De voornaamste conclusie uit verschillende jaren onderzoek naar de stiptheid van treinen is dat er geen wondermiddel bestaat voor dit bijzonder complex probleem. Toch zijn er verschillende mogelijkheden om de stiptheid te verbeteren.

Vaak wordt verwezen naar landen zoals Zwitserland en Japan, als voorbeelden op vlak van stiptheid. Maar het heeft geen zin om ons met die landen te vergelijken want die hebben een heel andere geografie, ruimtelijk ordening en ook gewoon veel meer infrastructuur. In het geval van Japan komt daar ook nog een heel andere cultuur bij. Als er toch één iets is dat we van hen kunnen leren dan is dat het belang van te investeren in technologische innovatie en extra treinen en sporen. Voldoende capaciteit om een geplande dienstregeling te kunnen uitvoeren is immers cruciaal voor de stiptheid. Aanleg en onderhoud van sporen moet gebeuren in overleg tussen de verschillende spoorbedrijven.

Één wonderoplossing is er niet, maar er zijn verschillende mogelijkheden om de stiptheid van de treinen te verbeteren.

Een land waar we ons wel mee kunnen vergelijken is Nederland. Voor een vergelijkbaar en zelfs drukker gebruikt netwerk, is de treinstiptheid daar een stuk hoger dan bij ons. Maar nog belangrijker is dat men in Nederland sinds 2008 de reizigersstiptheid rapporteert in plaats van de treinstiptheid. Het grote voordeel van het meten van reizigersstiptheid is dat dan ook automatisch de aandacht verschuift van het op tijd laten rijden van treinen naar het op tijd ter plaatse brengen van de reizigers. Dat zou een belangrijke eerste stap kunnen zijn.

Het is belangrijk te beseffen dat er altijd kleine vertragingen zullen ontstaan, bijvoorbeeld wanneer er extra drukte is, door spoorlopers of wanneer het weer tegen zit... Het komt er dus op aan het doorgeven van die kleine vertragingen te verminderen. Door één vertraagde trein zullen andere treinen moeten remmen, wachten en terug optrekken. Op die manier zal één trein met drie minuten vertraging er vaak voor zorgen dat verschillende andere treinen vier of vijf minuten vertraging oplopen. Die treinen zullen dan op hun beurt weer andere treinen hinderen en zo ontstaat een sneeuwbaleffect.

Wat betreft het doorgeven van vertragingen is onze Brusselse Noord-Zuid-Verbinding (NZV) uiteraard de grote boosdoener. Een derde van alle treinen rijdt door de NZV en stopt in Brussel centraal op één van de amper zes beschikbare sporen. Tijdens de piekmomenten rijden daar nu bijna 20 treinen per spoor per uur. Aangezien treinen omwille van de veiligheid 3 minuten uit elkaar gehouden moeten worden, is het duidelijk dat daar geen marge over is en dat daar zeer veel vertragingen doorgegeven worden.

Wat kan er dan in Brussel gedaan worden?

We zouden de NZV kunnen ontlasten door andere Brusselse stations ten oosten en westen meer te gebruiken. Op langere termijn is dat waarschijnlijk een deel van de oplossing, maar voorlopig moeten heel veel pendelaars nu eenmaal in Brussel Centraal en Noord en Zuid zijn. Het aanleggen van een extra tunnel tussen Noord en Zuid of extra perrons in Brussel-Centraal blijkt niet alleen gigantisch duur te zijn, maar ook nauwelijks een effect te hebben op de stiptheid. Omdat uiteindelijk niet Brussel-Centraal de echte bottleneck is, maar wel de zogenaamde wisselzones tussen Noord en Centraal en tussen Zuid en Centraal.

Als er bijvoorbeeld een trein van helemaal onderaan in Noord naar helemaal bovenaan in Zuid moet, dan kruist die alle andere sporen en kunnen er op dat moment geen andere treinen gepland worden in die volledige wisselzone. Dat soort 'kruisende' treinen kunnen wel verminderd worden door het bouwen van zogenaamde 'fly-overs' buiten de NZV. Daardoor kan een trein die bovenaan moet zijn in Zuid, ineens al bovenaan binnenkomen in Noord. Uiteraard kosten die fly-overs veel geld, maar zo zijn er ondertussen wel enkele gebouwd en gepland. Hier blijkt dus nog maar eens hoe complex het probleem wel is.

Betere planning en opvolging

Toch zijn er volgens mij verschillende mogelijkheden om de stiptheid te verbeteren. Zo hebben wij van de KU Leuven, samen met Infrabel en NMBS, de voorbije jaren heel wat onderzoek gedaan naar een betere planning en opvolging van de treinen, net om het doorgeven van vertragingen aanzienlijk te verminderen. We richten ons daarbij op de reizigersstiptheid, en houden dus rekening met overstappen en met hoeveel reizigers op elke trein zitten.

Een eerste wiskundig model is ontwikkeld op basis van een belangrijke theorie uit het domein van productieplanning. Die theorie zegt dat als je een systeem wil optimaliseren, je eerst de bottleneck moet optimaliseren en daarna de rest van het systeem moet plannen in functie van die bottleneck.

Als we dat toepassen op het Belgische spoornet komen we uiteraard opnieuw in Brussel terecht.

We zijn vertrokken van het bestaande aanbod en hebben gekeken op welke manier en op welk moment we al die treinen best door de NZV kunnen laten rijden.

Om dat te bereiken hebben we eerst de treinen zo goed mogelijk gespreid in de ruimte. Het gevoeligste punt in een netwerk om vertragingen door te geven is dat punt waar per uur het meeste treinen passeren. Wij hebben de routes van de treinen aangepast om het aantal treinen op die meest gevoelige punten te verminderen. Op een aantal punten waar nu 18 treinen passeren per uur hebben wij dat aantal kunnen terugbrengen tot 15 of minder. Daarna hebben we de treinen op die gevoelige punten zo goed mogelijk proberen te spreiden in de tijd. Als er 15 treinen per uur over een bepaalde wissel moeten, proberen we die mooi om de 4 minuten in te plannen. Uiteraard is dat door de combinatie van gevoelige punten en die wirwar van treinen en wissels meestal niet volledig te realiseren, maar de wiskundige modellen zorgen ervoor dat we dat zo goed mogelijk benaderen.

Minder vertraging doorgeven

Als we dan kijken hoe het systeem presteert wanneer sommige treinen met vertraging aankomen in Brussel, dan blijkt dat we volgens onze simulaties de reizigerstijd in de praktijk doorheen de NZV met 15% kunnen verminderen en dat er veel minder vertragingen doorgegeven worden. Uiteraard moet nog gecontroleerd worden of deze optimale planning voor de NZV ook waargemaakt kan worden buiten Brussel. Daar is doorgaans meer capaciteit beschikbaar, dus dat zou moeten lukken, maar dat wordt in een volgende studie samen met NMBS en Infrabel verder onderzocht.

Een andere wiskundige methode is ontwikkeld om, voor het volledige netwerk, de dispatching te ondersteunen, het real-time opvolgen van alle treinen. Momenteel is er een systeem dat 10-15 minuten op voorhand kan voorspellen dat twee treinen, hetzelfde stuk spoor zullen nodig hebben. Er zal dus beslist moeten worden welke trein daar voorrang krijgt. Dat lijkt misschien een eenvoudig probleem omdat er maar twee mogelijke oplossingen zijn, de ene trein krijgt voorrang of de andere (wanneer je beide treinen geen andere route kan geven). Toch bestaat er op dit moment nergens ter wereld software die dan aangeeft welke van beide treinen eerst dat stuk infrastructuur mag gebruiken. Het blijkt dan ook een zeer complex probleem om in te schatten welke andere treinen beide treinen nog tegenkomen, waar en wanneer? Hebben die andere treinen al vertragingen? En welke treinen gaan die op hun beurt misschien vertragen?

Wij hebben nu een methode ontwikkeld die binnen enkele seconden de gevolgen van de twee mogelijke beslissingen zo goed mogelijk inschat, rekening houdend met de andere conflicten die ze waarschijnlijk nog zullen tegenkomen. Ook van die methode hebben we kunnen aantonen welke grote voordelen ze oplevert wanneer verschillende treinen verspreid over het netwerk kleine vertragingen oplopen. Momenteel wordt bij Infrabel bekeken hoe deze methode geïmplementeerd kan worden in hun bestaande systemen om dispatchers te ondersteunen.

Wiskundige modellen

Er is dus niet één pasklare oplossing om de stiptheid te verbeteren, maar algemeen is het belangrijk om voortaan de reizigersstiptheid te meten en op te volgen (ipv treinstiptheid) en bijkomende investeringen te doen in technologische innovatie, in nieuwe treinen en sporen.

Daarnaast is het belangrijk om een structurele samenwerking tussen spoorbedrijven en universiteiten op te zetten, zoals bijvoorbeeld in Nederland, om de dienstregeling op te bouwen vanuit de bottleneck en om verder in te zetten op wiskundige modellen. Wat dat betreft zijn de eerste stappen gezet.

Professor Pieter Vansteenwegen is hoofddocent openbaar vervoer aan de KU Leuven. Als onderzoeker houdt hij zich bezig met het vinden van oplossingen voor complexe problemen in verkeersinfrastructuur. Een deel van zijn onderzoek richt zich op het automatisch genereren van persoonlijke citytrip-tips. Met de resultaten kunnen toeristen hun ultieme getaway plannen.

De voornaamste conclusie uit verschillende jaren onderzoek naar de stiptheid van treinen is dat er geen wondermiddel bestaat voor dit bijzonder complex probleem. Toch zijn er verschillende mogelijkheden om de stiptheid te verbeteren. Vaak wordt verwezen naar landen zoals Zwitserland en Japan, als voorbeelden op vlak van stiptheid. Maar het heeft geen zin om ons met die landen te vergelijken want die hebben een heel andere geografie, ruimtelijk ordening en ook gewoon veel meer infrastructuur. In het geval van Japan komt daar ook nog een heel andere cultuur bij. Als er toch één iets is dat we van hen kunnen leren dan is dat het belang van te investeren in technologische innovatie en extra treinen en sporen. Voldoende capaciteit om een geplande dienstregeling te kunnen uitvoeren is immers cruciaal voor de stiptheid. Aanleg en onderhoud van sporen moet gebeuren in overleg tussen de verschillende spoorbedrijven.Een land waar we ons wel mee kunnen vergelijken is Nederland. Voor een vergelijkbaar en zelfs drukker gebruikt netwerk, is de treinstiptheid daar een stuk hoger dan bij ons. Maar nog belangrijker is dat men in Nederland sinds 2008 de reizigersstiptheid rapporteert in plaats van de treinstiptheid. Het grote voordeel van het meten van reizigersstiptheid is dat dan ook automatisch de aandacht verschuift van het op tijd laten rijden van treinen naar het op tijd ter plaatse brengen van de reizigers. Dat zou een belangrijke eerste stap kunnen zijn.Het is belangrijk te beseffen dat er altijd kleine vertragingen zullen ontstaan, bijvoorbeeld wanneer er extra drukte is, door spoorlopers of wanneer het weer tegen zit... Het komt er dus op aan het doorgeven van die kleine vertragingen te verminderen. Door één vertraagde trein zullen andere treinen moeten remmen, wachten en terug optrekken. Op die manier zal één trein met drie minuten vertraging er vaak voor zorgen dat verschillende andere treinen vier of vijf minuten vertraging oplopen. Die treinen zullen dan op hun beurt weer andere treinen hinderen en zo ontstaat een sneeuwbaleffect.Wat betreft het doorgeven van vertragingen is onze Brusselse Noord-Zuid-Verbinding (NZV) uiteraard de grote boosdoener. Een derde van alle treinen rijdt door de NZV en stopt in Brussel centraal op één van de amper zes beschikbare sporen. Tijdens de piekmomenten rijden daar nu bijna 20 treinen per spoor per uur. Aangezien treinen omwille van de veiligheid 3 minuten uit elkaar gehouden moeten worden, is het duidelijk dat daar geen marge over is en dat daar zeer veel vertragingen doorgegeven worden.We zouden de NZV kunnen ontlasten door andere Brusselse stations ten oosten en westen meer te gebruiken. Op langere termijn is dat waarschijnlijk een deel van de oplossing, maar voorlopig moeten heel veel pendelaars nu eenmaal in Brussel Centraal en Noord en Zuid zijn. Het aanleggen van een extra tunnel tussen Noord en Zuid of extra perrons in Brussel-Centraal blijkt niet alleen gigantisch duur te zijn, maar ook nauwelijks een effect te hebben op de stiptheid. Omdat uiteindelijk niet Brussel-Centraal de echte bottleneck is, maar wel de zogenaamde wisselzones tussen Noord en Centraal en tussen Zuid en Centraal. Als er bijvoorbeeld een trein van helemaal onderaan in Noord naar helemaal bovenaan in Zuid moet, dan kruist die alle andere sporen en kunnen er op dat moment geen andere treinen gepland worden in die volledige wisselzone. Dat soort 'kruisende' treinen kunnen wel verminderd worden door het bouwen van zogenaamde 'fly-overs' buiten de NZV. Daardoor kan een trein die bovenaan moet zijn in Zuid, ineens al bovenaan binnenkomen in Noord. Uiteraard kosten die fly-overs veel geld, maar zo zijn er ondertussen wel enkele gebouwd en gepland. Hier blijkt dus nog maar eens hoe complex het probleem wel is.Toch zijn er volgens mij verschillende mogelijkheden om de stiptheid te verbeteren. Zo hebben wij van de KU Leuven, samen met Infrabel en NMBS, de voorbije jaren heel wat onderzoek gedaan naar een betere planning en opvolging van de treinen, net om het doorgeven van vertragingen aanzienlijk te verminderen. We richten ons daarbij op de reizigersstiptheid, en houden dus rekening met overstappen en met hoeveel reizigers op elke trein zitten.Een eerste wiskundig model is ontwikkeld op basis van een belangrijke theorie uit het domein van productieplanning. Die theorie zegt dat als je een systeem wil optimaliseren, je eerst de bottleneck moet optimaliseren en daarna de rest van het systeem moet plannen in functie van die bottleneck.Als we dat toepassen op het Belgische spoornet komen we uiteraard opnieuw in Brussel terecht.We zijn vertrokken van het bestaande aanbod en hebben gekeken op welke manier en op welk moment we al die treinen best door de NZV kunnen laten rijden.Om dat te bereiken hebben we eerst de treinen zo goed mogelijk gespreid in de ruimte. Het gevoeligste punt in een netwerk om vertragingen door te geven is dat punt waar per uur het meeste treinen passeren. Wij hebben de routes van de treinen aangepast om het aantal treinen op die meest gevoelige punten te verminderen. Op een aantal punten waar nu 18 treinen passeren per uur hebben wij dat aantal kunnen terugbrengen tot 15 of minder. Daarna hebben we de treinen op die gevoelige punten zo goed mogelijk proberen te spreiden in de tijd. Als er 15 treinen per uur over een bepaalde wissel moeten, proberen we die mooi om de 4 minuten in te plannen. Uiteraard is dat door de combinatie van gevoelige punten en die wirwar van treinen en wissels meestal niet volledig te realiseren, maar de wiskundige modellen zorgen ervoor dat we dat zo goed mogelijk benaderen.Als we dan kijken hoe het systeem presteert wanneer sommige treinen met vertraging aankomen in Brussel, dan blijkt dat we volgens onze simulaties de reizigerstijd in de praktijk doorheen de NZV met 15% kunnen verminderen en dat er veel minder vertragingen doorgegeven worden. Uiteraard moet nog gecontroleerd worden of deze optimale planning voor de NZV ook waargemaakt kan worden buiten Brussel. Daar is doorgaans meer capaciteit beschikbaar, dus dat zou moeten lukken, maar dat wordt in een volgende studie samen met NMBS en Infrabel verder onderzocht.Een andere wiskundige methode is ontwikkeld om, voor het volledige netwerk, de dispatching te ondersteunen, het real-time opvolgen van alle treinen. Momenteel is er een systeem dat 10-15 minuten op voorhand kan voorspellen dat twee treinen, hetzelfde stuk spoor zullen nodig hebben. Er zal dus beslist moeten worden welke trein daar voorrang krijgt. Dat lijkt misschien een eenvoudig probleem omdat er maar twee mogelijke oplossingen zijn, de ene trein krijgt voorrang of de andere (wanneer je beide treinen geen andere route kan geven). Toch bestaat er op dit moment nergens ter wereld software die dan aangeeft welke van beide treinen eerst dat stuk infrastructuur mag gebruiken. Het blijkt dan ook een zeer complex probleem om in te schatten welke andere treinen beide treinen nog tegenkomen, waar en wanneer? Hebben die andere treinen al vertragingen? En welke treinen gaan die op hun beurt misschien vertragen? Wij hebben nu een methode ontwikkeld die binnen enkele seconden de gevolgen van de twee mogelijke beslissingen zo goed mogelijk inschat, rekening houdend met de andere conflicten die ze waarschijnlijk nog zullen tegenkomen. Ook van die methode hebben we kunnen aantonen welke grote voordelen ze oplevert wanneer verschillende treinen verspreid over het netwerk kleine vertragingen oplopen. Momenteel wordt bij Infrabel bekeken hoe deze methode geïmplementeerd kan worden in hun bestaande systemen om dispatchers te ondersteunen.Er is dus niet één pasklare oplossing om de stiptheid te verbeteren, maar algemeen is het belangrijk om voortaan de reizigersstiptheid te meten en op te volgen (ipv treinstiptheid) en bijkomende investeringen te doen in technologische innovatie, in nieuwe treinen en sporen.Daarnaast is het belangrijk om een structurele samenwerking tussen spoorbedrijven en universiteiten op te zetten, zoals bijvoorbeeld in Nederland, om de dienstregeling op te bouwen vanuit de bottleneck en om verder in te zetten op wiskundige modellen. Wat dat betreft zijn de eerste stappen gezet.Professor Pieter Vansteenwegen is hoofddocent openbaar vervoer aan de KU Leuven. Als onderzoeker houdt hij zich bezig met het vinden van oplossingen voor complexe problemen in verkeersinfrastructuur. Een deel van zijn onderzoek richt zich op het automatisch genereren van persoonlijke citytrip-tips. Met de resultaten kunnen toeristen hun ultieme getaway plannen.