Optimering af Hastighedsprofilet ved opgradering af Jernbaner

Sammendrag

Gennem bl. a. Togfonden DK er der bevilget penge til en lang række jernbaneopgraderinger over hele landet. Der ligger derfor et stort projekteringsarbejde foran sektoren, hvilket bl.a. øger behovet for optimering af arbejdsprocesserne. Når sporets horisontale geometri, som grundlæggende består af kurver og rette linjestykker, forberedes til hastighedsopgradering, er det billigste tiltag at øge kurvernes overhøjde. Dette skal dog ske under hensyntagen til de krav og regler, Banedanmark har fastsat, og som sikrer et minimum af slid af infrastrukturen samt en sikker og komfortabel rejse for passagerne. I dag er der et stort manuelt arbejde forbundet med at vurdere muligheden for øge kurvernes overhøjde for at opnå en højere hastighed. Opgaven kompliceres yderligere af, at kurver, der deler en overgangskurve, påvirker hinanden indbyrdes – overhøjden, der vælges i den første kurve, har betydning for, hvilken overhøjde der kan vælges i den næste kurve og så fremdeles. Ydermere gælder der forskellige krav, alt efter om der projekteres efter ønskelige, normal- eller undtagelsesbestemmelser, ligesom perroner og sporskifter pålægger andre begrænsninger. Det er derfor vanskeligt og tidskrævende at finde det optimale hastighedsprofil manuelt.

Denne artikel præsenterer en ny optimeringsmodel, som giver en løsning langt hurtigere og med garanti for optimalitet ud fra de givne forudsætninger. Modellen testes på en given strækning hvor kurveradier, kurvelængder, længden af overgangskurver og stationeringer benyttes som input. Ligeledes indikeres det på forhånd, i hvilke kurver der findes sporskifter og perroner, samt hvilke kurver, der ønskes projekteret efter hhv. ønskelige, normal- og undtagelsesbestemmelser. De krav og normer, der skal efterleves, indsættes som begrænsninger til modellen, således at de i løsningen vil være overholdt. Modellen optimerer overhøjder efter at finde den højest mulige hastighed i kurverne, således at hastighedsprofilet på strækningen bliver optimalt.

Ud fra resultaterne fra modellen kan de kurver, der er begrænsende for hastigheden, hurtigt identificeres. Der kan herefter tages stilling til, om der for at opnå højere hastighed i disse kurver skal tillades undtagelsesbestemmelser, om overgangskurven skal forlænges eller om der skal foretages en kurveudretning. I forhold til en manuel proces kan der derfor identificeres en række forskellige scenarier for, hvordan en given banestrækning kan hastighedsopgraderes, således at beslutningsgrundlaget i sidste ende kan forbedres.