Koncepcja organizacji przemieszczeń kontenerów na sieci

Koncepcja organizacji przemieszczeń kontenerów na sieci

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 97
Transport
2013
Agata Kurek,
Tomasz Ambroziak
Politechnika Warszawa, Wydzia Transportu
Zakad Logistyki i Systemów Transportowych
KONCEPCJA ORGANIZACJI PRZEMIESZCZE
KONTENERÓW NA SIECI KOLEJOWEJ
W POLSCE. WYBRANE ASPEKTY
OPTYMALIZACJI PROCESU PRZEMIESZCZE
Rkopis dostarczono, maj 2013
Streszczenie: Artyku podejmuje problematyk kolejowego transportu kontenerowego w Polsce
w kontekcie wybranych aspektów optymalizacji. W pierwszej czci scharakteryzowano w zarysie
funkcjonowanie tego rodzaju transportu na rynku przewozów. Nastpnie przedstawiono podstawy
organizacji procesu przemieszcze kontenerów i ukazano jego sabe strony w postaci problemu
pustych przebiegów.
Sowa kluczowe: kolejowy transport kontenerowy, optymalizacja, pusty przebieg
1. WPROWADZENIE
Transport intermodalny naley do najlepiej rozwijajcych si w ostatnich latach
sposobów przemieszczania towarów. Jest to bez wtpienia rynek ogromnych moliwoci,
który w znacznej mierze bdzie decydowa o przyszoci i kierunkach rozwoju transportu.
W dobie dbania o ekologi, oraz o szybko i terminowo dostarczenia przesyek,
wykorzystywanie tylko jednej gazi transportu staje si niewystarczajce
i nieekonomiczne. Transport intermodalny czy róne gazie transportu, przy zaoeniu,
e przewóz odbywa si w jednej i tej samej jednostce adunkowej, zwanej Intermodaln
Jednostk Transportow (UTI – franc. Unite de Transport Intermodal) lub (ITU – ang.
Intermodal Transport Unit). W Polsce t jednostk prawie w 99% jest kontener [9]
w transporcie midzynarodowym najczciej 40-stopowy (a 58% ogólnych przewozów)
a wewntrz kraju 20-stopowy. Dlatego te przewozy intermodalne s obecnie niemale
tosame z przewozami kontenerowymi, cho pojcia te oczywicie nie s zamienne,
a pojcie przewozów intermodalnych jest w stosunku do przewozów kontenerowych
pojciem szerszym. Transport intermodalny z udziaem naczep oraz wymiennych nadwozi
312
Agata Kurek, Tomasz Ambroziak
samochodowych stanowi nieco ponad 1% i dlatego w ujciu optymalizacji ten segment
przewozów nie bdzie brany pod uwag.
Intermodalny sposób przewozu towarów, niezalenie od rodzaju jednostki adunkowej
pozwala wykorzysta najlepsze cechy rónych gazi transportu: adowno statków,
bezpieczestwo i ekologi kolei, oraz moliwo dostarczenia adunku niemal w kade
miejsce samochodami. Przyczynia si to do skrócenia czasu dostarczenia przesyki,
zmniejsza koszty i, co nie mniej wane, jest przyjazne dla rodowiska.
Rynek intermodalnych przewozów kolejowych w Polsce charakteryzuje si du
dynamik rozwoju. Najwikszy wzrost, blisko 130%, odnotowano w latach 2004-2008 [9].
Fala kryzysu gospodarczego przypadajca na lata 2009/2010 przyczynia si do znacznego
zahamowania tempa wzrostu przewozów, które zaczo przyspiesza dopiero w roku 2011.
W 2012 roku przewieziono kolej ok. 639 tys. kontenerów, czyli ponad 30% wicej ni
w roku 2011 i ponad 85% wicej ni w roku 2010 [9]. Pomimo tego od pocztku lat 90tych przewozy intermodalne nie przekraczaj ok. 3,5% ogólnej masy adunków
przewoonych na sieci PKP, podczas gdy w krajach Unii Europejskiej wahaj si
w okolicach 15% [9]. Plasuje to Polsk na jednym z ostatnich miejsc w Europie. Naley
przy tym zauway, e Polska jest jednym z najwikszych rynków kolejowych w krajach
Unii Europejskiej. Zajmuje drugie miejsce pod wzgldem wolumenu przewozów i czwarte
pod wzgldem wykonanej pracy przewozowej.
Jednoczenie warto podkreli bardzo korzystne, strategiczne wrcz pooenie
geograficzne Polski na mapie szlaków transportowych. Z jednej strony, stanowic
wschodni granic Unii Europejskiej, moe realizowa poczenia tranzytowe wschódzachód, z drugiej poprzez porty morskie poredniczy w przewozach adunków pónocpoudnie.
2. ZARYS ORGANIZACJI PRZEWOZÓW
KONTENEROWYCH NA SIECI PKP
Transport kontenerowy w Polsce opiera si na dwóch rodzajach infrastruktury, liniowej
i punktowej. Infrastruktura liniowa to sie pocze drogowo-kolejowych, infrastruktura
punktowa to punkty przeadunkowe, a wic terminale intermodalne morskie i ldowe.
W 2011 roku wykorzystywano czynnie 26 terminali kontenerowych [9]. 5 z nich to
terminale morskie: Batycki Terminal Kontenerowy w Gdyni, Gdyski Terminal
Kontenerowy, Gdaski Terminal Kontenerowy, Gbokowodny Terminal Kontenerowy
w Gdasku, Port Szczecin. Pozostae punkty to terminale ldowe kolejowo-drogowe oraz
wewntrzgaziowe (np. Maaszewicze). Najwikszymi operatorami logistycznymi
zarzdzajcymi terminalami ldowymi s Cargosped, PCC Intermodal, Polzug, Spedcont.
Wród przewo
ników kolejowych liderem jest PKP Cargo (72% udziau w rynku wg
przewiezionych TEU za 2012 r.). Na kolejnych miejscach plasuj si Lotos Kolej (15,5%),
DB Schenker (7%) oraz CTL Logistics (2,5%). Wród wszystkich terminali najwiksze
znaczenie maj terminale morskie, Gdynia/Gdask (czny udzia w rynku ponad 30%)
oraz kolejowo-drogowe w rodkowej i zachodniej czci Polski: Pozna, Warszawa,
Koncepcja organizacji przemieszcze kontenerów na sieci kolejowej w Polsce …
313
Pruszków i ód
. Wci podkrelana jest zbyt maa liczba terminali we wschodniej czci
Polski, cho warto zauway, e rednia gsto w przeliczeniu na powierzchni wynosi
0,8 terminala na 10 tys. km2, a wic nie odbiega znacznie od przyjtej w Europie normy
0,9/10 tys. km2 [9]. Transport kontenerów w Polsce ma gównie charakter
midzynarodowy, a dominujcy kierunek to wschód-zachód. Najpopularniejsze poczenie
tworzymy wci z Niemcami.
Z punktu widzenia organizacji przewozów, mona wyróni dwa sposoby
przemieszania kontenerów:
ƒ przewozy zwarte,
ƒ przewozy wielogrupowe.
Najefektywniejszym systemem zarówno pod wzgldem ekonomicznym jak i finansowym
s przewozy odbywajce si w zwartych skadach pocigowych. Pocigi takie prowadzone
zazwyczaj jedn lokomotyw trafiaj bezporednio od nadawcy do odbiorcy. Do tego
rodzaju organizacji przewozów wliczaj si pocigi blokowe i wahadowe [8]. S one
zestawiane bezporednio w terminalu, a nastpnie z pominiciem operacji wykonywanych
na stacjach manewrowych i rozrzdowych docieraj do odbiorcy. Pocigi wahadowe
cechuje dodatkowo stay, niezmienny skad wagonów, w którym kursuj w obydwie
strony, bez wzgldu na wykorzystanie zdolnoci przewozowej, nawet z prónymi
kontenerami w skadzie. Ponadto przewo
nik kolejowy zapewnia jedynie obsug
trakcyjn, natomiast za ca organizacj przewozu i obsug w terminalu odpowiada
spedytor, a wic bierze take na siebie cakowite ryzyko obcienia pocigu [7], [8].
Drugi rodzaj organizacji przewozów opiera si na pocigach wielogrupowych, czyli
takich, które w swoich skadach maj wagony przeznaczone do rónych miejsc odbioru.
Mog one przemieszcza si na zasadzie przewozów antenowych (rozbiórkowych) lub
w ruchu rozproszonym. Pocigi antenowe realizuj przewóz w zwartych skadach, ale
tylko do okrelonej stacji rozrzdowej [8]. Tam wagony s przegrupowywane i wczane
w skady nowych pocigów. Najmniej efektywn form organizacji przewozów stanowi
ruch rozproszony. Korzystaj z niej zwykle niewielkie terminale, obsugujce po
kilkanacie jednostek adunkowych w danym kierunku. W takich przypadkach system
bezporedni nie ma racji bytu, wymagaby bowiem uruchamiania ogromnej liczby
pocigów, w skadach których znajdowaoby si zaledwie kilka wagonów. Przesyki te
przemieszaj si zgodnie ze standardowym funkcjonowaniem sieci, a wic z operacjami
rozrzdzania i przegrupowywania na stacjach porednich i wczane czsto w skady
zwykych pocigów towarowych [8].
3. WYBRANE ASPEKTY OPTYMALIZACJI PROCESU
PRZEWOZOWEGO. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA
PROBLEMU PUSTYCH PRZEBIEGÓW W KOLEJOWYM
TRANSPORCIE KONTENERÓW
Jednym z najistotniejszych problemów, z którym borykaj si niemal wszystkie firmy
transportowo-spedycyjne s tzw. puste przebiegi, czyli pewne odcinki drogi, jakie
314
Agata Kurek, Tomasz Ambroziak
okrelony rodek transportu musi pokona bez adunku. Z sytuacj tak mamy do
czynienia zawsze, ilekro po rozadunku towaru, ponowny naadunek odbywa si w innym
miejscu. Z oczywistych wzgldów powinno si dy do minimalizacji pustych
przebiegów, jako nieekonomicznych i nieprzynoszcych przedsibiorstwom adnych
zysków.
W opinii ekspertów branowych brak zbilansowania przewozów kontenerów penych
do pustych jest podstawowym mankamentem kolejowego transportu kontenerowego
w Polsce [1]. Warto tym samym zwróci uwag na fakt, e w transporcie kolejowym
problem pustych przebiegów wydaje si bardziej skomplikowany ni w transporcie
samochodowym z racji tego, e mona go rozpatrywa w dwóch rónych aspektach, które
w przypadku transportu samochodowego praktycznie nie zachodz.
1) Pusty przebieg jako przewóz wagonami prónych kontenerów pod zaadunek.
2) Pusty przebieg jako przewóz prónych platform pod zaadunek kontenerami.
Pierwszy sposób jest niekorzystny w gównej mierze dla spedytorów, którzy zostaj
obcieni kosztem transportu kontenerów, a nie odnotowuj z tego tytuu adnego
przychodu. Drugi natomiast obcia przewo
nika, który zmuszony jest do uruchomienia
pocigu na wasny koszt. Z punktu widzenia transportu intermodalnego najwiksze
znaczenie ma pierwszy rodzaj pustych przebiegów, jako, e o transporcie intermodalnym
mona mówi dopiero wtedy, gdy danym rodkiem transportu przewoona jest okrelona
jednostka adunkowa (bez wzgldu na to, czy jest to jednostka próna, czy adowna), sam
jednak wagon wysyany pod zaadunek nie jest traktowany jako transport intermodalny.
O tym, jak istotny, z punktu widzenia optymalizacji kosztów, jest problem pustych
przebiegów, moe wiadczy fakt, e w transporcie krajowym przewóz prónych
kontenerów to ponad 70% (transport prónych kontenerów jest zdecydowanie taszy drog
kolejow ni drogow), natomiast w transporcie midzynarodowym stosunek przewozów
peny/pusty jest nieco korzystniejszy i wedug UTK utrzymuje si na poziomie 65/35 [9].
Struktura kolejowych przewozów kontenerowych zostaa przedstawiona na poniszym
wykresie.
Rys. 1. Struktura przewozów kontenerowych na sieci PKP
(ródo: opracowanie wasne na podstawie raportu UTK)
Koncepcja organizacji przemieszcze kontenerów na sieci kolejowej w Polsce …
315
Problem pustych przebiegów, wystpujcy gównie w transporcie krajowym, wynika
z koniecznoci zbierania prónych kontenerów z terminali i przesyania ich do innych
terminali pod zaadunek [5]. Mona to graficznie przedstawi w nastpujcy sposób.
terminal
kontenerowy
stacja
porednia
terminal
kontenerowy
STACJA
GÓWNA
terminal
kontenerowy
terminal
kontenerowy
stacja
porednia
terminal
kontenerowy
terminal
kontenerowy
terminal
kontenerowy
Rys. 2. Ogólny schemat procesu przewozu kontenerów
(ródo: opracowanie wasne)
Z wikszych terminali, dysponujcych du liczb prónych kontenerów do wysania,
moliwe jest uruchomienie bezporednich pocigów zwartych. W pozostaych
przypadkach kontenery zbierane s na rejonowych stacjach manewrowych i organizowane
w skady pocigowe. Przesyanie kontenerów opiera si wówczas na typowej organizacji
sieci kolejowej z terminala kontenerowego poprzez stacj manewrow i rozrzdow, jak na
rysunku powyej. Próne kontenery mog by równie – co jest sytuacj najbardziej
podan – wczane w skad adownego pocigu intermodalnego i wysyane do
okrelonego terminala.
Celem jest taka koncepcja organizacji przewozów, która przyczyni si do
zminimalizowania pustych przebiegów, a co za tym idzie zmniejszy straty
przedsibiorstwa przewozowego lub spedycyjnego wynikajce z koniecznoci
uruchomienia skadu pocigu zoonego z prónych platform przeznaczonych pod
zaadunek kontenerami lub z prónych kontenerów jadcych do terminala pod zaadunek.
W pierwszym przypadku mamy do czynienia z pustym przebiegiem z perspektywy
przewo
nika.
Mona w tej sytuacji przyj nastpujce zaoenia:
9 istnieje n terminali kontenerowych, pomidzy którymi odbywa si wymiana
kontenerów,
9 terminale te tworz ukad zamknity,
9 kady z terminali moe by zarówno odbiorc jak i dostawc,
9 znane s odlegoci pomidzy terminalami,
9 znana jest wielko przewozu aij pomidzy i-tym oraz j-tym terminalem wyraona
liczb kontenerów.
316
Agata Kurek, Tomasz Ambroziak
Dla kadego z terminali kontenerowych mona okreli liczb wagonów niezbdnych do
wywiezienia okrelonej liczby kontenerów, wyraon wzorem:
n
¦a
wi
(1)
ij
j z1
oraz liczb wagonów niezbdnych do przywiezienia okrelonej liczby kontenerów
wyraon wzorem:
n
¦a
pi
(2)
ij
j z1
Wielkoci te s równe dla ogóu terminali:
n
n
¦ p ¦w
i
j z1
i
(3)
j z1
Jednak w przypadku pojedynczego punktu wielkoci te zwykle nie s równe. Terminale,
dla których zachodzi nierówno wi > pi naley potraktowa jako odbiorców prónych
kontenerów, natomiast terminale, dla których zachodzi wi < pi naley potraktowa jako
dostawców prónych kontenerów.
W powyszym przypadku problem minimalizacji pustych przebiegów mona zatem
w duym uproszczeniu sprowadzi do klasycznego zagadnienia transportowego.
Zagadnienie to jest szczególnym przypadkiem ogólnego zadania programowania
liniowego, do którego mona zastosowa algorytm simpleks. Naley jednak zwróci
uwag, e rozwizanie uzyskane przy pomocy tej metody moe by nieefektywne [4], [6].
Skuteczniejsz metod rozwizywania modeli transportowych jest algorytm transportowy,
który podobnie jak algorytm simpleks opiera si na procedurze iteracyjnej (pocztkowe
rozwizanie dopuszczalne poprawia si w kolejnych iteracjach), ale uwzgldnia posta
problemu przejawiajc si w specyficznej strukturze warunków ograniczajcych [4].
Rozwizanie tego zagadnienia nie obejmuje minimalizacji przemieszcze kontenerów,
a jedynie problem pustych przebiegów wagonów. Jest to wic ujcie minimalizacji
z punktu widzenia przewo
nika, o tyle jednak istotne, e obecnie coraz czciej
przedsibiorstwa, wychodzc naprzeciw oczekiwaniom klientów i chcc zapewni jak
najbardziej kompleksow usug, cz rol przewo
nika i operatora logistycznego. Taki
model wprowadzia par lat temu chociaby spóka CTL Logistics. Na podobnych
zasadach funkcjonuje równie grupa PKP Cargo Logistics.
W drugim przypadku mamy do czynienia z problemem pustych przebiegów
z perspektywy operatora logistycznego, a wic zarzdcy, a czasem waciciela kontenerów,
którego celem jest przesanie z wykorzystaniem transportu kolejowego prónych
kontenerów pod zaadunek z jednego terminala do drugiego najmniejszym moliwym
kosztem. Sytuacj t mona graficznie przedstawi w poniszy sposób (rys. 3). Terminale
a1 – a3 to punkty dysponujce nadwykami kontenerów, penice w tym przypadku
funkcj dostawców. Terminale b1 – b4 to punkty zgaszajce zapotrzebowanie na próne
kontenery, a wic odbiorcy, którzy bd zaopatrywani przez terminale a1 – a3. Zadanie
Koncepcja organizacji przemieszcze kontenerów na sieci kolejowej w Polsce …
317
transportowe w tym przypadku sprowadza si w pewnym uproszczeniu do opracowania
takiego planu przewozu kontenerów, aby czny koszt transportu ze wszystkich punktów
nadania (terminali a1 – a3) do wszystkich punktów odbioru (terminali b1 – b4) by jak
najmniejszy, przy czym musi zosta speniony warunek, e wszystkie potrzeby odbiorców
zostan zaspokojone.
b1
a1
b2
a2
b3
a3
b4
Rys. 3. Graficzne przedstawienie przemieszcze prónych kontenerów pomidzy terminalami
(ródo: opracowanie wasne)
Problem opisany w przypadku drugim mona caociowo przedstawi w nastpujcy
sposób. Dostawcy (producenci towarów) o danych moliwociach produkcyjnych
dostarczaj swój towar w okrelonych jednostkach adunkowych do odbiorców wg ich
zapotrzebowa. Zapotrzebowanie odbiorców warunkuje liczb jednostek adunkowych
przewoonych w okrelonych relacjach pomidzy terminalami a1 – a3 a terminalami b1 –
b4. Sposób dostarczenia adunku w relacjach od dostawców do terminali oraz od terminali
do odbiorców nie jest brany pod uwag, natomiast pomidzy terminalami a1 – a3 a
terminalami b1 – b4 towar przesyany jest transportem kolejowym (rys. 4).
TERMINALE
TERMINALE
b1
DOSTAWCY
ODBIORCY
1
a1
1
b2
2
a2
i
b3
j
a3
I
b4
transport
kolejowy
J
Rys. 4. Graficzne przedstawienie przemieszcze prónych kontenerów pomidzy terminalami
z uwzgldnieniem dostawców i odbiorców
(ródo: opracowanie wasne)
318
Agata Kurek, Tomasz Ambroziak
Po wyadunku towaru w miejscu odbioru, próne kontenery wracaj do terminali b1 – b4.
Kontenery te naley przesa do miejsc zapotrzebowa, czyli do dostawców,
wspópracujcych z terminalami a1 – a3 przy zaoeniu minimalizacji pustych przebiegów.
Trzeba mie na uwadze, e w zagadnieniach praktycznych minimalizacja pustych
przebiegów w kolejowym transporcie kontenerowym jest problemem bardzo
skomplikowanym i znacznie trudniejszym do rozwizania metodami optymalizacji
liniowej. Wród wielu ogranicze naley uwzgldni m. in. nastpujce:
x Kontenery wystpuj w rónych rozmiarach. Trzeba zatem wzi pod uwag
zapotrzebowanie odbiorców na konkretne rozmiary kontenerów.
x Kontenery maj rónych wacicieli. Wacicielem moe by operator logistyczny
w Polsce lub spedytor zagraniczny. Nie zachodzi zatem sytuacja, w której
wszystkie terminale mog by zarówno dostawcami jak i odbiorcami wszystkich
kontenerów.
x Usugi transportowe wiadcz róni przewo
nicy kolejowi. Okreleni operatorzy
logistyczni wspópracuj z okrelonymi przewo
nikami kolejowymi.
4. PODSUMOWANIE, WNIOSKI KOCOWE
W niniejszym artykule podjto prób zarysowania problematyki dotyczcej kolejowego
transportu kontenerowego w Polsce w ujciu wybranych aspektów optymalizacji. Jednym
z gównych problemów transportowych s tzw. puste przebiegi, które zostay
przedstawione z punktu widzenia przewo
nika i operatora logistycznego. Celem artykuu
nie byo rozwizanie wymienionych problemów, a jedynie ich zdefiniowanie, które ma
sta si niejako punktem wyjcia do dalszych bada naukowych. Celem tych bada ma by
opracowanie koncepcji optymalizacji przemieszcze prónych kontenerów na sieci PKP,
która pozwoli lepiej wykorzysta tabor oraz jednostki adunkowe.
Usugi w zakresie kolejowych przewozów kontenerowych wiadczy obecnie w Polsce
siedmiu licencjonowanych przewo
ników. Koncepcj optymalizacji przewozów
naleaoby rozpatrywa dla kadego z nich oddzielnie, poniewa s to firmy konkurujce
ze sob i z oczywistych wzgldów nie jest moliwe opracowanie jednego spójnego planu
przewozowego dla wszystkich przewo
ników razem. Podobna sytuacja wystpuje
w obszarze usug spedytorskich. Kady z operatorów logistycznych korzysta
z okrelonych, najczciej wasnych terminali kontenerowych, wikszo z nich dysponuje
równie wasnymi jednostkami adunkowymi. Powoduje to pewne ograniczenia
w przesyaniu midzy terminalami prónych kontenerów, bowiem nie zawsze moliwa jest
wspópraca pomidzy spedytorami.
Dlatego te w dalszych badaniach autorka niniejszego artykuu bdzie posugiwaa si
danymi przewozowymi PKP Cargo. To najwikszy przewo
nik na rynku przewozów
kontenerowych w Polsce (72% udziau w rynku) wspópracujcy zarazem z najwiksz
liczb terminali takich operatorów logistycznych jak Cargosped, Polzug i Spedcont.
Koncepcja organizacji przemieszcze kontenerów na sieci kolejowej w Polsce …
319
Bibliografia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Antonowicz M.: Kolejowy transport towarowy, w: Euro Logistics. luty/ marzec 2013.
Jacyna M.[red.]: The logistics system of Poland and transport co-modality. OWPW, Warszawa 2011.
Jacyna M.: Wybrane zagadnienia modelowania systemów transportowych. OWPW, Warszawa 2009.
Kukua K. [red.]: Badania operacyjne w przykadach i zadaniach. PWN, Warszawa 1996.
Mindur L. Uwarunkowania rozwoju rynku transportu kombinowanego/intermodalnego w Polsce w latach
1993-2009. w: Raport: Tiry na tory, towary na kolej, ód
2010.
Siudak M.: Badania operacyjne. OWPW, Warszawa 1998.
Stokosa J.: Transport intermodalny, technologia i organizacja. Lublin 2011, s. 12-19.
winiarski S.: System przewozów intermodalnych, w: Raport: Tiry na tory, towary na kolej. ód
2010.
Urzd Transportu Kolejowego: Analiza rynku kolejowych przewozów intermodalnych. Warszawa 2012,
s.13-31.
CONCEPTUAL DESIGN OF CONTAINER MOVEMENT ORGANISATION
IN THE RAIL NETWORK IN POLAND.
SELECTED ASPECTS OF MOVEMENT PROCESS OPTIMISATION
Summary: The article presents the issues of rail container transportation in Poland in the context of selected
aspects of optimisation. The first part outlines the functioning of this type of transportation on the transport
market. Then, the basis of the process of the containers movement organisation is presented and its
weaknesses are shown such as a problem of empty runs.
Keywords: rail container transportation, optimisation, empty run