En la presente investigación, se aborda una de las causas de los retrasos causados por las averías en los vagones de mercancías. Asimismo, se consideran diferentes tipos de reparaciones, así como el uso de nodos, en el modelo de optimización propuesto para reducir costes, tiempo y contaminación, además de optimizar la operación de las estaciones ferroviarias. En otras palabras, en este estudio, se investiga el problema de la gestión del mantenimiento y la reparación de vagones defectuosos como parte del diseño de la red logística de nodos ferroviarios. El uso de nodos ferroviarios puede reducir el tiempo de prestación del servicio, además de reducir significativamente los costes. De hecho, los canales de integración de pedidos y la gestión del transporte mediante autopistas entre nodos reducen los costes operativos y las emisiones de contaminantes. Además, se tienen en cuenta condiciones reales, como el coeficiente de descuento temporal en el transporte entre nodos, ya que existen diversos ejemplos en los que la consolidación de carga y la gestión del transporte pueden reducir los costes operativos.
Las principales contribuciones de la presente investigación son las siguientes:
-Uso de nodos en la red ferroviaria para la gestión de vagones defectuosos.
-Definición de las funciones ambientales y sociales para la recogida de vagones defectuosos.
-Reducción de los retrasos en la llegada de vagones de mercancías.
-Proporcionar un modelo de programación matemática multiobjetivo sostenible para la recogida y reparación de vagones defectuosos en la red de transporte ferroviario.
Una revisión de la literatura demuestra que ningún estudio ha considerado los nodos de la red ferroviaria para vagones defectuosos. Tampoco existe ninguna investigación que aborde las funciones ambientales y sociales de la recogida de vagones defectuosos. Asimismo, hasta la fecha no se ha propuesto ningún modelo de optimización para reducir los retrasos en la llegada de vagones de mercancías. Tampoco existe ningún estudio que haya desarrollado un modelo de optimización multiobjetivo sostenible para la recogida y reparación de vagones defectuosos en la red de transporte ferroviario.
En este estudio, se propone un modelo de programación matemática para el problema de la gestión de las reparaciones de vagones con el objetivo de reducir los retrasos en la recepción de las solicitudes de los clientes. Según las estadísticas disponibles, la avería de un vagón es una causa importante de los retrasos en la recepción de las solicitudes de los clientes. Es evidente que cualquier reparación requiere tiempo y dinero, además de causar retrasos. Una de las soluciones fundamentales para este problema es crear canales de comunicación adecuados para recoger los vagones averiados y enviarlos al centro de reparación más cercano. También es necesario descargar los vagones, cuya carga se entrega a los clientes en otros trenes. Cabe destacar que, si los vagones defectuosos no se retiran del tren, este debe detenerse hasta que se completen las reparaciones, lo que causa numerosos retrasos. Mejorar el mantenimiento de los vagones puede reducir significativamente las averías, los descarrilamientos y los retrasos, lo que a su vez puede aumentar la productividad, la capacidad y la fiabilidad de la red (Schlake et al., 2011; Nagy y Csiszár, 2015).
Por lo tanto, en esta investigación se presenta un modelo de optimización para minimizar los costes de transporte según el nivel de demanda de cada cliente (estación). Se supone que se seleccionan como centros algunas estaciones que disponen de infraestructuras técnicas y de comunicación más adecuadas y que los vagones defectuosos se envían a otras estaciones a través de redes de comunicación entre centros, con lo que se reducen tanto los costes como los tiempos de entrega.
En este estudio, se desarrolló un modelo de programación matemática multiobjetivo para el problema de optimización de la gestión del mantenimiento y la reparación de vagones defectuosos en la red logística de un centro ferroviario. El uso de estaciones ferroviarias centrales reduce los costes y el tiempo de entrega del servicio. Los canales de integración de pedidos, así como el transporte entre centros, reducen los costes operativos y generan condiciones prácticamente óptimas. La consideración del coeficiente de descuento temporal en el transporte entre centros ha acercado el problema a las condiciones reales, dado que existen diversos ejemplos en los que la consolidación de envíos y la gestión del transporte pueden reducir los costes operativos. En otras palabras, en la presente investigación, el diseño de la red logística ferroviaria central en el sistema de mantenimiento y reparación de vagones se ha estudiado como un problema de optimización matemática con el objetivo de mejorar la gestión del flujo de mercancías entre los puntos de venta. Se utilizó el método EC para resolver el modelo multiobjetivo. Los resultados obtenidos demuestran que el modelo propuesto es capaz de generar soluciones globales viables y óptimas. Asimismo, según el análisis de sensibilidad, un aumento de la capacidad conlleva una disminución del valor de la función objetivo.
En otras palabras, si la capacidad de vagones aumenta, el número de vehículos requeridos y los costos asociados se reducirán. De hecho, cuanto mayor sea la capacidad de carga, más fácil será gestionar el flujo entre los centros y el transporte directo, por lo que el número de vehículos disminuirá. Además, el costo de todo el sistema se ve afectado por el aumento o la disminución del costo de establecer la infraestructura. Cabe señalar que los valores de otras partes de la función objetivo también han aumentado o disminuido, lo que indica el gran impacto de este parámetro en los resultados. Se espera que con el aumento o la disminución del costo, el número de centros seleccionados disminuya o aumente y, por lo tanto, se modifique todo el flujo de transporte. Además, aumentar o disminuir el valor del parámetro HLkl conduce a la disminución o el aumento del número de centros. Asimismo, se ha concluido que con los cambios en la demanda, los valores de la función objetivo y el número de vehículos han cambiado, lo que demuestra el considerable impacto de este parámetro en los resultados. Finalmente, con el aumento del coeficiente de descuento temporal y los cambios en la demanda, el valor de la función objetivo ha disminuido y aumentado según lo previsto, lo que demuestra el correcto funcionamiento del modelo propuesto, acorde con la realidad.
Para futuras investigaciones, se pueden hacer las siguientes sugerencias. Se deben considerar en el modelo diferentes modos de transporte, como el marítimo, el terrestre y el aéreo. Dado que el problema de diseño de la red es NP-hard, los algoritmos heurísticos pueden aprovecharse para resolver problemas de gran envergadura. Asimismo, se pueden emplear otros métodos, como el enfoque orientado a datos y la programación posibilista, para abordar la incertidumbre.
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DOI: 10.1504/EJIE.2025.10064728
