Ocena ilościowa wpływu opóźnień pociągu na jakość kolejowych

PRACE
NAUKOWE
z. 70
POLITECHNIKI
WARSZAWSKIEJ
Transport
2009
Jerzy KWAĝNIKOWSKI, Grzegorz GRAMZA, Adrian GILL
Politechnika Poznaska
Instytut Silników Spalinowych i Transportu
ul. Piotrowo 3, 60-965 Pozna
[email protected]
[email protected]
[email protected]
OCENA ILOĝCIOWA WPŁYWU OPÓħNIE POCIXGU NA JAKOĝû
KOLEJOWYCH PASAĩERSKICH USŁUG PRZEWOZOWYCH
Streszczenie
W pracy zawarto koncepcj oceny ilociowej wpływu opó
nie pocigu na jako realizowanych
kolejowych pasaerskich usług przewozowych. Szczególnie uwzgldniono czasowe kryteria oceny jakoci usług
przewozowych. Przedstawiono ogóln problematyk oceny jakoci realizowanych usług z punktu widzenia
pasaerów oraz ogólny opis prezentowanej koncepcji. Zamieszczono przykład zastosowania proponowanej
koncepcji, w którym wykorzystano cyfrowy symulator procesu ruchu pocigu RSEL.
Słowa kluczowe: jako przewozów, zakłócenia ruchowe, symulacja procesu ruchu pocigu
1. JAKO[ W KOLEJOWYCH PRZEWOZACH PASAERSKICH
Jako traktuje si jako właciwo zbiorcz, niemianowan, niemierzaln lecz dajc
si opisywa i wyznacza ilociowo jako wynikowe natenie oddziaływajcych na ni
najistotniejszych czynników [7]. W literaturze nie ma zgodnoci w zakresie ustalania zbioru
istotnych kryteriów oceny jakoci. Na wybór kryteriów oceny jakoci w przewozie osób, maj
wpływ preferencje podrónych. Preferencje te wyraaj uporzdkowany zbiór kryteriów,
decydujcych o wyborze konkretnego sposobu zaspokojenia danej potrzeby. Zbiór tych
kryteriów, wraz z opisem ich wartoci stanowi wzorzec preferencji. Liczba kryteriów moe
wynosi od kilku do kilkudziesiciu [4]. W sektorze usług transportowych ich właciwoci
jakociowe zwizane s najczciej m. in. Z odległoci przestrzenn, czasem i przedmiotem
przewozu. Tabela 1 zawiera najwaniejsze jakociowe właciwoci usług transportowych.
Podstawow cech jakoci usługi przewozowej jest czas jej realizacji [1]. Czas
przejazdu uzaleniony jest w duym stopniu od prdkoci ruchu pocigów, która jest
kolejnym miernikiem jakoci w przewozach kolejowych [5]. Cechami jakoci usług
przewozowych zwizanymi z czasem s [6]:
•
•
•
•
•
całkowity czas podróy,
czsto,
dostpno,
niezawodno,
regularno i punktualno.
Jerzy Kwanikowski, Grzegorz Gramza, Adrian Gill
98
Tabela 1. Najwaniejsze jakociowe właciwoci usług transportowych
Zwizane z odległoci
przestrzenn
− dostpno do sieci
transportowej
− bezporednio
− długo i wydłuenie drogi
− przepustowo
Zwizane z czasem
− szybko
− dostpno w czasie
− niezawodno
− czstotliwo
− rytmiczno
− regularno
− punktualno, terminowo
ródło: opracowanie własne na podstawie [19][21][22]
Zwizane z przedmiotem przewozu
− masowo
− bezpieczestwo: czstotliwo
wypadków i uszkodze oraz tzw.
bezpieczestwo kryminalne
− wygoda pasaera (komfort)
− pewno
− kompleksowo obsługi
Czas zatrzymania pocigu na stacji poredniej lub kocowej jest stosunkowo łatwy do
okrelenia i pomiaru, przeciwnie strat czasu i jej skutek trudno jest ucili. Dla kadego
z elementów systemu transportowego, np. przewo
nika czy pasaera, opó
nienia bd
powodowały inne skutki, najczciej finansowe. Poziom jakoci oferowanych usług ocenia
konsument usługi przewozowej – pasaer. Dla pasaera opó
nienia pocigu skutkuj przede
wszystkim stratami czasu. Analizujc preferencje pasaerów mona stwierdzi, e
w hierarchii wanoci cech okrelajcych jako usług punktualno jest wana dla 62%,
a czas podróy dla 45% pasaerów [8][16]. Podstaw do oceny jakoci usług w ruchu
pasaerskim stanowi rozkład jazdy pocigów pasaerskich podawany do publicznej
wiadomoci. PKP przyjmuj, e pocig punktualny to taki który ma nie wicej ni 10 min
spó
nienia na stacji kocowej w stosunku do planowego czasu przyjazdu [2].
Inynieria ruchu kolejowego wprowadza pojcie zakłóce ruchu (zakłóce ruchowych),
które s spowodowane kolizj w ruchu rzeczywistym. W rzeczywistoci bowiem ze wzgldu
na róne przyczyny wystpuj odstpstwa i nieprawidłowoci w realizacji ruchu pocigów
według rozkładu jazdy [17][23]. Nieprawidłowoci w realizacji rozkładu jazdy wystpuj
głównie jako analizowane w pracy opó
nienia pocigów, rzadziej jako jazda przed czasem
rozkładowym.
Kady z elementów systemu transportowego: infrastruktura, przewo
nik, przewoony
towar czy pasaer mog by przyczyn zakłóce. Pochodzi mog one równie
z bezporedniego otoczenia systemu transportowego, co jest szczególnie widoczne
w miejscach styku rónych gałzi systemu transportowego np. wypadki na przejazdach
kolejowych. Czynniki atmosferyczne i rodowiskowe równie mog by ródłem zakłóce, co
ma miejsce nie tylko w przewozach kolejowych ale i innych gałziach transportu np.
transporcie lotniczym.
Denie do jak najwikszej oczekiwanej terminowoci mona zrealizowa wydłuajc
czas operacji ruchowych (zapasy czasu operacyjnego) lub zwikszajc przerwy w obcieniu
poszczególnych składników sieci (zapasy czasu midzyoperacyjnego). Pierwszy sposób ma na
celu zwikszenie terminowoci pojedynczych pocigów, a drugi zmniejszenie zasigu tzw.
zakłóce wtórnych [23]. Sposoby te jednak nie eliminuj fizycznych przyczyn zakłóce,
a jedynie eliminuj ich skutki.
Czste opó
nienia pocigów i realizowanie przewozów z odstpstwami od rozkładu
jazdy oznacza spadek jakoci usług przewozowych. Moe to spowodowa pogorszenie
konkurencyjnoci kolei w stosunku do innych rodzajów transportu [15]. Skutkiem tego moe
by zmniejszenie liczby klientów (np. pasaerów) i utrata ich zaufania, co prowadzi do
zmniejszenia przychodów przewo
ników, i zarzdcy infrastruktury, a wic spadek
rentownoci przewozów. Efektem jest ograniczenie liczby kursujcych pocigów, a nawet
Ocena ilociowa wpływu opó
nie pocigu na jako kolejowych pasaerskich usług przewozowych
99
zamknicie linii. Zamknicie linii przesuwa ewentualny potok pasaerów do innych szlaków
komunikacyjnych i nastpuje dalszy spadek przewozów. Przy silnej konkurencji innych gałzi
systemu transportowego zasadne jest badanie jakoci realizowanych usług przewozowych,
szczególnie pod wzgldem kryteriów czasowych. Praca przedstawia koncepcj szacowania
ilociowego wpływu opó
nie pocigu na jako realizowanych usług, szczególnie ze
wzgldu na czasowe kryteria oceny. Wykorzystanie analizy symulacyjnej umoliwia ocen
jakoci realizowanych zada przewozowych ex post, lub ex ante.
2. OPIS PROPONOWANEJ KONCEPCJI OCENY JAKOCI KOLEJOWYCH
PASAERSKICH USŁUG PRZEWOZOWYCH
Zadanie przewozowe (ZP) realizowane jest na okrelonej drodze przewozu, przy uyciu
okrelonych rodków transportu, według wczeniej ustalonego rozkładu jazdy. Zakłócenia
ruchowe powstajce w trakcie realizacji zadania mog spowodowa powstawanie opó
nie
w przewozie. Skutek opó
nienia bdzie inny dla kadego z elementów systemu
transportowego i jego otoczenia np. dla konsumenta usługi transportowej – pasaera,
przewo
nika czy sektora infrastruktury. Dla wyznaczenia miary skutków zakłóce w ruchu
kolejowym przyjto zbiór E elementów z punktu widzenia których ocenia si skutki zakłóce:
E = { e1 , e2 , e3 , e4 } ,
gdzie: e1
e2
e3
e4
(1)
–przewo
nik
–klient (pasaer i usługobiorca na rynku przewozu ładunków)
–sektor infrastruktury
–toczenie systemu transportowego.
Załoono nastpujce wagi elementów q(ej), dla których ocenia si skutki zakłóce:
( )
( )
( )
( )
q e1 = 0,5 , q e2 = 0,7 , q e3 = 0,3 , q e4 = 0,1 .
(2)
W niniejszym artykule skupiono si wyłcznie na oszacowaniu skutków zakłóce
majcych wpływ na jako realizowanych przewozów z punktu widzenia konsumentów usług
transportowych – pasaerów e2. Miara jakoci powinna opiera si szczególnie na kryteriach
oceny wanych dla pasaerów tzn. zwizanych z czasem i bezpieczestwem przewozów.
Kryteria oceny mog by kryteriami ilociowymi lub jakociowymi. Dla ilociowych
kryteriów oceny przyporzdkowuje si miary ocenowe i liczbowe z wykorzystaniem
przedziałów kryterialnych opartych o wartoci kryteriów lub opracowane wska
niki. Jeeli
mierzalna warto skutku według danego kryterium zawiera si w proponowanym przedziale
kryterialnym to danemu kryterium przyporzdkowuje si odpowiedni miar ocenow
i liczbow z tego przedziału. Przedziały kryterialne zostały opracowuje si oddzielnie dla
kadego z kryteriów ilociowych.
Wartociom skutków zakłóce ocenianych według jakociowych kryteriów oceny
przyporzdkowuje si miary ocenowe i liczbowe z wykorzystaniem przedstawionych
pomocniczych tabel z opracowanymi przykładowymi miarami kryteriów oceny. Jeeli warto
skutku zakłócenia według danego kryterium odpowiada opisowi miary kryterium z tabeli, to
danemu kryterium przyporzdkowuje si odpowiedni miar ocenow i liczbow. Tabele
słuce do oceny skutków zakłóce zostały opracowuje si oddzielnie dla kadego
z kryteriów jakociowych.
Jerzy Kwanikowski, Grzegorz Gramza, Adrian Gill
100
Zbiory miar ocenowych ]O i miar liczbowych ]L skutków zakłóce zawieraj
5 elementów:
Φ O = {ϕ O1 , ϕ O 2 , ϕ O 3 , ϕ O 4 , ϕ O 5 },
gdzie:
ϕ O1
(3)
–aden,
ϕO 2
–mały,
ϕO3
–redni,
ϕO 4
–duy,
ϕO5
–bardzo duy,
Φ L = { 0, 1, 2, 3, 4} .
(4)
Dla wyznaczenia wpływu opó
nie pocigu, jako skutków zakłóce, dla konsumenta
usług transportowych e2 przyjto zbiór kryteriów według których ocenia si skutki zakłóce
K e2 oraz zbiór wag tych kryteriów Q K e2 .
( )
( ( ))
( ) { ( ) ( ) ( ) ( )}
(5)
( ( )) { ( ( )) ( ( )) ( ( )) ( ( ))}
(6)
K e2 = k11 e2 , k 21 e2 , k 22 e2 , k 23 e2 ,
Q K e2 = q k11 e2 , q k 21 e2 , q k 22 e2 , q k 23 e2
( ( ))
( ( ))
( ( ))
( ( ))
q k11 e2 = 0,8 , q k 21 e2 = 0,5 , q k 22 e2 = 0,3 , q k23 e2 = 0,5
1
1
( )
gdzie: k e2
( )
k21 e2
( )
k22 e2
( )
k23 e2
(7)
– wpływ zakłócenia na bezpieczestwo konsumenta usług transportowych
(pasaera lub przewoonego ładunku) – tabela 2
–kryterium zwizane z punktualnoci realizacji zadania przewozowego –
zgodnoci przejazdu z ustalonym planem przewozów oparte o rónic ^ti
w rzeczywistym i wczeniej załoonym czasem realizacji zadania na
kadym z odcinków midzyprzystankowych.
–kryterium zwizane ze zmian czasu realizacji zadania przewozowego,
wydłuenie czasu podróy w stosunku do rozkładowego dla ruchu
pasaerskiego, wydłuenie czasu dostawy dla ruchu towarowego oparte
o rónic ^ti w rzeczywistym i wczeniej załoonym czasem realizacji
zadania na kadym z odcinków midzyprzystankowych.
–kryterium zwizane z kosztem łcznym straty czasu klienta usług
transportowych ze wzgldu na wystpujce zakłócenia oparte o rónic Δt
i
w rzeczywistym i wczeniej załoonym czasem realizacji zadania na
kadym z odcinków midzyprzystankowych.
Zarówno kryteria jak i ich wagi mog by w łatwy sposób zmienione i dostosowane do
aktualnych potrzeb. Istnieje równie moliwo wprowadzenia dodatkowych kryteriów, nie
zmienia to przyjtej koncepcji ilociowego szacowania wpływu opó
nie na jako
przewozów.
Ocena ilociowa wpływu opó
nie pocigu na jako kolejowych pasaerskich usług przewozowych
101
Tabela 2. Przykłady miar ocenowych kryteriów jakociowych oceny skutków zakłóce dla konsumenta usług
transportowych
Kryteria oceny skutków zakłóce dla konsumenta usług transportowych e2
( )
ĩaden
Mały
ĝredni
DuĪy
Bardzo duĪy
Kryterium k11 e2 zwizane z wpływem zakłócenia na bezpieczestwo pasaera
bez wpływu na bezpieczestwo pasaera lub przewoonego ładunku
uwizienie rozumiane jako odcicie od otoczenia zewntrznego (lub brak
moliwoci kontynuacji podróy) przynajmniej 250 osób na czas dłuszy ni 2
godziny albo innej liczby osób, jeeli iloczyn liczby osób i czasu uwizienia
(w godzinach) wynosi co najmniej 500
hospitalizacja co najmniej jednego pasaera przez co najmniej 24 godziny
zranienie co najmniej 6 pasaerów i hospitalizacja przynajmniej jednej z tych osób
przez co najmniej 24 godziny
mier co najmniej jednego pasaera
ródło: opracowanie własne na podstawie [18]
Podstaw do opracowania kryteriów zwizanych z czasem jest czas opó
nienia pocigu,
który powinien by obliczany w kadym planowym punkcie zatrzymania pocigu (lub
punktach wybranych), a nie jedynie w punkcie kocowym [2]. Przyrost czasu ^ti realizacji
zadania przewozowego na i-tym odcinku na skutek wystpienia zakłóce ruchu mona
przedstawi:
Δt i = t Z i − t BZ i [min]
(8)
gdzie: Δti – przyrost czasu realizacji zadania przewozowego na i-tym odcinku z powodu
zakłóce ruchu [min],
tZ i
– czas realizacji zadania z wystpujcymi zakłóceniami na i-tym odcinku [min],
t BZ i
– planowany czas realizacji zadania bez zakłóce na i-tym odcinku [min].
Dla całej drogi przewozu wzór na łczny przyrost czasu realizacji zadania ze wzgldu
na wystpujce zakłócenia przyjmie posta:
n
n §
·
Δt = ¦ Δti = ¦ ¨¨ t Z i − t BZ i ¸¸ [min]
i =1
i =1©
¹
(9)
Na podstawie przyjtego sposobu wyznaczania przyrostu czasu realizacji ZP kryteria
zwizane z czasem zostały opracowane nastpujco:
( )
k21 e2
–kryterium zwizane z punktualnoci realizacji zadania przewozowego –
zgodnoci przejazdu z ustalonym planem przewozów oparte o rónic ^ti w rzeczywistym
i wczeniej załoonym czasem realizacji zadania na kadym z odcinków
midzyprzystankowych.
Dla tego kryterium przyjto nastpujce przedziały kryterialne i odpowiadajce im
miary ocenowe i liczbowe punktualnoci realizacji zadania przewozowego na i-tym odcinku
z powodu zakłóce ruchu [min] dla przewozów pasaerskich:
Jerzy Kwanikowski, Grzegorz Gramza, Adrian Gill
102
Δti > 30
20 < Δti ≤ 30
10 < Δti ≤ 20
3 < Δti ≤ 10
Δti ≤ 3
­bardzo duzy
­4
°duzy
°3
°°
°°
1
1
ϕOk2i (e2 ) = ®Ğredni
ϕ Lk 2i (e2 ) = ®2
°maly
°1
°
°
°¯bardzo maly
°¯0
(10)
Otrzymuje si miary ocenowe i liczbowe skutków zakłóce w oparciu o kryterium
k e2 dla wszystkich odcinków midzyprzystankowych. Łczna miara ocenowa i liczbowa
zakłócenia według tego kryterium dla całej drogi przewozu przyjmie posta:
1
2
( )
ϕ Ok 2 (e 2 ) = max ­®ϕ Ok 2 (e 2 ) ½¾ ,
1
1
¯
i
¿
ϕ Lk 2 (e 2 ) = max ­®ϕ Lk 2 (e 2 ) ½¾
1
1
¯
¿
i
(11)
( )
k22 e2
– kryterium zwizane ze zmian czasu realizacji zadania przewozowego,
wydłuenie czasu podróy w stosunku do rozkładowego dla ruchu pasaerskiego, wydłuenie
czasu dostawy dla ruchu towarowego oparte o rónic ^ti w rzeczywistym i wczeniej
załoonym czasem realizacji zadania na kadym z odcinków midzyprzystankowych.
Dla tego kryterium przyjto nastpujce przedziały kryterialne i odpowiadajce im
miary ocenowe i liczbowe opó
nie w realizacji zadania przewozowego na i-tym odcinku
z powodu zakłóce ruchu [min] dla przewozów pasaerskich:
Δti > 90
45 < Δti ≤ 90
25 < Δti ≤ 45
10 < Δti ≤ 25
Δti ≤ 10
­bardzo duzy
°duzy
°°
k 22 (e2 )
ϕOi = ®Ğredni
°maly
°
°¯bardzo maly
­4
°3
°°
k 22 (e 2 )
ϕ L i = ®2
°1
°
°¯0
(12)
Otrzymuje si miary ocenowe i liczbowe skutków zakłóce w oparciu o kryterium
2
2
( )
k e2 dla wszystkich odcinków midzyprzystankowych. Łczna miara ocenowa i liczbowa
zakłócenia według tego kryterium dla całej drogi przewozu przyjmie posta:
ϕ Ok 2 (e 2 ) = max ­®ϕ Ok 2 (e 2 ) ½¾ ,
2
2
¯
i
¿
ϕ Lk 2 (e 2 ) = max ­®ϕ Lk 2 (e 2 ) ½¾
2
2
¯
i
¿
(13)
( )
k23 e2
–kryterium zwizane z kosztem łcznym straty czasu pasaera ze wzgldu na
wystpujce zakłócenia oparte o rónic Δti w rzeczywistym i wczeniej załoonym czasem
realizacji zadania na kadym z odcinków midzyprzystankowych.
Koszt ten zwizany jest z wielkoci potoku podrónych (zapełnieniem pojazdu) i jego
struktur. Przyjmuje si, e odpowiada on utraconym potencjalnym zarobkom, które
pasaerowie mogliby uzyska, podczas przejazdu pocigiem. Potok pasaerów jest zmienny w
zalenoci od rodzaju pocigu. Na trasie przejazdu pocigu okreli mona odcinki
o maksymalnym i minimalnym potoku pasaerów. Warto redni PS zmieniajcego si
potoku pocigowego oblicza si z uwzgldnieniem pracy przewozowej netto wykonanej przez
pocig na rozpatrywanej trasie według wzoru [3]:
Ocena ilociowa wpływu opó
nie pocigu na jako kolejowych pasaerskich usług przewozowych
Ps =
P1 l1 + P2 l 2 + ... + Pi li + ... + Pn l n
[pas.]
l1 + l 2 + ... + li + ... + l n
103
(14)
gdzie: n
–liczba odcinków połoonych midzy kolejnymi punktami handlowymi
pocigu
Pi –liczba pasaerów w pocigu na i-tym odcinku
li –długo i-tego odcinka w km.
Struktur potoku pasaerów mona podzieli w zalenoci od przynalenoci do
okrelonej grupy społecznej. Wyróni mona 2 główne grupy pasaerów:
ai
osoby pracujce, podróujce słubowo lub w drodze do pracy na i-tym
odcinku,
– osoby niepracujce – emerytów, rencistów, uczniów i studentów na i-tym
bi
odcinku.
Zgodnie z powyszym wzór na wyznaczenie potoku przyjmie posta:
–
Ps =
(a
1
)
(
)
(
)
(
)
+ b1 l1 + a2 + b2 l2 + ... + ai + bi li + ... + an + bn ln
[pas.].
l1 + l2 + ... + li + ... + ln
(15)
Koszt czasu przejazdu pasaerów nie bdzie zaleny od długoci li i-tego odcinka a od
czasu jego przebycia ti oraz od kosztu jednostki czasu dla danej grupy i wielkoci danej grupy
w strukturze potoku. Dla osób pracujcych z grupy a koszt jednostkowy czasu bdzie równy
kosztowi czasu utraconego na podró pocigiem, który mógłby wykorzystany na prac
zarobkow. Koszt ten jest wyznaczony w oparciu o wielko redniej płacy w gospodarce. Dla
danych według Głównego Urzdu Statystycznego przecitne godzinowe wynagrodzenie brutto
pracowników ogółem w pa
dzierniku 2006 r. wynosiło 15,55 zł/h [20]. Daje to koszt
jednostkowy czasu pasaerów z grupy a w strukturze potoku równy 0,26 zł/min brutto. Dla
osób niepracujcych z grupy b – emerytów, rencistów, uczniów i studentów ze wzgldu na
brak pracy zarobkowej przyjto koszt jednostkowy czasu utraconego na podró pocigiem
w oparciu o współczynniki wartoci strat czasu jazdy w zalenoci od struktury potoku
pasaerów z literatury. W pracach [1], [21] przedstawione s trzy warianty zalenoci
współczynników a:b (tabela 3).
Tabela 3. Warianty współczynników wartoci strat czasu jazdy pasaerów
w zalenoci od struktury potoku
Współczynnik a dla grupy osób
pracujcych
0,75
1
1
Współczynnik b dla grupy osób niepracujcych
(emerytów rencistów, studentów i uczniów)
0,50
0,75
0,50
ródło: opracowanie własne.
Wzór na wyznaczenie kosztu czasu przejazdu potoku pasaerów na i-tym odcinku
przedstawia si nastpujco:
(
)
K pi = KAR ai ⋅ k a + bi ⋅ k b t i [zł]
gdzie: k a
(16)
– koszt jednostkowy czasu pasaerów z grupy a w strukturze potoku [zł/min]
kb – koszt jednostkowy czasu pasaerów z grupy b w strukturze potoku [zł/min]
ti – czas przejazdu i-tego odcinka [min]
Jerzy Kwanikowski, Grzegorz Gramza, Adrian Gill
104
KAR
–współczynnik kary za opó
nienie; przyjty został ze wzgldu na
zrónicowanie typów pocigów pasaerskich w oparciu o cen biletu za
przejazd, na podstawie pracy [14]:
k = 1 dla pocigu osobowego
k = 1,7 dla pocigu pospiesznego
k = 1,8 dla pocigu TLK
k = 3,4 dla pocigu kwalifikowanego (Ex, IC, EC).
Dla całej drogi przewozu wzór przyjmuje posta:
n
n
i =1
i =1
(
)
K p = ¦ K pi = ¦ KAR ai ⋅ k a + bi ⋅ k b t i [zł]
(17)
W wyniku wystpujcych zakłóce czas jazdy wydłua si o ^ti zwikszajc koszty
przejazdu pasaerów na poszczególnych odcinkach tracone na przejazd. Koszt straty czasy
pasaerów na poszczególnych odcinkach odnosi si dla pasaerów wysiadajcych z pocigu
po przejechaniu danego odcinka (koczcych podró):
(
)
K pz i = KAR ai ⋅ k a + bi ⋅ k b Δt i [zł],
(18)
(
(19)
a dla całej drogi przewozu:
n
n
i =1
i =1
)
K pz = ¦ K pz i = ¦ KAR ai ⋅ k a + bi ⋅ k b Δ t i [zł].
Przyjto nastpujce przedziały kryterialne i odpowiadajce im miary ocenowe
i liczbowe kosztów łcznych straty czasu pasaerów z powodu zakłóce ruchu [zł]:
K pz > 2000
1200 < K pz ≤ 2000
600 < K pz ≤ 1200
200 < K pz ≤ 600
K pz ≤ 200
­bardzo duzy
°duzy
°°
3
ϕOk2 (e2 ) = ®Ğredni
°maly
°
°¯bardzo maly
­4
°3
°°
3
ϕ Lk 2 (e2 ) = ®2
°1
°
°¯0
(20)
Otrzymuje si miary ocenowe i liczbowe skutków zakłóce w oparciu o kryterium
k23 e2 dla wszystkich odcinków midzyprzystankowych. Łczna miara ocenowa i liczbowa
zakłócenia według tego kryterium dla całej drogi przewozu przyjmie posta:
( )
ϕ Ok 2 (e 2 ) = max ­®ϕ Ok 2 (e 2 ) ½¾ , ϕ Lk 2 (e 2 ) = max ­®ϕ Lk 2 (e 2 ) ½¾
3
3
¯
i
3
¿
3
¯
i
¿
(21)
Łczna miara wartoci skutków wszystkich zakłóce ze zbioru Z pab dla elementu
e2 pasaerów moe zosta wyraona:
Ocena ilociowa wpływu opó
nie pocigu na jako kolejowych pasaerskich usług przewozowych
(Z
LSK
=
+
(
gdzie: LSK Z
pab
) ¦
, e2 =
LSK
α
(OP
¦α
­°
ª
®q e2 ⋅ «¦
°̄
¬ κ
¦γ
(ϕ (OP
¦β
­°
ª
®q e2 ⋅ «¦
°̄
¬ κ
¦γ
(ϕ ( N Z
, e2
p ab
( )
( )
)
L
L
p ab
k ,α
p ab
k ,α
ab
p
k ,β
)
, e2 +
¦β
LSK
( NZ
p ab
k ,β
)
, e2 =
( ))⋅ q (k (e )))º» °¾ +
, e 2 , k κγ e 2
γ
κ
½
2
,
(22)
¼ °¿
( ))⋅ q (k (e )))º» °¾
, e 2 , k κγ e 2
γ
κ
½
2
¼ °¿
– łczna miara wartoci skutków wszystkich zakłóce ze zbioru Z pab ,
tj. nieplanowych zwolnie prdkoci pocigu i ogranicze prdkoci,
dla elementu e2– pasaerów pocigu,
– _-te ograniczenie prdkoci znajdujce si na k-tym odcinku drogi Pab,
OPk ,α
p ab
NZ k , β
– `-te nieplanowe zwolnienie prdkoci (lub zatrzymanie) na k-tym
odcinku drogi Pab,
– waga elementu e2– pasaerów pocigu nalecego do zbioru E –
elementów z punktu widzenia których ocenia si skutki zakłóce,
– waga {-tego kryterium oceny skutków zakłóce dla elementu e2 o | -tej
mierze,
( )
q e2
( ( ))
q kκγ e2
(
ϕ ( NZ
pab
105
)
drogi P dla elementu e wg {-tego kryterium o |-tej mierze,
, e , k (e )) – miara liczbowa skutków `-tego nieplanowego zwolnienia odcinku k
ϕ L OPk ,α , eε , kκγ (eε ) – miara liczbowa skutków _-tego ograniczenia prdkoci na odcinku k
p ab
L
ab
ab
p
k ,β
ε
γ
κ
z
ε
drogi Pab dla elementu ez wg {-tego kryterium o |-tej mierze.
3. PRZYKŁAD OCENY JAKOCI REALIZACJI KOLEJOWEGO PASAERSKIEGO
ZADANIA PRZEWOZOWEGO
Przedmiotem przykładowej analizy s skutki opó
nie pocigu wpływajce jako
kolejowych przewozów pasaerskich. Opó
nienia pocigu bdce skutkiem zakłócenia
ruchowego s zdarzeniami niepodanymi w trakcie realizacji zadania przewozowego.
Przykładowe zadanie przewozowe jest realizowane przez pospieszny pocig pasaerski nr
8310 BARBAKAN relacji Szczecin Gł. Kraków Gł. Osob. Dane szczegółowe zadania
pochodz ze słubowego rozkładu jazdy nr 764 (SRJ) oraz wykazu ostrzee stałych (WOS)
aktualnego dla badanego okresu obejmujcego 31 dni z kwietnia i maja 2008 r. Dane
rzeczywiste o przejazdach pocigów uzyskane zostały z Zakładu Taboru PKP CARGO S.A.
w Poznaniu na podstawie analizy noników zapisów rejestrowanych przez prdkociomierze
pojazdów trakcyjnych. Ze wzgldu na zmian druyn trakcyjnych w trakcie realizacji zadania
i sposób archiwizacji noników tamowych analiz zawono dla odcinka Pozna Gł. –
Wrocław Gł.
Analizowany pocig składa si z 9-ciu wagonów 111A prowadzonych lokomotyw
elektryczn EU07. Długo drogi przejazdu to 164,45 km. Ze wzgldu na brak danych
odnonie zapełnienia składu pasaerami przyjto, e wynosiło ono 50% co odpowiada
redniemu potokowi Ps = 360 pasaerów. Zakłada si, e połowa pasaerów naley do grupy
osób pracujcych.
Do przeprowadzenia eksperymentów symulacyjnych wykorzystano cyfrowy symulator
procesu ruchu pocigu RSEL (Run Simulation of Electric Locomotives), W programie RSEL
istnieje moliwo odwzorowania ruchu pocigu według trzech sposobów sterowania:
Jerzy Kwanikowski, Grzegorz Gramza, Adrian Gill
106
minimalno-czasowego (forsownego) MR, quasi-forsownego SL i energooszczdnego FC.
Przejazd minimalno-czasowy jest ródłem informacji o moliwociach trakcyjnych
lokomotywy w ekstremalnych warunkach obcienia i jest na ogół krótszy od rozkładowego.
Przejazd quasi-forsowny (w czasie rozkładowym) realizowany jest przy konwencjonalnym
sposobie sterowania, podobnym do obserwowanego u maszynistów nie przeszkolonych do
jazdy energooszczdnej. Program RSEL liczy wiele wska
ników eksploatacyjnych np.
zuycie energii na przejazd, prac oporów wzniesie, a take innych nie zwizanych
bezporednio ze zuyciem energii (rednie prdkoci techniczne i handlowe), prd zastpczy,
wydajno czasow oraz histogramy nastawie sterownika jazdy/hamowania i histogramy
obcie kół sił pocigow. Szczegółowy opis programu symulacyjnego RSEL zawiera praca
[10]. Program symulacyjny RSEL był wykorzystywany wczeniej do analizy skutków
czasowych i energetycznych zakłóce i oceny wpływu profilu trasy na proces ruchu pocigu
m. in. w pracach [9] [11] [12] [13].
Przejazdy symulacyjne wykonano dla danych zawartych w SRJ nr 764, nastpnej
kolejnoci do ogranicze prdkoci dodano dane z WOS i w ostatnim etapie bada
rzeczywiste dane szczegółowe o opó
nieniach zarejestrowane na nonikach tamowych. W
symulacjach wykorzystano tylko procedur quasiforsown sterowania (SL). Po usuniciu
ogranicze prdkoci na drodze przewozu i dostosowaniu prdkoci do vmax = 120 km/h
(prdko konstrukcyjna lokomotywy) opracowano rozkład wyidealizowany, który mógłby
obowizywa na rozpatrywanym odcinku. Łcznie zrealizowano około 30 przejazdów
symulacyjnych, które umoliwiły uzyskanie danych na temat wpływu prdkoci jazdy i jej
ogranicze na zuycie energii w trakcie przejazdu. Rozkłady jazdy pocigu, słubowy i
wyidealizowany, zawiera tabela 4. Trajektorie prdkoci dla przejazdów symulacyjnych
przedstawiono na rysunkach 1–3.
Tabela 4. Aktualny dla badanego okresu słubowy rozkład jazdy (SRJ) dla pocigu 8310 BARBAKAN na
odcinku Pozna Główny - Wrocław Główny i opracowany rozkład wyidealizowany
Czas wg SRJ
Przystanek
Przyjazd
Pozna Główny
Kocian
Leszno
Rawicz
Wrocław Główny
Czas przejazdu
16.14
16.36
16.59
18.05
min
%
ródło: opracowanie własne.
Odjazd
15.40
16.15
16.37
17.00
145
(2 h 25 min)
100
Czas wg rozkładu
wyidealizowanego
Przyjazd
Odjazd
15.40
16.04
16.05
16.21
16.22
16.41
16.42
17.18
98
(1 h 38 min)
68
Ocena ilociowa wpływu opó
nie pocigu na jako kolejowych pasaerskich usług przewozowych
107
Rys. 1. Trajektorie v(s) pocigu na trasie Pozna Główny – Wrocław Główny uwzgldniajce SRJ
ródło: opracowanie własne.
Tabela 5. Szczegółowe dane o opó
nieniach przyjazdów pocigu 8310 BARBAKAN na odcinku Pozna Główny
– Wrocław Główny zarejestrowane na nonikach tamowych [min]
Lp.
Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
25.04.08
26.04.08
27.04.08
28.04.08
01.05.08
02.05.08
03.05.08
04.05.08
07.05.08
08.05.08
09.05.08
11.05.08
12.05.08
13.05.08
14.05.08
15.05.08
17.05.08
18.05.08
19.05.08
20.05.08
21.05.08
22.05.08
23.05.08
24.05.08
25.05.08
26.05.08
27.05.08
28.05.08
29.05.08
Kocian
Leszno
Rawicz
Wrocław
0
0
13
0
1
1
15
2
9
7
11
17
0
12
3
11
3
2
1
3
17
8
0
1
1
5
0
5
0
0
0
8
3
0
0
10
0
4
2
7
11
0
8
2
3
0
0
0
0
18
3
1
0
3
1
0
0
0
0
0
5
0
0
0
7
0
1
4
5
9
0
5
0
0
0
0
0
0
17
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
48
30
0
0
0
8
15
0
0
0
0
0
3
0
Opó
nienie sumaryczne
Pozna Gł. – Wrocław Gł.
0
0
26
3
1
1
32
2
14
13
23
37
0
25
5
62
33
2
1
3
60
26
1
1
7
6
0
8
0
Jerzy Kwanikowski, Grzegorz Gramza, Adrian Gill
108
Lp.
Data
30
30.05.08
31
31.05.08
Suma opó
nie z miesica
Warto rednia opó
nienia
z miesica
Opó
nienie sumaryczne
Pozna Gł. – Wrocław Gł.
Kocian
Leszno
Rawicz
Wrocław
5
0
153
1
0
85
1
0
57
0
0
104
7
0
399
4,9
2,7
1,8
3,4
12,9
ródło: opracowanie własne.
Realizacja planowych ZP wg SRJ w cigu miesica skutkuje zuyciem 40278 kWh
energii. Długotrwałe ograniczenia prdkoci zawarte w WOS powoduj zwikszenie zuycia
energii o 5 %, a dora
ne ograniczenia prdkoci i nieplanowe zatrzymania o 10 %
w odniesieniu do SRJ. Rozkład wyidealizowany odbywajcy si bez zakłóce i ogranicze
prdkoci przedstawia zwikszone zuycie energii o 30 % ale skrócenie czasu jazdy o 32 %
(47 minut) w stosunku do obowizujcego w analizowanym okresie SRJ, co przedstawiono
równie w tabeli 4. Powstajce zakłócenia nie maj wpływu na bezpieczestwo pasaerów
podróujcych pocigiem, ale powoduj opó
nienia w stosunku do SRJ. Jakociowy wpływ
zakłóce na realizacj ZP według opracowanych kryteriów przedstawia tabela 7.
Rys. 2. Trajektorie v(s) pocigu na trasie Pozna Główny – Wrocław Główny uwzgldniajce SRJ oraz WOS
ródło: opracowanie własne.
Rys. 3. Trajektorie v(s) pocigu na trasie Pozna Główny – Wrocław Główny uwzgldniajce rozkład
wyidealizowany
ródło: opracowanie własne.
Ocena ilociowa wpływu opó
nie pocigu na jako kolejowych pasaerskich usług przewozowych
109
Zgodnie z przyjtym modelem dla konsumenta usług transportowych e2 łczna miara
skutków zakłóce w cigu miesica wyniesie:
(
)
(
)
(
)
LSK Z pab , e2 = ¦ LSK OPk ,α , e2 + ¦ LSK NZ k , β , e2 =
α
p ab
β
p ab
(23)
= 0,7 ⋅ [0 ⋅ 0,8 + 2 ⋅ 0,5 + 1 ⋅ 0,3 + 3 ⋅ 0,5] = 1,96
Tabela 6. Szczegółowe dane o zuyciu energii w trakcie przyjazdów symulacyjnych pocigu 8310 BARBAKAN
na odcinku Pozna Główny – Wrocław Główny według procedury quasiforsownej
Rodzaj przejazdów
Przejazdy miesiczne wg słubowego rozkładu jazdy
Przejazdy miesiczne wg słubowego rozkładu jazdy z uwzgldnieniem
wykazu ostrzee stałych
Przejazdy miesiczne wg słubowego rozkładu jazdy z uwzgldnieniem
wykazu ostrzee stałych i zakłóce dora
nych zarejestrowanych na
nonikach tamowych
Przejazdy miesiczne wg wyidealizowanego rozkładu jazdy
Zuycie energii
kWh
%
40278,3
100
42228,2
105
44323,0
110
52368,3
130
ródło: opracowanie własne.
Tabela 7. Przykładowe wyznaczenie skutków zakłóce dla pasaera pocigu
e2
Kryterium
Warto kryterium
Miara
liczbowa
( )
k (e )
k (e )
Miara
ocenowa
bez wpływu na bezpieczestwo pasaera lub przewoonego
ładunku
aden
0
k11 e2
1
2
2
2
Δt
2
( )
= 12,9
redni
2
ab
= 12,9
Mały
1
Duy
3
p
Δt k
2
k 23 e2
p ab
k
n
n
i =1
i =1
(
)
K pz = ¦ K pz i = ¦ KAR ai ⋅ k a + bi ⋅ k b Δ t i =
zł
zł
= 1,7(180 ⋅ 1 ⋅ 0,26 min
+ 180 ⋅ 0,5 ⋅ 0,26 min
) ⋅12,9 min = 1539,49 zł
ródło: opracowanie własne.
4. PODSUMOWANIE
Artykuł zawiera koncepcj szacowania ilociowego wpływu opó
nie pocigu na jako
realizowanych zada przewozowych, szczególnie ze wzgldu na czasowe kryteria oceny.
Przedstawiono problematyk oceny jakoci realizowanych usług z punktu widzenia pasaerów
oraz ogólny opis prezentowanej metody. Zastosowanie proponowanej koncepcji
przedstawiono na przykładzie, w którym do analizy opó
nie wykorzystano cyfrowy
symulator procesu ruchu pocigu RSEL (Run Simulation of Electric Locomotives).
Zastosowanie programu symulacyjnego pozwoliło oszacowa straty czasowe i energetyczne
opó
nie pocigu oraz opracowa wyidealizowany rozkład jazdy dla celów porównawczych.
Metoda pozwala na uwzgldnienie kryteriów, zarówno ilociowych i jakociowych,
i wyznaczenie jednej łcznej miary skutków zakłóce, która moe by wykorzystana do celów
porównawczych i decyzyjnych. PKP wykorzystuj program SEPE (System Ewidencji Pracy
Eksploatacyjnej) jako podstawowe narzdzie stosowane w pracy dyspozytorskiej w Centrum
Kierowania Przewozami PKP PLK S.A. Za pomoc SEPE mona zidentyfikowa przyczyny
Jerzy Kwanikowski, Grzegorz Gramza, Adrian Gill
110
i warto wydłuenia czasu przejazdu. Na podstawie dostpnych wyników opó
nie
czasowych w odniesieniu do wczeniej ustalonego planu, moliwe dochodzenie roszcze
finansowych za wydłuenie czasu realizacji zadania. Straty czasu analizowane w SEPE to
istotna konsekwencja wystpowania zakłóce. Istniej jednak inne mierniki okrelajce skutki
zakłóce np. zwikszenie zuycia energii. Wyniki z SEPE mog by zatem, ze wzgldu na
dokładne udokumentowanie zakłóce, podstaw do dalszej analizy skutków zakłóce przy
uyciu opracowanej metody.
Mimo, e skupiono si na opisie jakoci ze wzgldu na zakłócenia dla pasaerów
pocigu to za ich powstawanie odpowiedzialny moe by kady z elementów systemu
transportowego (np. pasaer, przewo
nik czy sektor infrastruktury) i jego otoczenia. Dla
kadego z tych elementów skutek zakłóce bdzie inaczej postrzegany i wyznaczany.
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
Bałuch H.: Wspomaganie decyzji w drogach kolejowych. KOW, Warszawa 1994.
Biega S.: Jak skutecznie kontrolowaü dotacje dla przewoĨników? Mat. Konferencji
„Zarzdzanie pasaerskim transportem kolejowym”, Warszawa, czerwiec 2006, strona
internetowa Centrum Zrównowaonego Transportu: http://www.czt.zm.org.pl
Chwieduk A., Dyr T. i in.: Identyfikacja potoków pasaĪerów w kolejowej komunikacji
regionalnej. Technika Transportu Szynowego, 11-12/2002, str. 34-37.
Dyr T.: KonkurencyjnoĞü transportu kolejowego na rynku regionalnych przewozów
pasaĪerskich. Technika Transportu Szynowego, nr 1-2/2004, str. 25-30.
Gajda B.: Technika ruchu kolejowego. CzĊĞü 2, Technika ruchu kolejowego. WKiŁ, Warszawa
1978.
Jani M.: The Trans European Railway Network. Three levels of services for the passengers.
Transport Policy, nr 3/1996, str. 99-104.
Kolman R.: IloĞciowe okreĞlanie jakoĞci. PWE, Warszawa 1973.
Kondraciuk-Gabry G., Perenc J.: Analiza preferencji klientów PKP na rynku kolejowych usług
pasaĪerskich w 1994 r. Problemy Kolejnictwa, nr 119, 1995, str. 24-53.
Kwanikowski J.: Energetyczne i czasowe skutki ograniczeĔ prĊdkoĞci dla pociągu
prowadzonego lokomotywą EU07. Technika Transportu Szynowego, 3/1994, str. 28-30.
Kwanikowski J.: Modelowanie i symulacja komputerowa procesu ruchu pociągu. Wyd.
Politechniki Poznaskiej, serii rozprawy, nr 264, Pozna 1992.
Kwanikowski J.: Wpływ wzniesieĔ i zakłóceĔ ruchu na zuĪycie energii i czas jazdy lokomotywy
ET22 z pociągiem towarowym. Technika Transportu Szynowego, nr 6/1994, str. 38-41.
Kwanikowski J., Gramza G.: Koncepcja szacowania skutków czasowych i energetycznych
długotrwałych ograniczeĔ prĊdkoĞci w ruchu kolejowym. Prace Naukowe Politechniki
Warszawskiej, nr 62/2007, str. 171-178.
Kwanikowski J., Gramza G.: Wpływ zakłóceĔ ruchu i profilu trasy na zuĪycie energii przez
lokomotywĊ elektryczną EU07 prowadzącą pociąg pasaĪerski. Mat. IX Konferencji
TransComp, Zakopane 5-8 grudnia 2005. Prace Naukowe Politechniki Radomskiej - Elektryka,
nr 1 (9) 2005, str. 131-136.
Macig M., Rytel K.: Ocena efektywnoĞci modernizacji i remontów linii kolejowych w Polsce.
Raport Centrum Zrównowaonego Transportu, nr 3/2006
Massel A.: Kolejowy transport regionalny – Szanse i zagroĪenia. Mat. Konferencji Regionalny
transport kolejowy: szanse i zagroenia, Warszawa, listopad 1999.
Perenc J., Kondraciuk-Gabry G.: Analiza i ocena regionalnego zróĪnicowania potrzeb
i preferencji klientów PKP na kolejowym rynku usług pasaĪerskich. Problemy Kolejnictwa, nr
122, 1996, str. 61-79.
Potthoff G.: Teoria potoków ruchu kolejowego. Ruch pociągów na szlakach i stacjach. WKiŁ,
Warszawa 1973.
Ocena ilociowa wpływu opó
nie pocigu na jako kolejowych pasaerskich usług przewozowych
111
[18] Rozporzdzenie Ministra rodowiska z dnia 30 grudnia 2002 roku w sprawie powanych awarii
objtych obowizkiem zgłoszenia do Głównego Inspektora Ochrony rodowiska, Dz. U. z 2003
r. nr 5, poz. 58.
[19] Rydzkowski W., Wojewódzka-Król K. (red.): Transport. PWN, Warszawa 1998.
[20] Struktura wynagrodze według zawodów w pa
dzierniku 2006 r. Informacje i opracowania
statystyczne, Główny Urzd Statystyczny, Warszawa 2007.
[21] Tarski I.: The time factor in transportation processes. Elsevier, Amsterdam 1987.
[22] Twaróg J.: Mierniki i wskaĨniki logistyczne. Biblioteka Logistyka, Pozna 2003.
[23] Woch J.: Podstawy inĪynierii ruchu kolejowego. WKiŁ, Warszawa 1983.
QUANTITATIVE INFLUENCE ESTIMATION OF TRAIN DELAYS TO RAIL PASSENGER
TRANSPORT QUALITY
Abstract
This paper presents conception of quantitative influence estimation of train delays to rail passenger
transport quality, particularly on account of time criterions of evaluation. The general model and evaluation
problems are also presented. The example of applying conception are given. The digital simulator RSEL for the
delays analysis has been used.
Key words: transport quality, train disturbances, simulation of theoretical train movement.
Recenzent: Marianna Jacyna