Dynamisk simulering för att förbättra hanteringen av järnvägsstörningar

Abstract

Within the Swedish rail network, maximum track capacity is reached on multiple sections with costly delays as a result. Therefore minimizing the time a train is stationary after a disruption such as overhead line damage or suicide is important. Prior work has mapped stakeholders within the management of the two scenarios, but due to complexity, finding effective means of improvement is difficult. This thesis discusses the value in simulating the management using a dynamic model by studying the characteristics, strengths, weaknesses and appropriate uses for the three main dynamic simulation methods: Discrete-event simulation, system dynamics and agent-based simulation. A discrete-event based model is chosen and presented, modelling each part of the management-chain as a time delay of random length. The result shows a disseminated total time required before operations can resume as well as time required for different events. The model provides means for the user to experiment and optimize the management based on real life given circumstances.

Popular Abstract (Swedish)

Simulering kan förbättra hanteringen av järnvägsstörningar

Förseningar i järnvägssystemet kostar årligen såväl industrin som samhället miljardbelopp. Därför är det viktigt att minimera tiden som ett tåg står stilla efter en störning, som till exempel ett kontaktledningsbrott eller en personpåkörning. I examensarbetet presenteras en simuleringsmodell som kan användas som ett verktyg för att hitta det mest tidseffektiva sättet att hantera en sådan störning.

Kapacitetstaket är nått på flera ställen i den svenska järnvägen vilket medför att varje försening får följdeffekter på flera andra tåg i systemet. Självklart behöver orsakerna till förseningar förebyggas i den mån det går, men det är lika viktigt att få bort proppen i form av ett stillastående tåg så fort som möjligt efter att något inträffat.

Examensarbetet utgår från en kartläggning av involverade aktörer och ingående processer vid hanteringen av en personpåkörning eller ett kontaktledningsbrott, gjord av forskare vid Lunds Universitet. Kartläggningen bygger på intervjuer och visar vem som kontaktar vem och ungefär hur lång tid respektive process tar. Redan från början är det lätt att se vilka delar som tar lång tid, men eftersom vissa processer sker parallellt med varandra är det inte säkert att en tidsminskning av en viss händelse innebär någon total tidsvinst. Det kanske bara leder till att exempelvis inkallad ersättningspersonal står och väntar på att räddningstjänsten ska slutföra sitt arbete innan tåget kan köras vidare. Mest effektivt är förmodligen att minska lite här och lite där, men hur mycket och var?

Examensarbetets syfte är att undersöka dels möjligheterna, men även de potentiella vinsterna av att simulera hanteringen med hjälp av en dynamisk simuleringsmodell. Dynamisk simulering innebär, till skillnad från statisk simulering, att ingående värden och parametrar förändras och påverkar varandra under simuleringens gång. Dynamisk simulering är i sig inget nytt, men i den här typen av incidenthantering är det såvitt författaren vet helt oprövat.

Rapporten sammanfattar och diskuterar egenskaper, styrkor, svagheter och lämpliga användningsområden för de tre vanligaste dynamiska simuleringsmetoderna: Diskret-händelsestyrd simulering, systemdynamik och agentbaserad simulering. Därefter väljs den metod som anses passa bäst ut och hanteringsprocessen byggs upp i en simuleringsmjukvara.

Modellen som presenteras i rapporten simulerar varje process i hanteringen som en tidsfördröjning, som inom ett rimligt intervall är slumpmässigt lång. Det innebär att hanteringens totala tid blir olikt lång vid varje körning och simuleringen upprepas därför tusentals gånger. Resultatet blir en illustration av tidens spridning, med en topp kring ett medelvärde.

Modellen har flera styrkor; dels illustrerar den systemets struktur och hur processerna hänger ihop med varandra på ett enkelt sätt, men framförallt tillåter den användaren att experimentera med tidsåtgången för olika händelser och se hur de påverkar den totala tiden. Faktum är att användning av modellen är det enda sättet att hitta de mest effektiva åtgärderna, eftersom förhållandena mellan de olika processerna förändras varje gång minsta ändring sker någonstans i modellen.

Modellen kan användas för att testa idéer, teorier och för att identifiera var krutet bör läggas om en beslutsfattare exempelvis tilldelas resurser att spendera på att minimera tiden. Modellen är konstruerad utifrån hanteringen av järnvägsstörningar men kan naturligtvis även användas för att optimera hanteringen av egentligen vilken händelse som helst som triggar en känd kedja av händelser.

• author: Hagelstedt, Ove
• supervisor: Alexander Cedergren; Jonas Johansson
• organization: Risk Management and Safety Engineering (M.Sc.Eng.); Division of Risk Management and Societal Safety
• alternative title: Dynamic simulation to improve disruption management within the railway system
• course: VBR920 20142
• year: 2015
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Dynamic simulation, system dynamics, discrete event simulation, agent based modelling, risk management, disruption management, railway, rail disruptions, anylogic, Dynamisk simulering, systemdynamik, diskret händelsestyrd simulering, agentbaserad simulering, riskhantering, personpåkörning, kontaktledningsbrott, järnvägsstörningar
• publication/series: LUTVDG/TVRH
• report number: TVRH-5003
• other publication id: ISRN: LUTVDG/TVRH-5003-SE
• language: Swedish
• id: 5053166
• date added to LUP: 2015-02-27 14:18:40
• date last changed: 2020-12-03 14:26:10