• Att forska kring behovet av automatisering och ...kajt.org/onewebmedia/JohannaTörnquistKrasemann_FLOAT_.pdf• BAOT och FLOAT samverkarBAOT och FLOAT samverkar. • Att forska

FLOAT - (FLexibel Omplanering Av Tåglägen i drift) – OT8 2 Väl fungerande resor och transporter i storstadsregionen

• Styrning genom planering – Transparens, användaren förstår vad som händer - hur har algoritmen arbetat.

– Systemstöd skall stötta som mest när problemet är som störst.

• BAOT och FLOAT samverkar• BAOT och FLOAT samverkar.• Att forska kring behovet av automatisering och beslutsstödjande funktioner

inom operativ tågtrafikledning.• Utifrån Trafikverkets kommande behov beskriva principer koncept och• Utifrån Trafikverkets kommande behov beskriva principer, koncept och

metoder för automatiserade och beslutsstödjande funktioner– I vilka huvudsakliga typer av situationer och driftstörningar finns det ett behov av

beslutsstöd?beslutsstöd?– Hur bör interaktionen med trafikledarna och omgivande stöd- och

informationssystem se ut?

1 2014-05-06

FLOAT Bättre flyt i tågtrafiken med- Bättre flyt i tågtrafiken med

beräkningsstöd för trafikledningen

Projekttitel: FLOAT – FLexibel Omplanering Av Tåglägen.Projekttid: September 2013 Mars 2016Projekttid: September 2013-Mars 2016

Kontaktperson Trafikverket: Peter HammarbergKontaktperson Trafikverket: Peter HammarbergFinansiering: och Karlshamns Kommun.Utfö J h Tö i t K h Håk G hUtförare: Johanna Törnquist Krasemann och Håkan Grahn

Blekinge Tekniska HögskolaUt å kt Tidi f k i j kt OAT OAT EOTUtgångspunkt: Tidigare forskningsprojekt OAT, OAT+, EOT.Samarbeten: Trafikverket samt BAOT och RTJ+.

1Johanna Törnquist Krasemann, Blekinge Tekniska Högskola

Tre huvudsakliga utmaningarg g1. Förebygga att s k primära störningar uppstår såsom fordonsfel, signalfel, rälsbrott som i sin tur ger följdeffekter liksom dominobrickor som faller och f d å ( k f i )försenar andra tåg (s k merförseningar).

2. Konstruera robusta tidtabeller som i viss mån hämmar spridningseffekten fö i h t fikl d h dli tav merförseningar och ger trafikledaren handlingsutrymme.

3. Ge trafikledare optimerande beräkningsstöd som kan ge förslag på effektiva lösningar och beräkna effekterna av dessa och goda prognoser föreffektiva lösningar och beräkna effekterna av dessa och goda prognoser för ankomsttider för tågen


FLOAT Bättre flyt i tågtrafiken med- Bättre flyt i tågtrafiken med

beräkningsstöd för trafikledningen

• Utveckling av modeller och beräkningsmetoder som kan stödja trafikledaren i det operativa arbete - framför allt under trafikstörningar genom att:– Identifiera olika typer av potentiella relevanta avvikelser och

konflikterkonflikter.– Ge alternativa förslag på hur de kan lösas på ett ”optimalt” sätt.– Beräkna effekterna av de beslut som (planeras) att effektueras.

• Trafikledaren avgör vilket alternativ som är lämpligt att använda. • Utvärdering på del av Södra Stambanan (Katrineholm—Malmö) genom g p ( ) g

simulerade experiment samt i mer praktisk omfattning på den Malmbanan (Björnfjell-Kiruna-Boden).


FLOAT Vår utgångspunkt

• Vår tidigare, utvecklade optimeringsmodell som beskriver problemet• Lösningsmetoder : Kommersiell mjukvara, IBM CPLEX ,ochLösningsmetoder : Kommersiell mjukvara, IBM CPLEX ,och

egenutvecklad sökalgoritm implementerad i Java. • Utvärdering: Över 100 olika svåra störningsscenarier i datormiljö

Nästa steg som ska tas genom FLOAT-projektet ska fokusera på frågor som: • Hur skulle denna typ av stöd rent praktiskt kunna stödja trafikledaren i• Hur skulle denna typ av stöd rent praktiskt kunna stödja trafikledaren i

olika situationer och på vilka sätt?• Vilka begränsningar och målfunktion för olika typer av situationer?• Hur ska olika alternativ värderas?• Vilka anpassningar krävs i modellen resp. lösningsmetoden?


Matematisk modellering av problemetMatematisk modellering av problemet

• Problemet kan formuleras som ett Mixed IntegergLinear Program (MILP)

• Det består av:– En mängd grundläggande villkor som säkerställer att tågen

framförs enligt gällande föreskrifter.d bl d b l– En mängd variabler som motsvarar de beslut som

trafikledaren gör, dvs.• spårvalspårval• start- och sluttid för varje tågläge och därmed • tågordningen på spåren• tågordningen på spåren

• En målfunktion som anger vad omplaneringen strävar efter; t ex att minimera den totala förseningen för tågefter; t ex att minimera den totala förseningen för tåg


FLOAT På å d b t ( å 2014)Pågående arbete (vår 2014)

• Modellera Malmbanan i en i l d d t di b t åinledande studie baserat på trafiken som var planerad eftermiddagen den 14 maj 2013.

• Validera våra antaganden om begränsningar som gäller påbegränsningar som gäller på banan samt indata såsom gångtider, tidsseparering vid möten mmmöten mm.

• Tillsammans med TrV och BAOT, definiera och beskriva relevanta scenarier att jobba med fortsättningsvis.

7Bildkälla: TrafikverketJohanna Törnquist Krasemann, Blekinge Tekniska Högskola


FLOAT Malmtåget 9913 ska avgå kl 16:50 men önskar avgå

Pågående arbete - 316:50 men önskar avgå tidigare (kl 16:36)

MTAB 9913 ska möta både SJ-tåget 96 & MTAB 9916 i Vassijaure enligt plan.


FLOAT Pågående arbete - 3

Notera att 9913 och 96 möts i Vassijauremen planen för 9913 är inte optimal ur praktisk synvinkel (tåget borde rulla genom t ti ) ft d t i t dfö åstationen) eftersom det inte medför någon

vinst enligt den tillämpade målfunktionen

Mötet mellan 9913 och 9916 senareläggs till Kopparåsen.


FLOAT Nästa steg (start hösten 2014)

• Fortsatt arbete med ”fallstudien Malmbanan” m a p modellering och val av lösningsmetodik.

• Definiera mått och mål (i samverkan med TrV och BAOT)


FLOAT Nästa steg (start hösten 2014)

Parallellt återuppta arbetet med ”fallstudien Södra Stambanan”:

• Förbättra de algoritmer vi utvecklat tidigare.• Implementera alternativa målfunktioner och testa dessa på

simulerade scenarier för T14simulerade scenarier för T14.• Utvärdera och diskutera lösningarna med TL.

AC Spår 1ETåg B är försenat 6 minuter

Segment 2Segment 1 Segment 3

Segment 4Segment 5

AB

C Spår 1

Spår 2

E

A1 S1 A1 A2 A3 A4 A5

Eventlista för tåg A-F.KandidatlistaN0

Fas 1: Tåg som befinner sig inätverket när störningen, derasmotsvarande aktiva event läggstill i sökträdet dvs Tåg A på

D F

A1,S1

C1 C2 C3 C4 C5

E1 E2 E3 E4 E5

B5 B4 B3 B2 B1D5

D4 D3 D2 D1

A2C1B4

D5

E1F5

N1

B5,S2

N2

N3

?

till i sökträdet,dvs. Tåg A påspår 1 på Segment 1 och tåg B på spår 2 på Segment 5 (N0-N2). Kostnadsestimeringen iN2, CN2 = 6 min, är detteoretiska minimivärdet, LB, eftersom Tåg B har ingenmarginal kvar.Fas 2 startar genom att de

t tå ä t å t tt


F5 F4 F3 F2 F1

Tid

Tidevents som står näst på tur attaktiveras (återfinns i kandidat-listan) utvärderas och den sombör aktiveras först väljs ut. ‘A1’ motsvarar event/tågläget för Tåg A på

Segment 1, S1 avser att Spår 1 tilldelas.

T k fö Ni l d !Tack för att Ni lyssnade!

Frågor?g

www.bth.se/FLOAT /

Kontakt: [email protected]

14Johanna Törnquist Krasemann

Documents

• Att forska kring behovet av automatisering och ...kajt.org/onewebmedia/JohannaTörnquistKrasemann_FLOAT_.pdf• BAOT och FLOAT samverkarBAOT och FLOAT samverkar. • Att forska