CATO1

Energieffektivitet och rättidighet med CATO på Malmbanan

Martin Joborn

Per Leander

Transrail Sweden AB

Utvecklingsprojekt i

samarbete med

CATO2

CATO:s syfte

• Energioptimera

• Öka punktlighet

• Detaljstyr tågs passagetider

• Öka kapacitet på banan

CATO3

Idé

• Kör inte fortare än vad som behövs

- Det kanske ändå är en stoppsignal en bit fram!

• Samordna tågrörelserna

- Undvik onödiga stopp, stoppa ”rätt” tåg

• Utnyttja topografin för acceleration och broms

Lösning

• Optimera

• Kommunicera

• Utnyttja realtidsinformation

Konsekvens

• Spara energi

• Öka banans kapacitet

CATO4

Ex: ”Ankom position A

senast kl 15:39:53”

Kommunikation mellan DLC och tåg

Tåg till DLC:

position, målpunktsstatus

Central dator i DLC (CATO-TCC)

Analyserar operativ tidtabell

Beräknar målpunkter

Framförhållning 5 timmar

DLC till tåg:

målpunkter för tåget

bandata

Dator i lok (CATO-TRAIN):

Beräknar optimal körprofil för tåget givet

målpunkter och bandata

Data från kringsystem (STEG,OPERA,BIS):

tågdata, operativ tidtabell, bandata

”Tåg 9912 kan nå målpunkt”

Data till kringsystem (STEG/fjtkl):

Målpunkter, målpunktsstatus,

minimala gångtider

CATO6

Driving style - Max speeds. L37: Rsn-Bfs 1447,444 - Sbk-Kpe 1477,168. UAD_L_Fpt40_Os5_Vm55_Tr0.

GP altitude Speed_logged Driver's time

Normalized position (accumulated from Kmb)

1 4801 4751 4701 4651 4601 4551 4501 445

Speed [km

/h] / N

orm

aliz

ed a

ltitu

de (

1 n

orm

aliz

ed m

ete

r = 1

0 m

ete

r over

sea)

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Speed used by driver

Optimal speed profile

for the same running time

as used by the driver

Behöver man optimera??

CATO7

Möjlig energibesparing (simulerad)Malmbanan, Norra Omloppet

-45%

-40%

-35%

-30%

-25%

-20%

-15%

-10%

-5%

0%

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

Maximum motion profile (MMP)

Optimal (CMP) - Old train type 5500t/1340t (UAD wagons)

Optimal (CMP) - New train type 8765t/1829t (F040 wagons)

Re

du

ctio

n o

f n

et e

ne

rgy

Increase of running time

North Circulation

Kiruna-Narvik-Kiruna

Uppmätt värde utan CATO:

Energi +11%

Tid: +9%

CATO8

CATO8

CATO

Förar-

gränssnitt

(principiellt

utseende)

CATO9

• Mer effektiv tågledning

• Prediktering av tågrörelserna

• Förbättrad utnyttjande av bankapaciteten

• Inga onödiga stopp

• Optimal tidsläggning av möten och förbigångar

• Minskad energiförbrukning

• Energiminimal körning med hastighetsprofil anpassad till önskad körtid

• Utnyttja slacktider i tidtabell eller som uppstår i den dagliga driften

• Minskat slitage på fordon (och bana)

• Bättre arbetsmiljö för trafikledare och förare

• Trafikledaren har kontroll över tågens rörelser

• Förarna avlastas ansvar för att körtiderna innehålls

• Minskad effektförbrukning på elektrifierade linjer

• Styrning av tågen så att samtidiga effektuttag undviks

CATO - vinster

CATO13

Projekt

STEG-CATO Malmbanan

• Utvecklingsprojekt tillsammans med och finansierat av

• Integrera STEG och CATO

• Installera STEG+CATO i driftledningscentral i Boden

• Installera CATO i 2 av LKAB:s lok (2 förarhytter)

• Provdrift på malmtåg Kiruna-Narvik sedan juni 2010

• Mål:

– Demonstrera att koncept håller

– Utvärdera de positiva effekterna

CATO14

CATO14

Erfarenheter och resultat

• Stort steg att införa beslutsstödssystem

– Lokförares acceptans/upplärning

– Fjtkl:s acceptans/upplärning

– Barnsjukdomar i komplext system

– Komplicerat med provdrift i ordinarie produktion

• Lokförare kan följa CATO med mycket hög precision (+/- 10 sekunder).

• Energibesparing 15-20%

CATO15

CATO15

Energiutvärderingar

Nettoenergi som funktion av gångtid

0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30 35

CMP UAD

CMP Fanoo

UAD

Kort Fanoo

Långt Fanoo

CATO UAD

CATO Kort Fanoo

CATO Långt Fanoo

Delvis lastat UAD

Delvis lastat Fanoo

Delvis lastat långt Fanoo

Ne

tto

en

erg

i (k

Wh

)

Gångtid (min)

Exempel: Start i SOA, stopp i SBK (22km), 68 tomma Fanoo vagnar

Utan CATO: 12,8 Wh/btkm, Med CATO: 9,7 Wh/btkm Besparing 24%

CATO16

CATO16

Energiutvärderingar

Nettoenergi som funktion av gångtid

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

CMP UAD

CMP Fanoo

UAD

Kort Fanoo

Långt Fanoo

CATO UAD

CATO Kort Fanoo

CATO Långt Fanoo

Delvis lastat UAD

Delvis lastat Fanoo

Delvis lastat långt Fanoo

Ne

tto

en

erg

i (k

Wh

)

Gångtid (min)

Exempel: Start i KRA, stopp i SBK (59km), 68 lastade Fanoo vagnar

Utan CATO: 7,4 Wh/btkm, Med CATO: 5,5 Wh/btkm Besparing 25%

CATO17

CATO Slutsats

• Energioptimering: i genomsnitt 15-20%

• Ökad punktlighet: tågklarerare får full kontroll

• Förbättrad information och kommunikation

CATO18

CATO - Nästa steg

• Provkörningar Södra Omloppet (Gällivare-Luleå)

• Installation av CATO på Arlanda Express

Transrails förhoppning:

• Installation i alla LKAB-lok

• Vidareutveckling CATO-TCC

Optimerad målpunktsberäkning för:

– Flyt i trafiken

– Energioptimering

– Automatisk anpassning vid mindre störningar

• Prognosberäkningar för gångtider för icke-CATO-tåg

19

Intresserad av Operationsanalys

(simulering, optimering, problemstrukturering)

tillämpat på järnväg?

Gå med i SOAF:s järnvägsgrupp!

Kontakta Martin Joborn

martin.joborn@transrail.se

0705-709992

Svenska Operationsanalysföreningen, SOAF