Planejamento de circulação de trens com base em meta-planejamento

• Processo: 16/14633-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2016
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Metodologia e Técnicas da Computação
• Pesquisador responsável: Plínio Roberto Souza Vilela
• Beneficiário: Hercilio Goulart da Silva
• Vinculado ao auxílio: 15/50478-0 - Planejamento de circulação de trens com base em meta-planejamento, AP.PIPE
• Assunto(s): Planejamento de transportes Ferrovias Trens Algoritmos Sistemas discretos Sistemas distribuídos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Planejamento de Trens | Sistema distribuído | Otimização baseada em Heurísticas

Resumo

Este projeto de pesquisa está relacionado com a melhoria da qualidade do planejamento de trens gerado atualmente pela ferramenta CFlex Movement Planner. O núcleo base dessa ferramenta é seu engine de planejamento chamado Circulation Planning Engine, Core Engine ou simplesmente Engine. O Engine implementa um algoritmo baseado em simulação de eventos discretos e heurísticas para calcular o planejamento dos trens. Esse algoritmo tem uma série de vantagens em relação aos algoritmos baseados em, por exemplo, otimização matemática. A principal delas é a capacidade de representação das entidades de domínio e das restrições consideradas no cálculo da circulação, isso permite que a solução seja mais aderente às necessidades dos clientes. Além disso, o Engine também é capaz de produzir resultados válidos de circulação de trens (sem bloqueios na malha) em um tempo de processamento que permite o seu uso em ambiente operacional, ou seja, computando um resultado válido em alguns segundos e não minutos ou horas como no caso de outros algoritmos encontrados na literatura. Essas características permitem à CFlex uma vantagem competitiva no mercado. Por outro lado os princípios implementados no algoritmo trazem algumas desvantagens pontuais que são difíceis de serem tratadas sem subverter o funcionamento do algoritmo e sua estabilidade. De certa forma fornecemos uma solução válida considerada boa, mas não necessariamente ótima. Algumas decisões tomadas em escopo local podem não representar as melhores opções quando consideramos o escopo de planejamento sob uma perspectiva mais global. Para reduzir o impacto dessas limitações estamos propondo o desenvolvimento de um framework muito mais amplo de cálculo de planejamento. Nesse novo framework, chamado Meta-Planning Engine, criaremos um cluster de planejamento que funcionará de forma totalmente transparente para o restante da ferramenta. Nesse cluster de planejamento teremos a possibilidade de executar várias versões modificadas do Engine, essas modificações são inseridas pelos chamados operadores de mutação. Além de também conseguirmos executar implementações de algoritmos que se apoiem em outros princípios para o cálculo do planejamento. Como resultado quebraremos um paradigma que perdura na ferramenta desde a sua idealização na década de 1990. Não estaremos mais restritos à execução de apenas uma instância/versão do engine para computar a solução desejada pelo usuário da ferramenta. Poderemos ter várias versões com parâmetros diferentes todas executando em paralelo, outras implementações de algoritmos e até mesmo ferramentas adicionais para permitir ajustes dinâmicos na ferramenta de acordo com o cenário de circulação que se apresenta no momento. Tudo isso de maneira transparente para o usuário final. O principal resultado esperado é uma melhoria significativa nos resultados de planejamento apresentados para o cliente. Mas espera-se também uma minimização na possibilidade de erros de regressão que impactam a operação dos clientes, sempre podemos manter a última versão estável do engine executando evitando a ocorrência de regressões. Uma série de questões de pesquisa foram respondidas durante a fase de estudo de viabilidade do projeto, outras questões deverão ser respondidas ao longo da Fase 2 do projeto.