Simulation Studies for Improved Efficiency in Road and Rail Freight Transports

• The demand for road and rail freight transport continues to grow with the expanding economy, while the climate crisis requires reduction in greenhouse gas emissions. Therefore, tools and solutions for reducing fossil fuel use and enabling more efficient use of infrastructure are needed. This thesis utilises microscopic and macroscopic traffic simulation as tools to improve certain aspects of road and rail transport planning in the operational, tactical, and strategic planning time horizons.For road freight transports conducted with heavy-duty vehicles, fuel consumption can be reduced by smarter driving. Strategic planning concerning introduction of intelligent and connected vehicles is needed, along with planning of actual vehicle operations. Microscopic road traffic simulation is utilised to show that heavy-duty vehicle platooning, which lowers the fuel consumption through reduced aerodynamic drag, can be conducted on two-lane highway stretches without disturbing surrounding traffic. Further, substantial reduction of the fuel consumption can be achieved by applying fuel-optimal deceleration trajectories, assuming available information about the traffic situation ahead.Shifting freight transports from roads to railways is another possible measure to reduce emissions. Previous simulation studies of railway traffic has mainly focused on passenger trains, combined with not including freight train departures before the scheduled timetable, even though it commonly occurs in Sweden. Therefore, both microscopic and macroscopic railway traffic simulation, with and without allowing early freight train departures, is conducted in a case study. The resulting freight train punctuality is closer to empirical punctuality when early departures are included.A modal shift from road to rail transport increases capacity utilisation of railway networks, and is only possible within available capacity. Therefore, reliable methods for capacity analysis are needed. A method for capacity analysis is introduced and evaluated, with particular focus on railway station analysis. An advantage of this method is it can be used in tactical and strategic planning of future timetables and infrastructure.

• Efterfrågan på godstransporter på väg och järnväg fortsätter att öka i takt med den växande ekonomin samtidigt som den pågående klimatkrisen kräver en minskning av utsläppen av växthusgaser. Därför behövs verktyg och lösningar för att minska användandet av fossila bränslen och effektivare utnyttja infrastrukturen. Den här avhandlingen använder mikroskopisk och makroskopisk trafiksimulering som verktyg för att förbättra några olika aspekter av väg- och järnvägstransportplanering inom de operativa, taktiska och strategiska planeringshorisonterna.För vägtransporter med lastbilar kan bränsleförbrukningen minskas genom att köra smartare. Det behövs strategisk planering som rör införandet av intelligenta och uppkopplade fordon, samt planering av de faktiska fordonsrörelserna. Mikroskopisk vägtrafiksimulering används för att visa att konvojkörning av lastbilar, vilket minskar bränsleförbrukningen genom att minska luftmotståndet, kan utföras på tvåfiliga motorvägar utan att störa den omgivande trafiken. Vidare kan avsevärd minskning av bränsleförbrukningen uppnås genom att tillämpa bränsleminimerande planerade inbromsningar, när information om trafiksituationen längre fram på vägen kan utnyttjas.Att skifta godstransporter från väg till järnväg är en annan möjlighet för att minska utsläppen. Tidigare simuleringsstudier av tågtrafik har huvudsakligen fokuserat på persontågen, i kombination med att godstågsavgångar före tidtabellen inte har inkluderats trots att de är vanliga i Sverige. Därför utförs en fallstudie där både mikroskopisk och makroskopisk tågtrafiksimulering tillämpas, med och utan tidiga godstågsavgångar. Den resulterande godstågspunktligheten är närmare den empiriska punktligheten i det fall då tidiga godstågsavgångar inkluderas.Att flytta över transporter från väg till järnväg ökar kapacitetsutnyttjandet i järnvägsnätet och är därför bara möjligt om det finns tillgänglig kapacitet. Därför behövs pålitliga metoder för kapacitetsanalys. En metod för kapacitetsanalys introduceras och utvärderas, med fokus på analys av järnvägsstationer. En fördel med metoden är att den kan användas inom taktisk och strategisk planering av framtida tidtabeller och infrastruktur.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Samhällsbyggnadsteknik -- Transportteknik och logistik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Civil Engineering -- Transport Systems and Logistics (hsv//eng)

Nyckelord

heavy-duty vehicle platooning

road traffic simulation

intelligent transport systems

optimal control

longitudinal cruise control

fuel economy

railway traffic simulation

microscopic simulation

macroscopic simulation

freight trains

early departures

capacity

railway stations

strategic planning

timetable compression

UIC Code 406

Transportsystem

Transport Systems

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

dok (ämneskategori)