Erik Mørck Jacobsen, Atkins Danmark A/S
Klavs Hestbek Lund, Metroselskabet I/S
Baggrund og formål I
• I 2002 igangsatte Staten samt København og Frederiksberg kommuner Metroselskabet med planlægningen af yderligere en metrolinie, nemlig en metroring i København
• Metroringen, der skal forbinde det indre København med brokvartererne og Frederiksberg er med til at løse problemerne med øget biltrafik i København
• Cityringen kan, når den er færdig, tilbyde hurtig sikker og pålidelig transport rundt i byen.
• Atkins blev i 2007 valgt til at stå for rådgivning af hele transportsystemet i samarbejde med Rambøll, Parsons og KHR arkitekter.
Baggrund og formål II
• Opgaven lød på ”Mere af det samme”.
• Den nye metroring kommer til at ligne de to eksisterende metrolinjer, men der vil være flere forbedringer for eksempel:
• CBTC system (Communication Based Train Control) samt et ATC system med flydende blokke i stedet for faste blokke. Systemet installeres for første gang i Danmark, men
anvendes i en række metroer verden over for eksempel: Singapore, Detroit, Ankara, Hong Kong, Malaysia, Vancouver, Soul, JFK – Airport …
Baggrund og formål III
• Underjordisk og fuldautomatisk
• 16 km og 17 stationer
• Ca. 24 min. rundt i ringen
• Max. 12 min. mellem 2 stationer
• Indenfor gangafstand til station:
• 180.000 beboere
• 190.000 arbejdspladser
• Forventet ibrugtagning 2018
• Anlægsomk. ca. 17 mia. kr.
Baggrund og formål IV
• To linjer skal køre på metroringen:
• M3, ringlinje
• M4, pendullinje, Kh – Kk – Nø
• M3 op til 18 tog/h i myldretiden
• M4 i myldretiden op til 18 tog/h
Metoder, analyser og fremgangsmåde I
• Formålet med analyserne er at verificere om de foreslåede løsninger overholder lovforslagets forudsætninger, blandt om:
• Køretider
• Togfølge
• Nødvendigt antal togsæt til at afvikle trafikken
• Togkapacitet, betjeningsfrekvens og stabilitet
• Hertil kommer analyser af sporlayout og kapacitet af vendeanlæggene ved Nørrebro og København H
Verificering
Metoder, analyser og fremgangsmåde II
• Traditionelt baserer analyser af jernbanetrafik sig på afvigelser fra minuttal i køreplaner:
forsinkelser og regularitet (= punktlighed)
• Analyserne af metroringen baserer sig på afvigelser fra den forudsatte betjeningsfrekvens
Evaluering
Resultater I
• Højere hastighed
• Færre togsæt til at transportere flere passagerer mellem deres bestemmelsesstationer
• Køretiderne indvirkning på:
• Samfundsøkonomi, rejsetider
• Anlægsøkonomi, udformning af hastighedsprofil, gradienter mv.
• Driftsøkonomi: Beregning af det nødvendige antal tog i drift
Køretider
Resultater II
Køretider, eksempel på hastighedsprofil
Speed restriction round the stations
Speed up to 90 km/h between the stations
The stations are built on “islands”
Speed profile of train Elevation of the line
• Hastigheder op til 90 km/t
• Acceleration max. 1,1 m/s
2• Fald- og stigningsforhold max. 6%
Resultater III
• Vending af linje M4 på vendeanlæg ved Nørrebro giver 2 mulige driftsformer:
• Uafhængig: Togsættene på de to linjer M3 og M4 kører helt separat.
• Butterfly: Togsættene veksler mellem at køre på linje M3 og M4.
Driftsformer
1
M3
M3 starts from the siding at Hlt to Kh and runs round the circle and back to Kh
Hlt Kh
2
M4
In Kh the train continues as M4 to siding at Nøp
Hlt Kh
Nøp
3
M4
In Nøp the train turn arround and return back to Kh as M4
Hlt Kh
Nøp
4
M3
In Kh the train continues as M3 round the circle and back to the beginning at Hlt
Hlt Kh
In Nøp the train turn around and return back to Kh as M4
M3 starter fra Kh og kører cirklen rundt tilbage til Kh På Kh fortsætter toget som M4 til Nørrebro
På Nørrebro vender toget og returnerer til Kh som M4 På Kh fortsætter toget som M3 og kører cirklen rundt og tilbage til Kh
Resultater IV
Inden for en given margin gælder:
• Passer M3 togenes betjeningsfrekvens således at betjeningsfrekvensen gå op i køretiden metroringen rundt et helt antal gange, fortsætter togsættet som M3
• Passer M3 togenes betjeningsfrekvens således at betjeningsfrekvensen går op i køretiden metroringen rundt et helt antal gange PLUS en ½ betjeningsfrekvens veksler togsættet mellem at køre på linje M3 og M4
• Ingen køreplanstillæg
Driftsformer
Resultater V
• Analyser af vendeanlæggene for M4 ved København H og Nørrebro station er et særligt emne. En række forskellige typer vendeanlæg analyseres med fokus på:
• Anlægsomkostninger
• Trafikafvikling
Vendeanlæg
Resultater VI
Midtliggende vendespor:
• Fordele: effektivt til trafikafvikling
• Ulemper: Dyrt i anlæg
Vendeanlæg
M3
M3
M4
Resultater VII
Sideliggende vendespor:
• Fordele: Billigere i anlæg end det midtliggende vendespor
• Ulempe: Trafikale konflikter med den modsatte kørselsretning
Vendeanlæg
M3
M3
M4
M3
M3
M4
Resultater VIII
Transversaler umiddelbart før perron:
• Fordele: Billigere i anlæg, men stiller store krav til linjeføringen ved stationen, kendes som et effektivt vendeanlæg på Frederiksberg metro station
• Ulempe: Trafikale konflikter med M3 togene i begge kørselsretninger
Vendeanlæg
M3
M3
M4
Resultater IX
Vending i hovedspor:
• Fordele: ”gratis” i anlæg idet transversalerne etableres alligevel af hensyn til vedligeholdelse og fall back
• Ulempe: Trafikale konflikter med M3 togene i begge kørselsretninger. Den forholdsvis lange kørevej mellem station og transversaler øger materielforbruget og kørslen med tomt materiel
Vendeanlæg
M3
M3
M4
Resultater X
• Analyse af trafikafvikling med fejl og driftsforstyrrelser, såsom:
1. Teoretisk ideel (uden forstyrrelser)
2. Opholdstiden på tre standsningssteder er forlænget 3. Køretiderne i de 2 ringe (=retninger) er forskellige
4. Der kører et tog med væsentlig ringere køreegenskaber (kun 80 % af normal præstation) end de øvrige tog
• Kvaliteten måles som afvigelser af betjeningsfrekvensen i forhold til det teoretiske niveau
Kapacitet og stabilitet
Resultater XI
1. I eksemplet skal Nørrebro betjenes med 17 – 18 tog/h svarende til en betjeningsfrekvens på mellem 200 – 212 sekunder mellem togene
Kapacitet og stabilitet, Eksempel
Resultater XII
2. Forlænges opholdstiderne på tre centrale stationer i begge retninger med 3 x 20 sekunder (= 1 minut) bliver resultatet, at betjeningen af stationen varierer mellem 12 -17 tog/h
Kapacitet og stabilitet, eksempel
Resultater XIII
3. Forlænges opholdstiderne på tre centrale stationer i en retning med 3 x 20 sekunder (= 1 minut), således at de to ringe er ude af fase bliver resultatet, at betjeningen af stationen varierer mellem 15 -18 tog/h
Kapacitet og stabilitet, eksempel
Resultater XIV
4. Kører der et tog med væsentlig ringere egenskaber (ca. 20 % længere køretid) mellem de øvrige tog bliver resultatet, at betjeningen af stationen varierer mellem 12 -19 tog/h
Kapacitet og stabilitet, eksempel
Visualisering
Tog og infrastruktur vises realistisk
Konklusion
• Afprøve og dokumentere konsekvenserne af forskellige løsninger
• Ikke det endelige resultat
• Betjeningsfrekvensen er robust overfor forhold, hvor systemet påvirker alle tog på den samme måde
• Betjeningsfrekvensen bliver ustabil når et togsæts køreregenskaber afviger fra de øvrige togs.
