kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Pricing commercial train path requests based on societal costs
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Civil and Architectural Engineering, Transport planning.ORCID iD: 0000-0002-2447-2438
2020 (English)In: Transportation Research Part A: Policy and Practice, ISSN 0965-8564, E-ISSN 1879-2375, Vol. 132, p. 452-464Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

On deregulated railway markets, efficient capacity allocation is important. We study the case where commercial trains and publicly controlled traffic (“commuter trains”) use the same railway infrastructure and hence compete for capacity. We develop a method that can be used by an infrastructure manager trying to allocate capacity in a socially efficient way. The method calculates the loss of societal benefits incurred by changing the commuter train timetable to accommodate a commercial train path request, and based on this calculates a reservation price for the train path request. If the commercial operator's willingness-to-pay for the train path exceeds the loss of societal benefits, its request is approved. The calculation of these benefits takes into account changes in commuter train passengers’ travel times, waiting times, transfers and crowding, and changes in operating costs for the commuter train operator(s). The method is implemented in a microscopic simulation program, which makes it possible to test the robustness and feasibility of timetable alternatives. We show that the method is possible to apply in practice by demonstrating it in a case study from Stockholm, illustrating the magnitudes of the resulting commercial train path prices. We conclude that marginal societal costs of railway capacity in Stockholm are considerably higher than the current track access charges.

Place, publisher, year, edition, pages
Elsevier, 2020. Vol. 132, p. 452-464
Keywords [en]
Capacity allocation, Capacity pricing, Railway capacity, Train conflicts, Train timetables
National Category
Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-267806DOI: 10.1016/j.tra.2019.12.005ISI: 000514014700030Scopus ID: 2-s2.0-85076736383OAI: oai:DiVA.org:kth-267806DiVA, id: diva2:1411411
Note

QC 20200303

Available from: 2020-03-03 Created: 2020-03-03 Last updated: 2022-06-26Bibliographically approved
In thesis
1. Timetable Analysis based on Social Cost and Simulation
Open this publication in new window or tab >>Timetable Analysis based on Social Cost and Simulation
2022 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

The timetable is essential for railway traffic. Its design affects rail operations – and by extension all operators, passengers, and freight clients. International practice for capacity allocation varies and there is no common algorithm for designing and evaluating timetable changes. Especially challenging is coordinating heterogeneous services competing for track capacity. 

Aim of this thesis is to improve efficiency and transparency in capacity allocation by new methods to assess timetable adjustments. 

Although integration of capacity analysis and socio-economic evaluation is beneficial, combination of the two methods is rare. Because of that, two types of model are proposed in this thesis: The first combines capacity variables and social costs to represent the goodness of a timetable slot or a timetable using performance indices describing the travelling time experience of passengers riding the trains. Historical delay data from existing timetables provides information about the performance under operation. For strategies, a combined timetable and simulation approach is proposed to reveal variables for input to performance evaluation models. We show that microscopic simulation is advantageous for estimating operational data. Because departures ahead of schedule are common for freight trains suffers a simulation that does not include that feature of inaccuracies. Because of that, we suggest an approach for including early freight train departures to improve the accuracy of simulation results. Simulation with a macroscopic tool can speed up evaluation and improve user-friendliness of the method. For relatively small changes such as changed departure times and supplements which is focus in this work however, the microscopic tool shows greater advantage. 

The second model type considers conflicts between commercial long-distance trains and publicly controlled short-distance traffic competing for track capacity. We propose a method to calculate the loss of societal benefits incurred by changing the commuter train timetable to accommodate a commercial train path request. The calculation of these benefits considers changes in commuter train passengers’ travel times, waiting times, transfers and crowding for all trips in the system in combination with changes in operating costs for operator(s) of the short-distance services. 

All methods are applied in case studies and can (with adaptions) be used for other lines to improve the timetable allocation process, and to support transparent conflict solution. However, choosing an adequate model configuration is essential as it can affect results significantly.

Research was conducted for the two Swedish mainlines for passenger traffic (one articles includes an extension for a freight-focussed line), plus the Stockholm commuter network. The majority of the thesis concentrates on passenger traffic, and in particular, the conflict between long- and short-distance services. 

In addition to methodological contributions, we provide several practical results. We present strategies for improving reliability and evaluate them. Simple small changes in the timetable (such as changed departure times or time supplements) can have significant impact on the goodness of one or several timetable slots.

Abstract [sv]

Tidtabellen är av stort värde för järnvägstrafiken. Utformningen påverkarj ärnvägsdriften – och därmed operatörer, passagerare och fraktkunder. Det finns varken en gemensam internationell praxis för kapacitetstilldelning eller någon allmängiltig algoritm för att utforma och utvärdera ändringar i tidtabellen. Särskilt utmanande är samordningen av heterogen trafik som konkurrerar om spårkapacitet.

Syftet med avhandlingen är att förbättra effektiviteten och transparensen ik apacitetstilldelningen med hjälp av nya metoder för att uppskatta och utvärdera ändringar i tidtabellen.

Fastän en integrering av kapacitetsanalys och samhällsekonomisk utvärdering ärfördelaktig, kopplas dessa två metoder nästan aldrig ihop. Därför föreslås två typer av modeller i den här avhandlingen: Den första kombinerar kapacitetsvariabler och sociala kostnader för att presentera ett tågläges eller en tidtabells godhet i form av prestandaindex som beskriver upplevda restider för resenärerna. För befintliga tidtabeller ger historiska förseningsdata information om hur tidtabellen presterar i drift. För strategier rekommenderas kombinerad tidtabellsanalys och simulering för att ta fram variabler som indata till utvärderingsmodellen. Simulering på mikroskopisk nivå visade sig vara fördelaktig för att estimera operativa data. För att förbättra simuleringarnas precision föreslås en metod för att inkludera godståg somavgår före tidtabell. Simulering med ett makroskopiskt verktyg kan snabba på analysen och förbättra metodens användarvänlighet. Om små modifieringar som exempelvis ändrande avgångstider eller tidstillägg för enstaka tåg är i fokus så som idet här arbetet visas det mikroskopiska verktyget dock vara fördelaktigt.

Den andra modellen behandlar konflikten mellan kommersiella fjärrtåg och subventionerad lokaltrafik i konkurrens om spårkapacitet. Vi föreslår en metod för att beräkna hur samhällsnyttan påverkas när pendeltågstidtabellen måste ändras för att skapa plats åt ett kommersiellt tågläge. Beräkningen av dessa nyttor tar hänsyn till förändringar i pendeltågsresenärernas res-, vänte- och bytestider samt trängsel för samtliga resor i systemet tillsammans med förändringar i driftkostnaderna förpendeltågsoperatören.

Alla metoder har applicerats i fallstudier och kan (med anpassningar) användasför andra linjer för att förbättra processen för fördelning av tidtabeller och stödja konfliktlösning på ett transparent sätt. Att konfigurera modellen på ett lämpligt sättär dock viktig eftersom den kan påverka resultaten avsevärt.

Forskning har genomförts för två svenska stambanor för persontrafik (i en avstudierna inklusive en förlängning på en viktig bana för godstrafik), samt pendeltågsnätet i Stockholm. Fokus i den här avhandlingen är framföralltpersontrafik och särskilt konflikten mellan lång- och kortdistanstrafik.

Förutom de metodologiska bidragen presenterar vi flera praktiska resultat, till exempel visar och utvärderar vi strategier för att förbättra järnvägens robusthet. Redan små ändringar i tidtabellen, som till exempel ändrade avgångstider eller tidstillägg kan ge stora effekter på ett eller fleras tåglägens godhet.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2022. p. 51
Series
TRITA-ABE-DLT ; 2220
Keywords
Railway capacity allocation, timetable analysis, social costs, microscopic railway simulation, macroscopic railway simulation, passengers, timetable performance, early departing freight trains, Järnvägskapacitet, tidtabellsanalys, sociala kostnader, mikroskopisk järnvägssimulering, makroskopisk järnvägssimulering, resande, tidtabellseffektivitet, tidiga godståg
National Category
Transport Systems and Logistics
Research subject
Transport Science, Transport Systems
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-312092 (URN)978-91-8040-251-4 (ISBN)
Public defence
2022-06-09, Kollegiesalen, Brinellvägen 8, KTH Campus, https://kth-se.zoom.us/j/65106856604, Stockholm, 10:15 (English)
Opponent
Supervisors
Note

QC220511

Available from: 2022-05-11 Created: 2022-05-10 Last updated: 2022-06-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Other links

Publisher's full textScopus

Authority records

Warg, Jennifer

Search in DiVA

By author/editor
Warg, Jennifer
By organisation
Transport planning
In the same journal
Transportation Research Part A: Policy and Practice
Civil Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric score

doi
urn-nbn
Total: 107 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf