The influence of infrastructure bottlenecks on scheduling and punctuality in commuter rail networks: a case study of Roslagsbanan

Abstract

Esta tesis investiga cómo afectan los cuellos de botella de la infraestructura a la puntualidad y fiabilidad de la red de cercanías Roslagsbanan de Estocolmo. La red tiene una infraestructura compleja con tramos de vía única, señalización de bloque fijo y patrones de servicio mixtos que incluyen tanto paradas como servicios exprés. Utilizando más de 116.000 registros de trenes en tiempo real desde enero de 2025, el estudio utiliza estadísticas descriptivas, análisis de correlación, pruebas no paramétricas, regresión OLS y dos métodos de evaluación de la capacidad (UIC 406 y Observed Minimum Headway) para identificar los patrones de retraso y los impactos en la infraestructura. Los resultados muestran que los tramos de vía única y los cruces clave (por ejemplo, Djursholms Ösby, Roslags Näsby) reducen significativamente la fiabilidad, siendo los trenes en dirección sur y los expresos los más propensos a los retrasos. Los retrasos secundarios son más graves cerca de los bucles de paso y en la línea 29. Los puntos críticos de retrasos incluyen Universitetet y Galoppfältet, mientras que los trenes X15p más nuevos muestran una mejor puntualidad. El análisis de la capacidad indica que los segmentos del núcleo y de la línea 29 se acercan a la saturación. Las mejoras recomendadas incluyen cambios operativos, de horarios y de infraestructura. El estudio aporta ideas prácticas y metodológicas para mejorar el rendimiento de los trenes de cercanías mediante una planificación específica de las infraestructuras y los horarios.

This thesis investigates how infrastructure bottlenecks affect punctuality and reliability in Stockholm’s Roslagsbanan commuter rail network. The network has a complex infrastructure with single-track sections, fixed-block signalling, and mixed service patterns including both stopping and express services. Using over 116,000 real-time train records from January 2025, the study uses descriptive statistics, correlation analysis, non-parametric tests, OLS regression, and two capacity assessment methods (UIC 406 and Observed Minimum Headway) to identify delay patterns and infrastructure impacts. Findings show that single-track sections and key junctions (e.g., Djursholms Ösby, Roslags Näsby) significantly reduce reliability, with southbound and express trains more prone to delays. Secondary delays are most severe near passing loops and on line 29. Delay hotspots include Universitetet and Galoppfältet, while newer X15p trains show improved punctuality. Capacity analysis indicates that especially core and line 29 segments are nearing saturation. Recommended improvements include operational, timetable and infrastructure changes. The study provides practical and methodological insights for enhancing commuter rail performance through targeted infrastructure and timetable planning.