Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Slutrapport för delstudie 1 i proetet FLOAT - Beslutstöd för proativ trafiledning på Malmbanan Sammanfattning I forsningsproetet FLOAT utveclar och utvärderar vi oncept, principer och metoder för beräningsstöd som syftar till att underlätta trafiledarens arbete i den operativa driften. Det är doc allmänt änt att det är svårt att snabbt, i realtid, lösa omplexa optimeringsproblem såsom operativ omplanering av tågtrafi är. Det finns således ett reellt behov av att studera olia metoder för att formulera problemet väl, att utvecla och utvärdera effetiva lösningsmetoder och framför allt att undersöa dess pratisa tillämpbarhet. Det är dessa utmaningar som är centrala i FLOAT. Proetet FLOAT består av två delstudier, där den första fouserar på förutsättningarna på Malmbanan medan den andra delstudien fouserar på Södra Stambanan. I denna rapport sammanfattas arbetet inom den första delstudien. Arbetet är utfört av Bleinge Tenisa Högsola på uppdrag av Trafiveret och finansierat inom ramen för KAJTs versamhet. Ett antal representanter från Trafiveret och forsare inom KAJT har under april 2016 erbudits mölighet att ge synpunter på en remissversion av denna rapport. Trafiverets synpunter har inarbetats i denna slutgiltiga version av rapporten. Från forsare inom KAJT har inga synpunter på rapporten inommit. Inom proetet har vi gort en enlare analys av undervägspuntligheten av trafien på sträcan Narvi-Kiruna för att få en bättre bild av i hur pass stor omfattning trafien avvier från atuell tidtabell i pratien. Analysen baseras på utdrag av data från LUPP för perioden ma 2014 samt perioden anuari-ma 2015. Analysen visar att trafien mycet ofta avvier från atuell tidtabell, vilet sapar merarbete för trafiledarna. Inom proetet har vi även utveclat och experimentellt utvärderat optimeringsmetoder för omplanering av trafien vid störningar och andra avvielser från tidtabeller. Experimenten har baserats på ett antal störningsscenarier av olia typer. Baserat på vald målfuntion som minimerar förseningar, så tar optimeringsmetoden beslut om: Tågens anomst- och avgångstider Spårval på linen och stationer (inl. plattformsval) Tågordningen (inl. möten och förbigångar). Vi har även disuterat våra resultat och behoven av beslutstödande funtioner med personalen i Boden och det verar finnas ett betydande behov av grundläggande beslutsstödande funtioner. Det som därför verar mest relevant att arbeta vidare med i nuläget utifrån Trafiverets behov och förutsättningar är två funtioner: 1) En leveransvalitetssärande funtion som an putsa till och trimma planen och onflitreglera tågplanen mm när den går över till trafiledningen från orttidsplaneringen, samt 2) En onsevensanalytis funtion som i realtid bedömer atuell plan och dess sannolia onsevenser över tiden samt som ev. föreslår mindre usteringar av planen vid behov. 1
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 1. Inledning Att trafiledarnas arbetsuppgifter är mycet omplexa och tidvis enormt ognitivt belastande är de allra flesta överens om sedan länge. Samtidigt är tillgången till beslutstöd och hälpmedel mycet begränsad. Eftersom trafien i stora delar av det svensa ärnvägsnätet har blivit alltmer intensiv och oregelbunden de senaste åren och efterfrågan på transparenta, ändamålsenliga operativa prioriteringsriterier har lyfts fram, så har det blivit ännu tydligare att det finns ett behov av beslutstöd för trafiledarna. I forsningsproetet FLOAT utveclar och utvärderar vi oncept, principer och metoder för beräningsstöd som syftar till att underlätta trafiledarens arbete i den operativa driften. Det är doc allmänt änt att det är svårt att snabbt, i realtid, lösa omplexa optimeringsproblem såsom operativ omplanering av tågtrafi är. Det finns således ett reellt behov av att studera olia metoder för att formulera problemet väl, att utvecla och utvärdera effetiva lösningsmetoder och framför allt att undersöa dess pratisa tillämpbarhet. Det är dessa utmaningar som är centrala i FLOAT. Proetet FLOAT består av två delstudier, där den första fouserar på förutsättningarna på Malmbanan medan den andra delstudien fouserar på Södra Stambanan. I denna rapport sammanfattar vi arbetet inom den första delstudien. Arbetet har utförts av Johanna Törnquist Krasemann på Bleinge Tenisa Högsola och proetet finansieras av Trafiveret inom ramen för KAJTs versamhet. Ett antal representanter från Trafiveret och forsare inom KAJT har under april 2016 erbudits mölighet att ge synpunter på en remissversion av denna rapport. Trafiverets synpunter har inarbetats i denna slutgiltiga version av rapporten. Från forsare inom KAJT har inga synpunter på rapporten inommit. 2. Malmbanan: Förutsättningar, behov och möligheter Den enelspåriga Malmbanan i norra Sverige tänar som en vitig transportlän för att transportera malm från gruvor i bl.a. Kiruna, Svappavaara och Malmberget till hamnarna i Narvi, Norge, samt Luleå. På banan ör även en hel del annan godstrafi samt persontrafi. Sträcan Kiruna-Risgränsen trafierades under 2014 av ca 30 tåg per dygn där 20% var passagerartåg, 60% malmtåg och 20% andra godståg. Malmbanan delas in i det norra omloppet (Narvi-Kiruna) och det södra omloppet (Kiruna- Luleå). Den norsa delen mellan Risgränsen och Narvi går även under namnet Ofotenbanan. Malmbanan är ca 500 m lång, eletrifierad och tillåter axellaster upp till 30 ton (STAX 30) och största tillåtna vit per meter (STVM) är 12 ton. De tyngst lastade malmtågen väger ca 8600 ton, har 68 vagnar och är 750m som längst. Motsvarande olastat malmtåg väger ca 1470 ton. Andra godståg väger omring 3400 ton och är på 430m (uppgifter från tidtabellen för 2014, T14). Kapaciteten på Malmbanan har länge ansetts otillräclig för att möta atuellt och framtida behov av tåglägen. Under flera år har ett antal utredningar genomförts för att studera atuella apacitetshöande åtgärder 1. Däribland förlängning av ortare mötesstationer eftersom det är långa tidsavstånden mellan de stationer som tillåter möten eller förbigångar av två långa malmtåg (750m), vilet medför onödigt långa restider på sträcan. 1 Trafiveret, Malmbanan bangårdsförlängning: Laaträs, Kosivaara, Ripats och Lappberg Slutrapport anuari 2012, Dnr TRV2010/33470. 2
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Som exempel an nämnas att ett södergående, olastat malmtåg hade i T14 på sträcan Börnfell-Kiruna en planerad gångtid på 3 timmar och 11 minuter, varav ca 2h är fatis örtid. Det innebär att mer än 1/3 av den planerade gångtiden är tidtabelltenis tid för möten. Ett norrgående, lastat malmtåg från Kiruna har däremot en planerad örtid på 2 timmar och 33 minuter, där då endast ca 10 minuter utgörs av marginaltid och tidtabelltenis tid. I nedan figurer återges sträcan och de förutsättningar som gällde under tidtabellsåret 2014 och som ocså är de förutsättningar som gällt för de scenarier och experiment vi fouserat på. Det vill säga apacitetshöande åtgärder som slutfördes under 2014 är inte inluderade. Figur 1. Illustration av Malmbanans sträcning och driftplatsernas apacitet enligt förutsättningarna för T14. Egen bearbetning av figurer tillhandahållna av Trafiveret. Under 2011-2014 genomfördes bangårdsförlängningar av Kopparåsen, Abiso, Kaisepate, Rensön, Ripats och Laaträs. Så i dagsläget (mars 2016) an 27 av 53 mötesstationer lara av att samtidigt hantera två eller fler långa tåg på 750m. Det har inneburit att antalet malmtåg 3
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 successivt har unnat öa. Idag går det 22 malmtåg per dygn mellan Kiruna och Narvi (i båda ritningarna) och mellan Malmberget och Luleå går det tio tåg per dygn. Nu planerar Trafiveret att utöa apaciteten ytterligare genom att bygga dubbelspår på sträcan Kiruna Risgränsen där den första etappen blir den 50m långa sträcan mellan Peuravaara och Bergfors 2. Byggstart är tidigast 2019, enligt Trafiveret. För att öa apaciteten på den norsa delen av Malmbanan, Ofotenbanan, har även Jernbaneveret genomfört åtgärdsvalstudier och föreslår dubbelspår inl. en längre tunnel som ansluter den svensa delen vid Vasseaure. På sit ommer även signalsystemet på Malmbanan att ersättas för att möta EUs rav och införandet av detta ommer att räva temporära apacitetsredutioner. Det är änt att framför allt godstågen frevent avgår både betydligt för tidigt och för sent på Malmbanan och därmed föler trafien ofta inte tidtabellen, utan avgångs- och anomsttider behöver frevent usteras och möten flyttas. Denna flexibilitet är naturligtvis nödvändig men medför en extra arbetsbelastning för trafiledningen. Inom proetet har vi gort en enlare analys av undervägspuntligheten av trafien på sträcan Narvi-Kiruna för att få en bättre bild av i hur pass stor omfattning trafien avvier från atuell tidtabell. Analysen baseras på utdrag av data från LUPP för perioden ma 2014 samt perioden anuari-ma 2015 och visar att trafien mycet ofta avvier från atuell tidtabell. Figur 2 (se nästa sida) visar fatisa passagetider under ma 2014 för ett tågpar som har ett planerat möte i Kopparåsen ett södergående passagerartåg ( Paxtåg ) och ett norrgående lastat malmtåg. I figuren an man utläsa hur ofta planerade möten genomförts av de 29 dagar under ma då båda tågen var i trafi. Passagerartåget var planerat att anlända l 13:51, ett par minuter före malmtåget, och göra ett ort, tidtabelltenist uppehåll medan malmtåget ör genom stationen utan uppehåll. Flera dagar anländer antingen malmtåget Kopparåsen en dryg halvtimme för tidigt eller så är passagerartåget försenat och i båda fallen förflyttas mötet förmodligen till en driftplats norr om Kopparåsen. I enstaa fall (3 av 29) är malmtåget försenat till Kopparåsen och persontåget passerar Kopparåsen utan uppehåll och möter malmtåget på en driftplats söder om Kopparåsen. I 16 fall av 29 genomförs det planerade mötet i Kopparåsen. Figur 3 visar avgångstidsavvielsen i Torneträs för fyra olia tåg under anuari-ma 2015. 2 Trafiveret, Fördupad Åtgärdsvalsstudie Malmbanan, dubbelspår Kiruna Risgränsen Kiruna ommun, Norrbottens län, Beslutshandling 2015-02-27 Proetnummer: 137579. 4
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 15:00 Anomst- & avgångstider för planerat möte i Kopparåsen under ma 2014 Tidpunt för passagetid enligt LUPP 14:45 14:30 14:15 14:00 13:45 Paxtåg anomstid (13:51) Paxtåg avgångstid (13:55) Lastat malmtåg avgångstid (13:53) 13:30 13:15 13:00 1 7 13 19 25 31 Dag i ma 2014 Figur 2. Uppfölning av anomst- och avgångspuntlighet för ett tågmöte i Kopparåsen (planerade tidpunter inom parentes). Paxtåg avser resandetåg. 5
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Avgångstidsavvielse i Torneträs an-ma 2015 för 4 olia tåg 250 200 150 Olastat Malmtåg Lastat Malmtåg Norrgående paxtåg Södergående paxtåg 100 50 0-50 -100-150 2015-01-01 2015-01-11 2015-01-21 2015-01-31 2015-02-10 2015-02-20 2015-03-02 2015-03-12 2015-03-22 2015-04-01 2015-04-11 2015-04-21 2015-05-01 2015-05-11 2015-05-21 2015-05-31 Avgångstidsavvielse (minuter) Figur 3. Avgångstidsavvielse för ett lastat norrgående malmtåg, ett olastat södergående malmtåg, ett norrgående passagerartåg samt ett södergående passagerartåg. Under årets alla inledande period är det som väntat fler avvielser, i synnerhet för det norrgående passagerartåget, men det stabiliseras i mitten av februari. Det olastade malmtågets tidsavvielser ligger stabilt i spannet -50;+50 minuter bortsett från ett mindre antal tillfällen då avvielserna är större. Paxtåg avser resandetåg. 6
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 3. Trafistyrning: Utvecling av modeller och metoder 3.1. Modellering av ärnvägstrafi i tid och rum Detta delapitel syftar till att ort redogöra för de mest föreommande sätten att besriva och matematist definiera tågrörelser och dess inbördes beroende och begränsningar baserat på infrastruturella villor. Det matematisa problemet att onstruera eller revidera en tågtidtabell genom att fördela spårresurser till tåg i form av tidsslots besrivs ofta som ett s.. ob shop scheduling problem 3 (JSS) där obben som sa utföras på olia masiner istället representeras av att tågen sa utföra sina resp. deltransporter (en deltransport betratas som ett obb) på ett visst segment (en masin). Vare tåg sa därmed utföra en mängd obb i en given sevens på en mängd masiner. Vi allar vare sådan deltransport för en event (eller slot/tågläge). Vare tåg har då en sevens (dvs. en lista) av events som sa utföras i en logis ordning. Den första eventen motsvaras då av det uppehåll tåget har på sin avgångsstation eller bangård, medan eventen därefter då motsvaras av den första linesträcan från avgångsstation till nästommande station (eller linesträca, om det finns en växel emellan) på ust det tågets rutt på ärnvägslinen. När ett tåg lämnar ett segment (dvs. avslutar motsvarande event) så ansluter tåget omedelbart ett annat segment (dvs. påbörar nästa event). Beroende på hur man väler att definiera tidssepareringen mellan tåg som använder samma (eller angränsande) spårresurser så an det rävas en viss tidsfördröning mellan att ett tåg lämnat spåret till dess att nästa tåg får tillträde. I vissa fall an tidsfördröningen vara inluderad i gångtiderna och då är tidsfördröningen noll. Figur 4. Ett tågläge/ en slot an betratas som ett tidsfönster inom vilet ett specifit tåg sa använda ett specifit spår på en specifi bansträca. Vi benämner det en event. Dess längd anger dess varatighet (örtiden) och är dynamis men med ett minimivärde (den teoretisa minsta gångtiden på sträcan). Dess reella längd blir större om det uppstår öbildning och tåget får invänta på spåret till dess att fortsatt tilldelad tågväg är lagd. 3 Shi Qiang Liu and Erhan Kozan. Scheduling trains as a blocing parallel-machine ob shop scheduling problem. In: Computers & Operations Research 36.10 (2009), pp. 2840 2852. ISSN: 0305-0548. 7
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Det finns två primära aspeter att överväga vid modellering av ärnvägstrafi och det är (1) hur tid representeras som ontinuerlig eller disret och (2) hur infrastruturen (ärnvägsnätet) och dess apacitet modelleras. Huvudsaligen används två olia sätt för att representera tid. Nedan besrivs ort de två alternativa sätten att matematist besriva tidsalloeringen av individuella spårresurser. Modell baserad på disret tid Tid an betratas som en disret enhet och resurs så att exempelvis vare locminut per spår är en resurs som an tilldelas endast ett tåg. För ett tåg med en gångtid på tio minuter sa då tio sammanhängande spårminuter alloeras och starttiden är då den första av dessa minuter som tåget får tilldelat sig: Låt x * i, t, m vara en binär 4 variabel som anger om tåg i använder spår t under minut m, dvs. * begin xi, t, m = 1 vid användning, annars 0. Låt x i, t, m vara en binär variabel som anger om tåg i startar på spår t under minut m (=1) eller e (=0). d i,t är minsta gångtiden för tåg i på spår t. Låt T representera mängden av tåg så att tåg i tillhör mängden T (i T), mängden spår betecnas S så att t S och M representera mängden minuter (dvs. avsedd tidsperiod ränat från en starttidpunt, T 0 ) så att m M. Låt oss även för enelhetens sull anta att samtliga tåg sa trafiera samtliga delar av en enelspåriga sträca som består av S sammanlänande spår. Fölande gäller då: Tåg i måste starta vid en, och endast en, tidpunt m på spår t: m M x begin i t, m = 1, i T, t S, (1) Tåg i måste använda spår t minst d i,t minuter i föld: ( di, t 1) * xi, t( m e= 0 e) >= d i, t begin * xi, t, m, i T, t S, m {1,..,( M d i, + (2) Maximalt ett tåg får använda spår t under minut m: i T * x 1, t S, m M (3) i, t, m Detta sätt att representera tid an - beroende på hur man väler att disretisera tiden (exempelvis till en, två eller upp till n minuter) - räva en mycet stor mängd binära variabler. Å andra sidan rävs inga ytterligare explicita villor och variabler för att hantera förbigångar och möten. Utöver villoren ovan rävs en mängd andra villor som t ex säerställer att vare tågs events ser i angiven ordning och att nästommande event i sevensen diret avlöser den föregående. t ) 4 Binär variabel avser en variabel som bara an anta värdet 0 eller 1. 8
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Modell baserad på ontinuerlig tid Det andra vanligt föreommande sättet att modellera tid är att definiera en ontinuerlig, variabel starttid per tåg och spår och en ontinuerlig, variabel stopptid samt precis som innan en minsta möliga gångtid, d. Ett tåg an då inte få en starttid som inträffar mellan ett annat tågs start- och stopptid utan måste starta före eller efter och måste avsluta före nästa tåg startar (om tågen använder samma spår). Vidare finns ofta även en minsta separeringstid (fördröning) mellan att ett tåg lämnar ett spår och ett annat inommer. Låt nu x, vara en ontinuerlig variabel (dvs. den an anta decimalvärden) som anger begin i t starttiden för tåg i på spår t, d i,t är minsta gångtid och x end i, t är en ontinuerlig variabel som anger stopptiden, dvs. när eventen för tåg i på spår t sa avslutas. Låt mängden av tåg vara T, så i T, och låt mängden spår vara S så, t S. Fölande gäller då: Tåg i måste använda spår t minst d i,t minuter: x begin x d, i T, t S end i, t i, t i, t (4) Tåg i måste lämna spår t innan tåg v inommer eller tvärtom (om de använder samma spår) och det måste finnas en minsta separeringstid, Δ t, mellan vare par av tågrörelser som använder spår t. Då gäller alltså: begin end xv, t xi, t Δt, i, v T : i v, t S (5a) Eller begin end xi, t xv, t Δ t, i, v T : i v, t S (5b) Eftersom tågordningen bör vara valbar vid en omplanering behöver vi införa en ny variabel som medger att både villor (5a) och (5b) sa gälla fast inte samtidigt. Vi inför därför en binär variabel, y i,v,t som får värdet 1 om tåg i använder spår t före tåg v, och värdet 0 om motsatt ordning föreommer. Villoren (5a) och (5b) ersätts då av villor (6) och (7) nedan, där M nu istället bara är en stor onstant. begin end xv, t xi, t Δt * yi, v, t M *(1 yi, v, t ), i, v T : i v, t S (6) begin end xi, t xv, t Δt *(1 yi, v, t ) M * yi, v, t, i, v T : i v, t S (7) Den typ av disuntiva villor (dvs. antingen eller -villor) benämns ofta som big-m constraints i forsningssammanhang och dessa medför ibland att problemen blir svåra att lösa för ommersiella standardlösare såsom Cplex och Gurobi. Utöver de ovan formulerade villoren tillommer givetvis en mängd andra villor, vila disuteras delvis i avsnitt 3.3. och i Bilaga 1. 9
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Modellering av ärnvägsnätets resurser Det finns en mängd olia sätt att modellera ärnvägsapacitet men det är främst tre olia principer som är vanligt föreommande. Antingen är noder (stationer och andra mötespunter) den explicita resurs som alloeras och segmenten däremellan (blocsträcorna, spåren) ontrolleras oftast implicit genom flödet till/från dessa noder. Det andra sättet är att istället modellerar segmenten explicit och stationerna är endast brytpunter mellan olia resurser. Kontroll av apaciteten på stationer och mötespunterna hanteras vanligtvis då liartat genom representation av in- och utflödet. Det trede sättet är en ombination av de första två principerna och innebär att samtliga resurser modelleras explicit, vilet vi gör i detta proet. Nacdelen med de två förstnämnda modelleringsprinciperna (för representation av ärnvägsnätet) är att det an bli svårhanterligt att modellera omplexa nätver av flera sammanbundna liner och med oritad trafi på flerspåriga segment. Detta hanteras lättare om samtliga resurser och deras relationer modelleras explicit. Nacdelen med denna trede princip är å andra sidan att det generellt rävs en större mängd binära och heltalsvariabler än för de två första alternativen vilen an medföra en längre beräningstid eftersom antalet möliga ombinationer sannolit blir större. Sedan är det naturligtvis ytterst en pratis, vitig fråga om hur detalerat man vill, an och behöver besriva och särsila de olia resurserna och beroenden givet de data och den information man har tillgång till och an använda. 3.2 Om proetets problembesrivning och modell De modeller som används i proetet använder ontinuerlig tid och vi delar in infrastruturen i olia segment där ett segment representerar en sträca från en punt till en annan och an vara en station lisom en linesträca mellan två stationer. Vad som arateriserar ett segment är att det består av ett eller flera parallella spår. Vare spår an vara uppdelat i en eller flera blocsträcor där linesträca B består av flera blocsträcor och an därmed ha tågen tätare (begränsade av ett minsta headway-avstånd) än linesträca C som bara har en. Vi har använt data från Trainplan där segmenten då är av typen Networ Lins (NWK) eller Locations (LOC). Figur 5. Modellering av infrastruturen som ensilda resurser. Enligt Trainplans datastrutur är då samtliga events av typen Train Movement (TMV, som ser på en NWK) eller Train Stop (TSP, som ser på en LOC). För det enla exemplet i Figur 4 så har Tåg A en lista med tre olia events som sa se i ronologis ordning: {event 1 på Stordalen-Kaisepate; event 2 på Kaisepate; event 3 på Kaisepate-Stenbacen}. 10
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Motsvarande eventlista för Tåg B blir då {event 1 på Kaisepate-Stenbacen; event 2 på Kaisepate; event 3 på Stordalen-Kaisepate}. En utmaning är att baserat på befintlig tidtabellsdata om tågen, tågens interation sinsemellan samt med infrastruturen definiera de olia tidsomponenter som sa gälla även för annan tågordning och ev. andra, oplanerade uppehåll än de som den fastställda tidtabellen baseras på. I Figur 6 nedan illustreras de olia tidsomponenterna som en tidsslot består av i pratien. Om t ex tidsseparering mellan tågen redan finns inlagd som del av tågens planerade gångtid så sa ingen ytterligare tidssepareringen fodras i villoren, medan om det inte finns med så sa en explicit minsta clear time tillämpas i villoren. Då vi baserat enom på Trainplandata inte an extrahera all information vi sulle behöva för detalerade dynamisa gångtider, så har vi för experimenten extraherat de omponenter vi an utifrån de tidstillägg som anges och räver en explicit clear time mellan tåg som använder samma resurser samt alibrerat tidtabellen så den är tillåten innan vi inför störningar i experimenten. I en pratis tillämpning an man istället behöva ett gångtidsver som tillhandahåller bättre approximationer av tågens gångtider baserat på atuell plan. Figur 6. Visualisering av olia tidsomponenter i en tidsslot, vila doc an vara svåra att återsapa utifrån befintlig tidtabellsdata. Källa UIC406, Juni 2004. För att underlätta besrivningen av modellen i Bilaga 1 ges en övergripande besrivning av notationen nedan. Notera att nedan används delvis andra variabelnamn och annan indexering än de som används i avsnitt 3.1., där en viss förenling gordes för att ge en lättförståelig, övergripande bild av modellens grundläggande element. Nedan notation föler den vi använt tidigare för att besriva mer omplicerade modeller och är densamma som återfinns i de forsningsartilar vi publicerat. Låt T vara vår mängd tåg, B är mängden av segment, och E mängden av events där en event är tidsperioden då ett specifit tåg planerar att öra på ett specifit segment. Låt index i vara associerat med ett tåg, index med ett segment och index med en event. Vare event tillhör både ett tåg och ett segment, dvs. den representerar ett tåg på ett segment. Låt K i E vara den 11
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 sorterade mängden av events för tåg i (i T) och L E vara den sorterade mängden av events för segment ( B). Vidare, vi använder (+1) för att representera den första event som föler efter event medan ˆ är någon av de event som föler event i de sorterade mängderna, så att <ˆ gäller. Vare segment har ett visst antal spår P = {1,.., p }. Vi använder index t för att representera ett visst spår. Problemet handlar om att fastställa en optimal tågordning på resp. segment och givet denna även fastställa start- och sluttider ( x begin resp i x end ) för vare event. Tilldelningen av dessa i tider sa givetvis beata de infrastruturella begränsningarna som finns i form av att vare event sa tilldelas ett spår. Om event använder spår t så antar den binära variabeln qit värdet 1, annars 0. Om två tåg planerar använda samma spår måste de dessutom separeras i tid, vilet hanteras av de binära variablerna γ (som antar värdet 1 om event sa se före event ˆ ˆ, annars 0) och (som antar värdet 1 om event ˆ sa se före event, annars 1). Vid λ ˆ enelspårig sträca behövs inte qit eller λ ˆ utan endast γ eftersom det är uppenbart att ˆ tågen använder det enda spåret som finns. För stationer på enelspåriga liner, såsom Malmbanan, tillommer en ytterligare binär variabel för att hantera eventuell otillåten samtidighet, men denna besrivs inte ovan utan vi hänvisar till Bilaga 1 för ytterligare detaler. Vi siler ocså på två olia fall där tågen behöver separeras om de använder samma spår på en linesträca. Det ena fallet är (i) när tågen ör i samma ritning på ett spår som har flera blocsträcor och det andra är (ii) när två tåg ör i olia ritning eller ör på ett segment med endast en blocsträca. I det första fallet sa tågens starttid på sträcan separeras av ett minsta tidsavstånd (headway) och liaså dess sluttider. I (ii) måste först det ena tåget lämna segmentet, en viss clear time för att släppa tågvägen sa passera, och först därefter får nästa tåg starta på det segmentet. Använder tågen inte samma spår (och tågvägarna inte på annat sätt är i onflit) så spelar tågens inbördes ordning ingen roll. I Figur 4 tar vi inte upp events som ser på stationerna men i våra modeller behandlar vi events på stationer på i princip samma sätt som de på linen mellan stationerna, med undantag för stationer som inte tillåter samtidig infart. De variabler som nämns ovan ingår sedan i en mängd ytterligare villor som begränsar vila lösningar som blir tillåtna. Av de lösningar som är tillåtna söer lösningsmetoden (i det här fallet en ommersiell optimeringsmuvara) efter den lösning/de lösningar som är bäst utifrån en vald målfuntion. En målfuntion an exempelvis vara att minimera avvielser från fastställd tidtabell och i detta arbete har vi huvudsaligen valt att 1) minimera förseningar vid slutstation som överstiger 3 minuter och b) minimera förseningar som överstiger 3 minuter vid ommersiella uppehåll och vid slutstationen. Detaler ring optimeringsmodellen återges i Bilaga 1. 3.3 Utförda experiment och resultat Som tidigare nämnts har arbetet fouserat på förutsättningar under T14. Vi har huvudsaligen fouserat på 20 olia scenarier som besrivs i tabellen nedan och som baseras på 12
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 förutsättningarna som gällde den 28 ma 2014. Den trafi som är inluderad är doc den som fanns planerad enligt version 1.0 av T14 (dvs. den fastställda tidtabellen när den publicerades i september 2013), vilet innebär att det finns vissa sillnader mellan den som planerades initialt och den plan som togs i drift. Banarbeten som inluderats är doc de som framgår av den dagliga grafen som ördes ut dagen innan (27 ma 2014). Scenario T_0 Scenario 1 14.41 Tåg 9911 avgång Risgränsen l 14:20 istället för l 14:52. Tåg 9909 avgång Bergfors 14:46 istället för l 14:40.Tåg 9914 avgång Bergfors 14:46 istället för l 14:10. 2 14.41 Tåg 9909 avgång Bergfors 14:46 istället för l 14:40.Tåg 9914 avgång Bergfors 14:46 istället för l 14:10. 3 16.05 9913 vill avgå 16.10 istället för 16:31 från RGN 4 16.05 9913 vill avgå 16.15 istället för 16:31 från RGN 5 16.25 9913 avgår lite sent 16.46 istället för 16:31 från RGN 6 13.20 9914 blir minst 10 min sent fr. KMB. 7 13.20 9914 blir minst 15 min sent fr. KMB. 8 13.20 9914 blir minst 20 min sent fr. KMB. 9 13.20 Tåg 93 är försenad anomst till RGN l 13.45 (l istället för 13:29) 10 13.20 Tåg 93 är försenad anomst till RGN l 13.55 (l istället för 13:29) 11 10.30 Tåg 96 avgår sent l 10.45 från Luleå istället för l 10.36 12 10.55 Tåg 96 avgår sent 11.12 från Boden istället för l 11.02 13 09.34 Tåg 7155 avgår sent l 9.50 från KMB (9.41) 14 10.25 Tåg 7155 anommer sent till LIN l 10.45 istället för 10:33 15 13.30 Tåg 93 får stopp 45min mellan stationerna Risgränsen-Katterå pga ren på spår 16 12.42 Tåg 9909 får stopp 45min mellan stationerna Risgränsen-Katterå pga ren på spår 17 13.35 Tåg 93 får stopp 45min mellan stationerna Katterå-Vasseraure pga ren på spår 18 12.44 Tåg 9909 får stopp 45min mellan stationerna Katterå-Vasseraure pga ren på spår 19 12.10 Tåg 7155 får stopp mellan Laaträs och Gullträs på 45min 20 13.30 Tåg 9231 får stopp mellan Laaträs och Gullträs på 45min Tabell 1. Besrivning av scenarier. Vare scenario utgör ett experiment där planerad trafi och banarbeten inom ett tidsfönster på 4 timmar inluderas och definierade tåg störs initialt. Omplaneringsmetoden syftar till att onflitreglera trafien och minimera förseningarna som uppstår pga. störningen och hur den eventuellt sprider sig till andra tåg, beroende på hur trafien planeras om. Detta problem modelleras matematist via modellsprået AMPL och löses sedan med hälp av den ommersiella optimeringsmuvaran CPLEX 12.5 från IBM med upp till 8 trådar på en server med 4 processors (2 GHz), 24 GB of RAM och GNU/Linux 3.2.0-x86-64. Den optimerande omplaneringsmetoden an modifiera och ta beslut om: Tågens anomst- och avgångstider Spårval på linen och stationer (inl. plattformsval) Tågordningen (inl. möten och förbigångar). 13
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Metoden tar doc inga beslut om omledning, inställelse och tidig vändning av tåg utan dessa typer av eventuella beslut hanteras endast om det ges som input (från trafiledaren) till problemformuleringen. Eftersom ust denna fallstudie baseras på en enelspårig bana ser naturligtvis inget spårval på linen. Vi har ett antal huvudsaliga antaganden: 1) Tidtabellstenisa uppehåll an förläggas på annan (tillåten) driftplats eller utebli och gångtiderna usteras då för de uteblivna behoven av tidstillägg som ges av planen. 2) Tidstillägg för oplanerade uppehåll: Malmtågen får ett tidspåslag med 2+2 minuter för att ompensera inbromsning samt acceleration. Detta tidspåslag läggs på minimigångtiden för den specifia linesträcan och det specifia tåget. 3) Lastade malmtåg tillåts stanna på driftplatserna (om spårets längd tillåter detta vid möten/förbigångar) men det är förenat med de tidspåslag som framgår av 2). 4) Tidsseparering vid användning av samma spår på driftplats resp. linen: 30s mellan utfart av tåg A och infart av tåg B. 5) Förbuden samtidig infart på samtliga driftplats: Infarterna sa tidsepareras med 2 minuter om det är ett persontåg som sa stanna och 4 minuter om det är ett godståg som sa stanna för möte 5. Antagandena ovan och gångtider som används baseras på observationer av hur tågen framförts via Malmbanans motsvarighet till Trafibilder samt baserat på data från Trainplan, LUPP och OPERA. Det finns ytterligare pratisa riterier för t ex när, var och hur vissa tåg inte bör stanna men dessa har inte inluderats i de modeller vi tillämpat här och detta pga. att vi inte hade tillgång till den information som rävs för att definiera dessa ritliner. Vi har som sagt ett tidsperspetiv och en planeringshorisont på fyra timmar från tiden T 0, som vi betratar som den tidpunt då trafiledaren/planeringsmetoden får information om tillståndet i trafien och sa omplanera trafien vid behov. Vi planerar för hela sträcan Börnfell/Risgränsen-Kiruna-Luleå (inl. vare driftplats på denna sträca) men e bortom dessa gränser. Huvudfous för studien har varit att dels analysera hur lösningarna som beräningsmetoden genererar ser ut för att identifiera metodens svagheter, dels analysera metodens prestanda avseende optimalitet och svarstid (dvs. hur snabbt metoden levererar en optimal lösning). Utifrån experimenten unde flera intressanta observationer göras som gav bra underlag till disussioner med trafiledningen i Boden om vad som aratäriserar en bra resp. mindre bra lösning och vila prioriteringar som är acceptabla, eller inte, under olia omständigheter. Ett urval av resultat presenteras i tabellerna och figurerna nedan. De gråmarerade raderna i Tabell 2 anger de scenarier där de två alternativa målfuntionerna står i viss onflit, medan de vita är de fall där det är tydligt att det är mest lämpligt att använda TDC+3 istället för TFD+3 baserat på dessa två mått. 5 Den tid som ett visst ställver minst räver för att separera två tågs infarter (ränat utifrån passagen av en viss infartssignal) på en enelspårig sträca där stationerna inte tillåter samtidig infart är i pratien oberoende av vila tåg som möts. Däremot an ett visst tåg behöva bromsa in tidigare än ett annat, vilet medför ett extra tidspåslag för ett visst tåg i förhållande till ett annat. Detta tidspåslag ingår ofta i tågens gångtider som är baserade på hur tågläget är planerat och ses därför inte som ett separat mötestidspåslag. Eftersom våra modeller räver indata om gångtider som gäller med resp. utan genomfört planerat möte behövdes minimigångtid, tidstillägg och rav på tidsseparering för möten definieras separat och därför är raven på tid mellan infarter olia för persontåg resp. malmtåg i våra antaganden. Se även förlaring i apitel 3.2. 14
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Scenario Lösningstid(s) med Cplex Minimering av försening > 3 minuter, dvs. målfuntion ΣTFD+3 Optimalvärde ΣTFD+3 (s) Värde på ΣTDC+3 (s) Specifia tåg försenade +3min (TFD+3) Antal extrastopp för lastade malmtåg Minimering av försening > 3 minuter vid ommersiella uppehåll och slutstation, dvs. målfuntion ΣTDC+3 Lösningstid(s) med Cplex Värde på ΣTFD+3 (s) Optimalvärde ΣTDC+3 Specifia tåg försenade +3min (TFD+3) Antal extrastopp för lastade malmtåg 1 45,86 1545 4449 9914 2 34,8 1545 1545 9914 1 2 34,42 1245 5220 9914 2 38,71 1245 1459 9914 0 3 37,54 0 880-0 34,68 0 0-1 4 33,72 0 4065-0 19,9 0 0-0 5 29,78 192 3486 96-1 21,58 192 576 96-1 6 17,35 0 2808 - -1 25,43 0 541-1 7 2,69 150 4775 9914-1 22,87 150 323 9914 0 8 27,3 450 4277 9914 0 16,14 545 545 9914 0 9 21,56 0 6084-3 23,25 763 3313 9912 (936), 9914(187) 4 10 22,3 0 11375 - -1 36,63 28 7343 9912 1 11 1,6 0 656 - -3 6,53 0 458-3 12 2,06 0 645-1 9,55 0 420-0 13 1,21 0 220-0 1,14 0 30-0 14 14,55 0 1773 - -3 1,85 0 948 - -4 15 60,5 1593 16006 93 (793), 7156 (208),9912(1132) 2 43,07 1875 13315 93 (667) 9912 (1132) 9914 (616) 2 16 11,34 363 2257 9909 1 22,9 363 363 9909-1 17 15,75 3225 16634 93(2579) 9912 (1006) 2 34,15 3595 12152 93 (2579) 9912 (1036) 9914 (520) 2 18 24,63 363 7207 9909 0 16,24 363 2883 9909 1 19 2,74 2301 11774 7155-1 16,86 2315 9262 7155 1 20 21,79 1918 2697 9231 0 22,11 1918 1918 9231 0 Tabell 2. Den andra olumnen anger beräningstiden för att finna optimallösningen. TFD+3 innebär att endast förseningar vid slutstation och som är över 3 minuter inluderas. TDC+3 inluderar även förseningar över 3 minuter vid ommersiella stopp (dvs. uppehåll). 15
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 För scenario 3 marerar det röda fältet i Tabell 2 att när målfuntionen endast straffar förseningar vid slutstation (TDF+3) så blir det en hel del förseningar vid de ommersiella stopp som finns under vägen. För scenario 9, an vi observera att efter omplaneringen mha målfuntionen TFD+3 så får vi inga tåg som anländer till slutstation senare än 3 minuter efter planerad anomsttid, men det medför istället 3 extra stopp för lastade malmtåg och en hel del förseningar vid de ommersiella stopp som finns under vägen. När vi istället tillämpar målfuntionen TDC+3 som tar hänsyn till förseningar även vid ommersiella stopp, så reduceras förseningarna TDC+3 till hälften men lösningen blir mycet sämre om man ser till antalet tåg som får en slutförsening på mer än 3 minuter och antalet extrastopp för lastade malmtåg. Det är även relevant att visualisera och studera lösningarna och se vila tåg som har prioriterats och vila möten som har flyttats. I figurerna nedan avser heldragna liner planerat tågläge och strecade liner avser motsvarande omplanerade tågläge (och en tocare, strecad liner indierar en försening). I Figur 7 och 8 nedan återges två alternativa lösningar från scenario 15, där vi har ett passagerartåg, 93, som får ett tågstopp på minimum 45 minuter mellan Risgränsen och Katterå. Driftplatserna visas i graferna endast som en line, dvs. en brytpunt mellan sevensen av signalsträcor. 16
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Figur 7. Lösningen som fås med tillämpningen av målfuntionen TFD+3 som minimerar förseningar till slutstation som överstiger 3 minuter. Mötet flyttas från Kaisepate till Abiso. Figur 8. Lösningen som fås med tillämpningen av målfuntionen TDC+3 som minimerar förseningar till slutstation som överstiger 3 minuter samt vid ommersiella stopp. Mötet flyttas från Kaisepate till Stordalen. Tåg 93 hålls fram på beostnad av 9914 eftersom tåg 93 har flera ommersiella stopp medan 9914 blir totalt 10 minuter sen till slutstation Tåg 9914 påverar/påveras av i sin tur 9911 som interagerar med 96. 17
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 En annan observation som gordes var i scenario 3, se Figur 9 nedan där den omplanerade tidtabellen an ses och där driftplatserna visas explicit. Ett olastat malmtåg, 19911, sa möta ett passagerartåg, 96 i Börliden där tåg 96 har ett uppehåll. Detta innebär att malmtåget inte behöver stanna utan an hålla en lägre hastighet och öra genom stationen. Det förutsätter att passagerartåget anländer minst 2 minuter före malmtåget och stannar på sidospåret. Men detta behov att malmtåget inte bör stanna - speglas inte av den övergripande målfuntionen och därför stannar malmtåget i Börliden och väntar in passagerartåget, innan det ör vidare (eftersom det inte medför någon betydande tidsförlust). Därför hade det varit relevant att ha en eco-driving funtion som putsar till planen för resp. tåg när den övergripande planen för systemet är föreslagen. Figur 9. Ett snitt från en omplaneringslösning i scenario 3 där planen för det olastade malmtåget 19911 genom stationen Börliden inte är optimal sett utifrån ett eco-driving perspetiv. Eftersom experimenten visade att lösningstiderna varierar raftigt beroende på val av scenario när Cplex användes som lösare, så valde vi att även använda en annan lämplig, ommersiell lösare, nämligen Gurobi version 6.5.1. Vi valde att modellera optimeringsproblemet diret i ava istället för i AMPL eftersom Gurobi tillhandahåller ett användarvänligt ava API. Vi använde en fullvärdig aademis licens installerad på en HP Zboo 15 G2 med en 4-ärnig Intel Core i7 som möliggör 8 trådar. Detta har medfört en signifiant uppsnabbning men framför allt medför detta en förenlad datahantering eftersom vi då använder samma programmeringssprå för alla programdelar (filtrering av tidtabellsdata, scenariogenerering, problemlösning och visualisering av resultat) och blir dessutom inte beroende av en muvarulicens för modelleringssprået AMPL. Nedan återges resultaten från experimenten där Gurobi användes i ämförelse med Cplex och där målfuntionen som minimerar förseningar som överstiger 3 minuter vid slutstation användes. Lösningstiderna för resp. muvara anges i olumn 3 resp. 5. Eftersom det är samma problem som Cplex och Gurobi löser är det samma optimalvärde, vilet anges i olumn 2. Vi mäter även separat förseningar som överstiger 3 minuter vid ommersiella uppehåll samt vid 18
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 slutstation (olumn 4 resp. 6), och då dessa värden siler sig åt marant an vi se att Cplex och Gurobi hittar olia optimallösningar, dvs. lösningarna är struturellt olia. Detta är inte speciellt överrasande eftersom det finns en stor redundans i lösningsmängden. Detta betyder att det finns många lia bra lösningar, vilet tydligt visar behovet av att dels ytterligare studera lösningars egensaper, dels särpa till problemformuleringen inl. målfuntionen och muare preferensvillor för att snabba upp lösningsförfarandet ytterligare. Scenario Optimalvärde ΣTFD+3 (s) Minimering av försening > 3 minuter, dvs. målfuntion ΣTFD+3 Lösningstid (s) med CPLEX Värde på ΣTDC+3 (s) med CPLEX Lösningstid (s) med Gurobi Värde på ΣTDC+3 (s) med Gurobi 1 1545 45,86 4449 9,52 6414 2 1245 34,42 5220 3,87 4259 3 0 37,54 880 5,46 1745 4 0 33,72 4065 5,09 2610 5 192 29,78 3486 3,81 3885 6 0 17,35 2808 3,97 3049 7 150 2,69 4775 4,17 4724 8 450 27,3 4277 6,39 5363 9 0 21,56 6084 3,59 8100 10 0 22,3 11375 6,07 8002 11 0 1,6 656 1,61 1442 12 0 2,06 645 1,78 1064 13 0 1,21 220 1,46 1781 14 0 14,55 1773 2,6 1530 15 1593 60,5 16006 4,92 14606 16 363 11,34 2257 3,12 5703 17 3225 15,75 16634 5,78 16558 18 363 24,63 7207 2,68 4734 19 2301 2,74 11774 2,76 14114 20 1918 21,79 2697 3,49 9485 Tabell 3. En ämförelse mellan resultatet från tillämpningen av Cplex resp. Gurobi för att lösa de 20 problemscenarier som definierats. Olia optimallösningar hittades och grönmarerade celler visar vilen lösning som är signifiant bättre baserat på måttet TDC+3, som bara var delvis inluderat i målfuntionen och därmed inte nämnvärt påverar lösarens val av lösning. 3.4 Slutsatser De huvudsaliga slutsatserna från den experimentella studien är fölande: Med hälp av ommersiella lösare såsom såsom Cplex eller Gurobi och en matematis modell så går det att relativt snabbt (2-10 s) att omplanera trafien på banan Risgränsen- Kiruna-Boden-Luleå fyra timmar framåt. Resultaten från experimenten visar doc att lösningstiden varierar betydligt beroende på scenariernas egensaper, vilet sapar en viss osäerhet. 19
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 Eftersom det är en enelspårsträca där tidsavstånden mellan möliga mötes- /förbigångsstationer är gansa stora finns det mycet marginal i tågens tidtabeller, i synnerhet de olastade malmtågens. Tidtabellen är därför mycet störningstålig i det avseendet och mha effetiv omplanering så an tidtabellen absorbera gansa stora temporära avvielser. Vilen målfuntion som används har stor betydelse för framför allt de tåg som avgår före sin tidtabell på denna bana. Traditionellt sett så straffar man bara förseningar i denna typ av metoder medan det alltså an finnas behov av att fösa fram tåget så länge det inte är i onflit med annan trafi och orsaar förseningar. Det innebär att man även bör straffa en öad örtid fast då mycet mindre än förseningar. Vi införde detta tillägg i våra målfuntioner vilet gav bättre lösningar utifrån ett pratist perspetiv. Det är doc sannolit svårt att hitta en målfuntion som fungerar för alla tillfällen utan ett antal parallella processer an rävas med olia målfuntioner för att på så sätt få ett stabilare system som ocså an ta hänsyn till flera olia perspetiv samtidigt. Vare lösnings onsevenser och egensaper bör ocså mätas baserat ett antal relevanta nyceltal för att enlare unna ämföra och bedöma lösningarna. För detaler ring optimeringsmetoden och experimenten hänvisas läsaren till fölande forsningsartiel (som återfinns i Bilaga 1): Johanna Törnquist Krasemann, (2015), Computational decision-support for railway traffic management and associated configuration challenges: An experimental study, Journal of Rail Transport Planning & Management, Elsevier, Volume 5, Issue 3, November 2015, pp.95 109. I artieln finns även en sammanfattning av forsningsfronten. 4. Fortsatt arbete För att disutera dels det arbete som utförts inom delstudien, dels behovet av beslutsstödande funtioner med trafiledare som har ansvar för Malmbanan, så gordes ett studiebesö i september 2015. Hans Lahti (erfaren trafiledare och STEG-användare) och Åsa Jonsson (tidigare trafiledare samt nu setionschef Trafiledning Boden) med ollegor svarade på frågor under en rundvandring och demonstrerade STEGs styror och svagheter med nuvarande onfiguration. Även Arne Andersson från Uppsala Universitet deltog. Nedan är en summering av observationer och refletioner från studiebesöet. Denna summering sicades ort efter studiebesöet för genomläsning till Hans, Åsa och Arne som inte hade något att tillägga eller ustera. Under studiebesöet disuterades bl.a. på ett övergripande plan vilen typ av funtionalitet STEG erbuder och hur/när AEF fungerar, dess fördelar och nacdelar. Vid rundvandring var det tydligt att när tidtabellen importeras i STEG innehåller tidtabellsdatan en hel del felatiga spårangivelser mm, vila marerades i gränssnittet som onfliter vila trafiledaren då måste hantera för att AEFen sa fungera. AEF-en utgår från att alla tåg verligen föler planen och eftersom det inte finns någon usteringsmeanism eller logist regelver i systemet som sulle unna upptäca och orrigera uppenbara behov av usteringar i planen, så an AEF ibland uppfattas som ett trubbigt vertyg av vissa medarbetare och stängs av om trafien inte flyter på enligt plan. STEGs onflitdetetering på linen baseras på en grafis ontroll av att två örtidsliner inte orsas eller ligger för nära varandra (om tåg ör i olonn). Konflithanteringen på stationerna upptäcs på snarlit sätt om två tåg är planerade att använda samma tåg under 20
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 samma/överlappande tidsperiod. Däremot upptäcer STEG inte onfliter med avseende på förbuden samtidighet utan tillåter att tåg ör in i princip samtidigt. Det vill säga, det finns ingen ontrollfuntion/logist regelver som säerställer att tågens infarter måste tidssepareras. Dessa tidssepareringsvärden finns heller inte definierade någonstans utan det är upp till vare trafiledare att ha ännedom om och tillämpa dessa. Vidare, när ett tåg gör ett oplanerat uppehåll eller inte genomför ett planerat uppehåll så ligger gångtidslinen från den ordinarie tidtabellen var och tar därmed inte hänsyn till förändringar i planen m a p förändrad acceleration och retardation. Återigen är det upp till trafiledaren att ha ännedom om dessa tidspåslag/tidsavdrag och manuellt ustera detta genom drag-and-drop funtionen eller genom att ändra tågets snitthastighet på det berörda banavsnittet. I nuläget finns det heller inget diret stöd för att ha oll på hur terrängen i ombination med tågets egensaper påverar tågföringen och att exempelvis vissa tyngre tåg inte bör planeras in på ett oplanerat uppehåll där det är raftigt uppförlutning efteråt (t ex Stenbacen). Arne Andersson nämnde att det finns/fanns en handbo av Per Leander (Transrail) som besriver några tumregler för tidspåslag mm, men denna verar inte finnas tillgänglig. Enligt disussionen med Hans, Åsa och Arne finns det behov av funtionalitet som mer dynamist usterar/uppdaterar planen efter gällande förhållanden, doc med full insyn, medvetenhet och godännande av trafiledaren. Ett annat exempel på behov som disuterades var att enelt, dynamist och semi-automatist uppdatera ett tågs plan och gångtider mm om det framommer i driften att tåget har en annan örprofil (t ex lo med sämre dragraft än planerat som medför öade gångtider eller lättare last, ortare tågset etc) 6. Motsvarande ändringar sulle behövas göras för samtliga tåg som passerar ett banavsnitt som aut av trafiledaren marerats med en hastighetsnedsättning till t ex 40 m/h. Då borde automatist alla tåg som berörs få en annan gångtid på ust det banavsnittet som berörs. Behovet av att göra prel. ändringar för flera tåg eller flera avsnitt samtidigt an ocså uppstå pga. väderrelaterade aspeter såsom lövhala (som är ett problem även för persontågen) eller vid HAU (Hastighetsnedsättning Utan Signalering, max 30 m/h och ordergivning gäller då). Dessa åtgärder sulle dessutom stöda rapporteringen till BASUN och möligheterna att föla upp tågföringen bättre. Trafiledarens mölighet att agera beror mycet på vilen information hen har att tillgå. Exempelvis är det ibland stor osäerhet gällande vissa tågs fatisa öregensaper, när tåget/loföraren planerar att avgå (tidigt, i tid, sent) mm. Det medför dels att trafiledaren behöver planera in en viss flexibilitet i sin plan för att unna ändra vid behov (om osäerhet finns), dels att det blir fler omplaneringar än det anse behövt bli och därmed är det inte lia lätt att dra nytta av AEFens fulla potential. Järnvägsföretagens varierande framförhållning och förmåga att ommunicera status till trafiledaren verar ha en väsentlig betydelse för trafiledarens mölighet att agera proativt. En aspet som ort även togs upp ang. STEG, var att tåg som inte rör sig (de står stilla på en station pga t ex en störning som leder till trafistopp eller de ommer inte iväg av annan anledning) an falla under nutidslinen och i värsta fall glömmas bort om det är mycet för trafiledningen att hålla reda på, vilet motverar STEGs syfte att stöda trafiledningen. Tåg som rent fysist gör ansprå på en resurs borde ha sin tågplan försuten i tid och atuell 6 Enligt en ommentar från Trafiveret, på remissutgåvan av rapporten så är det tänt att användaren sa använda rotationspunt för att anpassa till exempelvis ny medelhastighet på hel eller del av sträca. 21
Dnr: TRV 2013/64087 Av: Johanna Törnquist Krasemann, Bleinge Tenisa Högsola 2016-06-10 position plottas på nutidslinen ordentligt marerad. Tåg som har en planerad (sen, osäer) anomst in i området (dvs. tågen uppehåller sig fysist utanför grafen) borde ocså mareras på något snarlit sätt och hållas var på nutidslinen. I forsningssammanhang finns en viss förärle för att ategorisera störningar i ategorin Mindre störningar (Eng. Disturbances) resp. Större störningar (Eng. Disruptions). Vad trafiledarna anser arateriserar en mindre resp. större försening är därför intressant. Hans ansåg att en mindre, vanligt föreommande störning är exempelvis när det föreommer växelfel, spår på station sa stängas av eller andra fel som doc tillåter att trafien flyter på till viss del om än med begränsad framomlighet. HAU är ett exempel på en sådan störning (dvs. liten störning med stor påveran). Större fel är när t ex en ontatledning är nedriven eller rälsbrott uppstått och det blir totalstopp på linen. Då an det vara vitigt att det finns framomlighet för t ex en elbuss som sa avhälpa felet. Vid störningar har ofta resandetågen hög prioritet och vid uppstart så är det ofta effetivt att tillämpa olonnörning ett tag i den ena ritningen, och sedan i den andra ritningen. Framförhållningen, dvs. planeringshorisonten, vid trafistörningar varierar men när det är större avvielser/förseningar i Bodenområdet - och därmed viss osäerhet i informationsunderlaget - så är framförhållningen ca 30-60 min. När det gäller hur nära i tiden större omplaneringar görs (flytta möten/byta tågordningen) så görs de med minst ca 30 min framförhållning. Därmed an spårbyten göras enlare och senare. Vi disuterade även vad som arateriserar en bra resp. mindre bra plan och vad som är valitet i tågföringen. Ett sätt att se på det, enligt Hans, är att tåg som inommer området sa inte fått en merförsening efter att det lämnat området/nått slutstation. Doc gör trafiledningen ibland temporära försämringar (som medför merförseningar, vila odas driftledningen prioriterar i BASUN) för att förbättra helheten inom området eller över ett större område. Vidare ommuniceras och bibehålls de prioriteringar som görs för genompasserande tåg av annan trafiledare av olia säl. Avslutningsvis; baserat på disussionerna med personalen i Boden och den enlare analys av trafiens puntlighet som gorts och summeras i slutet av apitel 2, så finns det ett betydande behov av beslutsstödande funtioner för trafiledningen i Boden. Det är doc mer grundläggande stöd som behövs inledningsvis, snarare än mycet avancerade optimeringsmetoder. Det som därför verar mest relevant att arbeta vidare med i nuläget utifrån Trafiverets behov och förutsättningar är två funtioner: 1) En leveransvalitetssärande funtion som an putsa till och trimma planen och onflitreglera tågplanen mm när den går över till TL från orttidsplaneringen, samt 2) En onsevensanalytis funtion som i realtid bedömer atuell plan och dess sannolia onsevenser över tiden samt som ev. föreslår mindre usteringar av planen vid behov. Det pågår doc ust nu flera utveclingsproet internt på Trafiveret där nya IT-vertyg och system utveclas för ommande implementering, däribland MPK (Marnadsanpassad planering av apacitet) och NTL (Nationellt tågledningssystem). I dessa proet förs ocså disussioner om atuella och framtida behov av den typ som disuterats här. 22