Open this publication in new window or tab >>2025 (English)Report (Other academic)
Prognostidtabeller : En ny metod att beräkna framtida tågtrafikutbud
Abstract [en]
In railway project appraisal, the train traffic and complementing and competing modes’ supplies are one of the most important factors for estimation of travel demand and hence project benefits. Today, the forecast timetables that the Swedish Transport Administration (Trafikverket) uses for passenger forecasts are based on past developments, supplemented by an expert assessment of expected future supply developments. There are some doubts as to whether the method is sufficiently objective and consistent between different objects to provide a fair planning basis. The aim of this study is to develop a data-driven method for the supply that can be used as a starting point for travel forecast generation.
In this study, a model, Multi-Task Heterogeneous Graph Attention Neural Network (MT-HGATNN), was developed and applied to forecast train supply across multiple train categories and line sections, or station pairs. By leveraging structured timetable data, socioeconomic inputs, and scenario-based forecasts, the model provides accurate and interpretable insights into both current and future rail demand.
The model performs well in both retrospective validation (2023 data) and prospective forecasting (base year 2045), with model training on and a case study of East Coast line (Ostkustbanan). It is offering a framework for strategic transport planning under uncertainty. The multi-task learning approach enables joint modelling of multiple train categories, improving parameter efficiency and allowing the model to exploit latent interdependencies between tasks. The ability to integrate temporal granularity (hourly slots), spatial structure (station pair-level analysis), and diverse exogenous variables (e.g., GDP, car ownership, fares) further strengthens its applicability in complex real-world settings.
There are several promising directions for extending and deepening the work presented in this study. One important step would be to evaluate the generalisability of the developed MT-HGATNN model by applying it to other rail corridors or potentially at the national network level. This would help assess the model’s robustness across different geographical contexts and service supplies.
Abstract [sv]
Vid utvärdering av järnvägsprojekt är tågtrafiken och kompletterande och konkurrerande färdmedelsutbud en av de viktigaste faktorerna för att förutse resefterfrågan och därmed projektnyttor. Idag baseras de prognostidtabeller som Trafikverket använder för resandeprognoser på hittillsvarande utveckling, kompletterat med en expertbedömning av förväntad framtida utbudsutveckling. Det finns vissa tvivel om huruvida metoden är tillräckligt objektiv och konsistent mellan olika objekt för att ge ett rättvisande planeringsunderlag. Syftet med denna studie är att utveckla en datadriven metod för utbudet som kan användas som utgångspunkt för generering av resandeprognoser.
I denna studie utvecklades och tillämpades en modell, Multi-Task Heterogeneous Graph Attention Neural Network (MT-HGATNN), för att prognostisera tågutbud över flera tågkategorier och linjedelar, eller stationspar. Genom att utnyttja strukturerad tidtabellsdata, socioekonomiska indata och scenariobaserade prognoser ger modellen korrekta och tolkningsbara insikter i både nuvarande och framtida järnvägsefterfrågan.
Modellen presterar väl i både retrospektiv validering (data från 2023) och prospektiv prognos (basår 2045), med modellinlärning på och en fallstudie av Ostkustbanan. Den erbjuder ett ramverk för strategisk transportplanering under osäkerhet. Metoden för fleruppgiftsinlärning möjliggör gemensam modellering av flera tågkategorier, vilket förbättrar parametereffektiviteten och gör det möjligt för modellen att utnyttja latenta beroenden mellan uppgifter. Möjligheten att integrera tidsmässig segmentering (timme för timme), rumslig struktur (analys på stationsparnivå) och olika exogena variabler (t.ex. BNP, bilägande, biljettpriser) stärker ytterligare dess tillämpbarhet i en komplex verklighet.
Det finns flera lovande riktningar för att utöka och fördjupa arbetet som presenteras i denna studie. Ett viktigt steg skulle vara att utvärdera generaliserbarheten hos den utvecklade MT-HGATNN-modellen genom att tillämpa den på andra järnvägskorridorer eller potentiellt på nationell nätverksnivå. Detta skulle bidra till att bedöma modellens robusthet över olika geografiska sammanhang och utbud.
Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2025. p. 58
Series
TRITA-ABE-RPT ; 2516
Keywords
passenger demand, railroad, supply forecast, neural network
National Category
Transport Systems and Logistics
Research subject
Transport Science, Transport Systems; Järnvägsgruppen - Effektiva tågsystem för persontrafik
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-373573 (URN)
Funder
Swedish Transport Administration, 2022/33274
Note
QC 20251203
2025-12-032025-12-032025-12-03Bibliographically approved