Different levels of detail can be used to model a railway network when optimizing the timetable. While microscopic models are required to accurately represent the train operations, they are often quite complex and require long computation times. Therefore, macroscopic models are often used instead. Microscopic simulation is then used in a later stage to determine if the timetable is conflict-free. In this work, we examine the impact of the level of detail that is used to model the network on the optimization of the timetable, more specifically on improving the timetable robustness. This way, we obtain more insight into which level of detail is most useful in practice in terms of the quality of the solution and the computation time. To do this, four different network representations with an increasing level of detail are considered. This includes a macroscopic, two mesoscopic and a microscopic representation. For each of these representations, we formulate a mathematical model to optimize the robustness of the timetable. These models are applied to a line on the Swedish network. The results show that including more details in the optimization leads to better solutions compared to optimizing with less details and solving the conflicts in a later stage. Surprisingly, for our experiments, including more details actually led to a significant decrease in the computation times. 

In this study, we consider rescheduling freight trains to reduce the effects of major interruptions. We assume that the interruption is an unexpected marshalling-yard closure, and we develop a macroscopic Mixed-Integer-Linear-Programming (MILP) model to reschedule the timetable. Furthermore, we design a rescheduling strategy of letting trains wait on the way when the destination yard has a closure. We consider stopping restrictions and the capacity of each segment and station in the model. The order of the trains affected by the interruption is not fixed. We present experimental results for three different cases of various sizes.

This study is about rescheduling freight trains to reduce the eff ects of major interruptions. In this paper, we consider that the interruption is an unexpected marshallingyard closure. We develop a macroscopic Mixed-Integer Linear Programming (MILP)model to reschedule railway timetables. One important principle is that we simultaneously reschedule several trains, instead of one-by-one. Furthermore, we consider arescheduling strategy of letting trains wait on the way when the destination yard havea closure. The model considers stopping restrictions and the capacity of each segmentand station. The order of the trains aff ected by the interruption is not fi xed. We presentexperimental results of three diff erent cases, which are all based on artifi cial data.

This study is about rescheduling freight trains to reduce the effects of major interruptions. In this paper, we consider that the interruption is an unexpected marshalling-yard closure. We develop a macroscopic Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model to reschedule railway timetables. One important principle is that we simultaneously reschedule several trains, instead of one-by-one. Furthermore, we consider a rescheduling strategy of letting trains wait on the way when the destination yard have a closure. The model considers stopping restrictions and the capacity of each segment and station. The order of the trains affected by the interruption is not fixed. We present experimental results of three different cases, which are all based on artificial data.

Denna rapport ger en kunskapsgrund om de praktiska förutsättningarna, kravbild, och forskningsläge för utformning av underhållsområden på större driftplatser. Rapporten inleds med en bakgrund och motivering till behovet av underhållsområden, samt en beskrivning av hur studien har genomförts. En genomgång av förutsättningar och begränsningar visar bland annat att de tekniska delsystemen (spår-, signal-, och elkraftsystem) måste beaktas eftersom de har olika sektionering, gränspunkter och skyddsgivning för de arbeten som behöver utföras, samt att trafikeringsbehoven och dess variation behöver beskrivas på en generell nivå (oberoende av en specifik tidtabell), både vad gäller linjetrafik, växling och uppställning. 

Det centrala kapitlet är en krav- och behovsanalys. Där dokumenteras först vilka allmänna egenskaper som fördefinierade underhållsområden behöver uppfylla, varefter tre avsnitt följer som diskuterar specifika behov som ställs av de tre verksamhetsgrenarna underhåll, planering, och trafikledning. Ett viktigt resultat är att inga stora målkonflikter har identifierats vad gäller utformningen av underhållsområden samt att en samstämmighet råder om att trafikpåverkan bör vara den huvudsakliga värderingsgrunden för områdenas utformning. Den genomförda litteraturstudien har identifierat en relativt omfattande forskning om olika partitioneringsproblem, men bara ett fåtal publikationer inom rälsbundna transporter. För hantering av kapaciteter på driftplatser finns det metoder som kan hantera en övergripande trafikbild, men ännu inget bra stöd för analys av restkapacitet vid olika typer av tidsbegränsade spårreduktioner. Någon forskning om kombinationen av partitionering, eller indelning i underområden, av en driftplats bestående av flera delsystem där målet är att kunna hantera trafikbelastningen så bra som möjligt på den resterande spårkapaciteten har vi inte kunnat finna. 

Vi rekommenderar att Trafikverket vidareutvecklar sitt metodstöd för utformning av underhållsområden inom ramen för målområdet som arbetar med servicefönster. Både i detta metodstöd och för framtida forskning tror vi att den identifierade probabilistiska kapacitetsmodellen för driftplatser kan vara en lämplig grund. 

Arbetet har utförts i förstudieprojektet UFO (Utformning av underhållsområden på större driftplatser), finansierat av Trafikverket (FoI-portfölj Vidmakthålla, ärende-ID 7742, diarienummer TRV2022/138570) via branschprogrammet KAJT, Kapacitet i järnvägstrafiken (www.kajt.org).

This work investigates and discusses how the introduction of electric buses (EB), both battery and plug-in hybrid EB, will and should change the operations planning of a public transit system. It is shown that some changes are required in the design of a transit route network, and in the timetabling and vehicle scheduling processes. Other changes are not required, but are advisable, using this opportunity upon the introduction of EB. The work covers the main characteristics of different types of EB with a short description, including the most popular charging technologies, and it presents the generally accepted transit operations planning process. Likewise, it describes and analytically formulates new challenges that arise when introducing EB. The outcome of the analyses shows that multiple new considerations must take place. It is also shown that the different charging techniques will influence the operations planning process in different ways and to a varying extent. With overnight, quick and continuous charging, the main challenges are in the network route design step, given the possibility of altering the existing network of routes, with efficient and optimal changes of the timetabling and vehicle scheduling components. An illustrative example, based on four bus lines in Norrköping, Sweden, is formulized and introduced using three problem instances of 48, 82, and 116 bus trips. The main results exhibit the minimum number of vehicles required using different scenarios of charging stations.

Fr8Rail II/Work-Package 3 Real-time network management and improved methods for timetable planning addresses the problem to improve capacity and punctuality in the railway system by developing concepts and methods for tactical planning and operational traffic. In this report the state-of-the-art has been summarised.

The aim of the project is to:

• Propose concepts and methods that improve the annual and short-term timetable planning.
• Demonstrate how the proposed timetable planning concepts improve the prerequisites for real-time network management.
• Develop methods and tools that can reduce inefficiencies in real time network management.

An important aspect is to improve the coordination between yards/terminals and the line network, and between Infrastructure Manager, Yard Managers, and freight Rail Undertakings.

We motivate our research by the current situation in Sweden, which is characterised by low on-time performance for freight trains, dense and heterogenous traffic on the major railway lines, and a rigid annual timetabling process, which is non-suitable for short-term changes. We believe that better tools for network planning and management on tactical and operational level can help to connect planning and operational processes.

Aiming for improvements of the operational traffic, there is a need for systematic development of methods applied at several planning horizons, based on both simulation and optimization techniques. Close to operation fast methods are needed, for example, based on meta-heuristics.

The maintenance planning process and improvement potential have been described. This is a new piece of the puzzle and it is important to close the gap between timetable planning and operational traffic. The different planning processes at the Infrastructure Manager, the Rail Undertakings and the Maintenance Contractors should be aligned.

When developing new approaches for computational decision-support tools for real-time network management, it is important — but very challenging — to evaluate and benchmark with existing software tools. We also observe that the research stream on computational decision-support and algorithm development for railway traffic management has not yet been sufficiently merged with the corresponding research stream focusing on aspects of human computer interaction.

In this paper we present a novel mathematical model, integrating the timetabling and vehicle schedulingproblems for electric buses. The objective is to minimize the number of buses while satisfying constraintsconcerning routing and charging, including design choices of where to install charging equipment. Weillustrate the different effects of tackling the timetabling and vehicle scheduling of electric buses as separateproblems or as a joint problem, both for fixed and variable headways. To do so, tests are performed with: (i) given timetable, i.e. solving only the vehicle scheduling problem, (ii) fixed headways for each line, (iii) variable headways. For these tests, a small case based on four bidirectional bus lines is used.

Dedicated bus lanes and bus streets have, in recent years, become common measures for prioritisation of public transport. By ensuring free path along routes, they increase average speed and travel time reliability of buses. However, a major drawback is that the total traffic capacities of the roads decrease. Hence, these measures are only suitable when the total traffic flow is low enough to allow for a reduction of lanes; if it is possible to reroute adjacent traffic; or if it is possible to extend the road with additional lanes. A supplementary priority measure could be to utilize dynamic bus lanes (also called intermittent bus lanes and bus lanes with intermittent priority). Dynamic bus lanes are only dedicated for buses when and where the buses need them, and otherwise open for all vehicles to use. At any given point, adjacent traffic is only permitted from using the dynamic bus lanes at the stretches where buses are in the vicinity. This report presents the results from a pre-study, investigating the potential that dynamic bus lanes could have as a priority measure for public transport in a Swedish context.

Knowledge of situations in which dynamic bus lanes have the highest potential, and their implementation requirements is scarce. It is moreover uncertain how they would affect traffic safety, level of service and user experience. Two real world field tests have been conducted; one in Lisbon and one in Melbourne. The installation in Melbourne is now permanently applied for trams on one street. The field test in Lisbon was on the contrary not made permanent, although the results showed large benefits for buses and limited adverse effects on other vehicles. Dynamic bus lanes have also been investigated by means of traffic analysis and traffic simulation experiments. In general, these studies show that the effects on travel time for buses are in general positive and delays for other vehicles are limited. Results from example calculations in this pre-study show that this also could be true for a Swedish context. It has also been identified that the effects on travel times are highly dependent on factors such as: the total traffic flow; the bus flow, the capacity of roads and junctions; the distance between junctions and bus stops; the type of bus stops and the yielding rules at bus stops. The effects on travel time variations are unclear and need to be further investigated.

Few rigorous research studies have in general been undertaken to measure the user experiences or road safety implications of bus priority schemes, and evidence from those that do exist are mixed. Anyhow, the experiences from Lisbon and Melbourne suggest that drivers in adjacent lanes in general understand and accept that they are deprived of the right to use the lane when the buses need it, and that they will behave appropriately. Neither of the field tests has observed any negative impact on road safety. A workshop was conducted within this pre-study in order to further investigate plausible user experiences. The results indicate that bus drivers’ stress levels could be reduced; the relative attractiveness of travelling by bus might rise; and that motorists probably would experience the introduction of dynamic bus lanes as neither good nor bad, as long as the system is fairly intuitive.

Technical solutions for implementing dynamic bus lanes exist. A dynamic bus lane system would require development of a system control unit and integration with bus sensors, sensors for traffic flow measurement, variable message signs (to inform road users of the current status of the dynamic bus lane) and traffic signals. It is moreover, in Sweden, possible to develop a local traffic rule that regulates dynamic bus lanes. However, the rule needs to be properly specified, designed, communicated, signed and marked on the road.

The overall conclusion form the pre-study is that dynamic bus lanes could be a useful complementary priority measure for public transport vehicles in Sweden, especially when dedicated bus lanes are not feasible or desirable. However, a real world installation in Sweden, including pre implementation traffic analysis, is needed, in order to further investigate the potential and consequences. Thus, the next step is to plan for an implementation on a specific road stretch. That would include both estimation of costs, and generate input to further studies of effect on level of service and user experience. Driving simulators and traffic simulation experiments are applicable methods for investigating these issues.

Busskörfält (körfält för fordon i linjetrafik m.fl.) och bussgator har under senare år blivit vanliga åtgärder för att prioritera kollektivtrafik. Genom att säkerställa fri väg längs med bussrutten så bidrar de till att öka bussarnas medelhastighet och restidssäkerhet. En nackdel är dock att den totala kapacitet på dessa vägar minskar. Dessa åtgärder är således endast lämpliga när trafikflödet är tillräckligt lågt för att klara en reducering av antalet körfält; när övrig trafik kan dirigeras om; eller när det finns möjlighet att utöka vägen med ytterligare körfält. En alternativ åtgärd kan vara att använda dynamiska busskörfält (internationellt även benämnt som ”intermittent bus lanes” och ”bus lanes with intermittent priority”). Dynamiska busskörfält är endast reserverade för kollektivtrafik när kollektivtrafiken behöver det och annars tillgängliga för alla fordon. Övrig trafik är endast förbjuden att använda det dynamiska busskörfältet när det finns en buss i närheten. Denna rapport presenterar en förstudie som undersökt vilken potential som dynamiska körfält har som åtgärd för prioritering av kollektivtrafik på svenska vägar.

Kunskapen om i vilka trafiksituationer som dynamiska busskörfält har störst potential och vilka krav och begränsningar som finns för ett införande i Sverige är otillräcklig. Det är också oklart hur ett införande skulle påverka trafiksäkerhet, framkomlighet och användarna. Två fältförsök har genomförts; ett i Lissabon och ett i Melbourne. Installationen i Melbourne blev permanent och används för att prioritera spårvagnar på en vägsträcka. Fältförsöket i Lissabon blev inte permanent även om resultaten visade på stora vinster for bussarna och endast begränsad effekt på övrig trafik. Dynamiska busskörfält har även undersökts med hjälp av trafikmodellsanalyser och trafiksimuleringsexperiment. Studierna visar på att effekten på bussarnas restid är positiv och att fördröjningen för övriga fordon överlag är begränsad. Resultat från exempelberäkningar från denna förstudie visar på att detta kan vara sant även för svenska förhållanden. Effekterna på restid beror kraftigt på faktorer som: det totala trafikflödet; bussflödet; vägens- och korsningarnas kapacitet; avståndet mellan korsningar och busshållplatser; typ av busshållplats; och väjningsregler vid busshållplatser. Effekterna på restidsosäkerhet är oklara och behöver undersökas ytterligare.

Det har generellt sett genomförts få undersökningar av användarupplevelser och trafiksäkerhetseffekter av olika bussprioriteringsåtgärder och slutsatserna från de undersökningar som finns är delvis motstridiga. Erfarenheterna från Lissabon och Melbourne visar på att förarna i närliggande körfält i allmänhet förstår och accepterar att de inte får använda det dynamiska körfältet när bussen behöver det. Inget av fältförsöken visade på några negativa effekter på trafiksäkerheten. Inom ramen för förstudien genomfördes en workshop för att ytterligare undersöka möjliga effekter från användarnas perspektiv. Resultaten indikerar att: bussförarnas stressnivå kan komma att minska; den relativa attraktiviteten för bussresor kan komma att öka; samt att privatbilister troligen kommer att uppfatta dynamiska busskörfält som varken bra eller dåliga så länge systemet är intuitivt.

Det finns befintliga tekniska lösningar som kan användas för att implementera dynamiska busskörfält. Ett system för dynamiska busskörfält skulle kräva utveckling av en styrapparat samt integrering med buss-sensorer, detektorer (för att mäta trafikflöde), variabla meddelandeskyltar (för att informerar trafikanterna om aktuella status för det dynamiska busskörfältet) och trafiksignaler. Vidare verkar det möjligt att utforma lokala trafikregler för reglering av dynamiska busskörfält. En sådan regel måste dock utformas, förmedlas och märks ut på ett korrekt och lättförståeligt sätt.

Förstudiens generella slutsats är att dynamiska busskörfält har potential och kan vara ett intressant komplement för att prioritera kollektivtrafikfordon, speciellt när ett fast busskörfält inte är möjligt eller önskvärt. Men en testinstallation i Sverige föregången av en trafikanalys behövs för att fullt ut kunna utvärdera potentialen och konsekvenserna. Ett naturligt nästa steg vore således att genomföra en projektering för en verklig implementation. Dels för att kunna utvärdera kostnader och dels för att generera indata till studier av framkomlighet, förarbeteende och användaracceptans. Körsimulator- och trafiksimuleringsexperiment är lämpliga metoder för att studera detta.