Minimal travel time and maximal reliability are two of the most important properties of a railway transportation service. This paper considers the problem of finding a timetable for a given set of departures that minimizes the weighted sum of scheduled travel time and expected delay, thereby capturing these two important socio-economic properties of a timetable. To accurately represent the complex secondary delays in operational railway traffic, an approach combining microscopic simulation and macroscopic timetable optimization is proposed. To predict the expected delay in the macroscopic timetable, a surrogate function is formulated, as well as a subproblem to calibrate the parameters in the model. In a set of computational experiments, the approach increased the socio-economic benefit by 2-5% and improved the punctuality by 8-25%.

Since the 1990s a number of new railway stations have been established in Sweden on new or rerouted lines, while other stations have been reconstructed at their original locations. Some stations were located in urban surroundings, others in semi-urban or peripheral locations depending on the trade of between regional speed, and local urban circumstances. The urban form consequences depending on station localisation of these transport infrastructure investments are nonetheless unknown. In order to provide a basis for future planning, this research aims to provide knowledge on urban form consequences of relocating railway stations. 13 stations were selected in a case study. Changes in urban densities from 1993 to 2013 were analysed by a combination of kernel techniques and estimation of monocentric density models. Stations within an urban and semi-urban environments show strong agglomeration tendencies. Within peripheral environments, the urban development was unclear or even negative. In an urban environment, the location of the station still attracted more urban resources compared to the location of the urban density centre. These findings should be understood in the light of a market-oriented socio-economic context since 1990th influencing the planning system and the development of urban form.

Samband mellan den ekonomiska utvecklingen och transporterna

• Det finns ett starkt samband mellan den privata konsumtionen och resandet
• Efter 1990 har inrikesresandet ökat långsammare än den privata konsumtionen
• Per invånare har resandet med bil stagnerat, med tåg ökat och med inrikesflyg varit konstant
• Utrikesresorna med flyg har dock ökat dubbelt så snabbt som den privata konsumtionen
• Tar man hänsyn till svenskarnas resor med utrikes flyg har resandet per invånare ökat

Järnvägens utveckling i ett långsiktigt perspektiv

• Privatbilens expansion 1950-1970 och minskad tågtrafik
• Energikriserna 1974 och 1979 ledde till ökad tågtrafik
• Flygets expansion under 1980-talet medförde stagnerande tågtrafik
• Investeringar i järnvägar och nya tåg 1990-2010 gav fördubblad tågtrafik
• Kvalitetsproblem från 2010 som följd av ökad trafik och eftersatt underhåll

Järnvägsnätets utnyttjande och järnvägens produktivitet

• Antalet körda persontåg har ökat från 18 till 37 per km bana och dag 1990-2018
• Det åker i genomsnitt 3900 personer per km bana och dag 2018 vilket motsvarar 155 bussar
• Oförändrat 10 godståg per km bana och dygn 1990-2018, godsmängden har ökat med 17 %
• Det transporteras 6300 ton per km bana och dag 2018 motsvarande 210 lastbilar

Utvecklingen 1990-2018

• Det går 105 % fler tåg som går 20 % snabbare 2018 än 1990
• Priserna har varit stabila men prisdifferentieringen har ökat
• Tågresandet har ökat med 105 % från 1990 till 2018
• Resandet med regionaltåg har ökat med 226 % och med fjärrtåg 53 %

Utveckling av punktligheten 2001-2018

• Punktligheten för alla tåg var högst 2004 med 93 %, lägst 2011 med 89 % och var 90 % 2018
• Punktligheten har ännu inte kommit upp i samma nivå som före kvalitetskrisen 2010-2011
• Punktligheten är beroende på linjelängd men förseningen per tågkilometer är konstant
• Punktlighetsmålet på 95 % blir svårt att uppnå med dagens infrastruktur och trafik

Effekter av konkurrensen mellan transportmedel

• Hård konkurrens inom inrikesflyget sedan 1994 – stabil på de största linjerna
• Konkurrens mellan flygbolag och flygplatser ger labilt utbud på de mindre linjerna
• Flygskatten på 60 kr utgör ca 4 % på en inrikes flygresa
• Konkurrens i långväga busstrafik sedan 1997 huvudsakligen med lågt pris
• Flixbus (f.d. Swebus) har ökat utbudet, sänkt priserna och kör flygbuss Arlanda-Stockholm

Utveckling av tågutbud 2018-2019

• Fortsatt konkurrens Göteborg−Stockholm mellan SJ och MTR, Blå tåget har gått i konkurs
• Snälltåget Malmö−Stockholm med 2-3 avgångar per dag konkurrerar med SJ
• SJ har utökat utbudet Sundsvall−Stockholm till ett tåg per timme i samarbete med X-trafik
• I Mälardalen har periodkortet Movingo och bättre utbud Uppsala−Stockholm ökat resandet
• SJ:s nattåg till Jämtland går nu dagligen sedan hösten 2018 med hjälp av statligt stöd

Summary: Development of supply and prices on Swedish railway lines 1990-2019

Executive summary

Correlation between economic trends and transportation

• A strong correlation between private consumption and travel is found.
• Since 1990, domestic travel has increased at a slower rate than private consumption.
• Per resident, travel by car has stagnated, travel by train has increased, and domestic air travel has remained constant.
• However, international air travel has increased at twice the rate of private consumption.
• Taking Swede's international air travel into account, the amount of travel per resident has increased.

Railway trends from a long-term perspective

• The expansion of private car use 1950-1970 and reduced rail travel
• The energy crises of 1974 and 1979 resulted in increased rail travel
• The expansion of air travel during the 1980s lead to stagnating rail travel
• Investments in railways and new trains 1990-2010 resulted in a doubling of rail travel
• Quality issues from 2010 as a result of increased travel and neglected maintenance

Utilisation of the railway network and productivity of railways

• The number of operating passenger trains increased from 18 to 37 per km of track and day from 1990-2018
• In 2018, approximately 3900 passengers per km of track and day travel by train, the equivalent of 155 buses
• The number of freight trains has remained unchanged at 10 per km of track and day between 1990-2018, though the amount of goods transported has increased by 17%
• In 2018, approximately 6300 tonnes per km of track and day was transported, the equivalent of 210 trucks

Trends 1990-2018

• There are 105 % more trains, travelling 20% faster in 2018 compared to 1990
• The prices have remained stable, but price differentiation has increased
• Train travel has increased by 105 % from 1990 to 2018
• Travel by regional trains has increased by 226 % and by long-distance trains by 53%

Trends in punctuality 2001-2017

• Punctuality of all trains peaked in 2004, at 93%, reached it's lowest point in 2011, at 89%, and was at 90% in 2018
• Punctuality has still not recovered to the level it was at prior to the quality crisis of 2010-2011
• Punctuality is dependent of route length, but delays per train kilometre is constant
• The punctuality target of 95% will be difficult to achieve with current levels of infrastructure and traffic

The effects of competition between modes of travel

• Tough competition within domestic air travel since 1994 – stable for the biggest routes
• Competition between airlines and airports results in volatile supply for smaller routes
• The Swedish aviation tax of SEK 60 makes up approximately 4% of the cost of a domestic flight ticket
• Competition in long-distance bus services since 1997, primarily with low fares
• Flixbus (formerly Swebus) has increased its supply, lowered prices and provides airport shuttle services for Arlanda−Stockholm

Trends in rail supply 2018-2019

• Continued competition Gothenburg−Stockholm between SJ and MTR, Blå tåget has  gone into bankruptcy
• Snälltåget for Malmö−Stockholm with 2-3 departures per day competes with SJ
• SJ has increased its supply for Sundsvall−Stockholm to one train per hour in partnership with X-trafik
• In Mälardalen the travel pass Movingo and better supply for Uppsala−Stockholm has lead to increased travel
• SJ's night trains to Jämtland now depart on a daily basis since autumn 2018, with the help of government subsidies

KTH Järnvägsgruppen har 2018 fortsatt genomfört ett uppdrag att beskriva utvecklingen av utbud, priser på järnvägslinjer i Sverige sedan 1990. I detta ingår också att beskriva effekterna av avregleringen och konkurrensen mellan olika transportmedel i långväga trafik. Sedan 2015 ingår också en allmän beskrivning av utvecklingen på transportmarknaden och järnvägens betydelse.

En metod för att beräkna hur den potentiella tillgängligheten påverkas av restider, priser och förseningar har utvecklats. Resenärernas uppoffring i form av en generaliserad kostnad kan räknas ut för varje linje för perioden 1990-2018. Hur mycket förseningarna bidrar till att försämra tillgängligheten var inte tidigare känt. En analys av utvecklingen under hela perioden 1990-2018 redovisas i denna rapport. En sammanställning av data redovisas i en särskild tabellbilaga och i en databas.

Samband mellan den ekonomiska utvecklingen och transporterna

• Det finns ett starkt samband mellan den privata konsumtionen och resandet
• Efter 1990 har inrikesresandet ökat långsammare än den privata konsumtionen
• Per invånare har resandet med bil stagnerat, med tåg ökat och med inrikesflyg varit konstant
• Utrikesresorna med flyg har dock ökat dubbelt så snabbt som den privata konsumtionen 
• Tar man hänsyn till svenskarnas resor med utrikes flyg har resandet per invånare ökat

Järnvägens utveckling i ett långsiktigt perspektiv

• Privatbilens expansion 1950-1970 och minskad tågtrafik
• Energikriserna 1974 och 1979 ledde till ökad tågtrafik
• Flygets expansion under 1980-talet medförde stagnerande tågtrafik
• Investeringar i järnvägar och nya tåg 1990-2010 gav fördubblad tågtrafik
• Kvalitetsproblem från 2010 som följd av ökad trafik och eftersatt underhåll

Järnvägsnätets utnyttjande och järnvägens produktivitet

• Antalet körda persontåg har ökat från 18 till 36 per km bana och dag 1990-2017
• Det åker i genomsnitt 3800 personer per km bana och dag 2017 vilket motsvarar 150 bussar
• Oförändrat 10 godståg per km bana och dygn 1990-2017, godsmängden har ökat med 18 %
• Det transporteras 6300 ton per km bana och dag 2017 motsvarande 210 lastbilar

Utvecklingen 1990-2018

• Det går 120 % fler tåg som går 20 % snabbare 2018 än 1990
• Priserna har varit stabila men prisdifferentieringen har ökat
• Tågresandet har ökat med 102 % från 1990 till 2017
• Resandet med regionaltåg har ökat med 214 % och med fjärrtåg 50 %

Utveckling av punktligheten 2001-2017

• Punktligheten för alla tåg var högst 2004 med 93 %, lägst 2011 med 89 % och var 90 % 2017
• Punktligheten har ännu inte kommit upp i samma nivå som före kvalitetskrien 2010-2011
• Punktligheten är beroende på linjelängd men förseningen per tågkilometer är konstant
• Punktlighetsmålet på 95 % blir svårt att uppnå med dagens infrastruktur och trafik

Effekter av konkurrensen mellan transportmedel

• Hård konkurrens inom inrikesflyget sedan 1994 – stabil på de största linjerna
• Konkurrens mellan flygbolag och flygplatser ger labilt utbud på de mindre linjerna
• Flygskatten på 60 kr utgör ca 4 % på en inrikes flygresa
• Konkurrens i långväga busstrafik sedan 1997 huvudsakligen med lågt pris
• Flixbuss köpte Swebus 2018, ökade utbudet och sänkte priserna

Utveckling av tågutbud 2017-2018

• Snälltåget kör fler turer och under 5 timmar Malmö−Stockholm med tåg som går i 200 km/h
• Fortsatt konkurrens Göteborg−Stockholm; MTR har kortat restiderna med ca 8 minuter
• Nytt trafikupplägg på pendeltågen i Stockholm med utökad trafik bl.a. som följd av Citybanan
• Nytt periodkort i Mälardalen med Movingo, gäller både på tåg och anslutande kollektivtrafik
• Uppsala−Stockholm: SJ kör halvtimmestrafik och direkttåg på 30 min varje timme
• SJ:s nattåg till Jämtland som minskades 2016 har åter börjat köras dagligen med statligt stöd

The Train Timetabling Problem (TTP) is the problem of finding the timetable that utilizes the infrastructure as efficient as possible, while satisfying market demands and operational constraints. As reliability is important to passengers it is important that timetables are robust. In this paper we propose a method that combines optimization and simulation to find the timetable that minimizes the travel times and maximizes the expected punctuality. The core method consists of iteratively re-optimizing a bi-objective mixed integer sequencing timetable model, where both planned travel time and simulated delays are taken into account. Each generated timetable is validated and re-evaluated using the micro-simulation tool RailSys. The advantage of the method is that it captures both the uncertainty of a timetable at the planning stage and the validity of the generated timetable. The method is evaluated on a unidirectional track section of the Western Main Line in Sweden and shows promising results for future research.

Syftet med förstudien är att beskriva hur en formel för effektsamband mellan underhåll och merförsening för järnvägsinfrastruktur kan byggas upp, samt inventera vilka data en sådan formel behöver och vilka av dessa data som finns tillgängliga i Trafikverkets databaser.

A stepwise deregulation of all interregional passenger rail services in Sweden was legally completed in 2010. The incumbent operator (SJ) thereby lost the sole rights to commercial services. The most evident supply increase is the establishment of services in the low-cost niche, which rather complements than competes with the incumbent's supply. Public Transport Authorities' (PTAs) joint services have however resulted in strong competition on at least one main line. Despite a period of almost five years since deregulation, the potential effects of the market opening have not yet fully materialised. The business risk for commercial rail operators seems to be much greater than for other modes like air and long distance coach services. SJ have also during decades of deregulated intermodal and years of intramodal competition developed their products and skills and seem well prepared for competition.

Transportstyrelsen har gett KTH Järnvägsgrupp i uppdrag att beskriva utvecklingen av utbud och priser på järnvägslinjer i Sverige 2015. I detta ingår också att beskriva effekterna av avregleringen och konkurrensen mellan olika transportmedel i långväga trafik. Denna rapport innehåller även en analys av utvecklingen av utbudet i ett regionalt perspektiv. Projektet finansieras av Transportstyrelsen där Johan Brandström varit ansvarig.

Mixed traffic with large speed differences between fast and slower trains consumesmore capacity and makes the system sensitive to disruptions. This article focuses onadequate train configuration for increasing the top speed for express trains like theGreen Train and how that affects capacity on lines with heterogeneous traffic.Microscopic simulation of a future timetable selected by criteria revealed by analyticaltimetable analysis for a chosen structure of services combines the advantages of twomethods and makes it possible to reveal relevant characteristics for different alternatives.Punctual short stops through better train layout and skip-stop operation forregional trains are a few of the measures that are shown to have compensating effectsfor the increase in capacity utilisation and can reduce disruptions. Although it ispossible to reduce the perturbations by means of different measures, the basic problemwith mixing fast and slower trains on the same line still remains.

There are examples where the design speed of new high-speed lines has been based more on performance of present technology than on optimisation of the cost-benefit outcome considering future needs. A model for optimising the design speed, or intended dimensional speed, for new high-speed lines to attain more cost-efficient planning is presented in this paper. This model, HSLdim, includes a travel demand sub-model where the dependent variable is commercial speed, and design speed dependent infrastructure cost and train operating cost sub-models, adapted for fast optimisation. Some aspects of a proposed high-speed network in Sweden have been analysed. The average speed should be as high as possible to maximise benefits. The optimal design speed for the Swedish case was found to be 325-350. km/h depending on the share of ballastless track, which has a significant influence on the construction costs. This is in line with international experience but somewhat higher than the planned design speed of 320. km/h. To summarise, the paper gives an example that analysis could increase the socio-economic output by optimising the design speed in a CBA to take future needs into consideration in new high-speed rail projects.