/440/EEC y 95/18/EC de la Unión Eu opea, se ab e a los ope ado es
p i ados el acceso a las in aes uc u as públicas.
Pa a hace en e a es e nue o con ex o de compe encia, las emp esas e o ia ias eu opeas
es án buscando ías de mejo a de su p oduc i idad, en e las cuales desempeñan un papel
impo an e las he amien as de plani icación es a égica. Den o de la a iedad de
he amien as que apoyan la plani icación es a égica, los modelos de ed cons i uyen una
al e na i a p ome edo a y aún poco explo ada. Es os modelos se u ilizan pa a ep esen a la
o e a de anspo e e o ia io y hace p e isiones sob e los pa áme os de calidad de
se icio que se ob end ían con una de e minada con igu ación de la ed.
En Es ados Unidos la libe alización del sec o e o ia io se ealizó en los años 80 po lo
que exis en algunos p eceden es más que en Eu opa en la u ilización de es e ipo de
modelos; éanse Dong [2], Home y o os [3], y Lewen & Tumay [4]. En Eu opa, al se el
cambio más ecien e, la u ilización de modelos de la o e a de anspo e e o ia io es
oda ía educida aunque pueden ci a se algunos abajos in e esan es como los que
exponen Duin & Ham [5] y Hooghiems a y o os [6].
2 Desc ipción del sis ema obje o de es udio.
Es a ponencia se insc ibe en un p oyec o de in es igación más amplio, en el cual se ha
p og amado, con ayuda de un paque e come cial de simulación, un modelo de la ed
e o ia ia española de anspo e combinado de me cancías. A e ec os del modelo, el
sis ema se conside a in eg ado básicamen e po e minales (de en ada, salida y
concen ación de ca ga de ámbi o nacional y egional), líneas e o ia ias de conexión
en e e minales y ma e ial odan e.
El con enido de la comunicación se cen a en la e apa de diseño del modelo. Pa a abo da
es a e apa, ha sido necesa io ealiza p e iamen e o as dos e apas de la in es igación: la
con igu ación de los escena ios es a égicos que se an a analiza y la de e minación de los
c i e ios de e aluación de las al e na i as es a égicas conside adas, los cuales pe mi en
es ablece las a iables de salida del modelo de simulación.
Como esul ado de la p ime a de es as e apas p e ias, se han es ablecido los siguien es
cinco escena ios es a égicos pa a se es udiados con el modelo: básico con un inc emen o
de la demanda de anspo e, con la ed undamen almen e dedicada al anspo e de
me cancías, con un aumen o de la capacidad de la e minal nacional de concen ación de
ca ga, con un aumen o de la capacidad de alguna de las e minales de concen ación
egional de ca ga y con eglas de uncionamien o di e en es.
Po o a pa e, la segunda de las e apas p e ias señaladas an e io men e, el análisis de los
c i e ios de los agen es implicados (compañías e o ia ias, anspo is as y o as emp esas,
Adminis aciones Públicas, sindica os, o ganizaciones ecologis as…) y su con on ación
con el ipo de modelo que se p e ende desa olla , ha pe mi ido de ini las a iables de
salida del modelo de simulación: iempo que a da un con enedo pa a i desde su e minal
de en ada a su e minal de salida, núme o de eces que cambia de en un con enedo , uso
de los ecu sos del sis ema ( e minales, líneas é eas y máquinas de acción) y cuellos de
bo ella de la ed (pun os donde se de ec an p oblemas de acumulación de ca ga).
A pa i de es a in o mación, pa a es udia cada uno de los escena ios se ha diseñado una
a ian e del modelo. En p ime luga se ha c eado un modelo básico que ep esen a el
sis ema español de anspo e combinado de me cancías. Una ez desa ollado, e i icado
y alidado el modelo básico, se han e ec uado en él las modi icaciones necesa ias pa a
ob ene las a ian es del modelo básico que ep esen an los o os cua o escena ios
es a égicos desc i os an e io men e.
3 Obje i os del modelo.
El obje i o p incipal de es e modelo es ayuda a alo a dis in as al e na i as de ediseño
de edes e o ia ias, an o en lo ela i o a las in aes uc u as necesa ias como a la
ope ación o eglas de uncionamien o del sis ema.
En consecuencia, con el modelo se p e ende esencialmen e analiza las consecuencias que
end ían pa a el uncionamien o del sis ema, decisiones elacionadas con modi icaciones
sus anciales de las in aes uc u as, como po ejemplo, la cons ucción de una nue a
e minal de ca ga, o la dedicación exclusi a de una ía al anspo e de me cancías po la
cons ucción de una ía de al a elocidad pa alela que libe a ía a la ía an igua del á ico
de pasaje os.
Complemen a iamen e, se pueden es udia o as decisiones elacionadas con las polí icas
de ope ación del sis ema y con el pa que de ma e ial odan e.
4 Diseño del modelo.
Pa a la ealización del modelo se ha omado una p ime a decisión en cuan o al ipo de
he amien a de modelado a u iliza . T as e isa una se ie de abajos a ines (en e los que
des acan los que se ci an en las e e encias), y de acue do con los obje i os de
ep esen ación del modelo se ha op ado po la simulación. Es e ipo de he amien a ha
pe mi ido, po un lado, ep esen a aspec os del sis ema di ícilmen e abo dables con o as
he amien as, y po o o, ealiza una cons ucción modula que haga posible amplia el
modelo con acilidad.
Las uen es de in o mación u ilizadas han sido, en p ime luga , RENFE, que al ges iona
el sis ema de anspo e combinado de me cancías español dispone de la in o mación
necesa ia sob e su con igu ación. En segundo luga , se han u ilizado las expe iencias a ines
encon adas en la bibliog a ía pa a con as a el en oque u ilizado. En es e sen ido, ha sido
de especial ayuda el abajo p e io desa ollado po los au o es du an e su pa icipación en
el p oyec o eu opeo EUFRANET (Eu opean F eigh Railway Ne wo k).
En la igu a 1 se ep esen an esquemá icamen e las dis in as e apas del p oceso de diseño y
desa ollo del modelo. El ca ác e i e a i o del p oceso ha p o ocado un solapamien o de
las e apas. Así, po ejemplo, el abajo sob e el modelo concep ual de allado ha lle ado a la
e isión de algún aspec o gene al del modelo ecogido en la e apa de concep ualización del
sis ema y, a su ez, el análisis de la implan ación del modelo en la he amien a in o má ica
ha in luido en la con igu ación de alguno de los pa áme os de diseño del modelo. A
con inuación se desc iben las cua o e apas que apa ecen en la igu a 1, dedicando una
a ención mayo a las e apas de diseño.
En la p ime a e apa se han es ablecido los obje i os del modelo y se han omado las
p ime as decisiones sob e la o ma de ep esen ación de la ealidad, undamen almen e,
sob e el g ado de de alle que se conside a adecuado pa a cada ace a del modelo y sob e
los lími es del sis ema conside ado (es os aspec os ya han sido comen ados en los
apa ados an e io es). A pa i de es e p ime paso, que ija las condiciones gene ales de
diseño del modelo, comienza un p oceso i e a i o con el cual, median e ap oximaciones
sucesi as, se pe ilan p og esi amen e los pa áme os de diseño del modelo. Debido a la
complejidad del sis ema es udiado, es a e apa ha enido una in luencia decisi a en el
esul ado inal de la in es igación.
CONCEPTUALIZACIÓN DEL SISTEMA
MODELO CONCEPTUAL DETALLADO
PROGRAMACIÓN, VERIFICACIÓN Y
VALIDACIÓN DEL MODELO DE
SIMULACIÓN
OBJETIVOS DEL MODELO, NIVEL DE
PRECISIÓN Y LÍMITES DEL SISTEMA
Figu a 1: Esquema del p oceso de diseño y desa ollo del modelo
La concep ualización del sis ema se co esponde con un modelo men al que ecoge
cuali a i amen e los aspec os esenciales del sis ema de acue do con los obje i os de
ep esen ación del modelo. Es a ase de concep ualización p opo ciona el ma co de abajo
pa a la ob ención del modelo concep ual de allado y comp ende:
§ El es ablecimien o de los elemen os básicos del sis ema ísico y de su uncionamien o.
Como son: la ed ísica (líneas é eas y e minales de anspo e combinado), el pa que
mó il (con enedo es, agones y locomo o as) y las eglas de uncionamien o del
sis ema ( u as, longi ud de los enes, iempo máximo de espe a en las e minales; y
eglas de p og amación del se icio de enes de anspo e combinado).
§ El es udio de la elación del sis ema con su en o no. Como se puede ap ecia en la
igu a 2, el sis ema ísico e o ia io de anspo e combinado de me cancías español se
conside a un subsis ema de o os sis emas más amplios, que pe enecen a su en o no.
Es os sis emas se hacen explíci os po que, aunque se han excluido del sis ema,
man ienen una elación con él que a ec a a sus condiciones de uncionamien o
p esen es o u u as. Así, po ejemplo, el cí culo ex e io de la igu a 2 ep esen a el
sec o e o ia io eu opeo, cuyas líneas es a égicas pueden condiciona de o ma
de e minan e la con igu ación inal del sis ema e o ia io español y las expec a i as
de c ecimien o del anspo e combinado de me cancías en España.
§ El es ablecimien o de los da os de demanda necesa ios. Pa a el diseño del modelo se ha
con ado con da os sob e la demanda eal de anspo e combinado co espondien e al
año 1998. Es os da os ecogen el núme o de con enedo es que se in e cambia on mes a
mes en e cada pa o igen des ino en ese año.
SECTOR FERROVIARIO
EUROPEO
SECTOR FERROVIARIO
ESPAÑOL
SISTEMA FÍSICO DE
TRANSPORTE
FERROVIARIO
ESPAÑOL
SISTEMA FÍSICO FERROVIARIO
DE TRANSPORTE COMBINADO
DE MERCANCÍAS ESPAÑOL
Figu a 2: En o no del sis ema obje o de es udio
§ La es uc u ación de los p incipales aspec os del sis ema como base pa a la
cons ucción del modelo concep ual de allado. Como se puede e en el esquema de la
abla 1, los aspec os del sis ema que es necesa io e leja en el modelo de simulación se
han sepa ado en es g upos. En p ime luga , se han si uado los aspec os elacionados
con el modelado de la ed ísica y sus ca ac e ís icas de uncionamien o, po ejemplo,
la ubicación y medios ísicos de las e minales, las ías u ilizadas, e c. En el segundo
g upo, se han incluido los aspec os elacionados con la o ma de ope a del se icio de
anspo e combinado de me cancías, po ejemplo, las eglas que igen el mo imien o
de los con enedo es po la ed o las eglas de uncionamien o de las e minales. Po
úl imo, en el e ce g upo, se encuen an los aspec os elacionados con el modelado de
la demanda.
Aspec os elacionados con el
modelado de la ed ísica y sus
ca ac e ís icas de uncionamien o
Te minales que se incluyen en el modelo
Con igu ación básica de las e minales
Tipos de e minales
Líneas que se incluyen en el modelo
Capacidad de las líneas
Aspec os elacionados con el
modelado del diseño del se icio de
enes
Reglas que igen el mo imien o de los con enedo es po la ed
Reglas de uncionamien o den o de las e minales
Reglas que igen el mo imien o de los enes po la ed
Aspec os elacionados con el
modelado de la demanda Da os de lujos de con enedo es en e los pa es o igen des ino
Pa ón de llegada de los con enedo es a las e minales
Tabla 1: Aspec os de e minan es pa a la cons ucción del modelo de simulación
El modelo concep ual de allado con iene el desa ollo de los aspec os enume ados en la
abla 1. En es a e apa se p ecisan odos los de alles y se calculan los pa áme os necesa ios
pa a la pos e io p og amación in o má ica del modelo. A con inuación se esume es a
e apa des acando los aspec os más sob esalien es de los es g upos de la abla 1.
§ Aspec os elacionados con el modelado de la ed ísica y sus ca ac e ís icas de
uncionamien o. Se han conside ado las 50 e minales de anspo e combinado más
impo an es de la ed española y los amos de ía de conexión en e ellas. Los ecu sos
que con igu an una e minal son p incipalmen e: g úas mó iles y pó icos, supe icie
de almacenamien o de con enedo es, ías, máquinas de maniob as y pe sonal. Des acan
en es e g upo los aspec os elacionados con la “capacidad” de las líneas é eas. El
hecho de que los enes de pasaje os y de me cancías compa an las mismas ías, con
p e e encia de los enes de pasaje os sob e los de me cancías, hace que las ías se

puedan in e p e a como un ecu so compa ido de capacidad limi ada sob e el cual el
se icio de anspo e combinado no iene p io idad. La limi ación de capacidad de las
ías se ep esen a median e una combinación de ac o es: una elocidad media
dependien e de la línea, la delimi ación de la ci culación de los enes a unas anjas
ho a ias de e minadas y a unos in e alos en e enes de inidos.
§ Aspec os elacionados con el modelado del diseño del se icio de enes. Las eglas
que igen el mo imien o de los con enedo es po la ed de e minan la u a que siguen
los con enedo es desde su e minal de en ada a la ed has a su e minal de des ino o
salida de la ed. En la igu a 3 se mues a un esquema de las dis in as u as que puede
segui un lo e de con enedo es que u ie a como nodo de en ada la e minal Oi y como
nodo de salida la e minal Dj. Los con enedo es se en ían p e e en emen e en un en
di ec o desde su o igen has a su des ino. Sin emba go, si en un de e minado momen o
no hay su icien es con enedo es que jus i iquen la o mación de un en di ec o, los
lo es de con enedo es se en ían de o ma indi ec a median e enes que anspo an
lo es que compa en una pa e de la u a. Pa a a icula es e uncionamien o, se de ine
un nodo de concen ación po egión al que se en ían lo es desde las dis in as
e minales de su egión pa a se eag upados y que ecibe lo es de o as egiones pa a
se dis ibuidos po la p opia. En un e ce ni el igu a un único nodo de concen ación
nacional que ac úa de nodo de dis ibución pa a las e minales egionales.
Ri
Rj
Dj
Oi
N
Figu a 3: Mo imien o de los con enedo es po la ed
Las eglas de uncionamien o de las e minales se de i an de las eglas de mo imien o
de los con enedo es po la ed. En la igu a 4 se mues a a modo de ejemplo el esquema
co espondien e a una e minal de concen ación egional. La e minal en es e caso,
puede ecibi con enedo es que llegan en enes p oceden es de o as e minales de su
misma egión o de o as egiones (Cji…Cmn, en la igu a 4), con des inos di e sos; o
con enedo es p oceden es del ex e io de la ed e o ia ia (Ci1…CiJ en la igu a 4),
ac uando así Ri como e minal de en ada a la ed. Los con enedo es se almacenan en
un luga di e en e en unción de su des ino.
Los dos p ocesos p incipales que se desa ollan en la e minal son el p oceso de
o mación y salida de enes y el de llegada y descomposición de enes. Cada uno de
ellos se simula eniendo en cuen a la disponibilidad de los ecu sos en la e minal.
Locomo o as
G úas
Vías Vías de en adaCi1
Ci2
Cij
CiJ
.
.
.
.
RCW
Cji
Ckl
Cmn
Te minal Ri
DW
FDRW
NCW
.
.
Vías de salida
Figu a 4: P ocesos desa ollados en una e minal
En cuan o a las eglas que igen el mo imien o de los enes po la ed, el modelo de
simulación se ha diseñado de o ma que el núme o y ho a io de los enes es
consecuencia de la demanda del sis ema, en pa icula , el núme o de enes depende de
los lujos en e los pa es o igen des ino y las ho as de salida de los enes dependen de
la dis ibución empo al de la demanda del sis ema, espe ando las limi aciones de
capacidad impues as a las líneas.
§ Aspec os elacionados con el modelado de la demanda. La demanda con la que se
alimen a el modelo iene exp esada como lujos de con enedo es que se deben
anspo a po la ed en e los di e en es pa es o igen des ino. Es necesa io es ablece :
con qué ni el de ag egación, mensual o anual, se an a u iliza los da os del lujo de
con enedo es y el pa ón de llegada de los con enedo es a las e minales ( amaños de
lo e y pe iodicidad de llegada).
La ma cada endencia es acional de los da os ha lle ado a u iliza los con un ni el de
ag egación mensual en luga de anual. Es e hecho ambién ha mo i ado que se ealicen
simulaciones que ep oducen la e olución del sis ema du an e un mes, simulando así
de o ma independien e el compo amien o del sis ema en los meses más y menos
in ensos.
Respec o al pa ón de llegada de los con enedo es a las e minales ( ecué dese que los
da os demanda a los que se ha enido acceso son el núme o mensual de con enedo es
en iados desde cada o igen has a cada des ino en 1998), no ha sido posible ob ene
in o mación de su i mo de llegada ni de si el iempo en e llegadas se ajus a a alguna
dis ibución es adís ica. En consecuencia, pa a ealiza una simulación del
compo amien o del sis ema es necesa io in oduci hipó esis sob e el in e alo de
iempo en e llegadas de los con enedo es y el amaño del lo e en el que llegan. Con
es a inalidad, se ha e ec uado una p ime a dis inción en dos ipos de con enedo es: los
que son anspo ados en un en di ec o desde su e minal de en ada has a su e minal
de salida de la ed y los que su en asbo do de en du an e su ayec o desde su
e minal de en ada has a su e minal de salida de la ed. En el modelo se a an de
o ma independien e los con enedo es de uno y o o ipo, po lo que el cálculo del
núme o de con enedo es de cada ipo es p e io a la en ada de los da os al modelo. A
pesa de que en el modelo básico la demanda se ha modelado de o ma de e minis a, el
modelo de simulación se ha diseñado de al o ma que admi e como en ada una
demanda es ocás ica, que se puede ajus a a cualquie a de las dis ibuciones de
p obabilidad habi uales.
Finalmen e, ol iendo a la igu a 1, la úl ima e apa del p oceso de diseño y desa ollo del
modelo es la p og amación, e i icación y alidación del modelo de simulación. Es a es
una e apa de desa ollo p opiamen e dicho y, po an o, queda ue a del alcance de es a
ponencia. No obs an e, puede se opo uno señala que la p og amación del modelo se ha
e ec uado con la he amien a in o má ica de simulación Wi ness 2000 de la que se han
u ilizado los elemen os de modelado de edes que inco po a pa a ep esen a de o ma más
ealis a el ánsi o de los enes po la ed.
5 Conclusiones.
La ealización de es a in es igación ha pe mi ido ex ae una se ie de conclusiones que se
esumen a con inuación:
§ Pa a hace en e al nue o con ex o de compe encia, las emp esas e o ia ias eu opeas
es án buscando he amien as que les pe mi an mejo a su ac uación. En e las
he amien as de apoyo a la plani icación es a égica, los modelos de ed pa ecen se
una al e na i a p ome edo a y aún poco explo ada en España. Es os modelos se pueden
u iliza pa a ep esen a la o e a de anspo e e o ia io y hace p e isiones sob e la
calidad de se icio que se ob end ía con una de e minada con igu ación de la ed.
§ El abajo ealizado ha demos ado la u ilidad del en oque p og esi o, di idido en las
es e apas expues as, que se ha empleado en el p oceso de diseño del modelo. Así
mismo, se ha con i mado el po encial de la simulación pa a el es udio de decisiones
es a égicas ela i as a edes de anspo e de me cancías po e oca il. Des acan, en
es e sen ido, las en ajas de adop a un en oque modula en la cons ucción del modelo
de simulación, que pe mi e hace ex ensi o el uso del modelo a la alo ación de o os
ipos de decisiones, po ejemplo, de ca ác e ope acional, con una educida in e sión
adicional de ecu sos en la ampliación del modelo.
Re e encias
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[5] Duin, R. Van & Ham, H. an (1998) “A h ee s age modeling app oach o he design
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PROCEEDINGS. IEEE In e na ional Con e ence on Sys ems Man & Cybe ne ics.
Vol.4, pp: 4051-4056.
[6] Hooghiems a, J.S. y o os. (1999) “Decision Suppo Sys ems Suppo he Sea ch o
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