Tågtrafikplanering - Kapacitetsanalys och simulering KTH Järnvägsgruppen Bo-Lennart Nelldal Adj. professor 2007-10-10
KTH Järnvägsgruppen - Systemsyn Intäkt Lönsamhet Konkurrens/ samverkan Effektiva tågsystem Kostnad
KTH Järnvägsgruppen organisation Järnvägsgruppen 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 Järnvägsgruppen Persontrafik Utbud och efterfrågan Godstransporter Utbud och efterfrågan Kapacitetsanalys Kapacitetsutnyttjande och simulering
Aktiviteter Järnvägsgruppen Forskningsprojekt Uppdragsverksamhet Grundutbildning Examensarbeten Vidareutbildning Forskarkurser
Kursverksamhet 1. Grundutbildningen: Kurs i Tågtrafikplanering Tidtabellsplanering Övning i simulering med Railsys Studiebesök vid trafikledningscentral mm 2. Forskarkurs: Tågtrafikplaneringens metoder 3. Vidareutbildning Signalkurser flyttas Högskolan i Borlänge till KTH 2007 Kurs i kapacitetsanalys och simulering med Railsys planeras till 2007
Resurspersoner Järnvägsgruppen Bo-Lennart Nelldal: leder verksamheten Karl Kottenhoff (50%): Tekn Dr, värderingsmetoder persontrafik Oskar Fröidh: Tekn Dr, marknadseffekter av tågsystem Gerhard Troche: Doktorand, utbuds- och kostnadsmodell för gods Sofia lundberg: Doktorand, godskunders värderingar Anders Lindahl: Forskare, kapacitet och simulering Olov Lindfeldt: Doktorand, kapacitetsanalys och kvalitet Johannes Wolfmaier, konsultuppdrag simulering Hans Siipilä, simulering Gröna Tåget Josef Andersson, prognoser persontrafik Samarbetspartners: Jakob Wajsman, BV, godsprognoser, marknadsanalyser Peter Bark, Tfk, godstransportsystem Kjell Jansson, AF/KTH, prognossystem persontrafik Staffan Algers, Transek/KTH, bilinnehavsmodeller
Varför simulering? Järnvägsgruppen Infrastrukturen byggs ofta för dagens trafik och dagens fordon men håller i minst 100 år Trafikupplägg och tidtabeller kan ändras på 1 års sikt Produktmixen blandningen av tåg med olika egenskaper - kan ändras på ett par års sikt Nya fordon med bättre prestanda introduceras i regel vart 20:e år Att bygga ut infrastrukturen tar i regel 5-20 år och kostar mycket pengar Mycket kan vinnas om man kan förutse behoven och ha en planeringsberedskap för framtida behov
Simulering Järnvägsgruppen 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 Banverket har upphandlat Railsys som sitt nya simuleringssystem
Järnvägsgruppen KTH Simulering - projekt vid Trafik och Logistik Implementering av Railsys i Sverige Simulering av person- och godstrafik på Botniabanan (Anders Lindahl) Partiella dubbelspår versus mötestaitoner på enkelspår (Olov Lindfeldt) Gångtidsberäkningar och simuleringar för Gröna tåget (Hans Siipilä och Johannes Wolfmaier) Utbildning och support för Railsys i Sverige
Boden Vännäs Umeå Järnvägsgruppen Botniabanan Simulering av olika trafikupplägg på Ådalsoch Botniabanan mellan Sundsvall och Umeå Östersund Ånge Bräcke Ljusdal Långsele Kramfors Timrå Mellansel Hudiksvall Härnösand Sundsvall Hörnefors Nordmaling Husum Örnsköldsvik Av Anders Lindahl Bollnäs Söderhamn Gävle Hallsberg Stockholm Karta: Oskar Fröidh
Metod vid analysen Persontrafik Basutbud Persontrafik Högre utbud Persontrafik Nya fordon Godstrafik Basutbud Godstrafik Högre utbud Godstrafik Nya fordon Blandad trafik Basutbud Blandad trafik Högre utbud - nya fordon
Gångtid för godståg beroende på tågvikt Järnvägsgruppen Gångtid 04:10 Gångtider Umeå-Sundsvall för olika lok och tågvikter Sth 100 km/h 04:00 03:50 Rc4 BR185 Duo-lok 03:40 03:30 03:20 1000 ton 1200 ton 1400 ton 1600 ton Tågvikt
Kapacitet för godstrafik Lok Antal tåg Max tågvikt Medeltågvikt Total tågvikt/dag Basscenario Rc4 14 1 600 ton 1 200 ton 16 800 ton Med nya lok BR185 10 2 000 ton 1 600 ton 16 000 ton Med 2 lok*) 2 Duo-lok/ 2Rc-lok 7 3 000 ton 2 600 ton 18 200 ton *)Tåglängden kan utgöra en begränsning
Gångtid för persontåg beroende på hastighet Järnvägsgruppen Trafiktyp Fjärrtåg med 5 uppehåll Regionaltåg med 10 uppehåll Hastighet (km/h) 200S 250S 200S 200 220 250S Fordon - vagnar X2-5 X250-3 X2-5 X50-2 X220-3 X250-3 Gångtid 2.17 2.02 2.34 2.40 2.32 2.17
Persontrafik + Godstrafik - Basscenario Bastrafik P+14 st Godståg 1 200 ton söderut + 2 Kombi norr och 2 söder 1 200 ton
Längsta gångtiden avgör kapaciteten Järnvägsgruppen Gångtider stationsvis 1 200 ton godståg (söderut) 00:15 00:10 Ådalsbanan Medel: 6 min 35 s Max: 13 min 17 s Botniabanan Medel: 4 min 41 s Max: 8 min 45 s 00:05 00:00 Suc Hsd Vby Ök Nog Uå
Slutsatser blandad trafik Järnvägsgruppen Det går att köra blandad trafik med ett bastrafikupplägg: Integrerad fjärr- och regionaltrafik varje timme under dagen Vissa insatståg i högtrafik och vissa luckor i lågtrafik Prioriterad godstrafik under natten Huvudsakligen enkelriktad godstrafik Dubbelriktade post- och kombitåg Kapaciteten för godstrafik kan ökas genom att köra tyngre tåg med starkare elier fler lok Det är möjligt att köra 3000 tons tåg längre än 750m under natten i huvudtågväg om andra tåg får gå åt sidan (med minskad flexibilitet och utan hänsyn till andra sträckor)
Prognos för persontrafik vid Sthlm C Utveckling Befolkning, ekonomi och regional fördelning Nya resmönster Infrastruktur Utbyggnad enligt BV planer och utvecklingsscenarier Efterfrågan På tågresor i relationer på banor till/ från Sthlm Prognosmodeller Utbud Fjärrtåg, regionaltåg, lokaltåg och snabbpendel Belastning I maxtimmen i maxsnitt på banor till/från Sthlm Kontroll beläggning Behov av tåglägen För fjärrtåg, regionaltåg, lokaltåg och snabbpendel Kapacitet I maxtimmen i maxsnitt i tåg till/från Sthlm Behov av tåglägen På Sthlm Central Fördelning produkter Behov av tåglägen På Sthlm City
Totalt antal passagerare till/från Stockholm Miljoner passagerare per år 140 120 100 80 60 40 20 0 +34% +40% 84 +45% 64 47 34 23 17 11 6 4 6 9 14 1990 2000 2015 2030 Pendel och snabbpendel Regionaltåg och flygpendel Fjärrtåg
Totalt behov av tåglägen vid Sthlm C Sthlm Central Behov av tåglägen För fjärrtåg, regionaltåg, lokaltåg och snabbpendel Sthlm City Behov persontåg På Sthlm Central Fördelning produkter Behov av tåglägen På Sthlm City Behov tjänstetåg T/fr depå, rundgång, mult Behov godståg På Sthlm Central Kontroll symmetri Behov av tomtåg För att få genomgående tåg Tot behov tåglägen För persontåg, tjänstetåg, godståg och reservlägen Reservlägen Tot behov tåglägen För lokaltåg och snabb- Pendel och reservlägen
Tåglägen 2003 Inkl 10% reserv Tåglägen 2030 Inkl 10% reserv Järnvägsgruppen Västerut 3+7=10 3 7 14 Norrut 14+8=22 8 Värtan 1 Västerut 7 Norrut 20 Västerut 13 Värtan 1 Norrut 16 Roslagen 4 Cst Cst City 10 14 Söderut 10+14=24 Fjärr-, regional-, flyg- och godståg Söderut 22 Söderut 33 Pendeltåg och snabbpendeltåg
Slutsatser Stockholms Central Järnvägsgruppen Kapaciteten söderut för persontåg räcker väl 2015 men ligger högt 2030 Norrut är behovet av tåglägen mindre än söderut 2030, Västerut är kapacitetsbehovet lägst Hur snabbpendelsystemet utformas har avgörande betydelse för kapacitetsbehovet både på Cst och City-stn Om inte snabbpendel körs ökar kapacitetsbehovet för regionaltåg på Centralstn Enstaka godståg kan gå genom Cst men problemen kan uppstå på linjen längre ut Godståg på Mälarbanan kan vara ett alternativ
Ostkustbanan Nynäsbanan Järnvägsnätet i Mälarregionen Järnvägsgruppen Borlänge/Falun Sala Dalabanan Gävle-Sundsvall / Östersund Uppsala Ludvika Enköping Västerås Bålsta Mälarbanan Märsta Arlanda Frövi Örebro Arboga Eskilstuna Strängnäs KungsängenFlemingsberg Svealandsbanan Stockholm Göteborg Hallsberg Västra stambanan Katrineholm Flen Gnesta Järna Södertälje Västerhaninge Motala Södra stambanan Mjölby Linköping Norrköping Nyköping Oxelösund Nynäshamn Enkel / dubbelspår Malmö Åtgärdsplan för Mälardalen 24 2007-07-04
Mälarbanan Stockholm-Västerås Järnvägsgruppen Västerås SJ Regionaltåg medelhastighet 120 km/h Bålsta SL pendeltåg medelhastighet 60 km/h Stockholm C Problem: Mälarbanan har bara två spår och regionaltågen kan inte köra förbi pendeltågen Långa restider och mycket förseningar Hittills beslutade åtgärder: Större marginaler mellan tågen SL:s insatståg vänder inte vid plattform i Jakobsberg Investeringar i signalsystem och växlar Dessa åtgärder ej tillräckliga trafiksamordning behövs Åtgärdsplan för Mälardalen 25 2007-07-04
Graphical time table 2006 Block occupation diagram ^Västerås Bålsta Kungsängen Jakobsberg Stockholm C
Distribution of delays for Regional trains passing at Jakobsberg Järnvägsgruppen On time 54% Delayd 46% 25% 22,2% 20,5% 20% 16,6% 15% 11,6% 10,9% 10% 6,0% 5% 0% 2,3% 2,0% 2,0% 1,0% 0,3% 0,7% 0,3% 0,7% 1,0% 0,0%0,0% 0,3% 0,0% 3 2 1 0-1 -2-3 -4-5 -6-7 -8-9 -10-11 -12-13 -14-15 Delay in minutes
Graphical time-table with skipstop commuter trains ^Västerås Bålsta Kungsängen Jakobsberg Stockholm C
Graphical time table with integrated traffic and reduced number of trains ^Västerås Bålsta Kungsängen Jakobsberg Stockholm C
Västerås I dag: Regionaltåg + pendeltåg SJ Regionaltåg 2 tåg/h 53 min Bålsta SL pendeltåg 2 tåg/h 39 min Kungsängen SL pendeltåg 2 tåg/h 27 min Stockholm C Västerås Regionaltåg + Snabbpendel + pendeltåg SJ Regionaltåg 1 tåg/h 50 min TIM Snabbpendel 2tåg/h 60 min SL pendeltåg 4 tåg/h 27 min Kungsängen Stockholm C
Mälaren line Stockholm-Västerås - traffic coordination The commuter train Stockholm-Bålsta will be a skip-stop train with shorter travel time The skip-stop commuter-trains will continue to Västerås instead of extra Regional trains at peak-hours The Regional trains every hour do not stop at Bålsta the travel time will be shortened to 50 minutes The number of trains will be reduced from 11 to 9 at the maximum peak hour
Järnvägsgruppen KTH Trafik och Logistik - Exempel på uppdrag Marknad och trafik på Stockholm Central 2015-2030 Simuleringar för Banverket av Ostlänken Svealandsbanan Nynäsbanan Västra stambanan Stockholm-Uppsala Simuleringar för SJ X2000 Stockholm-Göteborg
Med tåget mot framtiden Med KTH Järnvägsgruppen ToL