Forskningsprogram för kapacitetsanalys och simulering Vid Trafik och Logistik KTH

Transkript

1 Forskningsprogram för kapacitetsanalys och simulering Vid Trafik och Logistik KTH KTH Bo-Lennart Nelldal Adj. professor 0-0- KTH - Systemsyn Intäkt Lönsamhet Konkurrens/ samverkan Effektiva tågsystem Kostnad

2 KTH organisation Styrelse BV, KTH, Bombardier, Tågoperatörerna m fl Föreståndare Prof. Stefan Östlund, EKC Trafik och Logistik Adj. Prof. Bo-Lennart Nelldal Järnvägsteknik Prof. Mats Berg Elektriska maskiner Prof. Stefan Östlund Byggvetenskap Prof. Håkan Sundquist Lättkonstruktioner Tekn. Dr. Per Wennhage Fordonsdynamik Prof. Annika Stensson MWL Ljud o Vibrationer Tekn. Dr. Ulf Carlsson Maskinelement Tekn. Dr. Ulf Olofsson Forskningsområden - Tågtrafikplanering Persontrafik Utbud och efterfrågan Godstransporter Utbud och efterfrågan Kapacitetsanalys Kapacitetsutnyttjande och simulering

3 Miljarder tonkilometer Miljarder personkilometer,0 Persontrafik på järnväg 0-00 Ekonomiska krisen 0,0,0,0,0 Resor >00 km,0 Resor<00 km 0, Källa: KTH 0 Långväga gods per transportmedel 0 0 Lastbil Båt utrikes Järnväg 0 Båt inrikes 0 Älvflottning Källa: Jakob Wajsman, Banverket

4 Personkilometer/Platskilometer Många tåg ger stora förseningar Antal tåg/dag Godståg grönt Persontåg svart Totalt grönt+svart Försenade persontåg % per sträcka % 0% 0% 0% 0% Endast klass X000-beläggningsgrad -00 Förlängda tåg med klass Start yeild managent Låga just nu-priser Dubbla tåg i vissa avgångar 0% 0% 0% 0%

5 Simuleringsmodell Implementering av Railsys i Sverige Forskningsprogram KTH Enkelspår Mötesstationer-partiella dbsp Analytisk modell Enkelspår Planerade eller parerande tågmöten Förbigångar dbsp Trafikstruktur-prestanda Konsumerad kapacitet Botniabanan Trafikstruktur-kapacitet Simulering Dubbelspår Störningar-Trafikstruktur Simulering Knutpunkter Korsande tågvägar, uppehåll Analytisk modell Överbelastad infra Kapacitet m h t punktlighet Simulering och statistisk Tidtabellsläggning med simulering Utvecklingsprojekt Utbildning Tågtrafikplanering-Simulering Kompetens- Uppbyggnad KTH-BV-Branschen Uppdrag Kapacitetsanalys, Simulering KTH - Kapacitetsanalys vid Trafik och logistik Doktorandprojekt Kapacitet för person- och godstrafik på Botniabanan Anders Lindahl Modeller för kapacitetsanalys på enkel- och dubbelspår Olov Lidfeldt Överbelastad infrastruktur var går gränsen? Anders Lindfeldt Tidtabellsplanering med hjälp av simulering Hasse Sipilä Uppdrag Implementering av Railsys i Sverige Stockholms Central Simulering av Svealandsbanan, Ostlänken mm Simulering av punktlighetsåtgärder X000 Sthlm-Göteborg Kapacitetsanalys av stambanorna med och utan höghastighetståg

6 Examensarbeten kapacitetsanalys - Exempel Kapacitetsanalys av tågtrafik i Stockholmsregionen. Fallstudie med beräkningsmetod. (00) Förbigångar i höga hastigheter på Götalandsbanan mellan Göteborg och Borås (00) Analys av åtgärder för ökad punktlighet vid avgång söderut från Stockholms Central. (00) Effekter av signalsystemet ERTMS (00). Better punctuality between Södertälje and Katrineholm a simulation approach (00). Evaluation of Punctuality for Different Train Traffic Intensities on High Speed Lines with Simulation. (00) Evaluation of ETCS on Railway capacity in congested areas a case study witin the network of Stockholm (00) Infrastruktur för flexibel tågföring Bakgrund: Infrastrukturen konstruerades ofta för en tidtabell med en fordonstyp Tågtrafiken utvecklas snabbt: Nya banor, fler tåg, nya tåg, fler operatörer, mer förseningar. Infrastrukturen måste byggas för att klara olika tidtabeller och mer robust mot förseningar Hypotes: Infrastrukturen som variabel testa ett stort anal tidtabeller systematiskt Utveckling av analytiska modeller för att analysera Mötesstationer på enkelspår Partiella dubbelspår Förbigångsstationer på dubbelspår

7 Crossing time [min] Crossing time [min] Crossing time function Crossing time for any point along the line Running time [min] Minimum crossing time At partial double track: sek per train (because of restricted speed in point) At station with stop for passenger: 0 minutes 0 Et Kju Häd Mby Ryb - Lg Nkv Söö At station in the forest : min ( min per train) Stations Crossing time function Investments in infrastructure with a new crossing station and extended double track Running time [min] Et Kju Häd Sgs Mby Stations Lg Nkv Söö

8 Implementering av forskningsresultat - Analys 00, Beslut 00, färdigt 00 inom kraftsamling Mälardalen Eskilstuna-Stockholm Eskilstuna C Kjula Barva Strängnäs Härad Malmby Läggesta Grundbro v ö Nykvarn Södertälje syd Almnäs Flemingsberg Stockholm C Flen Åkers styckebruk Järna Fler (korta) mötesstationer: Avståndet halveras från till, km Förlängning av det partiella dubbelspåret till Nykvarn: En station till på dubbelspåret ger längre tid på dubbelspåret och högre hastighet utan växel på linjen En mötestation kommer att byggas i Strängnäs så snart som möjligt Simulering KTH använder Railsys utvecklat vid IVE (Institut fur Verkehr und Eisenbahnteknik) i Hannover Railsys utvecklas av forskare vid IVE och implementeras av RMCon (Rail Management Consultants) Är ett kommersiellt program som används av konsulter, infrastrukturhållare och operatörer i flera länder KTH har samarbetsavtal med IVE, professor Thomas Siefer och tekn. doktor Alfons Radtke, RMcon Trafikverket använder Railsys som simuleringssystem

9 Tidtabellsplanering med hjälp av simulering Syfte: Förbättrad punktlighet och ökad kapacitet Samarbetsprojekt mellan SJ, BV och KTH Förena teori och praktik Testa nya metoder Tillämpning på tre banor: Västra Stambanan Stockholm-Göteborg Södra Stambanan Katrineholm-Malmö Ostkustbanan Gävle-Sundsvall Metoder Tidtabellsanalys Riskanalys Analys av förseningsfördelningar Konstruktion av förseningsfördelningar Planering: Tidtabellskonstruktion Simulering Operativa tester

10 Jämförelsevärden verkligheten Jämförelsevärden simulering Operatörsförseningar - 0% Fordonsförseningar - 0% Operatörs- och fordonsförseningar - 0% Infrastruktursförseningar -% Inga avgångsförseningar Inga undervägsförseningar Op.- och ford.- förseningar -0% Infra.- förseningar -% Avgång min % Alla tillägg i slutet Bättre prioritet Simulering av minskade störningar för X 000 Stockholm-Göteborg Ankomst Göteborg jämförelse 00% 0% 0% % % % % % % % 0% % % 0% 0% 0% 0% 0% % 0% 0% 0% Västra Stambanan - Simulerade alternativ Avdrag minuter på körtidsmarginal Tillägg minuter på körtidsmarginal Större tåglägeskanaler för X minst minuter mot andra tåg I alternativen har lösningar sökts som inte ger för stor påverkan på andra tåg Främst ändras godståg 0

11 % % Resultat Stockholm-Göteborg - Andel tåg inom rätt tid + minuter 00 T0 avdrag tillägg kanalsep Cst Flb Söö Gn Fle K H Lå Sk F Hr A P G Västra stambanan Gnesta - Konflikt X Gnestapendeln Fem X-tåg (Göteborg Stockholm) har liten marginal mot avgående pendeltåg i Gnesta, - min Korrigering görs för att öka marginalen till fem respektive åtta minuter Tydlig förbättring för X-gruppen

12 KTH Trafik och Logistik - Analys för Banverket Kapacitetsanalys av det svenska järnvägsnätet Redovisas i tre delrapporter:. Hur många tåg kan man köra? En analys av teoretisk och praktisk kapacitet. Bearbetning och analys av databas över infrastruktur, trafik, tidtabell och förseningar. Förslag till åtgärder för att öka kapaciteten på kort sikt Kapacitetsanalys databas från banstat, tför mm Infrastruktur Tidtabell Trafik Förseningar Enkelspår: Antal tåg Efterfrågan Merförseingar per stationssträcka Avstånd mellan mötestationer (km) Persontåg/Godståg/Totalt Antal bruttoton/dag normerat per 00 km max Antal passagerare per dag min Antal tåg per dag Persontåg/Godståg/Totalt medel Tågstorlek Fördelade på hastighetsgrupper standardavvikelse Antal tåg per timme: I maxtimmen Vilken timme Godståg (ej VUT) Andel merförsenade tåg % -spårs stationer I högtrafik: Tåglängd (m) På morgonen 0-0 medel Merförsening i min medel för försenade tåg Samtidig infart På eftermiddagen - max Merförsening i min median för försenade tåg Under dagtid - och -0 andel tåg med 0% av maxlängd Dubbellspår: Under natten 0-0 Tågvikt (ton) Standardavvikelse för föseningar Avstånd mellan förbigångsstationer (km) medel max Hastighet max min max andel tåg med 0% av maxvikt medel min Axellast (ton) standardavvikelse medel medel std max Alla banor och stationer: andel vagnaxlar med 0% av maxlast Hinderfri längd Hastighetskillnader min Andel tåg efter genomsnittshastighet Persontåg (ej tjänstetåg) medel i hastighetsgrupper Andel små tåg max Snabba tåg >0 km/h <= vagnar eller axlar Medelsnabba tåg 0-0 km/h Andel stora tåg Uppställning av vagnar Långsamma tåg < 0 km/h <vagnar eller axlar Korsande tågvägar

13 ,,,, 0 Godståg Medellängd meter Hastighetsskillnader Kvot mellan snabba och långsamma tåg (alla tåg),,, 0, ,,,, 0,, 0, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0,, 0,,,,,, Databas över infrastruktur, trafik, tidtabell och förseningar, Försenade persontåg % per sträcka Försening Median minuter per 00 km Försening Standardavvikelse i minuter per 00 km,, 0,, 0,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 0 0

14 Överbelastad infrastruktur - var går gränsen? Syfte: Att ta fram volume-delay-fuktion för järnväg Metod: Att ta fram samband mellan antal tåg, blandningen av tåg och resulterande förseningar Ska kunna användas för att bestämma hur många tåg som kan köras givet en viss kvalitet Kapacitet i Getingmidjan med olika signalsystem

15 Utveckling av forskningen: - Signalsystemets påverkan på kapacitet Signalsystemet har stor betydelse för kapaciteten KTH järnvägsgrupp bedriver kursverksamhet i signalsystem tillsammans med järnvägsbranschen Det behövs många nya signalingenjörer i framtiden Stora investeringar i järnvägar i hela världen Det nya signalsystemet ERTMS implementeras Många signalingenjörer går i pension Hur ska framtidens signalsystem och trafikstyrning utformas för att få högre kapacitet och mindre förseningar? Detta utgör en grund för en utvecklad av forskning vid KTH Mer information: Hemsida: Kontakt: bolle@infra.kth.se