Optimización de turnos para servicios urbanos y suburbanos: La historia de éxito de Bolonia, Italia


La empresa Trasporto Passeggeri Emilia-Romagna (TPER) es la mayor empresa de Emilia-Romagna en términos de números y de volumen de servicio en el sector del transporte público y es uno de los principales operadores de transporte de pasajeros en Italia. La asociación tecnológica entre TPER y MAIOR se remonta a principios de los años 90. Descubramos juntos estos 30 años de historia. 


En esta entrevista, el ingeniero Stefano Manzoni, Jefe de Planificación y Diseño de TPER, explica cómo el uso de los algoritmos de optimización de la suite MAIOR permite planificar turnos optimizados para los servicios urbanos y suburbanos de la empresa, gestionando todas las peculiaridades de los turnos de conductores, o generar escenarios de simulación para aumentar la eficiencia y mejorar la calidad ofrecida a pasajeros y empleados.

TPER se fundó en 2012 a partir de la fusión de la rama de transporte de ATC, la empresa de transporte por carretera de Bolonia y Ferrara, y de FER, la empresa ferroviaria regional.

La empresa gestiona más de 2.500 empleados y cubre un kilometraje anual de más de 50 millones de kilómetros, incluyendo 44,2 millones de servicios por carretera y 5,8 millones de servicios ferroviarios de pasajeros, para un total anual de más de 160 millones de viajes.


TPER fue una de las primeras empresas de transporte público en hacer la transición de la construcción manual de los turnos al uso de software con algoritmos de optimización para la generación automática de los turnos de vehículos y de conductores. Aún hoy, MAIOR y TPER colaboran en nuevos proyectos y discuten posibles desarrollos con el mismo entusiasmo de hace 30 años.

Beneficios de la introducción de la suite MAIOR


"Como no había herramientas de carga automática de datos cuando empezamos, teníamos que hacer la entrada de datos manual. Esto nos llevó varios meses, pero después de algo más de un año ya estábamos en marcha con el servicio urbano, y después de otros 6 meses con el servicio suburbano. Desde 1994, tenemos la suite MAIOR en producción en todos nuestros servicios: urbanos, suburbanos y extraurbanos." - Stefano Manzoni

Uno de los primeros beneficios que consiguió la empresa fue tener todos los datos en una base de datos coherente. Gracias a ello, las respuestas a cualquier pregunta sobre el servicio se obtuvieron mucho más rápidamente y sin errores humanos.

"Otras ventajas inmediatas y apreciadas por los programadores del servicio en el pasar del trabajo manual al uso de la suite MAIOR, es que el software permitía a los programadores, en caso de cambios parciales, de "reconstruir" partes de la planificación de los horarios del servicio sin tener que rehacerlo por completo en papel cuadriculado, mientras que los programadores de los turnos podían trabajar con la tranquilidad de que nunca "perderían" las carreras a realizar, dejando así partes de sus turnos de vehículos sin cubrir." - Stefano Manzoni

Antes de utilizar los algoritmos de optimización de MAIOR, el personal dedicado a la construcción de turnos del servicio urbano estaba formado por tres personas. Para definir todos los turnos de conducción de un nuevo servicio (unos 900 turnos), trabajaban 15 días en paralelo, es decir, un total de unos 45 días-hombre.


La creación de los turnos de conductores en el entonces ATC fue un paso extremadamente complejo debido a las limitaciones contractules y a la naturaleza particular de la compensación "colectiva", que obligaba a crear turnos con una dispersión muy pequeña de los resultados en torno al valor medio establecido. Utilizando el sistema MAIOR, el esfuerzo global en el diseño de los turnos de conducción se redujo progresivamente a unos pocos días.

Otro objetivo importante conseguido por TPER con la introducción de la suite MAIOR fue pasar del diseño de turnos con base en la profesionalidad "especial" de un programador experientado, talento que se transmitía de colega a colega sólo con mucho tiempo y entrenamiento, a usar una herramienta que permite crear turnos optimizados, por lo que ya no es absolutamente imprescindible la presencia de unos cuantos operadores "elegidos" para crearlos.


TPER ha sido testigo de numerosas nuevas versiones del algoritmo lanzadas por MAIOR, que siempre han mejorado la calidad de la solución encontrada, hasta que en 2005 se produjo lo que Stefano llama un "punto de inflexión" en el algoritmo, puesto que este:

-Creaba turnos de calidad óptimos, minimizando los turnos no deseados, reduciendo la media de horas totales e ineficientes casi a cero, manteniendo un rendimiento medio exactamente idéntico al contractual.

-Permitía hacer simulaciones, para hipotizar efectos de cambios normativos en los turnos de conductores, de forma rápida y precisa.

-Necesitaba de tiempos de procesamiento muy cortos (3 o 4 horas), encontrando soluciones que permitieron recuperar 2 turnos medios por día en comparación con la mejor solución de la versión anterior del algoritmo y era lo que el mejor planificador de turnos podía hacer a mano.

-No requería ninguna intervención manual por parte de los programadores, ya que los turnos que producía podían hacerse efectivos fácilmente sin ser modificados.

Particularidad de los turnos de conductores y respuestas fiables a peticiones del sindicato


En TPER, los turnos de conducción tienen un rendimiento medio uniforme muy cercano al valor de referencia de 6 horas y 13 minutos, tiempo que se garantiza que no se supera el rendimiento máximo contractual de 6 horas y 25 minutos.

"Este rango tan pequeño significa que los turnos, aunque se diferencian en muchos tipos (matutino, vespertino, partido, único, semi-único, a medio tiempo y a tiempo completo), tienen todos un rendimiento muy similar, por lo que la distribución gaussiana del rendimiento en torno a la media es muy estrecha. Por lo tanto, fueron necesarias importantes acciones de ajuste para gestionar este requisito". - Stefano Manzoni


 

Para Stefano, la creación y el análisis de escenarios sólo es posible mediante herramientas automáticas como las del software de MAIOR, y nos cuenta que en Bolonia el software cierra unos 800 turnos, de los cuales 640 son a tiempo completo y 150 a medio tiempo, en 2 o 3 horas, y que a veces, tras poco más de una hora, el algoritmo ya converge con una solución tan cercana al límite inferior que detienen el algoritmo y utilizan esa solución.

"El verdadero poder del algoritmo de optimización de turnos de MAIOR es que permite simular escenarios de turnos y cambios en la normativa, encontrando siempre los turnos de mejor calidad al menor coste en el menor tiempo. - Stefano Manzoni

 

Escenarios y simulaciones de servicios urbanos y suburbanos


Para el jefe de planificación y diseño de TPER, Stefano Manzoni, los horarios de los servicios urbanos sufren normalmente variaciones menos significativas, excluyendo el reciente periodo de pandemia. Luego, por supuesto, hay eventos en los que una o más líneas urbanas se ven afectadas por diferentes necesidades. Éstas van desde simples cambios de itinerario hasta la definición de nuevas líneas, pasando por modificaciones de horarios e itinerarios provocadas por obras que repercuten en el servicio y se prolongan en el tiempo, o la adaptación de los tiempos de recorrido de una línea a la situación real de acuerdo con los datos del sistema de explotación.

El servicio de cercanías, por su parte, se modifica continuamente debido a las solicitudes de trayectos adicionales o a la modificación de los horarios de salida o llegada, para atender peticiones concretas, o para crear o mejorar las conexiones entre servicios, además de los casos mencionados anteriormente para las líneas urbanas.

En cualquier caso, gracias a la suite MAIOR, TPER puede crear múltiples escenarios en poco tiempo, para evaluar las alternativas y luego poner en funcionamiento la más conveniente, tanto para los usuarios como para los conductores y la empresa.

Gestión de la emergencia COVID-19


Durante el periodo más duro de la pandemia, TPER tuvo un cierre progresivo, es decir, una reducción gradual del servicio. Esto se debe a que Bolonia cuenta con un servicio que mueve muchos pasajeros, incluso en el horario de menor demanda de pasajeros.

Por esta razón, con motivo del lockdown de marzo de 2020, TPER no puso en marcha inmediatamente servicios no escolares o de vacaciones, sino que varió constantemente los servicios en función de los cambios impuestos por el gobierno a los trabajadores. Por tanto, se debió gestionar escuelas cerradas, empresas (y por tanto trabajadores) en parte abiertas y en parte cerradas, distanciamiento social a bordo y seguir garantizando las necesidades de movilidad de la población.

Gestión de la emergencia COVID-19

Visión del futuro del transporte público


 "Creo que en el futuro será cada vez más esencial operar con rapidez y eficacia para responder a las continuas y frecuentes peticiones de cambios, tanto en la red, como en el servicio, que provienen de los stakeholders del transporte público." - Stefano Manzoni

Los servicios regionales que tienen poca demanda, que se consideran servicios "antiguos", podrían revisarse bajo la óptica de sistemas on-demand. Para Stefano, es importante que el mundo del transporte público de cercanías se adapte a los servicios de demanda variable, de ruta variable o con base en la demanda, que, sin embargo, no deben convertirse en "taxis" para particulares, ya que tendrían costes insostenibles para las empresas de transporte y para la sociedad.

"Lo que se necesitaría es un sistema "llave en mano", que incluya tanto la parte algorítmica como la de comunicación, que permita realizar un servicio de cercanías en una zona amplia y que permita a los usuarios reservar estos servicios viendo cuáles están disponibles, qué horarios y qué zonas tocan, para así optimizar, quizás cambiando el recorrido y avisando de los cambios a los usuarios que ya están a bordo." - Stefano Manzoni


 "Con la introducción de cientos de carreras adicionales durante el periodo de la pandemia, ahora nos encontramos con que, de media, los autobuses van menos llenos, sobre todo en horario escolar, que antes de la pandemia, y probablemente será difícil que los autobuses vuelvan a tener el nivel de ocupación de antes. Además, durante estos dos años de pandemia, ha aumentado el número de alumnos matriculados, y este aumento ha quedado "oculto" por los autobuses "covid" adicionales que se han añadido con los recursos puestos a disposición por el ministerio. Sin duda nos enfrentaremos a un reto en términos de cantidad, y para ello necesitaremos recursos adicionales." - Stefano Manzoni

Stefano cree que al final de esta pandemia los servicios volverán más o menos a los niveles anteriores al covid, pero esto no será aceptable para los pasajeros y será necesario que haya menos aglomeración a bordo de los vehículos en comparación con la situación anterior a la pandemia.


 

De ahí la necesidad de aumentar los recursos de los que dispone el sector del transporte público, por ejemplo para poder aumentar el número de carreras en horas punta, lo que implica la necesidad de autobuses y personal adicionales, o, en las líneas en las que es posible, utilizar autobuses más grandes, incluso de 18 metros (y una respuesta podría venir de los autobuses de 24 metros que se han autorizado recientemente en Italia).

"Tendremos que afrontar entonces "el reto de los retos": Gestionar la tendencia de la movilidad verde. Por lo tanto, tendremos que modificar las líneas para incluir los vehículos eléctricos, lo que puede requerir revisiones de los horarios, pero también de las rutas, los parqueaderos y la estructura de los turnos." - Stefano Manzoni

Para Stefano, es un hecho que en los próximos años se pondrán en circulación importantes cantidades de vehículos eléctricos. Dado que este tipo de vehículos tiene unos requisitos completamente diferentes a los otros vehículos, que deben tenerse en cuenta a la hora de diseñar los horarios, será necesario adaptar la planificación para incluir las actividades necesarias, como la recarga "opportunity" en depósitos. Por lo tanto, el horario deberá diseñarse de manera que se garantice un tiempo mínimo de permanencia en la terminal o en la línea para recargar las baterías en la medida necesaria para completar el turno, ya que la recarga en el depósito por sí sola no garantiza que el vehículo tenga suficiente autonomía para completar el turno.

"Hay ganas de volver a empezar, pero también de hacer más y mejor que antes. Por ejemplo, con servicios vespertinos o nocturnos en las zonas urbanas y con una mezcla de servicios tradicionales y flexibles o basados en reservas (demanda o ruta variable) en los servicios suburbanos y extraurbanos". - Stefano Manzoni



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