Estudio de caso: Network Rail sobre las decisiones basadas en datos que mantienen seguros nuestros ferrocarriles

La red ferroviaria británica se compone de alrededor de 200.000 kilómetros de vías, la mayoría de las cuales datan de la época victoriana.

Pero los ferrocarriles se enfrentan a un problema muy moderno: hacer frente al impacto del cambio climático y al aumento de las condiciones meteorológicas extremas.

Las fuertes lluvias, especialmente cuando ocurren en un período corto, plantean riesgos especiales para los taludes y terraplenes del ferrocarril. En el peor de los casos, los daños en los movimientos de tierra pueden ensuciar la vía y provocar el descarrilamiento de un tren de alta velocidad.

Como organización responsable de la infraestructura ferroviaria, Network Rail tiene la seguridad como prioridad. En pocas palabras, los accidentes en el ferrocarril suponen un riesgo para la vida.

Pero la empresa también tiene que mantener la red en funcionamiento, evitando retrasos e interrupciones. Si existe riesgo de daños en los movimientos de tierra, la respuesta estándar es imponer límites de velocidad a la línea: velocidades más lentas acortan las distancias de frenado y minimizan las posibilidades de descarrilamiento.

Y los retrasos en el ferrocarril conllevan sus propios riesgos para la seguridad. Para mejorar la seguridad y reducir las interrupciones, Network Rail y la Junta de Normas y Seguridad Ferroviaria están recurriendo al análisis de datos. El proyecto se presentó como estudio de caso en la reciente conferencia mundial Big Data and AI en Londres, a principios de marzo de 2024.

“Parte de lo que estamos haciendo en Network Rail es reflexionar sobre el hecho de que el clima extremo, en particular las precipitaciones, es un evento cada vez más frecuente y extremo”, dijo Russell Shanley, líder del grupo de trabajo sobre riesgos climáticos en Network Rail.

“Algunas de las posibles consecuencias de esto son realmente graves. Uno de los desafíos que enfrentan nuestros colegas de ingeniería y operaciones es cómo mantener seguros a los pasajeros y a la carga, pero al mismo tiempo brindar un servicio… cuando tomamos decisiones sobre si circular o no trenes y a qué velocidad. ejecutarlos, tenemos que considerar toda una gama de medidas. Eso depende en gran medida del juicio estructurado de ingeniería y operaciones, de las decisiones basadas en riesgos que nuestra gente toma ese día”.

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Cortes y terraplenes

Hay más de 250.000 movimientos de tierras en los ferrocarriles británicos, que incluyen cortes de suelo, por los que discurren las vías, y terraplenes, sobre los que discurren. “Estos son los dos tipos de activos que corren mayor riesgo de fallar durante las fuertes lluvias”, dijo Mike Briggs, director de análisis de datos de la Junta de Normas y Seguridad Ferroviaria.

Su equipo se propuso crear un modelo para las precipitaciones y la probabilidad de que se produzcan fallos en los movimientos de tierras. Cada movimiento de tierras es monitoreado en función de 100 parámetros diferentes, y el equipo de Briggs contaba con más de ocho terabytes de datos de lluvia proporcionados por la Oficina Meteorológica.

Para ello, el país se divide en cuadrículas de 1 kilómetro cuadrado, y las precipitaciones se miden cada cinco minutos. Para complicar aún más la tarea, no todos los movimientos de tierras tienen los mismos estándares de datos.

“Es un desafío de datos realmente grande”, dijo Briggs. “Uno de los otros problemas que tuvimos fue que en el período de análisis no ocurrieron tantas fallas. Teníamos que asegurarnos de que los modelos que desarrollamos para comprender el riesgo de falla durante la lluvia fueran estadísticamente significativos. Tenemos que recordar que tomamos decisiones sobre la velocidad de los trenes de pasajeros en función de los resultados de estos modelos”.

Esto, dijo Briggs, significó trabajar en estrecha colaboración con los propios expertos de Network Rail.

“El análisis que hicimos se dividió en dos partes”, continuó Briggs. “Para esos movimientos de tierra, el primero fue un modelo de vulnerabilidad. Por la cantidad de lluvia que cae sobre él, ¿cuál es el riesgo de que falle?

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“Y el segundo fue un modelo de escalada. Algo ha fallado. ¿Cuál es el riesgo de que eso se convierta realmente en un peligro de descarrilamiento? El enfoque que adoptamos fue un enfoque estadístico. Observamos, para un movimiento de tierras de un tamaño y forma particular, ¿cuántas veces estuvo sujeto a lluvia de una intensidad particular? ¿Y cuántas veces vimos fracasos?”

Este modelo estadístico luego formó la base de una nueva herramienta, PRIMA – Respuesta Proporcional al Riesgo para la Implementación de Velocidades de Mitigación de los Activos.

Retrasos e interrupciones

PRIMA ayuda a los equipos de operaciones de Network Rail a identificar partes de la vía que están en riesgo tras unas fuertes lluvias. Pero también pretende brindar a los operadores una imagen más granular del riesgo y reducir la necesidad de restricciones generales de velocidad.

Esto es importante, porque las restricciones de velocidad no sólo son inconvenientes, sino que también conllevan riesgos.

“Cuando se analiza el riesgo principal, que es la lluvia que provoca la falla de un movimiento de tierras, la mitigación de ese riesgo es relativamente simple. Podemos reducir la velocidad o detener los trenes”, dijo Shanley. “Pero cada vez más tenemos que pensar en las consecuencias y los riesgos consiguientes que causamos al detener o reducir la velocidad de los trenes”.

Algunos de estos riesgos son importantes, como que un tren pase por un semáforo en rojo. Pero los operadores ferroviarios ven otros problemas, especialmente si los retrasos provocan hacinamiento en las estaciones. Estos van desde un mayor riesgo de que alguien se caiga en una pista hasta un aumento del comportamiento agresivo.

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“Pueden suceder muchas cosas diferentes, con el riesgo principal de que haya un incidente de descarrilamiento en ese lugar, pero también por las decisiones que se toman en términos de velocidad y qué más puede suceder en la red”, dijo Briggs. . Y los retrasos también tienen un impacto económico.

Impulsado por datos

PRIMA funciona como una herramienta de apoyo a la toma de decisiones que evalúa el riesgo de descarrilamiento, el riesgo de restricción de velocidad y el riesgo económico. Permite a los equipos de operaciones tomar decisiones basadas en datos y utilizar restricciones de velocidad de una manera más calibrada para adaptarse al riesgo en una sección particular de la vía. Esto garantiza la seguridad, pero mantiene la red funcionando lo mejor posible.

En el futuro, Network Rail podría agregar sensores remotos y monitoreo remoto de condiciones a sus herramientas; ya está utilizando imágenes de satélite y, en el futuro, esto podría comprobarse mediante inteligencia artificial (IA). “En este momento, dependemos mucho de que los ingenieros localicen y observen las imágenes”, dijo Briggs.

Network Rail también está buscando otras formas en que los análisis puedan mejorar la seguridad y las operaciones, siempre que puedan obtener los datos. Las lluvias y los movimientos de tierras son sólo uno de los peligros.

“Son una porción muy pequeña de los riesgos relacionados con el clima que afectan al ferrocarril”, dijo Shanley. Admite que a menudo le preguntan sobre las “hojas en juego”.

“Les daré uno nuevo: trampolines en la línea”, continuó. “Cada año, debido a los fuertes vientos, en algún punto de la red, sufrimos perturbaciones porque al menos tres camas elásticas han volado sobre la vía férrea. ¿Por dónde empezar con los datos de ese riesgo?

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