session 30_1 bo-lennart nelldal

1

KTH Järnvägsgruppen • Centrum för forskning och utbildning i järnvägsteknik

JärnvägsgruppenJärnvägsgruppen

1

Hur många tåg kan man köra? Och vad ska man göra?

- Om man vill köra fler tåg

Bo-Lennart Nelldal Adj. professor

Järnvägsgruppen KTH 2011-01-13



2

Hur många tåg kan man köra över Getingmidjan?

2



3

Hur många tåg kan man köra?

Engagerad ingenjör som gjort egna beräkningar: ”Man kan köra 80 tåg per timme och riktning över Getingmidjan” Engagerad forskare som kollat ställverksloggar och gjort egna beräkningar av maximalt tågflöde förbi Karlbergs station: ”Man kan teoretiskt köra högst 57 tåg per timme och riktning utan hänsyn till förseningar och förarbeteende”



4

Stockholms Central - Getingmidjan

Stockholm C

Årstabron

Södra Station

• Antal spår

– 5 plattformsspår söderut och 5 norrut

– 2 spår över getingmidjan

– 4-spår från södra station

3



5



6

Totalt antal passagerare till/från Stockholm

5 819 25

614

2836

34

54

108

152

0

50

100

150

200

250

1990 2008 2030 2050

Miljo

ne

r p

as

sa

ge

rare

pe

r å

r Pendel och

snabbpendel

Regionaltåg

och

flygpendel

Fjärrtåg

+72%

Källa: KTH Järnvägsgrupp

+38%

+103%

4



7

Prognos för persontrafik vid Sthlm C

Efterfrågan På tågresor i relationer

på banor till/ från Sthlm

Belastning I maxtimmen i maxsnitt

på banor till/från Sthlm

Behov av tåglägen För fjärrtåg, regionaltåg,

lokaltåg och snabbpendel

Utbud

Fjärrtåg, regionaltåg,


Utveckling Befolkning, ekonomi

och regional fördelning

Kapacitet I maxtimmen i maxsnitt

i tåg till/från Sthlm

Infrastruktur Utbyggnad enligt BV planer

och utvecklingsscenarier

Kontroll

beläggning

Prognos-

modeller

Nya res-

mönster

Behov av tåglägen På Sthlm Central

Behov av tåglägen På Sthlm City

Fördelning

produkter



8

Totalt behov av tåglägen vid Sthlm C

Behov av tåglägen För fjärrtåg, regionaltåg,


Behov persontåg På Sthlm Central

Behov av tåglägen På Sthlm City

Fördelning

produkter

Behov godståg På Sthlm Central

Behov av tomtåg För att få genomgående tåg

Behov tjänstetåg T/fr depå, rundgång, mult

Kontroll

symmetri

Tot behov tåglägen För persontåg, tjänstetåg,

godståg och reservlägen

Reserv-

lägen

Tot behov tåglägen För lokaltåg och snabb-

Pendel och reservlägen

Sthlm Central Sthlm City

5



9

Kapacitet i Getingmidjan i maxh 2010

4 Fjärrtågsystemet

Cst 8

12

24

10

24

1 10

24



10

Kapacitet i Getingmidjan 2017 - Med Citybanan

4 Fjärrtågsystemet

Cst 8

12

24

10

24

1 10

24

Pendeltågsystemet

City

24 24 12

12

12

12

12

6



11

Antal passagerare på Stockholm Central och Stockholm City

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1990 2000 2008 2017 2030 2050

Miljo

ne

r p

as

sa

ge

rare

pe

r å

r

Stockholm Central Stockholm City

Källa: KTH Järnvägsgrupp KTH



12

Enkelspår

R2 F6 F4 F2 M F1 F3 F5 R1

Avstånd [km]: 115 130 14055 70 85 1000 10 25 40

7



13

Grafisk tidtabell Exempel på Enkelspår

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

10 R2

25 F6

40 F4

55 F2

70 M

85 F1

100 F3

115 F5

130 R1

Tid [s]

Avstå

nd [

km

] och s

tationsbete

cknin

g

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

10 R2

25 F6

40 F4

55 F2

70 M

85 F1

100 F3

115 F5

130 R1

Tid [s]

Avstå

nd [

km

] och s

tationsbete

cknin

g



14

Enkelt på enkelspår: Den längsta sträckan i tid bestämmer kapaciteten – Ex. Botniabanan

Gångtider stationsvis godståg i 100 km/h och persontåg i 200 km/h

0:00

0:05

0:10

0:15

Min

ute

r

Godståg Persontå g

Sundsvall UmeåVästeraspby

Ådalsbanan Botniabanan

Härnösand Örnsköldsvik Nordmaling

8



15

Maximal kapacitet Enkelspår 100 km/h med och utan samtidig infart

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Stationsavstånd [km]

An

tal tå

g/h

och

rik

tnin

g

100 km/h med

samtidig infart

100 km/h utan

samtidig infart



16

Maximal kapacitet Enkelspår 100 - 200 km/h med samtidig infart

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Stationsavstånd [km]

An

tal tå

g/h

och

rik

tnin

g

200 km/h med

samtidig infart

100 km/h med

samtidig infart

9



17

Godstrafik – riktningsfördelning - Huvudsaklig väg för tung transittrafik

Söderhamn

Hudiksvall

Timrå

Härnösand

Kramfors

Örnsköldsvik

Husum

Nordmaling Hörnefors

Vännäs Umeå

Sundsvall

Gävle

Ånge

Östersund Långsele

Bollnäs

Ljusdal

Bräcke

Mellansel

Karta: Oskar Fröidh Stockholm Hallsberg

Boden

Söderhamn

Hudiksvall

Timrå

Härnösand

Kramfors

Örnsköldsvik

Husum

Nordmaling Hörnefors

Vännäs Umeå

Sundsvall

Gävle

Ånge

Östersund Långsele

Bollnäs

Ljusdal

Bräcke

Mellansel

Karta: Oskar Fröidh Stockholm Hallsberg

Boden



18

Kapacitet för godstrafik

Lok Antal

tåg

Max

tågvikt

Medel-

tågvikt

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

10



19

• Avståndet mellan mötesstationer är av

avgörande betydelse

• Samtidig infart viktigt

• Högre kapacitet ju fortare det går

• Enkelriktad trafik på två enkelspår kan

ge tekniskt dubbelspår

• Vid nya banor: Skaffa planberedskap

för dubbelspår

Enkelspår - slutsatser



20

Dubbelspår

signal

fsi/rfsi

1 2 3 4

signal

fsi/rfsi

signal

fsi/rfsi

1 2 3 4

11



21

Kapacitet Beroende på signalsystem och fordonsegenskaper



22

Maximal kapacitet På dubbelspår beroende på blocklängd och hastighet

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Hastighet [km/h]

Tid

[s]

Tid mellan tåg

blocklängd 3000

blocklängd 2500

blocklängd 2000

blocklängd 1500

blocklängd 1250

blocklängd 1000

blocklängd 750

blocklängd 500

blocklängd 250

12



23

Kapacitetsutnyttjande med blandad trafik snabbtåg och godståg

0 30 60 90 120 150 180

0

83.5

167

Tid [min]

Avstå

nd [

km

]Utan förbigångsmöjlighet



24

Kapacitet med förbigång av godståg

0 30 60 90 120 150 180

0

83.5

167

Tid [min]

Avs

tån

d [

km

]

Förbigångsstationen använd för att köra fler persontåg och godståg

13



25

Kapacitetsutnyttjande med enbart godstrafik

0 30 60 90 120 150 180

0

83.5

167

Tid [min]

Avstå

nd [

km

]Bara godståg



26

Kapacitetsutnyttjande med enbart snabbtåg

0 30 60 90 120 150 180

0

83.5

167

Tid [min]

Avstå

nd [

km

]

Bara snabbtåg

14



27

Slutsatser dubbelspår

• Tidtabellen är viktigare än infrastrukturen för kapaciteten vid blandad trafik

• Fler förbigångsstationer kan inte kompensera ökade hastighetsskillnader men ger större flexibilitet

• Större hastighetsskillnader mellan tågen ger större förseningar

• Ju högre turtäthet i persontrafiken ju större risk för förseningar

• På stationer där tåg vänder bör de göra det mellan spåren och inte vid sidotågvägar

• På stationer där olika trafiksystem blandas krävs tillräcklig bufferttid mellan tågen



28

Åtgärder på kort sikt

• Längre tåg

• Högre beläggningsgrad

• Tåg med högre kapacitet

• Trafiksamordning

• Minska förseningsriskerna

• Bättre planering och operativ ledning

• Tidtabellsläggning m h a simulering

• Stimulera till bättre banutnyttjande

• Bättre underhåll och felavhjälpning

• Mindre investeringar i infrastrukturen

15



29

Kapacitet för tåg persontrafik

Sverige:

Gammalt

loktåg

Sverige:

Nytt motor-

vagnståg

Sverige:

Nytt motor-

vagnståg

Tyskland:

Loktåg med

tvåvåningsv

Tågtyp Rc+80-talsv Öresundståg Regina BR185+DD

Tågstorlek Lok+4 normala

vagnar

3 normala

vagnar

3 breda vagnar Lok+3 DD-

vagnar

Hastighet

Km/h

160 180 200 160

Antal

sittplatser

275 237 300 340

Sittplatser per

m tåg (inkl lok)

2,30

3,00 3,70

3,60

Max kapacitet

240m plattform

600 711 900 940



30

• Utnyttja gemensamma tidtabellslägen

• Bättre kapacitetsutnyttjande på tågen

• Snabbare resor i de största relationer

• Fler resor kan ske utan byten

• Mindre förseningsrisk med färre tåg och mer tid mellan tågen

Trafiksamordning: Regionaltåg+Lokaltåg

=snabbpendel

16



31

Trafiksamordning - Exempel från Västerås-Stockholm

Exempel på dagens trafik söderut kl 7-9

Exempel på trafik med snabbpendel ->



32 Åtgärdsplan för Mälardalen 2007-07-04 32

Västerås

Stockholm C

Bålsta

Regionaltåg+Lokaltåg

- Nuvarande system

Uppsala C Enköping

Bro

Kungsängen

Sundbyberg

Stockholm C

Mot Södertälje

Knivsta

Märsta

Upplands Väsby

Helenelund (Kista)

Solna

Karlberg

Kista Veddesta

Danderyd/

Mörby

Jakobsberg

Mot Västerhaninge

Mot Örebro

SJ Regionaltåg

SL/SJ snabbpendel

SL pendeltåg

SL blåbuss

17



33 Åtgärdsplan för Mälardalen 2007-07-04 33

Västerås

Stockholm C

Bålsta

SJ Regionaltåg

SL/SJ snabbpendel

SL pendeltåg

SL blåbuss

Regionaltåg+Snabbpendel+Lokaltåg

- förslag

Uppsala C Enköping

Bro

Kungsängen

Sundbyberg

Stockholm C

Mot Södertälje

Knivsta

Märsta

Upplands Väsby

Helenelund (Kista)

Solna

Karlberg

Kista Veddesta

Danderyd/

Mörby

Jakobsberg

Mot Västerhaninge

Mot Örebro



34

Fler

förbigångstati

oner

Fler

förbigångs-

stationer

Kapacitet

För gods

Alingsås bygg

konfliktfri

tågväg

Kanalisera

tåglägen

Samordnad

trafiklösning

Höj hastighet

för godståg

Åtgärder på medellång sikt - Exempel Västra stambanan

Sävenäs bygg

konflikt-fri

tågväg

Gnesta trafik-

samordning

Fler

förbigångstati

oner

18



35

Möjligheter att öka kapaciteten - På lång sikt

• Automatisk tågdrift

– Automatisk körning av tåg

– Datorstödd trafikledning

– Automatisk trafikstyrning

• Signalsystemet ERTMS

– ERTMS nivå 2 med ger inte någon nämnvärd kapacitetsförbättring jämfört med ATC 2

– Kostar mindre vid nybyggnad men kostar mer vid förtida utbyte

– Den stora fördelen är interoperabiliteten

• Investeringar i infrastruktur

– Kostar mycket och ger mycket



36

Stockholm

Göteborg

Malmö

Uppsala

Gävle

Stockholm

S:t Petersburg

Köpen - hamn

Hamburg

Göteborg

Oslo

Malmö

Tammerfors

Uppsala

Åbo

Umeå

Uleåborg

Trondheim

Bergen

Stavanger

Västerås Örebro

Norrköping Linköping

Jönköping

Helsing - borg

Odense

Ålborg

Gävle

Sundsvall

Östersund

Falun

Borlänge

Örnsköldsvik

Skellefteå

Luleå

Trollhättan

Lund

Eskils - tuna

Halmstad

Varberg

Ortsstorlek

>1 milj invånare

0,5 - 1,0 milj inv.

250 - 500 tusen inv.


50 - 100 tusen inv.

Tallinn

Riga

Kiev

Bremen

Målstandard

Blandtrafik 250 km/h

Annan viktig linje

Helsingfors

Skövde


Stora godstrafikflöden

+ Stora

persontrafikflöden =

Separering av trafik nödvändig

19



37

Bannät för 200-250 km/h

för tåg med korglutning

Stockholm

Göteborg

Malmö

Uppsala

Gävle

Stockholm

S:t Petersburg

Köpen - hamn

Hamburg

Göteborg

Oslo

Malmö

Tammerfors

Uppsala

Åbo

Umeå

Uleåborg

Trondheim

Bergen

Stavanger

Västerås Örebro


Jönköping

Helsing - borg

Odense

Ålborg

Gävle

Sundsvall

Östersund

Falun

Borlänge

Örnsköldsvik

Skellefteå

Luleå

Trollhättan

Lund

Eskils - tuna

Halmstad

Varberg

Ortsstorlek

>1 milj invånare

0,5 - 1,0 milj inv.



50 - 100 tusen inv.

Tallinn

Riga

Kiev

Bremen

Målstandard


Annan viktig linje

Helsingfors

Skövde




38

Höghastighetsnät Götalands- och Europabanan

för 300-350 km/h

Stockholm

Göteborg

Malmö

Uppsala

Gävle

Stockholm

S:t Petersburg

Köpen - hamn

Hamburg

Göteborg

Oslo

Malmö

Tammerfors

Uppsala

Åbo

Umeå

Uleåborg

Trondheim

Bergen

Stavanger

Västerås Örebro


Helsing - borg

Odense

Ålborg

Gävle

Sundsvall

Östersund

Falun

Borlänge

Örnsköldsvik

Skellefteå

Luleå

Trollhättan

Lund

Eskils - tuna

Halmstad

Varberg

Ortsstorlek

>1 milj invånare

0,5 - 1,0 milj inv.



50 - 100 tusen inv.

Tallinn

Riga

Kiev

Bremen

Målstandard


Annan viktig linje

Helsingfors

Skövde


Jönköping

Persontrafik 350 km/h

20



39

Tokyo

Shizouki

Nagoya

Kyoto

Osaka

Grafisk tidtabell Tokyo- Osaka



40

Höghastighetståg har hög punktlighet - eftersom de går på egna banor

Höghastighetståget Shinkansen mellan Tokyo och Osaka • 12 tåg per timme och riktning och många förbigångar • Medelförsening på endast 42 sekunder 2005 • Inklusive tyfoner och snöstormar!

21



41

Kapacitetsutnyttjande på södra stambanan med dagens trafik

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Mjölby

SommenTranås

Frinnaryd

NässjöGrimstorp

Stockaryd

Grevaryd

GåvetorpAlvesta

Eneryda

Osby

Hässleholm

Tid [minuter]

2008

Modellen hittade 2720 tidtabellsvarianter



42

Kapacitetsutnyttjande på södra stambanan med sth 250 och fler förbigångsstationer

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

MantorpMjölby

SommenFbg 1

Frinnaryd

NässjöGrimstorp

Fbg 2

Stockaryd

Grevaryd

GåvetorpAlvestaFbg 3

Eneryda

Fbg 4

Osby

Fbg 5

Hässleholm

Modellen hittade 86 700 tidtabellsvarianter

22



43

Kapacitetsutnyttjande på södra stambanan med Europabanan

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Mjölby

SommenTranås

Frinnaryd

NässjöGrimstorp

Stockaryd

Grevaryd

GåvetorpAlvesta

Eneryda

Osby

Hässleholm

Tid [minuter]

2020

Modellen hittade 4 700 tidtabellsvarianter



44

Antalet godstågslägen dagtid blir 2-3 gånger fler med höghastighetsbanor

Kapacitet för godståg med olika banutbyggnader

på västra och södra stambanan

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Järna - Hallsberg Hallsberg - Göteborg Mjölby - Hässleholm

Go

ds

tåg

läg

en

/tim

me

/rik

tnin

g u

nd

er

da

gti

d

Maximalt 2008 Med upprustade stambanor Med höghastighetsbanor

23



45

1 godståg var 40:e minut

1 lastbil var 15:e sekund

Utrikestransporter 2006 - Mot Danmark och den Västeuropeiska kontinenten

Avser båda riktningarna 1 EU-lastbil medellast 15 ton 1 godståg medellast 600 ton

1 godståg=40 lastbilar



46

Utrikestrafik till/från Sverige 1970-2006 prognos

till 2020 med nuvarande trend

0

10

20

30

40

50

60

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

Go

dsm

än

gd

mil

jon

er

ton

exkl

malm

och

olj

a

Lastbil

Järnväg

10 000 lastbilar/dag

Eller 200 godståg

3 000 lastbilar/dag

Eller 60 godståg

24



47

Europa –

gröna

godskorridorer

Prioriterat järnvägsnät för godstransporter

• Kapacitetsstarkt

• Avreglerat

• Låga banavgifter

• Långa tåg

• Interoperabelt

• Intermodalt



48

Hur många tåg kan man köra?

Exempel på linjekapacitet:

• 60 tåg per/h, köbildning, utan tidtabell, korta blocksträckor

• 40=20+20 tåg/h, fyrspår eller dubbelspår+höghastighetsbana

• 34 tåg/h: Tunnelbana i London med automatisk tågdrift

• 30 tåg/h: Getingmidjan under ideala förhållanden

• 30 tåg/h: Tunnelbanan i Stockholm

• 20 tåg/h: Ostkustbanan ytterspåren utan uppehåll

• 15 tåg/h: Höghastighetståg i Japan med uppehåll och förbigång

• 10 tåg/h: Västra stambanan med blandad trafik

• 4 tåg/h: Enkelspår med mötesstationer var 10 km

25



49

Kapaciteten kan aldrig bli högre än på den svagaste länken



50

Kapacitet i Getingmidjan med olika signalsystem och metoder

26



51

Kapacitet

30 tåg/spår/h

1000 platser/tåg

30 000 personer/spår/riktning

2 000 bilar/fil/h

2 personer/bil

4 000 personer/fil/riktning



52

Tack!

[email protected]

Hemsida:

www.infra.kth.se/tol/jvg

http://www.infra.kth.se/tol/jvg

session 30_1 bo-lennart nelldal

Documents