Communications-based train control (CBTC) aims to improve headways in the railway systems while maintaining or even improving safety. By means of the CBTC systems, the exact position of a train is known more accurately than the traditional signalling systems. It is a continuous, automatic train control system utilizing high-resolution train location determination, independent from track circuits. The system makes use of the telecommunications between the train and track equipment for the traffic management and infrastructure control. Roslagsbanan is a narrow gauge urban railway system that connects Stockholm with the northern suburbs of the city and despite its age and limited capacity, it is one of the most used railways in Sweden. From the beginning, the entire track consisted of single-tracks where the trains had to wait for each other on special meeting tracks. Αn expansion plan is now underway and the authorities are building approximately 22 km of double-track where the trains will be able to meet. All work along the Roslagsbanan aims to increase capacity, safety and accessibility. With more double-tracks and an updated signal system, the risk of traffic disruptions will be reduced and it is possible to have more frequent traffic in the future. This master’s thesis investigates a CBTC implementation in Roslagsbanan according to the current expansion plan and comparisons are conducted between the current capacity of the ATC system. A simulation model is developed that calculates the train’s safe braking curve and safe braking distance and two case studies are examined. The first one: Calculation of the capacity of the train routes and examination a capacity increase by a minimum 20% during rush hour, taking into consideration the current expansion plan in double-tracks. The second one: Calculation of the capacity of the train routes considering double-tracks the entire route. In this way, differences could be seen between the traffic density with single and double-tracks. Several insights were gained during the realization of this project and as well as timetables have been created to visualize the findings of this thesis. The timetable’s regularity time is decreased to a significant degree and more frequent traffic can be accommodated. Furthermore, the capacity is definitely affected by the track/infrastructure design however, it is questionable whether this increase in capacity outweighs the economic factor of expanding the entire route to double-tracks. / Kommunikationsbaserad tågkontroll (CBTC) syftar till att förbättra framsteg i järnvägssystemen samtidigt som säkerheten bibehålls eller till och med förbättras. Med hjälp av CBTC-systemen är ett tågs exakta position känd mer exakt än de traditionella signalsystemen. Det är ett kontinuerligt, automatiskt tågkontrollsystem som använder högupplöst tåglägesbestämning, oberoende av spårledning. Systemet använder telekommunikation mellan tåg och spårutrustning för trafikledning och infrastrukturkontroll. Roslagsbanan är ett smalspårigt stadsjärnvägssystem som förbinder Stockholm med stadens norra förorter och trots sin ålder och begränsade kapacitet är det en av de mest använda järnvägarna i Sverige. Från början bestod hela spåret av enkelspår där tågen fick vänta på varandra på speciella mötesstationer. Ett utvecklingsprogram pågår nu och myndigheterna bygger cirka 22 km dubbelspår där tågen kommer att kunna mötas. Allt arbete längs Roslagsbanan syftar till att öka kapacitet, säkerhet och tillgänglighet. Med fler dubbelspår och ett uppdaterat signalsystem minskar risken för trafikstörningar och det är möjligt att ha mer frekvent trafik i framtiden. Detta examensarbete undersöker ett CBTC-genomförande i Roslagsbanan enligt den nuvarande expansionsplanen och jämförelser görs med ATC-systemets nuvarande kapacitet. En simuleringsmodell har utvecklats som beräknar tågets säkra bromskurva och säkra bromssträcka och två fallstudier undersöks. Den första: Beräkning av tåglinjernas kapacitet och undersökning av en kapacitetsökning med minst 20% under rusningstid med hänsyn till den nuvarande expansionsplanen i dubbelspår. Den andra: Beräkning av tåglinjernas kapacitet med tanke på dubbelspår hela rutten. På detta sätt kunde skillnader ses mellan trafiktätheten med enkel- och dubbelspår. Flera insikter gjordes under genomförandet av detta projekt och tidtabeller har skapats för att visualisera resultaten av denna avhandling. Tiden mellan tågen minskas i betydande grad och mer frekvent trafik kan tillgodoses. Dessutom påverkas kapaciteten definitivt av ban-/infrastrukturutformningen, men det är tveksamt om denna kapacitetsökning uppväger den ekonomiska faktorn att utöka hela rutten till dubbelspår.

Roslagsbanans signalanläggningar har flera olika lösningar för dess strömförsörjning i form av standarder för batterier och likriktare. Denna lösningsvariation har försvårat för underhållspersonalen att åtgärda de fel som uppstått och därmed fördröjt trafiken, dvs trafikstörningar. Roslagsbanan försörjs delvis av lokala elnät där avbrott emellanåt förekommer. Dessa avbrott inträffar ofta när elnätsleverantörerna underhåller sitt ortnät vilket kan ske även under rusningstrafik. Avbrotten kan även orsakas inom signalanläggningarna när stora spänningsvariationer förekommer, t.ex. när stora induktiva- eller kapacitiva laster slås av. Dessa problem analyseras och åtgärdsförslag tas fram i denna rapport. De befintliga likriktarna och batterierna samt förslag till ersättningsprodukter som behövs för detta säkerhetssystem har sammanställts i denna rapport. För att skapa en hållbar, robust och miljövänlig strömförsörjning till Roslagsbanans signalanläggningar undersöktes i detta arbete strömspikar, avbrottsfri kraftförsörjning samt dessutom möjligheten att ansluta solceller som kompletterande åtgärd. I signalutrustningen vid Roslags Näsby stationsområde detekterades och undersöktes förekomsten av strömspikar. Två åtgärdsförslag för att komma till rätta med dessa strömspikar togs fram. Förslagen var ett lågpassfilter och en metalloxidvaristor som båda var för sig reducerar strömspikarna. Lågpassfiltret dämpar insignalernas spänning och strömförsörjning vid kraftiga förändringar i frekvensen och metalloxidvaristorn reducerar strömflödet vid överspänningar. Ytterligare undersökningar av transienterna i Roslags Näsbys och de övriga signalanläggningarna på Roslagsbanan bör utföras. Resultaten av de genomförda undersökningarna om avbrottsfri kraftförsörjning och solceller visade däremot att utrustningarna inte bör installeras i de nuvarande signalanläggningarna. Solceller var inte implementerbara eftersom effektbehovet av signalanläggningarna var större än den takyta som fanns tillgänglig för solcellerna. Arbete och investeringar för ett avbrottsfritt kraftförsörjningsunderhåll och installation av denna utrustning var mer krävande i jämförelse med dess nytta för signalanläggningarnas tillförlitlighet, dvs ingen åtgärd i nuläget. Förslag på ersättningsprodukter i form av likriktare och batterier lades fram till arbetsgivarna för att skapa en standard för Roslagbanans kraftförsörjning framåt. / Roslagsbanan's signal systems have several different solutions for its power supply in the form of several standards for batteries and rectifiers. This solution variation has made it difficult for maintenance staff to correct the errors that occurred and thus delayed traffic, i.e. traffic disturbances. Roslagsbanan is partly supplied by local power grids where interruptions occur occasionally. These interruptions often occur when the network service providers maintain their home network, which may also occur during rush hour traffic. The interruptions can also be caused by the signal systems them self when large voltage variations occur, e.g. when large inductive or capacitive loads are switched off. These problems are analysed, and action proposals are presented in this report. The existing rectifiers and batteries as well as proposals for replacement products that are needed for this safety system have been compiled in this report. To create a sustainable, robust and environmentally friendly power supply to Roslagsbanan’s signal systems, this work investigated transients, uninterruptible power supply, as well as the possibility of connecting solar cells as a complementary arrangement. An investigation of the signal equipment at Roslags Näsby station area showed presence of transients. Two proposals to reduce these transients were presented. The proposals were a low pass filter and a metal oxide varistor, both individually reduces transients. The low pass filter attenuates the voltage and current of the signal when the strong frequency changes occurs and the metal oxide varistor reduces the current flow at overvoltages. Further investigations of the transients in Roslags Näsbys and the other signal facilities on the Roslagsbanan should be performed. On the other hand, the results of the investigations on uninterruptible power and solar cells showed that the equipment should not be installed in the current signal systems. Solar cells were not implementable because the power requirement of the signal systems was greater than the current ceiling area for the solar cells. The work and investment for uninterruptible power supply maintenance and installation were more demanding in comparison to its usefulness for the reliability of the signal systems. Proposals for replacement products were submitted to employers to create a standard for Roslagbanan's power supply onwards. / Сигнални систем на железници која се зове Рослагсбана садржи више различитих решења за своје напајање у облику неколико стандарда за батерије и исправљаче. Варијација различитих решења проузроковала je потешкоће у отклањању новонасталих грешака служби које се баве одржавањем и изазвала је застој у железничком саобраћају. Рослагсбана се напаја електричном енергијом из локалних мрежа на којима може доћи до прекида. Прекид напајања електричном енергијом може бити изазван наглим променама напона у сигналним системима и уколико локални дистрибутер изводи радове на одржавању електричне мреже. Проблеми који могу настати променама напона се анализирају и испитују у овом извештају. Попис исправљача и батерија као и њихова стандардна решења су обрађени и представљени у циљу стварања одрживог и дугорочног решења за системску сигнализацију. Анализирани су високонапонски шпицеви, системи за непрекидно напајање електричном енергијом (УПС) и могућност прикључивања соларних панела. У сигналном систему на станици Рослас Насби измерени су високонапонски шпицеви. Како би се дошло до најбољег и најповољнијег решења анализирана су два предлога за њихово уклањање. Један предлог за уклањање био је ниско пропусни филтер док је за редукцију предложен метал- оксидни одводник пре напона (МОВ). Ниско пропусни филтер смањује јачину струје и напона уколико фреквенција пређе одређену претходно утврђену границу, док МОВ редукује ток струје уколико дође до скока напона. Пре имплементације било ког од наведених решења треба извршити накнадна испитивања у вези са напонским шпицевима. Резултати указују да имплементација УПС-а и соларних панела није могућа. Могућност соларних панела да произведу довољну количину енергије која је потребна за одређени систем није сразмерна површини система која би могла да се прекрије соларним панелима. Трошкови одржавања и прикључивања УПС система су већи у поређењу са значајем које би систем имао од самог УПС система. Предлог стандардних батерија и исправљача који је представљен послодавцу коригован је како би се дошло до стандардног решења за све предстојеће пројекте.