Kapacitetsanalyser af jernbanestrækninger. Alex Landex & Lars Wittrup Jensen

Transkript

1 Alex Landex & Lars Wittrup Jensen

2 Agenda Jernbanekapacitet Hvad er kapacitet? Opgørelse af kapacitet Line Capacity Analyser Cases Vestfyn Ringsted-Odense Netværkseffekter Perspektivering Opsamling 2 DTU Transport, Technical University of Denmark

3 Kapacitet Capacity as such does not exist. Railway infrastructure capacity depends on the way it is utilised [UIC, 2004] 3 DTU Transport, Technical University of Denmark

4 Opgørelse af kapacitetsforbrug Opbyg infrastrukturen Lav køreplan(er) Opdel netværket i analyseafsnit Komprimer køreplanerne Udregn kapacitetsforbrug 4 DTU Transport, Technical University of Denmark

5 Opdeling af netværk i analyseafsnit Udfletning Overhaling Endestation Overgangsstation Krydsningsstationer 5 DTU Transport, Technical University of Denmark

6 Double track (one direction) Single track Komprimering af køreplan Distance Distance Timetable graph compression Time Time Distance Distance Timetable graph compression Time 6 DTU Transport, Technical University of Denmark Time

7 Analyse af jernbanelinies kapacitetsforbrug Jernbanelinie der analyseres Resultater fra analyseafsnit 59% 71% 45% 63% 48% Jernbanens kapacitetsforbrug 71% 7 DTU Transport, Technical University of Denmark

8 Opdeling af jernbanen Fast opdeling af jernbanenettet i analyseafsnit Udfletninger Endestationer Overgangsstationer Andre specielle stationer Principper for specielle tilfælde Overhalinger Vendinger 8 DTU Transport, Technical University of Denmark

9 Kh - Htå Htå - Rg Kh-Kj Kj - Rg Kh - Htå Htå - Rg Kh-Kj Kj - Rg Kh - Htå Htå - Rg Kh-Kj Kj - Rg Kh - Htå Htå - Rg Kh-Kj Kj - Rg Kh - Htå Htå - Rg Kh-Kj Kj - Rg Capacity consumption UIC 406 ved ukendt køreplan 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Max Suggested Min Basis Extension (same trains) Extension (more trains) New line (same trains) New line (more trains) 9 DTU Transport, Technical University of Denmark

10 Maksimal anbefalet kapacitetsudnyttelse Banetype Myldretid Døgn Kommentar Dedikerede bybaner 85% 70% Mulighed for at aflyse tog/linjer Højhastighedsbaner 75% 60% Baner med blandet trafik 75% 60% Kan være højere hvis lavt antal tog (<5 pr. time) og køreplanen er heterogen Sikre buffertid mellem tog mindre risiko for følgeforsinkelser Behov for tid til fejlretning og vedligehold Netværkseffekter 10 DTU Transport, Technical University of Denmark

11 Ideen bag Line capacity analyser Den (eksakte) fremtidige køreplan er ukendt Ønsket til driftsoplæg kendes Samtlige mulige køreplanskombinationer bestemmes Optimale forhold for køretidstillæg, ingen spildtid m.v. Bestemmelse af mindste togfølgetid for alle togkombinationer UIC 406 kapacitetsanalyse for samtlige køreplanskombinationer Resultatoutput til analyse 11 DTU Transport, Technical University of Denmark

12 Speed [km/t] Speed [km/h] 150 Line capacity analyser Infrastructure Stop pattern Rolling stock Distance Plan of [km] operation Train dynamics Signal positions Speed profile Headway time calculation Running time calculation Calculation of line capacity for all permutations of timetables Distance [km] 12 DTU Transport, Technical University of Denmark

13 Case: Odense Snoghøj 1 Godstog 2 IC-tog 1 IC Lyn tog 1 IR-tog 1 RE-tog 120 (720) køreplansalternativer 57 km strækning Fraktil Min 10% Median 90% Max Kapacitets% 68,2% 68,8% 85,8% 90,0% 90,9% 13 DTU Transport, Technical University of Denmark

14 Odense Snoghøj 14 DTU Transport, Technical University of Denmark

15 Odense Snoghøj: Konklusioner 6 forskellige tog i alt 120 forskellige køreplaner (6-1)! Beregningstid på under 1 sekund Ingen af køreplansalternativerne har 60% kapacitetsudnyttelse Kun ca. 40% af køreplanerne har 75% kapacitetsudnyttelse Odense-Snoghøj kan betragtes som overbelastet flaskehals Nødvendigt med overhalinger og/eller spildtid 15 DTU Transport, Technical University of Denmark

16 Analyserne fortæller ikke alt Analysis area Extended analysis area Place Time 16 DTU Transport, Technical University of Denmark

17 Case: Ringsted-Odense 1 Godstog 1 IC Lyn 2 IC 1 IR 17 DTU Transport, Technical University of Denmark

18 Ringsted-Odense: Opsamling Banedanmark foreslår strækningsopdeling i: Slagelse Korsør Nyborg Analyse med/uden strækningsopdeling i Korsør (5 tog) Tunnelrestriktioner er ikke analyseret Rg-Od > MAX(Rg-Kø; Kø-Od) Min 20% Median 80% Max Rg-Kø 42,3% 44,7% 56,5% 50,5% 50,6% Kø-Od 53,4% 53,4% 53,4% 54,7% 54,7% Rg-Od 62,5% 65,9% 69,1% 71,6% 75,7% Enkelte flaskehalse kan løses, men hvad med kombinationer? 18 DTU Transport, Technical University of Denmark

19 Padborg Tinglev Vojens Lunderskov Vamdrup Kombiterminal Taulov Snoghøj Odense Storebælt Slagelse Ringsted Roskilde Kombiterminal Høje Taastrup Hvidovre Fjern Kastrup Kalvebod Øresund Mange flaskehalse skal kombineres Enkelte flaskehalse kan løses, men kombinationen af flaskehalse er en udfordring Godstransitkorridoren Bro Niveaufri tilslutning til andre strækninger Tunnel Tilslutning til andre strækninger/terminaler i niveau Tilslutning til andre strækninger i niveau (forbindelsen benyttes ikke i ordinær drift) 19 DTU Transport, Technical University of Denmark

20 Proces og tidsforbrug 1. Indlæs input og beregn køretider og togfølgetider 2. Beregn kapacitetsforbrug for alle køreplansalternativer (brute force) Kompleksitet: m = (n-1)! for cykliske køreplaner 3. Sorter resultaterne vha. introsort (quicksort/heapsort) Kompleksitet: log(m)*m 4. Udskriv resultater Beregningstider for: 12 tog: ~90 sekunder 11 tog: ~7 seunder <11 tog: ~1 sekund 20 DTU Transport, Technical University of Denmark

21 Videre udvikling af line capacity analyser Metoder til at håndtere flere tog Bestemmelse af kapacitet når nogle af togene kun kører en del af strækningen, enkeltspor og overhalinger Mulighed for at håndtere netværk og stationer Infrastructure Plan of operation Train dynamics Stations Signal positions Speed profile Headway time calculation Running time calculation Calculation of line capacity for all perturbations of timetables Timetable generation 21 DTU Transport, Technical University of Denmark Calculation of complexity indices, SWT, line capacity, etc.

22 Opsamling Eksisterende metoder er baseret på en kendt køreplan Traditionelt er det kun delstrækninger der analyseres Line Capacity Analyser Mulighed for analyse af driftsoplæg i stedet for køreplaner Mulighed for at analysere længere strækninger Kvantificering af netværkseffekter Rg-Od > MAX(Rg-Kø; Kø-Od) Udvidelser af Line Capacity Analyser Håndtere flere tog Partielle togløb Overhalinger Enkeltspor Netværk 22 DTU Transport, Technical University of Denmark

23 Tak for opmærksomheden Alex Landex & Lars Wittrup Jensen Danmarks Tekniske Universitet Institut for Transport DTU Transport, Technical University of Denmark