Denna rapport sammanfattar de resultat som tagits fram i forskningsprojektet RANKA – Rangerbangårdars kapacitet i prognos 2040. Målet har varit att ta fram modeller, metoder och nyckeltal för rangerbangårdars kapacitet och produktivitet som ska kunna nyttjas i arbetet med att ta fram långsiktiga prognoser. Långsiktiga prognoser arbetar ofta med helårssiffror eller typdygns-summeringar och innehåller inga uppgifter om de mer detaljerade tidtabellerna och tågplanens framtida utformning. För terminaler och bangårdar utgör detta ett problem då deras kapacitetskonsumtion är beroende av de ankommande och avgående tågens tidtabeller. Kapacitet för vagnar på bangården upptas under tiden mellan tågens ankomster och avgångar vilket är svårt att göra ett antagande om från prognosens helårs- eller typdygns-siffror. Rapporten introducerar en metod att projicera de prognosticerade volymerna till ett typdygns sannolika trafik genom att statistiskt sammanställa data insamlat under operativ verksamhet till en belastningsprofil som är unik för varje bangård. På detta sätt kan bangårdens belastning på olika delar, infartsgrupp, riktningsgrupp och rangervallen, skattas som en funktion av dygnets timmar. Denna projicering överför prognosens årsvolymer till en schabloniserad belastning över typdygnets timmar via en framtagen belastningsprofilvilken är baserad på tidigare års ankommande och avgående volymer. Rapporten visar också på ett antal andra mått vilka kan beräknas statistiskt och jämföras med prognosens motsvarande resultat. Rapporten tar även upp skillnaden mellan att prognosticera efterfrågan på transporter, behovet av produktivitet för att matcha efterfrågan och behövd kapacitet som möjliggör identifierad produktivitet. 

EU-kommissionens förslag från 2023 introducerar en ny tåglägesprodukt kallad Rolling Planning. Rapporten beskriver metoder för att identifiera Rolling Planning-kapacitet baserat på historisk trafikdata. Genom klustring av dygn och klassificering skapas prognoser för kapacitetskonsumtion, vilket kan användas för att reservera kapacitet i framtida tågplaner. Utvärdering visar viss träffsäkerhet men behov av kompletterande underlag.

Valuation of train traffic in TTR's Advance planning Europe's infrastructure authorities organized in RNE, Rail Net Europe, and Europe's railway undertakers organized in FTE, Forum Train Europe, have for several years been running an international development programme called "Redesign of the International Timetabling Process" (originally "TimeTable Review", abbreviated TTR) aiming at trans-forming the capacity allocation process on railways. The results from TTR have in turn largely influenced the European Commission's proposal for a new regulation in the area. An important component, at least for Swedish conditions, is an increased degree of pre-planning which results in a supply/offer of pre-planned train paths. Capacity will also be reserved during the preparation of the annual timetable for later allocation which can be up to 3 years ahead. This places great demands on the infrastructure manager’s ability to be able to reserve capacity, value capacity (even under uncertainty) and safeguard the capacity characteristics that have been reserved, as well as having tools to support that. This report summarizes the work carried out within the project “Service and Transport capacity supply on rail”, TOT. The goal of TOT has been to investigate the possibilities of using the already defined Priority categories, used in the conflict phase of today’s process, for valuation and prioritization of train transports in the Advance planning phase of the TTR process, i.e., before railway undertakers formally apply for capacity. To summarize TOT’s results, the Swedish prioritization criteria can be used for valuation train traffic in TTR's Advance planning phase. Someone, preferably the infrastructure manager based on own experience, needs to decide which priority category different pre-planned transports should be classified as. The assessment should be made based on the society's utility that a particular transport is being performed. The Priority categories are not suited to e.g., decide in a competitive situation between equal actors which one that should be allocated a pre-planned train path. For this, a complementary method is needed to determine who should be allocated the capacity. Ideally, the Swedish Priority category also needs further development to, among other things, valuate traffic regularity as well as marginal effects when there are several similar paths planned during a limited time frame. There is a large need for a valuation function for the infrastructure manager during the preplanning phase, to be able to prioritize among different foreseen needs. The valuation model needs to value the socio-economic utility of the intended use of the infrastructure in the coming timetable where capacity shortages can be foreseen due to conflicting demands. For this purpose, the Swedish prioritization categories can work as a basis.

Reserve capacity in Railway capacity allocation. Each year railway undertakings (RUs) apply for capacity to run trains on the railway infrastructure. The infrastructure manager (IM) should make a complete timetable for all applications together with capacity restrictions when maintenance etc must be performed. In this process, referred to as the capacity allocation process, the IM should also schedule some reserve capacity for later use during the execution of the plan. The reserve capacity then competes with the applied capacity of the RUs, since it is only motivated to introduce reserve capacity where there is a capacity scarcity. If there is plenty of rest capacity (capacity that no one applied for in the yearly process), then there is no need for reserve capacity. Since reserve capacity competes with all other capacity applied for in the yearly capacity allocation process, the amount, location and lines where reserve capacity is introduced must be founded in fair and sound principles in order for the RUs in the yearly process to accept the costs taken to make room for the reserve capacity. This report addresses such models and methods for the Swedish capacity allocation process. The report in part summarizes in condensed form the two earlier reports that have been published, as well as reports some new material regarding process descriptions, data analyses of previous years’ timetables and interviews with three different RUs. The report also gives some recommendations to the Swedish IM Trafikverket about tools for representing reserve capacity, design of the process and how to allocate paths based on reserve capacity once capacity has been reserved. One key recommendation is that a new timetabling object should be introduced, called Capacity reservation, CR. A CR is a named (has identity) timetabling object that can be used in a train path in the future. If an RU wants to use such a CR in a train path, the RU must apply for it and exceed a valuation criterion to be able to get it. This valuation criterion is a connection to the costs that other yearly applied traffic has to take in order to make room for the reserve capacity. CRs are managed (not “allocated”) by the IM and are not allocated to an RU or entrepreneur until they have applied for it. CRs are available for allocation after the timetable is finalized and the short-term process (ad hoc) is started, including the process step Late path requests. The report also relates the models and methods to the upcoming new capacity allocation process called Timetabling and capacity redesign, TTR. TTR introduces Advance planning, i.e. planning in advance of the RU allocations. For this to work, it is crucial to be able to reserve capacity in various forms, both segmentation and reserve over time (safeguarding).

Efter en problematisk kapacitetstilldelningsprocess inför T20 genomfördes ett antal insatser för att förbättra långtidsprocessen för T21. En av dessa insatser var att uppdatera och centralisera den så kallade Pricklistan. Då tiden mellan projektstart och planeringsstart var kort, gjordes några riktade utvecklingar av den gamla pricklistan som bedömdes vara genomförbara och värdefulla. Den Nya pricklistan verkar ha gett gott resultat, då Processtöd kunde följa upp planeringsarbetet bättre än året tidigare och därmed få en bättre överblick av processen som helhet. Dessutom framskred planeringsarbetet i snabbare takt (mätt i antalet färdiga tåglägen), och antalet synpunkter och tvister minskade. Huruvida dessa senare effekter beror på Nya pricklistan eller annat förbättringsarbete är dock svårt att avgöra. Vi har med Nya pricklistan genomfört de ”mest lättplockade frukterna” med gott resultat. Detta bör ses som ett första steg mot att utveckla bättre stödverktyg för ärendehantering i långtidsprocessen. Även Nya pricklistan saknar många värdefulla funktioner så som automatisk uppdatering av varianter, prognoser för överlämningar och arbetstoppar samt möjligheten att följa upp KPI:er baserade på hur mycket skogstid ett tåg har fått. Dessutom kommer övergången till TPS innebära att processerna och arbetssätten för varianthantering behöver ses över, och nya rutiner kan behöva implementeras. Det är också viktigt att veta att TPS i dagsläget inte tillhandahåller något ärendehanteringssystem för den årliga kapacitetstilldelningsprocessen, och att funktionalitet liknande den i Nya pricklistan således är en typ av stödsystem som behöver utvecklas separat. En annan sorts problem som projektet stött på rör processen snarare än pricklistan. För att konstruera en tågplan behöver många planerare samarbeta för att lösa ett svårt problem under tidspress, vilket ställer höga krav på arbetsprocessens utformning. En rekommendation är att undersöka hur processen för att ta fram förslaget till tågplan kan utvecklas för att bättre stötta planerarna och ge en ökad samsynen på planeringsarbetet. En förebild kan vara de processramverk som används inom mjukvaruutveckling, såsom t.ex. SCRUM.

Utgångspunkten för tilldelningsprocessen är att den mest samhällsnyttiga trafiken, tolkat som den mest samhällsekonomiska, är den som skall genomföras varje dygn. De sökande av tåglägen för nästkommande år lämnar in sina ansökningar i april året före, vilket sedan sammanställs och planeras av infrastrukturhållaren.  Såsom i all planering så är inte alla fakta kända i förväg då de sökande lämnar in sina ansökningar. Av det skälet har svensk järnvägslag ett moment om ”reservkapacitet”, kapacitet som avsätts för att möjliggöra även tilldelning av effektiva tåglägen under pågående genomförande av tågplanen. Målet för projektet Reservkapacitet i tågplanen, RIT, är att finna modeller, metoder och verktyg för hantering av reservkapacitet genom tilldelningsprocessen. Syftet är också att i allmänhet studera hur reservering av kapacitet kan göras då diskussioner förs internationellt om en utvecklad tilldelningsprocess där möjligheten till både långsiktigt stabil trafik och effektiva tåglägen med kort framförhållning skall kunna planeras och genomföras. Skillnad görs mellan tilldelad kapacitet, reserverad kapacitet och restkapacitet, där den senare enbart är sådan kapacitet som inte efterfrågades och således är ”över”. Rapporten presenterar resultaten från förstudien där olika aspekter av reserverad kapacitet belyses, en diskussion rörande hur stort behovet av reservkapacitet är samt innehåller en genomgång av vad som finns gjort inom området både nationellt och internationellt. En principiell ansats för hantering av reserverad kapacitet presenteras, där en bärande princip är att tåglägen måste ha jämförbara värden genom hela tilldelningsprocessen för att mängden och typen av reserverad kapacitet skall bli korrekt formulerad.

På infrastrukturförvaltaren Trafikverket åligger det att skapa en kapacitetstilldelning som både leder till punktligt genomförande av trafik och samtidigt bibehållen anläggningsstatus. Detta skall genomföras på ett sådant sätt att anläggningen används på ett optimalt samhällsnyttigt sätt. Den årliga tågplanen beskriver kapacitetsfördelningen av infrastrukturen mellan tåg och underhållsåtgärder för ett år i taget, men är slutresultatet av flera års förberedelser. Cirka 8 månader innan tågplanen börjar gälla söker järnvägsföretagen och underhållentreprenörerna kapacitet för tåglägen och banarbeten, men processen börjar avsevärt tidigare. Denna rapport beskriver hur ett transportutbud och produktions-estimat kan formuleras, beräknas och värderas som ett verktyg och underlag för dels ansökan av banarbeten, dels som ett underlag för kapacitetsfördelningsstrategier. Huvudresultatet är en frikoppling av tågläget med dess precist formulerade väg genom järnvägsnätet till ett nytt begrepp, transportläget, som definierar de huvudegenskaper som utgör viktiga leveranskvaliteter och leveransegenskaper hus transporttjänsten. Basen för ett transportläge utgör utgångsstation, slutstation samt eventuellt andra stationer med kommersiella aktiviteter såsom av/påstigande eller av/påkoppling av godsvagnar. Transportlägen med samma egenskaper formar Transporttjänsteklasser. Genom att använda prioriteringsklasserna från de i järnvägsnätsbeskrivningen beskrivna prioriteringskriterierna kan en värdering kopplas till transportlägena och transporttjänsteklasserna. Denna värdering gör det möjligt att jämföra olika transportjänsteklasser och låta transportlägen byta klass om det vid samordning och beräkning av produktions-estimatet visar sig nödvändigt på grund av exempelvis trängsel på infrastrukturen. Värderingen är också nyckeln för att värdera den påverkan trafikpåverkande åtgärder såsom banarbeten får på produktions-estimatet, dels enskilda trafikpåverkande åtgärder men kanske framför allt kombinatoriska effekter av dessa åtgärder.

I denna rapport estimeras den belastning som kan uppstå på Sveriges järnvägssystem år 2030 om tillväxten för godstransporter blir som prognoser förutspår. Hänsyn har tagits till de kända planerade utbyggnaderna av infrastrukturen. Resultaten visar att det på delar av nätet kommer att bli mycket hög belastning – högre belastning än vad som idag anses hanterbart. Det gäller speciellt Södra Stambanan. På Västra Stambanan och den enkelspåriga delen av Godsstråket genom Bergslagen nås också ett mycket högt belastningsläge. Passagerartrafiken har i denna studie antagits vara konstant, dvs passagerartrafiken 2030 antas ha samma omfattning som 2010. Detta gör att skattningen av belastningen kan betraktas som konservativ, eftersom även persontrafiken förutspås att öka fram till 2030. Rapporten är slutrapport från projekt ”KLIPS – Klimat på spåret”.

In an ideal world, all railway tracks would be available to trains at all times. In reality, track sections need to be closed every now and again for track maintenance and upgrades in order to ensure a satisfactory level of safety and comfort. In this paper, we present a MIP model that optimizes a production plan with regard to both trains and preventive maintenance. The planned maintenance activities may not be canceled, but may be moved in time within pre-defined time windows. Trains may be moved in time, redirected to other parts of the geography, or even canceled. The goal for the optimization is to find the best possible traffic flow given a fixed set of planned maintenance activities. In addition to presenting the model, we discuss the current maintenance planning process in Sweden, and exemplify the usefulness of our model in practice by applying it to two typical scenarios.

Long lead times in railway planning can give rise to a significant discrepancy between the original plan and the traffic eventually operated, resulting in inefficient utilization of capacity. Research shows that the railway sector in Sweden would benefit from a different planning approach in which capacity consuming decisions are pushed forward in time whenever possible. This approach is currently being implemented at Trafikverket, the Swedish Transport Administration. With it follows a number of mathematical opportunities and challenges, some of which will be presented in this paper.