Investigating possible correlation between railway track buckling and train driving direction

Abstract

Målet med denne studien er å undersøke en mulig sammenheng mellom solslyng og togenes kjøreretning. Den eksisterende litteraturen identifiserer et kunnskapshull for undersøkelse av dette emnet, og med en planlagt økning i dobbeltsporandelene på de norske jernbanelinjene, kan det være relevant å undersøke om dette kan få konsekvenser for hyppigheten av solslynghendelser og på hvilken måte.

Studien er basert på en analyse av Bane NORs TIOS-data på det norske jernbanenettet for årene 2018 til 2022, og solslyngdataen som brukes er basert på studier utført i prosjektoppgaven \textit{Mapping of track buckling incidents on the Norwegian railway network from 2012 to 2022}, skrevet i 2022. Jernbanelinjene som er inkludert i denne studien er Dovrebanen, Gjøvikbanen, Hovedbanen, Sørlandsbanen, Vestfoldbanen og Østfoldbanen vestre linje. Bakgrunnen for utvalget er at dette er norske linjer med både en andel dobbeltspor og registrerte solslynghendelser.

Det er utviklet en ny metode for å kunne analysere TIOS-dataene. Denne metoden innebærer uttrekking, akkumulering og sammenligning av totalvekter i hver retning for trafikken innenfor hver enkelt jernbanelinje. Siden den opprinnelige metoden kun tar hensyn til tog som har både start- og endestasjon innenfor den spesifikke linjen, er den tidligere metoden utviklet til å også inkludere noe passerende trafikk for Hovedbanen.

Resultatene av TIOS-dataanalysen kan deles inn i fire kategorier: (1) vektoverskudd i nordgående retning for Dovrebanen og Vestfoldbanen. (2) Endring i vektforholdet mellom kjøreretningene over årene for Østfoldbanen og Hovedbanen. (3) Jevn trafikk i begge retninger for Gjøvikbanen og Sørlandsbanen. (4) Vektoverskudd i sørgående retning for Hovedbanen ved bruk av utvidet metode. Det bør bemerkes at den opprinnelige metoden som ble brukt for kategori 1-3, kun inkluderer trafikk internt på hver bane. Eventuell tilleggsvekt fra mulig passeringstrafikk er ikke blitt beregnet for andre linjer enn Hovedbanen i kategori 4.

Blant de kartlagte tilfellene av solslyng har Dovrebanen flest registrerte tilfeller totalt sett, dernest følger Gjøvikbanen og så Sørlandsbanen. Hovedbanen og Østfoldbanen er de eneste linjene der det er registrert tilfeller på den dobbeltsporede delen av banen. En interessant observasjon er at flest tilfeller er registrert på den dobbeltsporede delen av Hovedbanen, selv om lengden på dobbeltsporene kun utgjør 30 % av den totale lengden.

Resultatene viser at trafikkdataanalysen bør videreutvikles, da det er noen åpenbare begrensninger med den brukte metoden. Det er ikke mulig å dokumentere åpenbar sammenheng mellom togenes kjøreretning og tilfeller av solslyng basert på analysen av TIOS-dataene.

This master thesis aims to investigate a possible correlation between railway track buckling and train driving direction. The existing literature identifies a gap for investigation of this topic, and with an ongoing and planned increase in the double track portion on the Norwegian railway lines, it may be highly relevant to examine whether this could have consequences for the frequency track buckling and in what way.

The study is based on an analysis of Bane NORs TIOS data on the Norwegian railway network for the years 2018 to 2022, and the track buckling data used here is based on studies carried out in the project thesis \textit{Mapping of track buckling incidents on the Norwegian railway network from 2012 to 2022}, written in 2022. The six railway lines included in this study are the Dovre line, the Gjøvik line, the Main line, the Sørlands line, the Vestfold line and the western line of Østfold line. The background for the selection is that these are the Norwegian lines with double tracked sections and logged track buckling incidents.

In order to analyse the TIOS data, a new method was developed. This method involved extracting, accumulating and comparing total weights in each direction for the traffic within each railway line. Since the initial method only considers trains that have both the starting and ending stations within the specific line, efforts were made to further develop it to also include some passing traffic for the Main line.

Results of the TIOS data analysis can be categorized into four categories: (1) weight surplus in northbound direction for the Dovre line and the Vestfold line. (2) changing ratio over the years for the Østfold line and the Main line. (3) even traffic in both directions for the Gjøvik line and the Sørlands line. (4) weight surplus in southbound direction for the Main line, using extended method. However, it should be noted that the initial method used for category 1-3 only includes traffic internally on each railway line. Any additional weight from possible passing traffic have not been calculated for other lines than the Main line in category 4.

Among the mapped track buckling incidents, the Dovre line has the highest total logged. the Gjøvik line is following, and the Sørlands line has the third most incidents in total. The Main line and the Østfold line is the only lines with incidents logged on the double tracked section. An interesting observation is that the surplus of incidents are logged on the double tracked section, even though the length of the double tracks is only 30 % of the total length.

The results show that the traffic data analysis can be further developed as there are some apparent limitations to the method used. It is not possible to document any clear correlation between the train driving direction and train track buckling incidents based on the analysis of TIOS data.