The demand of rail travel and transport of goods by train has increased significantly in Sweden during the last decades. Due to the high utilisation level, significant capacity shortages is nowadays common on numerous lines within the railway system causing substantial delays and low punctuality. The demand is foreseen to continue to increase, especially since we live in a time of climate change and travelling by train is an environmentally sustainable alternative. The government of Sweden has initiated an investigation of potentially building a high-speed railway connecting Stockholm with Malmö and Gothenburg. This would reduce the strain on existing railways, but it would also demand large investment costs and the subject has therefore been highly debated in politics and by media. The purpose of this study is to investigate potential future high-speed train stations between Jönköping and Malmö. The route of the track has not yet been decided but Växjö and Värnamo are the two primarily discussed cities for a station along the route. This study therefore focuses on studying the capacity and robustness of these two stations but also for a potential high-speed train station. By developing event-based models of the stations in SimEvents, which is a simulation tool in Matlab, the trains and their movements could be visualized and studied. The capacity of Växjö and Värnamo station were simulated with different track formation and diverse track dedication. The theoretical capacity as well as different forecasted timetables for the year of 2040 was simulated for the stations and the results showed that the station in Värnamo has greater potential in dealing with future demand without needing costly refurbishments. One infrastructural solution was created for the highspeed train station according to Trafikverket’s technical specifications. The maximum speed for the railway switch was set to be 130 km/h since it was calculated to be the lowest possible speed to maintain the specified headway. A switch that could handle higher speeds would result in greater capacity of the station but in addition greater investment costs. The results from simulating the high-speed station emphasised the importance of homogenous traffic. It was also seen that it is easier to remain high robustness when there is a small number of great delays than if the system is exposed to multiple small delays.

No description available.

I föreliggande rapport har inventering och dynamiska kontroller utförts på 76 järnvägs­broar längs Botniabanan. Samtliga broar är byggda under perioden 1999 – 2009 och dimensionerade statiskt för tåglast BV2000. Broarna kan indelas i tre grupper; balk- och plattbroar, plattrambroar och samverkansbroar. Baserat på förenklade dynamiska analyser erhålls ett överskridande av den vertikala accelerationen för 75 % av alla plattrambroar och 40 % av alla balk- och plattbroar. Överskridande erhålls även för 4 av 9 samverkansbroar. Av totalt 76 analyserade broar motsvarar detta 41 broar som inte uppfyller kravet på sth 250 km/h. En sänkning till sth 200 km/h ger att 26 broar inte klarar de dynamiska kraven. Fyra broar har en nominell kritisk hastighet under 120 km/h. För plattrambroarna är accelerationsnivån i hög grad beroende på grundläggnings­förhållandena. Enligt tidigare BV Bro medräknades endast frekvenser upp till 30 Hz, vilket i kombination med antagande om oeftergivliga stöd ofta resulterade i att dynamiska kontroller inte utfördes för plattrambroar. Eftergivlighet hos grund­läggningen resulterar i vertikala stelkroppsmoder som i kombination med med­svängande massa av angränsande fyllning ger låga egenfrekvenser och därmed låga resonanshastigheter. För balkbroar beräknas mycket höga accelerationsnivåer då dessa är utformade med ändskärmar. Orsaken är att tåglasten inducerar en stötbelastning då den passerar änden på ändskärmen. Detta ger höga accelerationsnivåer även i angränsande spann, även utanför ett resonanstillstånd. Plattbroar ger ofta högre accelerationsnivåer jämfört med motsvarande balkbroar, beroende på att en lägre böjstyvhet ger lägre resonanshastighet. Detta förvärras kraftigt för plattbroar utformade med ändskärmar, vilket identifierats för t.ex. bro över Sidensjövägen. För samverkansbroarna beror de höga accelerationsnivåerna på en kombination av låg böjstyvhet och låg massa, vilket ger en låg resonanshastighet och hög accelerations­nivå. Problemet är störst för två fritt upplagda broar, Banafjälsån och Bryngeån. Förslag på fortsatta utredningar i syfte att påvisa att fler broar klarar de dynamiska kraven inkluderar mer avancerade analysmetoder i kombination med fältmätningar och kontrollerad excitering. Det bedöms i nuläget finnas stor potential att påvisa lägre accelerationsnivåer baserat på mindre konservativa antaganden om t.ex. dämpning och samverkan mellan bro och omgivande fyllning. / <p>QCV 20130529</p>

Under de senaste decennierna parallellt med klimatdiskussionen har det vuxit fram ett stort intresse för höghastighetståg och en förbättrad infrastruktur i Sverige. I delar av Europa men speciellt i Kina och Japan har utvecklingen av höghastighetståg fått ett enormt lyft. Ett problem vid höjda tåghastigheter är att broarna vid en kombination av låg massa och låg egenfrekvens riskerar att orsaka resonans och höga accelerationsnivåer vid passage. Ballastspår är namnet för det traditionella järnvägsspåret i Sverige. Ballastfria spår är motsatsen till ballastspår. Andra namn för ballastfria spår är Fixerat spår eller slab track. Det är stora skillnader mellan de två olika järnvägssystemen. Det som skiljer traditionella järnvägsspår och ballastfria järnvägsspår är att vid traditionella järnvägsspår fästs rälerna på slipers som därefter packas i makadam. Vid ballastfria järnvägsspår byggs spåret av en längsgående betongplatta istället för makadam. Systemet befästs sedan i betongplattan eller via betongblock som gjuts in i den betongplattan. Ballastfria spår är vanligare vid tunnel- och brobyggen i Europa än de är i Sverige, speciellt vid höghastighetsjärnvägar. Vid dimensionering av olika bärande element i byggnader och anläggningar finns det laster som är tidsberoende. Dessa laster kommer från maskiner, anordningar med rörliga massor, jordbävningar eller fordon på broar. Detta medför svängningar i konstruktionen. I vissa fall är det möjligt att förenkla beräkningen och behandla lasterna som statiska laster. Till exempel genom att tillföra ett så kallat dynamiskt tillskott (schablonvärden) på den statiska lasten. Vid brodimensionering är det krav att en dynamisk analys görs vid hastigheter överstigande 200 km/h. I detta examensjobb har de vertikala accelerationsnivåerna i en järnvägsbro vid högre tåg-hastigheter jämförts för ballasterad- och ballastfri överbyggnad. De tåghastigheter som undersökt är mellan 200 – 300 km/h med steg om 20 km/h. Beräkningarna för järnvägsbron har gjorts i datorprogrammet Brigade plus som är baserat på finita elementanalyser. Scanscot Technology AB är ansvariga utgivare för datorprogrammet. Examensarbetets upplägg har innehållit litteraturstudier angående dynamik samt normer och krav från Eurokod och Trafikverket. / During the last decade with the world’s climate changes a discussion has develop about high speed trains and the ambition to improve the infrastructure in Sweden. In parts of Europe and especially China and Japan it has been in the last decade a very fast growing development in the infrastructure for high speed trains. One of many problems with higher train speed is that the bridges are a combination of low mass and low frequency. This is a risk that can cause resonance and higher vertical acceleration. Ballast track is the name for the traditional railway system in Sweden. The ballastless track is the opposite of ballast track system. Other names for ballastless track is Fixed track or slab track. There are big differences between the two railway systems. The differences between the traditional railway track and the ballastless track are the traditional railroad rails attached to sleepers who then are packed into macadam. The ballastless track built track of a longitudinal concrete slab instead of macadam. The system then consolidated in the concrete slab or through concrete blocks cast in the concrete slab. Ballastless tracks are common in tunnel and bridge construction in Europe than in Sweden, especially in high-speed railways. When dimensioning different carrying elements in buildings and constructions there are time-dependent loads to take in account. These loads come from machines, constructions with dynamic masses, earthquakes or vehicles on bridges and causes oscillations in the construction. It is possible in some cases to simplify the calculations and treat the loads as static loads, for example, by adding a so called dynamic contribution to the static load. When calculating the dimensions for a bridge, a dynamic analysis for speeds above 200 km/h is required. In this thesis has the vertical acceleration that arises in the lane been compared for ballast and non-ballast systems for a railway bridge. The speeds that have been investigated are 200 – 300 km/h with 20 km/h interval. The calculations for the bridge have been done in the programme Brigade plus that is based on FEM analysis. Scanscot Technology AB is the company who is accountable for the software program Brigade plus. The thesis setup has been literature studies about dynamic analysis, standards and demands from Eurokod and Trafikverket.

<p>Utvecklingen inom järnvägssektorn går mot snabbare och mer effektiva transporter, dock begränsas utvecklingen av att det krävs nya och mer utvecklade spår och tåg för att uppnå det. Med dagens infrastruktur och tågmodeller är hastigheter på 200 km/h det maximala. Behovet att öka kapaciteten och införa höghastighetstrafik i Sverige utreds i nuläget. Med höghastighetstrafik avses hastigheter på minst 250 km/h. Banverket har som förvaltare av järnvägen ett sektorsansvar för miljön och således även buller. I och med ökade hastigheter ökar även bullret från tågen. Dessutom uppkommer nya former av buller vid hastigheter över 300 km/h. Det buller som uppstår vid dessa höga hastigheter är så kallat aerodynamiskt buller som kommer av turbulenta luftflöden runt tåget.</p><p>Syftet med examensarbetet har varit att samla in kunskap som finns internationellt angående bulleremissioner och åtgärder mot dessa. Information har samlats in genom en litteraturstudie samt genom personlig kontakt med personer inom den internationella järnvägssektorn. Utifrån kunskapsläget internationellt har en modell skapats med de åtgärder som bedömts viktigast. Tanken med modellen är att ge en bild av de åtgärder mot och källor till bullret som främst kommer av höghastighetstrafik. Men även för att ge Banverket en kompetensgrund att stå på inför en framtida implementering av höghastighetstrafik.</p><p>Bullerskyddsåtgärder som prioriteras internationellt är planeringen om var banan ska dras. Denna åtgärd utreds under planerandefasen vid nybyggnation av bana. I denna fas kan problem likväl skapas som elimineras och det är här som grunden läggs för framtiden. Utvecklingen av tågen och tekniska lösningar som räldämpare, bullerskärmar och optimal design av banunderbyggnaden är även det prioriterade områden inom höghastighetstrafiken internationellt. Då är det främst utveckling av tekniska lösningar för att minimera det aerodynamiska buller som uppkommer samt buller från kontakten mellan hjul och räl.</p><p>Den generella arbetsgången är att fokus ligger på åtgärder mot källbullret. Därefter prioriteras åtgärder som ligger längs ljudutbredningsvägen och sist kommer de åtgärder som tillämpas vid mottagaren av bullret.</p> / <p>The development within the railway sector is heading towards faster and more effective transports. The limitations are that new developments must be applied on the trains as well as the tracks. With the infrastructure and train models that we have today, speeds up to 200 km/h is the maximum speed. The needs to raise the capacity and implement high-speed trains in Sweden are under investigation. The speed of the trains must exceed 250 km/h to be labeled as high-speed trains. Banverket as the infrastructure manager has a responsibility for the environment and the noise pollution created by train traffic. As the speed increases so does the noise as well, but it is also new forms of noise that appear with speeds over 300 km/h. The noise that appears around these velocities is called aerodynamic noise and it is coming from the turbulence in the air around the train.</p><p>The aim of the thesis has been to gather knowledge internationally on the issues concerning noise emissions and measures to prevent them. The information has been gathered thorough a literature survey and by interviews with people within the international railway sector. By the inventory of the knowledge a model has been developed with the issues that are judged to be the most important. The idea with the model is to give a picture of the measures to prevent the noise and sources of the noise that are coming from high-speed traffic. It is also made for Banverket to get the competence to deal with a future implementation of high-speed traffic.</p><p>A noise preventive measures that is prioritized internationally is planning the localization of the track. This measure is treated during the land use planning when a new line should be built. In this phase problems can either be created or eliminated and it is here the foundation is built for the future. The development of the trains and technical solutions such as rail dampers, noise screens and optimal track design are also measures that have high priority internationally. It is mainly the development and the technical solutions to minimize the aerodynamic noise that occurs and also the noise that are emitted from the contact between the wheels and the rail.</p><p>The general working process is that the focus is on reducing the noise from the source. After that the priority is to minimize the noise along the propagation path and at last measures at the recipient.</p>

Utvecklingen inom järnvägssektorn går mot snabbare och mer effektiva transporter, dock begränsas utvecklingen av att det krävs nya och mer utvecklade spår och tåg för att uppnå det. Med dagens infrastruktur och tågmodeller är hastigheter på 200 km/h det maximala. Behovet att öka kapaciteten och införa höghastighetstrafik i Sverige utreds i nuläget. Med höghastighetstrafik avses hastigheter på minst 250 km/h. Banverket har som förvaltare av järnvägen ett sektorsansvar för miljön och således även buller. I och med ökade hastigheter ökar även bullret från tågen. Dessutom uppkommer nya former av buller vid hastigheter över 300 km/h. Det buller som uppstår vid dessa höga hastigheter är så kallat aerodynamiskt buller som kommer av turbulenta luftflöden runt tåget. Syftet med examensarbetet har varit att samla in kunskap som finns internationellt angående bulleremissioner och åtgärder mot dessa. Information har samlats in genom en litteraturstudie samt genom personlig kontakt med personer inom den internationella järnvägssektorn. Utifrån kunskapsläget internationellt har en modell skapats med de åtgärder som bedömts viktigast. Tanken med modellen är att ge en bild av de åtgärder mot och källor till bullret som främst kommer av höghastighetstrafik. Men även för att ge Banverket en kompetensgrund att stå på inför en framtida implementering av höghastighetstrafik. Bullerskyddsåtgärder som prioriteras internationellt är planeringen om var banan ska dras. Denna åtgärd utreds under planerandefasen vid nybyggnation av bana. I denna fas kan problem likväl skapas som elimineras och det är här som grunden läggs för framtiden. Utvecklingen av tågen och tekniska lösningar som räldämpare, bullerskärmar och optimal design av banunderbyggnaden är även det prioriterade områden inom höghastighetstrafiken internationellt. Då är det främst utveckling av tekniska lösningar för att minimera det aerodynamiska buller som uppkommer samt buller från kontakten mellan hjul och räl. Den generella arbetsgången är att fokus ligger på åtgärder mot källbullret. Därefter prioriteras åtgärder som ligger längs ljudutbredningsvägen och sist kommer de åtgärder som tillämpas vid mottagaren av bullret. / The development within the railway sector is heading towards faster and more effective transports. The limitations are that new developments must be applied on the trains as well as the tracks. With the infrastructure and train models that we have today, speeds up to 200 km/h is the maximum speed. The needs to raise the capacity and implement high-speed trains in Sweden are under investigation. The speed of the trains must exceed 250 km/h to be labeled as high-speed trains. Banverket as the infrastructure manager has a responsibility for the environment and the noise pollution created by train traffic. As the speed increases so does the noise as well, but it is also new forms of noise that appear with speeds over 300 km/h. The noise that appears around these velocities is called aerodynamic noise and it is coming from the turbulence in the air around the train. The aim of the thesis has been to gather knowledge internationally on the issues concerning noise emissions and measures to prevent them. The information has been gathered thorough a literature survey and by interviews with people within the international railway sector. By the inventory of the knowledge a model has been developed with the issues that are judged to be the most important. The idea with the model is to give a picture of the measures to prevent the noise and sources of the noise that are coming from high-speed traffic. It is also made for Banverket to get the competence to deal with a future implementation of high-speed traffic. A noise preventive measures that is prioritized internationally is planning the localization of the track. This measure is treated during the land use planning when a new line should be built. In this phase problems can either be created or eliminated and it is here the foundation is built for the future. The development of the trains and technical solutions such as rail dampers, noise screens and optimal track design are also measures that have high priority internationally. It is mainly the development and the technical solutions to minimize the aerodynamic noise that occurs and also the noise that are emitted from the contact between the wheels and the rail. The general working process is that the focus is on reducing the noise from the source. After that the priority is to minimize the noise along the propagation path and at last measures at the recipient.

The purpose of this essay is to study and compare the air traffic with the train traffic between Gothenburg – Stockholm. The study is based on three different perspectives: travelling time, travelling cost and the environmental effects. With those three factors included in the study, it will be more useful to determine if the unnecessary travel exist. This essay is based on quantitative information which has been gathered from the booking system of the train- and airline company’s websites. This information has then been collocated into a table. The conclusion of this essay is that the unnecessary air travels exist between Gothenburg - Stockholm. In most of the cases, the train traffic is more effective seen from all of the three perspectives, where the air travel cause higher costs, more negative impact on the environment and in some cases, results in a longer travel time.

<p>The purpose of this essay is to study and compare the air traffic with the train traffic between Gothenburg – Stockholm. The study is based on three different perspectives: travelling time, travelling cost and the environmental effects. With those three factors included in the study, it will be more useful to determine if the unnecessary travel exist.</p><p>This essay is based on quantitative information which has been gathered from the booking system of the train- and airline company’s websites. This information has then been collocated into a table.</p><p>The conclusion of this essay is that the unnecessary air travels exist between Gothenburg - Stockholm. In most of the cases, the train traffic is more effective seen from all of the three perspectives, where the air travel cause higher costs, more negative impact on the environment and in some cases, results in a longer travel time.</p>

I det här examensarbetet har olika modelleringsantagandens påverkan på plattbroars och lådbalkbroars dynamiska egenskaper vid modellering av 3D-skalmodeller i FEM studerats. Delar av en bro som kan tänkas behöva någon typ av koppling har analyserats, liksom de kopplingar som är passande för sammanlänkningen av dessa delar. Studien har haft fokus på hur broarnas egenfrekvenser påverkas och hur broarna svarar på passage av höghastighetståg med avseende på accelerations- och förskjutningsamplituder för de olika modelleringsantagandena. De delar av en bro som studerats är kantbalk-konsol, konsol-broplatta, broplatta-stöd, lådbalk-broplatta och lastinföringspunkter-broplatta. Dessa delar har modellerats på olika sätt där till exempel förenklingar i modelleringen jämförts med modeller som är mer lika verkligheten. Resultatet visar att vid tågpassage ger vissa förenklingar från fall till fall responser som kan anses vara mer på den konservativa sidan. I övrigt är dock skillnaderna i respons sammantaget inte så stora. Resultatet visar också på att olika inställningar på kopplingar inte har så stor betydelse på studerade broars egenfrekvenser.

This research aims to analyse the dynamic behaviour of Soil-Steel Composite Bridges when subjected by high-speed trains. the analyses of the dynamic response for these structures are needed since there is little research performed in the present field of knowledge. Since there is also in need to perform separate dynamic analysis for these structures to verify their dynamic response, the dynamic behaviour must be analysed. The research are performed in 2D FE-models in the commercial FE-program Brigade/PLUS since there is of interest to analyse if simplified 2D-models can predict the dynamic behaviour for these structures and verify against design criterions in regulatory documents. The research is performed by calibrating a reference model against collected field measurements from a constructed Soil-Steel Composite Bridge, SSCB, located in Märsta, Sweden, Märsta Bridge. The calibration process was made to ensure satisfactory results before continuing the research by analysing a future planned SSCB in a case study that is known to in the future be subjected by high-speed trains. The future planned bridge is the Björnbo Bridge located in Skutskär, Sweden. A static structural design is first made with existing methods to verify Björnbo Bridge for static load cases. Attempts is made to verify the Björnbo Bridge against dynamic criterions available in Eurocode documents and Swedish Transport Administration regulatory documents, which includes verifying accelerations limits for 10 different high-speed trains. Smaller analysis of fatigue for the Märsta Bridge and the Björnbo Bridge was also made to verify dynamic stresses from giving fatigue damages. Since the research is limited for SSCB for dynamic cases, parametric studies are performed for certain parameters identified from an international literature review of earlier studies in both static and dynamic analysis. The studied parameters are: Soil cover depth, Young's modulus for engineered backfill and different profiles impact. These parametric studies are made to be able to understand influence and sensitivities from the analysed parameters with the long-term goal to develop analysis methods and verifications for SSCB for dynamic load situations. The calibrated reference model showed that there are difficulties in calibrating acceleration levels that agrees with the field measurements from Märsta Bridge. The expected result from the analysis of the Björnbo bridge was to fulfil static structural design criterions and that the acceleration limits were below serviceability criterions for dynamic analysis according to Eurocode documents. Moreover, that the stresses did not give fatigue damages. From parametric studies, it has shown that the governing parameter is the Young's modulus for engineered backfill, which affects estimated accelerations in a fashion that was not expected in the beginning. The presumption to perform dynamic analysis with 2D FE-models has shown that all aspects that is needed to verify cannot be performed, such as bending in two directions or twisting mode shapes. Thus, there is in need to find ways to perform dynamic analysis for SSCB with efficient 3D-models. / Denna avhandling syftar till att undersöka det dynamiska beteendet hos rörbroar när dem belastas med höghastighetståg. Analyser av den dynamiska responsen för dessa konstruktioner är behövlig då det finns lite forskning som utförts inom kunskapsområdet. Då man även behöver genomföra separata dynamiska analyser för dessa konstruktioner för att verifiera  deras dynamiska beteende, så är det ett behov av att dess dynamiska beteende analyseras. Undersökningen är genomförd med FE-modeller i 2D i det kommersiella FE-programmet Brigade/PLUS då det är av intresse att analysera om förenklade 2D-modeller kan forutse det dynamiska beteendet för dessa konstruktioner och verifiera konstruktionen mot kriterier ställda i styrande dokument. Undersökningen genomförs genom att kalibrera en referens modell mot insamlade fältmätningar från en konstruerad rörbro i Märsta, Sverige, Märsta rörbro. Kalibreringsprocessen genomförs för att försäkra att godtagbara resultat erhålls innan undersökningen fortsätter med att analysera en planerad rörbro i en fallstudie som kommer belastas av höghastighetståg. Den planerade rörbron är Björnbo rörbro som skall konstrueras i Skutskär, Sverige. En statisk konstruktionsberäkning med befintliga metoder är först utförd för att erhålla dimensioner och verifiera Björnbo rörbro för ett statiskt lastfall. Därefter utförs försök att verifiera Björnbo rörbro mot dynamiska villkor tillgängliga i Eurokod och Trafikverkets styrande dokument, detta inkluderar att verifiera accelerationsnivåer för 10 olika höghastighetståg. Mindre analyser genomförs även för utmattning för Märsta rörbro och Björnbo rörbro för att verifiera den dynamiska spänningshistoriken inte orsakar utmattningsskador. Då forskningen är begränsad gällande dynamiska studier för rörbroar, så utförs även parametriska studier för parametrar identifierade från en internationell litteraturinventering av tidigare studerade fall för rörbroar gällande både statiska och dynamiska analyser. Dom studerade parametrarna är: Överfyllnadshöjd, Jordmodul för kringfyllning och olika profilers inverkan. Dessa parametriska studier är utförda för att förstå influensen och känsligheten i dessa parametrar med det långsiktiga målet att utveckla analysmetoder för att verifiera rörbroar även för dynamiska situationer. Den kalibrerade modellen visade att det var svårigheter att kalibrera in accelerationsnivåer som överensstämde med fältmätningar från Märsta rörbro. Det förväntade resultatet från Björnbo rörbro var att uppfylla statiska konstruktionsvillkor och att uppfylla accelerationskrav för bruksgränstillståndet för konstruktionen. Samt att kunna verifiera att utmattningen inte skulle utgöra ett problem. Från dom parametriska studierna så har det visat att den styrande parametern är jordmodulen för kringfyllningen, den påverkar accelerationsnivåer som inte var förväntat vid undersökningens påbörjan. Antagandet att utföra de dynamiska analyserna med 2D FE-modeller har visat att alla aspekter som ska verifierasinte kan utföras, så som böjande moment i två riktningar eller vridande mod former. Således, så finns ett behov av att finna vägar att utföra dynamiska analyser för rörbroar i effektiva 3D-modeller