Railway level crossings (LCs), as the intersection of road and rail transport, are the weak points in terms of safety, as they are used by different modes of transport. The safety level at LCs can therefore be affected by the behaviour of the users. However, the level of safety can also be affected by failures and errors in the operation of LC equipment. Apart from safety, errors and failures of the LC devices can lead to longer waiting times for road users. As the volume of traffic on rail and road increases, so does the risk that the level of safety will decrease. The increase in traffic volume via LC leads to higher traffic volume on the road and more frequent trains on the rail, which leads to longer waiting times for road users on the LCs. The longer waiting times can disrupt the traffic flow, especially during peak hours when the growing volume of traffic on road and rail increases road user dissatisfaction. Moreover, in the era of Industry 4.0 and Digital Rail, new digital and automated technologies are being introduced to improve rail performance and competitiveness. These technologies are aligned with the LCs and are intended to ensure the efficient operation of LC and the efficient use of LCs by conventional trains as well. To achieve this, a concept is needed that simultaneously monitors and visualises the operation of LC in real time, identifies potential faults and failures of the LC equipment, and updates and monitors the proper operation of LC based on the historical data and information of the operation of LC according to the road traffic volume and the characteristics of the rail traffic and trains. Therefore, in this study, a digital twin system (DT) for rail LC was initiated and built as a concept that can meet the above requirements for proper LC operation in real time. DT of LC includes all components of LC and communication between them to synchronise the operation of LC according to the real-time requirements. The DT system is able to optimise the operation time of LC by monitoring the operation of LC and collecting data to ensure efficient use of LC and reduce unnecessary waiting time for road users. In this paper, the operation time of LCs on Swedish and Taiwanese railways was compared using the developed level crossing optimisation model (OLC). Since the introduction of new signalling concepts requires an improvement of LC operating characteristics and their design, the operating strategies were modelled using the OLC model. The results of the work show that the optimal values of LC operation time are different for the case studies investigated. The replacement of track circuits as detection devices and the introduction of balises can also positively influence the operation time, as well as increasing the speed of trains via LCs. However, due to the formulation of the OLC model, the impact of a longer train length on the operation of LC is not recognised. The OLC model can be used to estimate the real-time operation time of LC under different traffic conditions as well as the impact of different changes and extensions of LC.

This paper attempts to provide a better understanding of the service quality risks that are associated with freight train operations in mixed traffic. Adequate operational quality requires a certain level of robustness to delays and disruptions, but on segments with confined capacity, robustness becomes more fragile with increased traffic demand and speed heterogeneity. This trade-off between capacity utilization and service robustness predominantly manifests itself by compromising the reliability of rail freight services for two main reasons. Firstly, passenger trains are often prioritized in dispatching over freight trains. Secondly, many freight trains operate over longer distances and they accumulate more delays. Decreasing speed heterogeneity in mixed traffic may become pivotal in the interplay between robustness and capacity utilization. In this paper, we investigate possible improvements in capacity utilization and in railway service quality when introducing faster freight trains in mixed-traffic operations. The analysis is carried out on the Swedish Southern Main Line, which forms part of the Scandinavian-Mediterranean freight corridor. Microscopic simulation is used to explore performance indicators, such as simulated running times with respect to scheduled running times, capacity utilization, and punctuality, by implementing and comparing scenarios with different maximum speeds for freight trains. The results suggest that increasing the top speed of freight trains might seem as a promising approach for reduced utilization of capacity in the planning stage, but the stochasticity of operations in mixed traffic may become more challenging for delay recovery.

Implementing unattended train operation on the mainline could make the railway more competitive by reducing operating costs since there will be no staff onboard the train. This will, however, lead to new challenges. One of those challenges is how to deal with manually controlling trackside sensor alarms. In this paper, we study all trackside sensor alarms (hotbox/hotwheel and wheel damage) in Sweden for one year (2019) to study their frequency and context. The results show that freight trains have 10 times higher frequency for alarms per train kilometer than passenger trains. There are statistically significant seasonal and climate zone differences. The highest frequency of trackside alarms occurs in wintertime in the colder climate zone. The results can be used in the development of unattended train operation support systems on the mainline.

Sammanfattning

Syftet med föreliggande rapport är att följa upp utvecklingen av utbud och priser inom persontrafik på järnväg med ett urval sträckor i Sverige och till grannländerna som en del av Transportstyrelsens marknadsövervakning.

För järnvägslinjerna med persontrafik har utbud inklusive biljettpriser samlats in för relationer mellan två orter. På några viktigare relationer har insamlingen utökats med även kommersiella flyg- och busslinjer som konkurrerar med tåg för att få en helhetsbild av kollektivtrafikutbudet. Data om utbudet har samlats in en typisk vardag, vilket har varit en helgfri onsdag i mars eller oktober beroende på förutsätt­ningarna respektive år. 2024 var den planerade resdagen, eller huvudmätdagen, onsdagen den 20 mars och priserna motsvarar bokning en vecka innan avresa.

Efterfrågan i persontrafik på järnväg har växt under flera decennier i takt med utbudsförbättringar genom snabbare tåg, tätare turer och attraktiva priser. Covid-19-pandemin från 2020 innebar ett kraftigt avbräck i utvecklingen. Tågtrafiken återhämtade sig dock relativt snabbt tack vare stor efterfrågan på fritidsresor medan tjänsteresorna fortsatt ligger lägre. Det senare har framför allt drabbat den inrikes flygtrafiken som har mindre än hälften så många avgångar 2024 som 2019 på de fem stora linjerna, men även till viss del snabbtågstrafiken när det gäller biljettintäkter.

Under 2024 har utbudet av tågtrafik varit tämligen stabilt med relativt små förändringar sedan 2023. De förändringar som märks är framför allt i snabbtågs­trafiken där förändringar i antalet avgångar leder till förändrat biljettpris genom den flexibla prissättning som tillämpas. SJ har dragit in några snabbtågs­avgångar på flera linjer vilket sannolikt beror på fordonsbrist, orsakade av dels pågående ombyggnads­program av X 2000, dels tekniska problem och eftersläpande underhåll av tågsätten. En sträcka där priserna noterbart gått upp är Göteborg−Stockholm, där utbudet av SJ:s snabbtåg minskade med ett par avgångar jämfört med 2023, lågprisoperatören Flixtrain lämnade marknaden och MTRX snabbtåg togs över av VR 2024. På sträckan Malmö−Göteborg minskade SJ utbudet genom att mer än halvera antalet snabbtågsavgångar och justerade därmed upp biljettpriserna.

Sammanfattningsvis har 2024 inneburit en viss minskning av snabbtågsutbudet av tekniska skäl, och åtföljande högre priser på vissa linjer. Efterfrågan är relativt svag på tjänsteresor men mycket stark på privatresor. Däremot har tågets konkurrenssituation med flyg och buss förändrats radikalt efter covid-19-pandemin och snabbtåg är tydligt marknadsledande i många långväga relationer.

(Machine translated summary; the report is in Swedish only)

Summary

The purpose of this report is to follow up on the development of supply and prices in passenger rail transport with a selection of routes in Sweden and to neighbouring countries as part of the Swedish Transport Agency's market monitoring.

For the passenger rail lines, supply including ticket prices has been collected for connections between two locations. On some more important connections, the collection has been expanded to also include commercial air and bus lines that compete with trains in order to obtain a comprehensive picture of the public transport supply. Data on supply has been collected on a typical weekday, which has been a non-holiday Wednesday in March or October depending on the conditions in each year. In 2024, the planned travel day, or main measurement day, was Wednesday 20 March and the prices correspond to bookings one week before departure.

Demand for passenger rail transport has grown for several decades in line with improvements in supply through faster trains, more frequent trips and attractive prices. The Covid-19 pandemic from 2020 meant a sharp interruption in development. However, train traffic recovered relatively quickly thanks to high demand for leisure travel, while business travel remains lower. The latter has primarily affected domestic air traffic, which has less than half as many departures in 2024 as in 2019 on the five major lines, but also to some extent high-speed train traffic in terms of ticket revenue.

In 2024, the supply of train traffic has been fairly stable with relatively small changes since 2023. The changes that are noticeable are primarily in high-speed train traffic, where changes in the number of departures lead to changed ticket prices through the flexible pricing that is applied. SJ has withdrawn some high-speed train departures on several lines, which is likely due to a shortage of vehicles, caused partly by the ongoing reconstruction program of X 2000, partly by technical problems and lagging maintenance of the trainsets. One route where prices have increased noticeably is Gothenburg−Stockholm, where the supply of SJ's fast trains decreased by a couple of departures compared to 2023, the low-cost operator Flixtrain left the market and MTRX fast trains were taken over by VR in 2024. On the Malmö−Gothenburg route, SJ reduced the supply by more than halving the number of fast train departures and thus adjusted ticket prices upwards.

In summary, 2024 has meant a certain reduction in fast train supply for technical reasons, and consequent higher prices on certain lines. Demand is relatively weak on business trips but very strong on private trips. However, the competitive situation of the train with air and bus has changed radically after the Covid-19 pandemic and fast trains are clearly the market leader in many long-distance connections.

Bakgrund

Efterfrågan på transporter ökar, både för passagerare och gods. Järnvägen är bland de mest energieffektiva transportsätten på grund av det låga rullmotståndet mellan stålräl och stålhjul. Däremot minskar transportandelen för järnvägen i Europa eller är i bästa fall stabil. Det finns många faktorer till varför järnvägssektorn inte ökar sin transportandel. Kapacitetsbegränsningar, bristande flexibilitet och höga transportkostnader är några av dem. Samtidigt utvecklas vägsektorn med elektrifierade och autonoma fordon. För att järnvägssektorn ska öka sin konkurrenskraft och andel av transporterna krävs troligtvis nytänkande. Ett av de möjliga tillvägagångssätten är automatisk tågdrift (ATO).  ATO skulle kunna öka kapaciteten på grund av minskad förarvariation, minska kostnaderna och öka flexibiliteten genom att inte vara beroende av förarnas scheman och regler. Vissa av dessa fördelar skulle uppnås endast om en hög grad av automatisering implementeras, exempelvis tåg utan förare. Det skulle dock innebära att lokförarens och ombordpersonalens roller skulle behövas genomföras på andra sätt, speciellt vid oplanerade händelser. 

Metod

I denna studie har förseningsloggar från Trafikverket använts för att identifiera lokförarens roller vid oplanerade händelser. Förseningsloggarna är skrivna av tågtrafikledare och varje försening på minst tre minuter rapporteras. Förseningsloggarna ska innehålla en fritextbeskrivning av vad som orsakade förseningen. För denna studie användes fritextbeskrivningarna som innehöll ordet ”förare” under år 2019, totalt 7 600 beskrivningar, för att få en bild av förarens roll vid oplanerade händelser. En tematisk analys användes för att analysera fritextbeskrivningarna. Tematisk analys bygger på kodning av öppen data. I denna studie användes totalt 13 olika händelsekoder för att koda de 7 600 beskrivningarna och totalt åtta olika objektkoder för att specificera objektet för händelsen. En förseningslogg kunde innehålla flera olika händelser och sekvenser med upp till tre aktivitetskoder användes därmed.

Resultat och slutsats

Resultaten visar att detektering är lokförarens vanligaste uppgift följt av justering och inspektion. Det vanligaste objektet är fordonet med över 2 700 händelser och det näst vanligaste objektet är människor med 380 händelser. De vanligaste sekvenserna är Detektera + Justera (n=375), Detektera + Inspektera (n=344), Detektera + Assistans (n=64), Inspektera + Justera (n=58) och Detektera + Inspektera + Justera (n= 39). Resultaten visar att lokförarna utför många olika uppgifter under oplanerade händelser. Resultaten visar också att lokförarna även hanterar avvikelser i infrastrukturen. Ett sådant exempel är få bort snö och is vid växlar.

Om förarlösa tåg ska fungera i ett land som Sverige behöver åtgärder vidtas för att minska antalet oplanerade händelser så mycket som möjligt. Detta kan innefatta restriktioner för var förarlösa tåg får trafikera, exempelvis områden med hög risk för snö- och isrelaterade händelser. Andra åtgärder kan inkludera trädsäkrade zoner längs spåren, inga plankorsningar, viltstängsel och vägar längs spåren för korta responstider för serviceteam. Förarlösa tåg skulle kunna ha positiva effekter på järnvägssystemet och öka dess konkurrenskraft. Men de negativa effekterna kan också bli stora beroende på hur och var det genomförs. Framtida forskning bör studera systemeffekterna av förarlösa tåg genom att bedöma både de positiva effekterna (mer kapacitet, lägre kostnader och ökad flexibilitet) mot de negativa effekterna (förseningar på grund av oplanerade händelser och felhanteringsmöjligheter).

Currently, the challenges of driverless or unattended train operation have not been described in detail and are often grouped into one category. This paper contributes to filling a knowledge gap regarding the roles of the train driver about the potential use of automatic train operation (ATO) on high grade of automation (GoA) levels. The results contribute to a better understanding of the challenges with driverless or unattended train operation to support strategies on how to utilize ATO on a wider range of trains than is presently the case. We use the Swedish railway network as a case study and delay logs written by train dispatchers for 2019. Our research quantifies how often unplanned events occur in which the train driver is needed, and the role of the train driver in solving these problems. In addition to this we elaborate on existing GoA levels definitions and propose a revised model that highlights more aspects of the train drivers’ roles. We have identified six categories in which an action by the driver is required: Detect, Report, Inspect, Adjust, Manage passengers, and Respond to train orders. The study illustrates some of the challenges with driverless or unattended train operation, and points to the need to develop strategies not only for the driving aspects of ATO but also for the more general technical operational management of rolling stock in high GoA levels.

Railways are the backbone of complex and multimodal transport systems in Europe. To secure a larger share of the transport market and attract existing and future freight customers, further improvement in services is required. To achieve this goal, the use of new technologies in the era of railway automation and digitalization is required. Automatic train operation (ATO) in rail transport is considered a promising solution for providing cost-effective rail products. In this study, we define ATO as autonomous train operation and the feasibility of ATO deployment in rail freight is investigated. For this purpose, a knowledge-based approach is introduced to identify opportunities, problems, and the most appropriate grade of automation in rail freight. In a multi-stage process, Delphi questionnaires were combined with the analytic network process (ANP) method to investigate, define, and weight the determinants for ATO deployment. The final phase of the survey estimated the potential costs and drivers for different grades of automation. The results show that, in addition to the positive impacts of ATO, there are numerous challenges and risks that need to be analysed before ATO is implemented. In addition, the Delphi-ANP approach was used to identify the key determinants for decision-making prior to ATO implementation and the most viable alternative based on them. Investment cost, level of safety, energy saving, and reliability of management system are the most important determinants for the decision to implement ATO. The results of this study can effectively support rail infrastructure managers and operators in strategic planning and decision-making for ATO implementation in rail freight.

The paper provides a methodology for measuring the adherence of Research & Innovation (R&I) actions in railways to the stakeholders' requirements and expected benefits. After collecting the stakeholders' requirements, the R&I objectives are extracted from high-level documents such as Europe's Rail Joint Undertaking Master Plan and Multi Annual Work Programme. Lastly, after standardization of the requirements and the technology concepts, a top-down analysis is performed. The results show that network management and vehicle technologies have the highest benefit for the stakeholders, and ERRAC and Regulatory Bodies' requirements are well addrebed. However, the end-users requirements are only partially fulfilled. The necessity of increasing multimodal transport and cooperation with other transport modes is shown, while stronger focus can be placed on the employees and education/training.

Attraktiv tågtrafik för framtiden

Regionala tågtrafiksystem 1990-2020

Resande och tågtrafik

Vilken resandeutveckling kan vi förvänta oss?

Spårtrafik ger tillgänglighet: 1 timmes tågrestid från Stockholm C

Potentiell tillgänglighet till arbetsplatser: Från Eskilstuna med kollektivtrafik

Hur får man bilister att ta tåget istället?

Kapacitet vid blandad resp. separerad trafik: Antal tåg i en riktning (vid dubbelspår)

Var behövs kapacitet?

Järnvägsprojekt = tillgänglighet

Digitalisering – för ökad kapacitet

Snabba godståg – minskade hastighetsskillnader

Mer gods på järnväg

Mer kapacitet betyder:

•Punktligheten ökar, färre förseningar

•Bättre marknadsanpassning av tidtabellen, fler tåg 

•Korta res- och transporttider, inga onödiga tillägg

•Lägre trafikeringskostnader, högre intäkter

•Mer attraktiv tågtrafik – ger ökat resande och ökade godstransporter

•Nöjda resenärer och godskunder