Download - Session 30 Johanna Törnquist Krasemann
1Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Emma AnderssonDoktorand
ITN, Linköpings Tekniska Högskola
Johanna Törnquist KrasemannUniversitetslektor
COM, Blekinge Tekniska Högskola & ITN, Linköpings Tekniska Högskola
Robusta Tidtabeller för Effektiv Operativ Omplanering
Av Tåglägen
Transportforum 12-13 januari 2011
eller
Agenda
BAKGRUND
EOT &
RTJ
FOKUS EOT
RTJ
FRÅGOR?
Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann 2
Transportforum 12-13 januari 2011
3Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Bakgrund och Relevans
Transportforum 12-13 januari 2011
4Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Bakgrund och Relevans
Transportforum 12-13 januari 2011
Källa: Banverkets årsredovisning 2009, 2010.
5Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Två samverkande forskningsprojekt
Transportforum 12-13 januari 2011
Robusta Tidtabeller för Järnvägstrafik (RTJ)
Projekttid: April 2010—Mars 2013
Projektägare: ITN vid LiTH
Projektdeltagare: Emma Andersson, Anders Peterson, Johanna Törnquist Krasemann
Fokus: Utveckla och utvärdera optimeringsbaserade metoder för att skapa robusta tidtabeller för järnvägstrafik.
Finansiärer:
Effektiv Operativ Omplanering Av Tåglägen (EOT)
Projekttid: April 2010—Dec 2012
Projektägare: COM vid BTH
Projektdeltagare: Håkan Grahn, Johanna Törnquist Krasemann, Muhammad Zeeshan Iqbal.
Fokus: Utveckla och utvärdera beslutstöd för trafikledaren i omplaneringen mhja parallelisering av en optimeringsbaserad sökalgoritm.
Finansiär:
Samverkar dessutom med projekt vid: KTH, SICS, Transrail, Uppsala Universitet.
6Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
FOKUS
Transportforum 12-13 januari 2011
Problematiken med störningar kräver i huvudsak två kompletterande angreppssätt:
1) Minska och förebygg uppkomsten av störningsorsakerna.
2) Begränsa effekten av de störningar som uppkommer (dvs. de sekundära förseningarna och dominoeffekten).
7Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
FOKUS
Transportforum 12-13 januari 2011
2) Begränsa effekten av de störningar som uppstår, dvs. de sekundära förseningarna och dominoeffekten:
a) Planera för att vissa, mindre allvarliga, störningar kan uppstå och inför flexibilitet i tidtabellen => RTJ
b) Omplanera och styr trafiken mer proaktivt och utnyttja den flexibilitet som finns (ändra spårval, flytta möten och förbigångar, öka hastigheten, mm) => EOT
Fokus är på Södra Stambanan.
8Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Marginaler i tidtabeller används väl redan?
Transportforum 12-13 januari 2011
DET STÄMMER, det finns redan tumregler, riktlinjer och trångsektorsplaner som tillämpas.
MEN, dessa är relativt generella. Ingen systematisk återkoppling till effekten av dessa marginaler sker och hur kritiska tågrelationer och anslutningar påverkas, vilket är viktigt eftersom
KAPACITETSBEHOVET förändras och ökar på vissa bandelar.
9Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Marginaler i tidtabeller används väl redan?
Transportforum 12-13 januari 2011
Tidtabellen är inte längre densamma från år till år utan markanta förändringar görs och operatörerna blir allt fler.
EXEMPEL:
Anslutningstiden i Hässleholm södergående X2000->Öresundståg mot Karlskrona har reducerats från 16 (T10) till 10 minuter (T11, Tidtabell 2011).
Liten försening + väskor + olyckligt spårval => missad anslutning
Notera: En försening på max 5 minuter = ingen försening enligt systemet.
10Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011
Varför behöver trafikledaren stöd?
Trafikledarna har en mycket komplex arbetsuppgift.
Trafikledningen styrs utifrån åtta olika distrikt.
Trafikledaren tvingas ofta ta snabba beslut med mycket begränsad tid att överväga olika lösningar och dess effekter.
11Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011
Varför behöver trafikledaren stöd?
Trafikledaren har endast begränsad tillgång till viktig information som bör tas hänsyn till i omplaneringen.
Aktuell position och hastighet
Aktuell körprofil Aktuella trafikutbyten och
andra associationer
Aktuell längd och
vikt
Infrastrukturens aktuella prestanda
12Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011
Varför behöver trafikledaren stöd?
Beslutstödet syftar till att ta fram alternativa lösningar med input från trafikledaren vid behov.
Det valda (och ev. modifierade lösningen) blir då en plan som kan kommuniceras till berörda.
Trafikledaren är den som bäst kan avgöra vilket alternativ som är lämpligast och hur det ev. bör justeras.
Störningshantering
13Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011
eller
Operatör X ansvarig för resandetåget
Operatör Y ansvarig för godståget
Om en konflikt uppstår ska Trafikverkets trafikledare avgöra i vilken ordning tågen ska gå och eventuellt på vilka spår.
EOT
14
Ett klassiskt ”Job Shop Scheduling” problem
A B Tid
Alv
est
a.
Gem
la
Tid
Alvesta-Gemla
Gemla
Transportforum 12-13 januari 2011
A B
EOT
Ett tågläge/en slot. Dess längd anger den aktuella körtiden och är dynamisk.Att ligga bakom ett annat tåg ger t ex en längre tid.
Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Gem
la-
Räppe
Gemla
Alvesta-Gemla
Gemla-Räppe (Växjö)
15
Ett klassiskt ”Job Shop Scheduling” problem
A B C TidDD
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT
Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Alvesta-Gemla
GemlaA B
Gemla-Räppe (Växjö)
Alv
est
a.
Gem
laG
em
la-
Räppe
Gemla
Tid
Alvesta-Gemla
C D
BANARBETE
16
Tåg A drabbas av en hastighetsnedsättning..
A B C TidDD
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT
Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Alvesta-Gemla
GemlaA B
Gemla-Räppe (Växjö)
Alv
est
a.
Gem
laG
em
la-
Räppe
Gemla
Tid
Alvesta-Gemla
C D
BANARBETE
A
17
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT
Matematisk modellering
Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
18
Problemet formuleras som ett MILP Transportforum 12-13 januari 2011 EOT
MILP = Mixed Integer Linear Program
Består av:
En mängd grundläggande villkor som säkerställer att tågen framförs enligt gällande föreskrifter.
En mängd variabler som motsvarar de beslut som trafikledaren gör, dvs.
* spårval
* start- och sluttid för varje tågläge och därmed
* tågordningen på spåren
En målfunktion som anger vad omplaneringen strävar efter; t ex att minimera den totala förseningen för tåg
Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
19
Ett komplext problem med många alternativ
A B C DD
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT
Antalet teoretiskt möjliga alternativ är oändligt många:
Därför behövs ”smarta” metoder för att identifiera och ignorera olämpliga alternativ.
Mängden intressanta alternativ är dock även väldigt många.
Därför behövs dessutom mycket snabba metoder som kan söka igenom och utvärdera de mest relevanta av dessa.
Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
. . . .
BANARBETE
B A C DD BANARBETE
B A DDC BANARBETE
Antalet försenade tåg (+5 min)
Den totala förseningen (min)Antalet missade
anslutningar
Hur lämpligt är ett förslaget alternativ? Transportforum 12-13 januari 2011 EOT
Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann 20
Antalet försenade tåg (+15 min)
* Stabilitet och Robusthet
* Antal spårändringar Alternativ 1
Alternativ
2
21Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
RTJ: Vad är “Robusthet”?
Transportforum 12-13 januari 2011
Med robusta tidtabeller avser vi tidtabeller där tågen, trots vissa förseningar i trafiken, kan bibehålla sina tåglägen (leveransåtaganden) i större utsträckning.
Därmed påverkas andra tåg minimalt, kritiska anslutningar kan bibehållas och operatörernas personal- och fordonsomlopp kan upprätthållas i så stor utsträckning som möjligt.
Robustheten bör dock vägas mot de kostnader den är förenad med, och den eventuellt ökade planerade restid som kan uppstå.
RTJ
22Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
RTJ: Centrala frågeställningar
Transportforum 12-13 januari 2011 RTJ
Centrala frågor är inledningsvis:
- Hur införs tidsmarginaler under tidtabellskonstruktionen hos de olika operatörerna resp. TrV?
- Hur används de tidsmarginaler som finns idag i olika störningssituationer i den operativa trafikstyrningen?
- Motsvarar existerande tidsmarginaler det behov som uppstår (dvs. m a p de störningar som uppträder)?
- Kan tidsmarginalerna användas som avsett och görs det? Fås den effekt som förväntas utifrån avsikten vid tidtabellskonstruktionen?
23Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT & RTJ
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
Tåg 521 (X2000) – Vad beror differensen på?
24Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT & RTJ
Höstens delstudie
• Kartläggning av dagens förseningar och marginaler
• X2000 och IC-tåg studerades v 40 och v 41– X2000 (vanligt): 521, 524, 530, 534, 537 och 539– X2000 (snabbt): 503– IC: 201 och 202
• Marginalerna studerades i TrainPlan
25Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT & RTJ
Marginaler
• Sveriges järnvägsnät är uppdelat i noder. Mellan varje nod ska det finnas ett visst antal extra marginalminuter.
• Noderna på Södra stambanan:– Stockholm– Mjölby– Alvesta– Malmö
• Mellan varje nod ska det vara minst:– 4 min marginal för X2000– 3 min marginal för övriga persontåg
26Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT & RTJ
Data över de studerade tågen i T10
201 503 521 537 539 202 524 530 534Avgångstid Stockholm 08:25 17:06 06:21 14:21 15:21Avgångstid Malmö 08:17 06:14 09:14 11:14Restid 5h 21m 4h 10m 4 h 25m 4 h 25m 4 h 25m 5h 18m 4 h 24m 4 h 25m 4 h 25m
Uppehåll
Söö, Nr, Lp, N,
Sä, Av, Hm, Lu
Lp, Hm, Lu
Söö, Nr, Lp, My, N, Av,
Hm, Lu
Flb, Nr, Lp, My, N, Av,
Hm, Lu
Flb, Nr, Lp, N,
Av, Hm, Lu
Lu, Hm, Av, Sä, N, Lp,
Nr, Söö
Lu, Hm, Av, N, Lp, Nr,
Flb
Lu, Hm, Av, N,
My, Lp, Nr, Söö
Lu, Hm, Av, N,
My, Lp, Nr, Söö
Marginaler (minuer) 20 13,1 17,9 19,5 21,2 24,6 17,4 17,5 18,9
Punktlighet (vecka 40 och 41) 90% 40% 60% 70% 50% 80% 70% 70% 70%
Södergående tåg Norrgående tåg
27Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT & RTJ
Norrgående X2000 – södergående X2000
-10
-5
0
5
10
15
20
25
Margins mo w 1 tu w 1 th w 1 fr w 1 mo w 2 tu w 2 we w 2 th w 2 fr w 2
-10
-5
0
5
10
15
20
25
Margins mo w 1 tu w 1 th w 1 fr w 1 mo w 2 tu w 2 th w 2
537
530
28Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT & RTJ
IC - X2000
-10
-5
0
5
10
15
20
25
Margins mo w 1 tu w 1 th w 1 fr w 1 mo w 2 tu w 2 we w 2 th w 2 fr w 2
-10
-5
0
5
10
15
20
25
Margins mo w 1 tu w 1 th w 1 fr w 1 mo w 2 tu w 2 we w 2 th w 2
202
530
29Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT & RTJ
“Snabbt” X2000 - “vanligt” X2000
-10
-5
0
5
10
15
20
25
Margins mo w 1 tu w 1 th w 1 fr w 1 mo w 2 tu w 2 th w 2
-10
-5
0
5
10
15
20
25
Margins mo w 1 tu w 1 we w 1 fr w 1 tu w 2 th w 2
503
537
30Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT & RTJ
Närmare analys av X2000 537
Cst
Flb
MTime (min)2 4 6 8 10
86445
637
Jn 2437
6457Sp
K 41805
Åby 8835
Nr 8765
Av11095
44707Hm
1255Hö
11093Lu
= Trains after 537 usingthe same track
= Trains related to 537 inconnection points
Lp
12 14 16
8655
31Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011 EOT & RTJ
Slutsatser från delstudien av T10
• Punktlighet norrgående – södergående tåg– Norrgående mer punktliga– Södergående bättre på återhämtning
• IC återhämtar sig bättre än X2000
• Ett snabbt X2000 (503) har sämre marginaler
• X2000 påverkas av många tåg under en körning. Små förseningar leder till att trafikledaren måste ta beslut som kan vara antingen bra eller dåliga.
32Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011
Ytterligare information om projekten finner ni här:www.bth.se/com/EOT
http://staffwww.itn.liu.se/~johto/RTJ.htm
Kontakt: [email protected]
EOT & RTJ
33Emma Andersson & Johanna Törnquist Krasemann
Transportforum 12-13 januari 2011
Tack för Er uppmärksamhet!
Frågor och synpunkter?