This master thesis investigates the use of machine learning for predicting and assessing the risk of railway vehicle component failures. Data used for failure prediction often comes with limitations due to the complex nature of maintenance or sometimes requires investments for the extraction of information. Instead of real-time data, historical data and failure timestamps, easily accessed by organisations, are examined to see if they have the potential to contribute to a more effective maintenance strategy. Datasets used in maintenance often contain censored data and to overcome this problem survival machine learning models were also examined. Therefore both traditional machine learning models and survival machine learning models were evaluated and compared based on their C-index value. The results demonstrate that the survival machine learning models, which incorporate the risk and time-to-event aspects of the data, performed better than the traditional ones regarding the risk ranking of components. Random survival forest had the best result, and a ranking of important features. These findings indicate that there is a potential for survival machine learning, applied to existing historical data used for risk assessment for components failure.

Rail Transport has held an important place in the European economy. Several problems plague rail freight. We frequently hear about train disruptions, whether it is due to a signal failure or an infrastructure breakdown, most of which have caused significant issues for both passengers and cargo. One of the primary reasons disruptions have such a significant impact on the railway system is limited redirections for trains. Taking this into account, we investigate the resilience of rail systems for international freight in the Öresund region. The Öresund area divides Denmark and Sweden via a small strait fixed link consisting of a bridge, a tunnel, and the artificial island of Peberholm. To avoid impeding freight traffic in the case of the Öresund bridge, we investigate two alternative fixed links where traffic may be routed if the bridge closes. The first proposal is LC Link (Europaspåret), which will connect Landskrona (Sweden) and Copenhagen (Denmark) with double track. Another alternative for the second fixed link is the HH rail connection between Helsingborg (Sweden) and Helsingör (Denmark) across the Öresund region. After the Fehmarn Belt link between Germany and Denmark, the infrastructure in the Öresund region should be strong enough to accommodate increased freight train capacity. Several methods have been used to assess the system’s robustness and resilience in terms of capacity. This master’s thesis employs both qualitative and quantitative evaluation methods. For the investigation, we employ Planimate simulation software and simulation models based on potential scenarios. A timetable for 2040 is developed based on the current number of trains passing through Öresund. The capacity constraints were selected depending on the resistance offered by the other routes. According to the research findings, more significant capacity limitations would eventually increase freight train queuing. The results from the simulation indicate that the LC link is the most robust and resilient option for the second fixed connection over the Öresund bridge. The data also indicate that when additional capacity restraints are applied, more crowding is seen for the HH connection, better suited for passenger traffic. The research also offers insight into the meso - models for modelling freight traffic. / Järnvägstransporter har en viktig plats i den europeiska ekonomin. Det finns dock flera problem kopplade till godstrafiken på järnväg. Vi hör ofta om tågstörningar, oavsett om det beror på ett signalfel eller ett infrastrukturfel, många av dem har orsakat betydande störningar för både passagerare och gods. En av de främsta anledningarna till att störningar har en så betydande inverkan på järnvägssystemet är de begränsade omledningsmöjligheterna för tåg. Med hänsyn till detta undersöker vi tågsystemets redundans för internationella godståg i Öresundsregionen. Öresundsregionen delar Danmark och Sverige genom ett litet sund med en fast förbindelse bestående av en bro, en tunnel och den konstgjorda ön Peberholm. För att undvika att hindra godstrafiken över Öresundsbron vid händelse av ett avbrott, undersöker vi två alternativa fasta förbindelser där trafik kan ledas om. Det första förslaget är Europaspåret som binder samman Landskrona (Sverige) och Köpenhamn (Danmark) med ett dubbelspår. Det andra alternativet för den andra fasta länken är HH-järnvägsförbindelsen mellan Helsingborg (Sverige) och Helsingör (Danmark) över Öresundsregionen. Efter att Fehmarn Bält-förbindelsen mellan Tyskland och Danmark är färdigställd bör infrastrukturen i Öresundsregionen vara tillräcklig för att klara en ökad godstågskapacitet. Flera metoder har använts för att bedöma systemets robusthet och motståndskraft vad gäller kapacitet. Denna masteruppsats använder både kvalitativa och kvantitativa utvärderingsmetoder. För utredningen använder vi Planimates simuleringsprogram och simuleringsmodeller baserade på potentiella scenarier. En tidtabell för 2040 tas fram utifrån antalet tåg som passerar Öresund idag och har därefter räknats upp. Kapacitetsbegränsningarna valdes beroende på det uppskattade motståndet genom de olika alternativen. Enligt forskningsresultaten skulle mer betydande kapacitetsbegränsningar på sikt minska kapaciteten för godståg att passera. Resultaten från simuleringen tyder på att Europaspåret är det mest robusta och motståndskraftiga alternativet för den andra fasta förbindelsen över Öresundsbron. Uppgifterna indikerar också att när ytterligare kapacitetsbegränsningar tillämpas resulterar det i mer trängsel för HH-förbindelsen, som är bättre lämpad för passagerartrafik. Forskningen ger också insikt i meso-modeller för modellering av godstrafik.

Two important physical aspects that determine the performance of a running train are the total running resistance that acts on the whole train moving forward, and the available adhesion (utilizable wheel-rail-friction) for propulsion and breaking. Using the measured and available signals, online identification of the current running resistance and available adhesion and also prediction of future values for a distance ahead of the train, is desired. With the aim to enhance the precision of those calculations, this thesis investigates the potential of online identification and prediction utilizing the Extended Kalman Filter. The conclusions are that problems with observability and sensitivity arise, which result in a need for sophisticated methods to numerically derive the acceleration from the velocity signal. The smoothing spline approximation is shown to provide the best results for this numerical differentiation. Sensitivity and its need for high accuracy, especially in the acceleration signal, results in a demand of higher sample frequency. A desire for other profound ways of collecting further information, or to enhance the models, arises with possibilities of future work in the field. / Två viktiga fysikaliska aspekter som bestämmer prestandan för ett tåg i drift är det totala gångmotståndet som verkar på hela tåget, samt den tillgängliga adhesionen (användbara hjul-räl-friktionen) för framdrivning och bromsning. Från de tillgängliga signalerna önskas identifiering, samt prediktering, av dessa två storheter, under drift. Med målet att förbättra precisionen av dessa skattningar undersöker detta examensarbete potentialen av skattning och prediktering av gångmotstånd och adhesion med hjälp av Extended KalmanFiltering. Slutsatsen är att problem med observerbarhet och känslighet uppstår, vilket resulterar i ett behov av sofistikerade metoder att numeriskt beräkna acceleration från en hastighetssignal. Metoden smoothing spline approximation visar sig ge de bästa resultaten för denna numeriska derivering. Känsligheten och dess medförda krav på hög precision, speciellt på accelerationssignalen, resulterar i ett behov av högre samplingsfrekvens. Ett behov av andra adekvata metoder att tillföra ytterligare information, eller att förbättra modellerna, ger upphov till möjliga framtida utredningar inom området.

Seit den 90er Jahren ist die Wettbewerbsstruktur im europäischen Eisenbahngüterverkehr starken Veränderungen unterworfen. Die Auflösung staatlicher Monopole sowie die Öffnung nationaler Märkte implizieren einen intensivierten Wettbewerb, bieten jedoch gleichzeitig die Möglichkeit, sich über neuartige Formen der Allianzbildung Wettbewerbsvorteile zu sichern bzw. Eintrittschancen in neue Transportmärkte zu nutzen. Die Einführung wettbewerblicher Marktstrukturen im Eisenbahngüterverkehr betrifft einerseits die Schaffung gleicher Wettbewerbsvoraussetzungen im Verhältnis der Verkehrsträger untereinander (intermodal). Weiterhin steht die Einführung von Wettbewerb zwischen Eisenbahnverkehrsunternehmen im Vordergrund (intramodal). Die vorliegende Arbeit betrachtet Allianzmöglichkeiten entlang beider Dimensionen: im Mittelpunkt stehen Partnerschaften zwischen Eisenbahnverkehrsunternehmen und/oder intermodalen Partnern, die grundsätzlich auf die Gestaltung des intramodalen Wettbewerbs ausgerichtet sind. Aufgrund des Einbezugs intermodaler Partner, der vor dem Hintergrund integrierter Logistikketten immer bedeutsamer wird, gelangt die Perspektive der Beeinflussung des Wettbewerbs der Verkehrsträger untereinander mittels Allianzen ebenfalls in das Blickfeld der Untersuchung. Übergeordnetes Ziel der Arbeit stellt die Analyse des Allianzphänomens und die Systematisierung spezifischer Allianzmodelle im europäischen Eisenbahngüterverkehr vor dem Hintergrund der sich fortlaufend verändernden Marktstruktur und fortgesetzten Deregulierung dieser Branche dar. Das Hauptinteresse gilt der Allianzrelevanz in dieser Branche im allgemeinen und der Verdeutlichung branchenstrukturprägender Allianzmuster im besonderen. Betriebswirtschaftlicher Forschung in diesem Branchenumfeld soll damit ein stärkeres Gewicht beigemessen werden.

Seit den 90er Jahren ist die Wettbewerbsstruktur im europäischen Eisenbahngüterverkehr starken Veränderungen unterworfen. Die Auflösung staatlicher Monopole sowie die Öffnung nationaler Märkte implizieren einen intensivierten Wettbewerb, bieten jedoch gleichzeitig die Möglichkeit, sich über neuartige Formen der Allianzbildung Wettbewerbsvorteile zu sichern bzw. Eintrittschancen in neue Transportmärkte zu nutzen. Die Einführung wettbewerblicher Marktstrukturen im Eisenbahngüterverkehr betrifft einerseits die Schaffung gleicher Wettbewerbsvoraussetzungen im Verhältnis der Verkehrsträger untereinander (intermodal). Weiterhin steht die Einführung von Wettbewerb zwischen Eisenbahnverkehrsunternehmen im Vordergrund (intramodal). Die vorliegende Arbeit betrachtet Allianzmöglichkeiten entlang beider Dimensionen: im Mittelpunkt stehen Partnerschaften zwischen Eisenbahnverkehrsunternehmen und/oder intermodalen Partnern, die grundsätzlich auf die Gestaltung des intramodalen Wettbewerbs ausgerichtet sind. Aufgrund des Einbezugs intermodaler Partner, der vor dem Hintergrund integrierter Logistikketten immer bedeutsamer wird, gelangt die Perspektive der Beeinflussung des Wettbewerbs der Verkehrsträger untereinander mittels Allianzen ebenfalls in das Blickfeld der Untersuchung. Übergeordnetes Ziel der Arbeit stellt die Analyse des Allianzphänomens und die Systematisierung spezifischer Allianzmodelle im europäischen Eisenbahngüterverkehr vor dem Hintergrund der sich fortlaufend verändernden Marktstruktur und fortgesetzten Deregulierung dieser Branche dar. Das Hauptinteresse gilt der Allianzrelevanz in dieser Branche im allgemeinen und der Verdeutlichung branchenstrukturprägender Allianzmuster im besonderen. Betriebswirtschaftlicher Forschung in diesem Branchenumfeld soll damit ein stärkeres Gewicht beigemessen werden.