Att planera och koordinera den stora mängd banarbeten som genomförs på det nationella järnvägssystemet är en stor utmaning. Trafikverket använder begreppet stråkplanering för arbetet med att planera banarbeten fyra till sex år före en tågplan startar. Denna stråkplanering ska bland annat beakta de trafikala effekterna på utpekade trafikflöden. Det arbetet bedrivs idag huvudsakligen manuellt och med begränsat stöd för att analysera samverkanseffekter, trafikpåverkan på hela linjenätet, och samhällsekonomiska konsekvenser.

Forskningsprojektet SATT-SP (Samplanering av trafikpåverkande åtgärder och trafikflöden –stråkplanering) har studerat hur en tidigare presenterad tvådelad optimeringsmodell för schemaläggning av banarbeten och trafikanpassningar kan vidareutvecklas för att kunna ge ett verktygsstöd för Trafikverkets stråkplanering. Detta inbegriper funktionalitet för att presentera och analysera olika planer, inklusive samhällsekonomisk värdering.

Denna rapport redovisar det arbete som genomförts och de resultat som uppnåtts, dels för modell- och verktygsutvecklingen, dels i de fallstudier som genomförts i nära samarbete med Trafikverkets experter.

Resultaten visar att verktygen med goda lösningsprestanda kan producera planer för ett till flera år på hela det svenska järnvägsnätet och med hög detaljupplösning beräkna de dagliga trafikanpassningarna på drygt 1 500 trafikrelationer för hela trafikåret.

Styrkan med dessa verktyg är att de kan hantera en stor mängd projekt och trafikrelationer på ett stort geografiskt nätverk, med en rimlig detaljeringsgrad för både schemaläggning och trafikflöden. Modellerna stödjer också uppdelning i olika tåg- eller trafiktyper, på ett sätt som stämmer väl med kommande europeiska processer för planering och tilldelning av kapacitet.

Planning and coordinating the large amount of track work carried out on a national railway system is a major challenge. At the Swedish Transport Administration, the process of planning track works four to six years before a particular traffic year is termed corridor planning. Corridor planning should considerthe effects on designated traffic flows. Today, this planning is mainly carried out manually and with limited support for analyzing interaction effects, traffic impact on the entire network, and socio-economic impact.

The research project SATT-SP (Joint planning of temporary capacity restrictions and traffic flows for long term corridor planning) has studied how a previously presented bi-level optimization model for scheduling track work and traffic adjustments can be further developed to provide a tool support for the Swedish Transport Administration's corridor planning. This includes functionality for presenting and analyzing different plans, including socio-economic valuation.

This report presents the conducted work and the results that have been achieved, both regarding model and tool development, and the case studies that have been done in close collaboration with the experts at the Swedish Transport Administration. 

The results show that these tools, with good solution performance, can produce plans for one to several years on the entire Swedish railway network, including detailed calculations of daily traffic adjustments on 1,500 train flow relations for the entire traffic year.

The strength of these tools is that they can handle numerous projects and traffic relationships on a large geographical network, with a reasonable level of detail for both project scheduling and traffic flows. The models also support segmentation into different train or traffic types, in a way that alignswith upcoming European processes for planning and allocation of railway capacity.

Long-term tactical infrastructure planning for a transportation network consists of deciding on renewals and major maintenance works. Such projects constitute large budget volumes and will impair the available traffic capacity during their execution, especially for railway systems. Quantitative methods that schedule and coordinate infrastructure projects together with traffic flow adaptations is however largely lacking today.

This paper addresses the joint planning of temporary capacity restrictions and traffic flow adaptions during track work closures, by proposing a bi-level optimization model which separates the problem into project scheduling (upper level) and traffic assignment (lower level). The latter model uses a novel traffic flow formulation for routing volumes of trains through the transportation network under the capacity restrictions given by the project scheduling. An aggregated network is used together with time discretized into uniform periods, which makes it possible to treat large national planning problems with a planning horizon of up to a year and a period length of a couple hours. The computational properties are evaluated, both for the individual models, and for their joint usage. Furthermore, results from applying the models on two case studies, concerning Northern and South-Western Sweden, are presented.

The main conclusion is that the model formulations are capable of solving realistic planning cases and to provide support for capacity planners at an infrastructure manager, even for a large national railway. The results show that a good overview over the collective traffic impact is obtained, but also that details of particular traffic relations or capacity usage over individual network links and their variation over time can be studied. One major deficiency has been identified in the flow-based traffic assignment model, which can lead to incoherent train flows over long traveling distances and many time periods.

Planering och produktionsledning av det operativa arbetet inom järnvägsunderhåll förs över till Trafikverkets regi i tre geografiska områden; det första nya kontraktet trädde i kraft hösten 2025. Ett syfte med förändringarna är att utveckla beställarkompetensen, något som Trafikverket bland annat beskriver som en förmåga att ’planera underhållet i förhållande till planerad trafik’ och att ’hantera riskfördelning’. Inför dessa förändringar, och med stöd av information om verksamheten under åren före det att förändringarna genomförs, tas ny kunskap fram för att stärka dessa beställarkompetenser.

Detta görs genom att utvärdera två av de styrmedel som Trafikverket använder i avtalsskrivningen. Det ena innebär att servicefönster stegvis införts. Trafikverket garanterar längre sammanhängande underhållstider när ett nytt kontrakt upphandlas. Det gör det möjligt för utförarna att planera sitt förebyggande underhåll och kan reducera deras risk, särskilt i kontrakt där utförarna har ett kostnadsansvar för det avhjälpande underhållet i form av en fast ersättning för denna del av åtagandet. Det andra styrmedlet är den ersättningsregel som kompletterar principen om fast ersättning. Med denna ersättningsregel fastställs den maximala kostnad som utföraren måste bära för att genomföra avhjälpande underhåll: utföraren behöver inte betala för den del av åtgärdskostnaderna som överstiger ett förutbestämt belopp. Denna regel kan innebära en lägre riskpremie i anbuden, men ger å andra sidan svagare incitament att förebygga fel och anmärkningar. Eftersom olika kontraktområden utformat ersättningsregeln på olika sätt är det möjligt att följa upp regelns konsekvenser.

Rapportens syfte är att utvärdera de två riskreducerande metoderna. Specifikt undersöks dess konsekvenser för behovet av underhållsåtgärder och frekvensen tågförseningar orsakade av infrastrukturen. Med stöd av tidigare erfarenheter är målet att ta fram kunskap som kan användas för utformningen av framtida underhållsupphandlingar.

Järnvägsunderhåll i Sverige har upphandlats i konkurrens sedan början av 2000-talet. Bestämmelser i kontrakten som tecknas mellan Trafikverket och underhållsentreprenörer har direkta konsekvenser för det arbete som genomförs. Denna studie använder ekonometriska metoder för att utvärdera två bestämmelser i kontrakten för järnvägsunderhåll: dels det gradvisa införandet av servicefönster som ger underhållsentreprenörerna bättre tillgång till sammanhängande tider i spår, dels förändringar i entreprenörernas ekonomiska ansvar för avhjälpande underhåll som innebär en avvägning mellan incitament till förebyggande insatser och riskpåslag i anbuden. Analysen visar att implementeringen av servicefönster inneburit färre avhjälpande underhållsåtgärder, färre tågstörande fel och färre merförseningsminuter. En bakomliggande orsak antas vara att servicefönster gjort det förebyggande underhållet billigare i relation till det avhjälpande underhållet och därför inneburit en ökning i det förebyggande arbetet som minskar behovet av avhjälpande underhåll. Ett högre tak på entreprenörens risktagande – dvs. ett högre kostnadsansvar – har också minskat förekomsten av avhjälpande underhållsåtgärder och tågstörande fel. Denna effekt är större när servicefönster utlovas i upphandlingen, vilket indikerar att servicefönster används för mer förebyggande underhåll som det högre kostnadsansvaret gett incitament till. Utöver dessa utfall behöver en heltäckande utvärdering också inkludera konsekvenserna för Trafikverkets underhållskostnader och för de störningskostnader som tågförseningar ger upphov till. Sådana kompletterande aspekter är föremål för framtida studier.  

Det är utmanande att planera en större mängd banarbeten för det nationella järnvägssystemet. Trafikverket använder begreppet stråkplanering för planering av banarbeten fyra till sex år före en tågplan startar, vilken ska beakta de trafikala effekterna på utpekade trafikflöden. Stråkplanering bedrivs i huvudsak manuellt och med begränsat stöd för att analysera samverkanseffekter, trafikpåverkan på hela linjenätet, och samhällsekonomisk värdering. I en serie forskningsprojekt har samplanering av trafikpåverkande åtgärder (TPÅ) och trafikflöden studerats. Projektet SATT-BP visade att en två-delad optimeringsmodell med hög detaljupplösning framgångsrikt kan användas för att stödja TPÅ-koordinering av enstaka produktionsår för delar av järnvägsnätet. 

Forskningsprojektet SATT-SP har vidareutvecklat denna metod för att kunna göra flerårig planering av hela det nationella järnvägsnätet. Detta har inbegripit att studera hur samhällsekonomisk värdering kan stödjas, samt hur resultatpresentation kan utformas för att ge både god överblick och möjlighet till detaljgranskning.

Vi presenterar en öppen källkodsversion av en skiss av Samgods logistikmodell. Den ursprungliga Samgodsmodellen är en stor och komplex programvara, vilket gör dess användning eller vidareutveckling till en icketrivial aktivitet. Den nya skissversionen är implementerad i Java. Den använder förenklade datastrukturer och endast en grundläggande uppsättning av Samgods parametrar för att underlätta experimentella studier och modellens vidareutveckling.

Den nuvarande modellen tar efterfrågan på godstransporter och valmöjligheter för transportkedjor som indata (baserat på Samgods filformat) och förutsäger val av kedja och sändningsstorlek, realiserat transportarbete och konsolidering samt resulterande transportprestandamått (som till exempel CO2-utsläpp). Modellen är kostnadskänslig eftersom valen beror på transportkostnader som uppskattas av en transport- /konsolideringsmodell. Ömsesidig konsistens mellan val och transportkostnader uppnås iterativt. Det beskrivna modellsystemet kräver inte (mikro-)simulering och är i detta avseende fullt kompatibelt med Samgods befintliga kontinuumflödesmodelleringsansats. Modellen är dock konstruerad på ett sådant sätt att en konsekvent nedströms simulering av enskilda fordon, deras laster och utsläpp är möjlig.

Dess första testfall fokuserar på CO2-utsläpp från godstransporter. Det visas att modellsystemet representerar rimliga effektsamband och förutsäger, med den för närvarande begränsade kalibreringen, rimliga transportprestandamått och CO2 utsläpp.

Ambitionen med detta arbete är att underlätta experimentell vidareutveckling av ett svenskt nationellt godstransportmodellsystem och genom detta bidra till den fortsatta utvecklingen av Samgods. Den relativt strömlinjeformade skissmodellen underlättar experimentella studier.

In this paper we propose a model for joint ferry network design and scheduling in archipelago public transport systems. The model uses a multi-trip vehicle routing approach with inbound-outbound and returning trip structures where traffic requirements are implemented as window requirements. A case study is performed scheduling a full day of traffic in the southern archipelago outside of Gothenburg, Sweden. Results indicate that this approach can capture the many different stopping patterns of a line seen in real systems and produce realistic time-tables. Computational performance is shown to be highly dependent on the number of window constraints included.

Det är en stor utmaning att planera större banarbeten, så kallade trafikpåverkande åtgärder (TPÅ), för det nationella järnvägssystemet. Idag sker denna planering med grov kännedom om hur trafiken påverkas. Samverkanseffekter hanteras i huvudsak på ett manuellt sätt och det finns behov av välunderbyggda metoder i detta planeringsarbete. En inledande modellstudie genomfördes i forskningsprojektet SATT, vilket bestod av en inventering av forskningsläget, en kravanalys, samt en undersökning av olika modellansatser. En metod baserad på en tvådelad optimeringsmodell för planering av enstaka produktionsår föreslogs och provades på enkla schematiska exempel.

Forskningsprojektet SATT-BP (Samplanering av trafikpåverkande åtgärder och trafikflöden –banarbetsplanering) har vidareutvecklat och testat denna metod. Först har en ordentligare forskningsprogramvara implementerats med översättning och bearbetning av nationellt data för infrastruktur, trafik och planerade arbeten. Sedan har två fallstudier genomförts, dels för alla större planerade arbeten under 2024 på stomnätstriangeln Göteborg-Hallsberg-Lund med kringliggande sidobanor, dels för ett antal fördefinierade avstängningsscenarier kopplade till ett stort kontaktledningsbyte norr om Bräcke där hela Norrlandstrafiken har analyserats för en typvecka under 2026.

I bägge fallstudierna har detaljerade trafikflöden för alla linjerelationer som berör de aktuella områdena beaktats. Trafikanpassningarna för alla dygn med kapacitetsreduktioner har beräknats. Detta ger både en överblick av den samlade trafikpåverkan, och en möjlighet att studera inverkan på enskilda trafikrelationer eller kapacitetsutnyttjandet på specifika länkar över tid.

Projektet har visat att verktygen, med acceptable lösningsprestanda, kan producera planer som är rimliga och av god kvalitet. Projekt och avstängningar placeras till tidpunkter med låg trafikpåverkan och de matchas på ett sätt som ger god samordning, vilket kommer att demonstreras i presentationen. Dessa resultat kommer att publiceras som en VTI-publikation under hösten 2023.

Styrkan med dessa verktyg är att de kan hantera en stor mängd projekt och trafikrelationer på ett stort geografiskt nätverk, men samtidigt ge en hög detaljeringsgrad vad gäller både schemaläggning och trafikflöden. Systemet stödjer också en uppdelning i olika tåg- eller trafiktyper, enligt principerna om segmentering och kapacitetsplanering i TTR. Detta ger ett bättre och mer exakt beslutsstöd än de metoder som Trafikverket använder idag. 

Med start 2025 avser Trafikverket förändra formerna för upphandling av basunderhåll i tre geografiska områden. Förändringarna innebär att en större mängd planering och produktionsledning sker i Trafikverkets regi. Syftet är att utveckla den egna beställarförmågan och att stärka leverantörsmarknaden.

VTI har fått Trafikverkets uppdrag att föreslå metoder för att kunna följa upp konsekvenserna av den förändrade organisationen. I rapporten redovisas uppdragets första del med fokus på konsekvenserna av ett förändrat ansvar för basunderhåll av Södra Malmbanan. Syftet med delstudien är att identifiera den information som krävs och de metoder som kommer att användas för att fördjupa förståelsen av hur den nya ansvarsfördelningen förändrar kostnader och förutsättningarna för trafik jämfört med dagens förfarande. Förutom att skapa goda förutsättningar att utvärdera de förändringar som genomförs kommer detta arbete också att kunna ge stöd för övergången till nya verksamhetsupplägg i de ytterligare två områden som står på tur att förändras, Ostkustbanan (2026) och Mälarbanan (2027). Information har inhämtats från personal inom Trafikverket och från aktörer på leverantörsmarknaden, samt via analyser av dokumentationen av underhållsverksamheten liksom en genomgång av relevant litteratur.

De betydande förändringar av verksamheten som förestår kan få konsekvenser i flera avseenden. För att kunna följa upp och jämföra kostnader och andra utfall i hela landet krävs uppgifter från samtliga kontraktsområden med avseende på verksamhetens kostnader, omfattning (antal kilometer bana, installationer av växlar och konstbyggnader), trafik, väder etcetera. Tack vare att Trafikverket sedan länge byggt upp databaser som innehåller den aktuella informationen är en viktig del av det fortsatta arbetet att etablera ett smidigt tillvägagångssätt för att årligen kunna komplettera informationen och göra nya observationer av förändringar som kan ha inträffat. Ett antal frågeställningar föreslås som kan besvaras med stöd av en analys av det föreslagna materialet. Svaret på dessa frågor gör det möjligt att stärka förståelsen av den verksamhet som bedrivs och att ta fram kunskap som kan omsättas i praktiken.

Den långsiktiga nationella infrastrukturplaneringen behöver beakta hur investerings- och underhållsåtgärder planeras både utifrån projektens genomförbarhet och trafikens påverkan, men det saknas idag kvantitativa metoder som kan ge ett sådant stöd i banarbetsplaneringen. Forskningsprojektet SATT-BP (Samplanering av trafikpåverkande åtgärder och trafikflöden – banarbetsplanering) har studerat hur väl en tidigare presenterad modellansats för schemaläggning av banarbeten och trafikanpassningar, baserad på en två-delad optimeringsmodell, kan stödja kapacitetsplanering och kapacitetskoordinering.

Syftet har varit att implementera metoden i en programvara för forskning samt att genomföra utvärderingsstudier på större och verklighetsnära probleminstanser. Denna rapport redovisar den programutveckling och mjukvara som utvecklats i projektet samt två fallstudier som genomförts. En arbetsgång för att utföra sådana kapacitetsstudier för banarbetsplaneringen presenteras också.Den stora styrkan med verktygen är att de kan hantera en stor mängd projekt och trafikrelationer på ett stort geografiskt nätverk, men samtidigt ge en hög detaljeringsgrad vad gäller både schemaläggning och trafikflöden.

Resultaten visar att det går att få god överblick över den samlade trafikpåverkan, men även att studera inverkan på enskilda trafikrelationer, eller kapacitetsutnyttjandet på enskilda länkar över tid. Systemet stödjer också en uppdelning i olika tåg- eller trafiktyper, vilket ligger i linje med kommande krav på segmentering av kapacitetsutbudet. Experimenten visar att optimeringsverktygen har acceptabla lösningsprestanda. De lösningar som producerats bedöms vara rimliga och av god kvalitet. Projekt placeras till tidpunkter med låg trafikpåverkan, och de matchas mot varandra på ett sätt som ger god samordning. Systemet klarar också av att schemalägga med bra matchning mot fasta arbeten eller kapacitetsbegränsningar i nätverket.

The long-term national infrastructure planning should consider how renewals and maintenance works are planned, both concerning project feasibility and traffic impact. Quantitative methods that support this is however currently lacking in practice today. The research project SATT-BP (Joint planning of temporary capacity restrictions and traffic flows for track work scheduling) has studied how well a previously presented model approach för scheduling oft rack works and traffic flows, based on a bi-level optimization model, can support capacity planning and coordination.

The purpose has been to implement the method as a complete research software and to perform case studies on larger and realistic problem instances. This report presents the program development and the implemented software along with two case studies that have been conducted. A working procedure for performing similar capacity studies regarding track work planning is also presented. The primary strength of these tools is the ability to handle many project activities and traffic relations concurrently over a wide-spread network, while still giving a relatively high level of detail regarding scheduling of both projects and traffic flows.

The results shows that a good overview over the collective traffic impact is obtained, but also that details of particular traffic relations or capacity usage over individual network links and their variation over time can be studied. The system also supports a division info different train types or traffic classes, which is in line with upcoming requirements for segmentation of the capacity supply. The experiments show that the optimization tools have acceptable solving performance. The obtained solutions are deemed reasonable and of good quality. Projects are scheduled at time periods with low traffic load, and they are matched to each other to give a good coordination. The system is also able to schedule tasks with a good matching towards fixed work possessions or capacity restrictions in the network.