WYBRANA PROBLEMATYKA BUDOWY MODELU OCENY DOSTOSOWANIA LINII KOLEJOWYCH

Transkrypt

1 PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 110 Transport 2016 PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., Biuro Strategii WYBRANA PROBLEMATYKA BUDOWY MODELU OCENY DOSTOSOWANIA LINII KOLEJOWYCH dostarczono: listopad 2015 Streszczenie: budowy modelu oceny dostosowania linii kolejo- Obecne ruchowo przewozowe na poszczególnych liniach kolejowych nii Europejskiej (UE), infrastruktury kolejowej. Roz- obszarach funkcjonowania i w danym momencie realizowanego przeds - np. ekonomicznie - wprowadzenie takich zmian. Zaproponowany model oceny o akronimie MODIK obsza- i funkcjonowania systemu transportu kolejowego. W przedmiotowym artykule wskazano wybrane problemy, które po-, ocena linii kolejowych, model 1. Na terenie krajów systemów budowli i skrajni taboru, 5 systemów zasilania trakcji elektrycznej (0,65/0,75/1,2kV DC, 1,5kV DC, 3kV DC, 15kV AC, 25kV AC) [17, 18, 19] itd. Taki stan rzeczy ogranicza wy i lotniczy [25]. funkcjonowania kolejow, Komisja Europejska (KE)

2 74 podstawowo w zakresie prawno administracyjnym oraz stosowanych standardów technicznych, stosowanych w poszczegól na poszczególnych sieciach kolejowych [25]. Idea zintegrowania sieci kolejowych poprzez wdr -T) [21, 26]. w obecnie uchylonej i kolejowego, systemu kolejowego. [25]. 2. OCENA DOSTOSOWANIA LINII KOLEJOWYCH DO Energii i Sterowania fikacji WE podsystemów strukturalnych, (podmiot prowadzenie procedur weryfikacji WE podsystemów) w oparciu o [3, 44]. Jednym z podstawowych warunków pciu inwestycji infrastrukturalnej jest jej realizacji zmodernizowanej linii kolejowej funduszy UE [14] kich elementów w obszarze przewozów na wprowadzenia nowego wych na danej linii kolejowej wraz z podniesieniem poziomu samej. ne z [25] lub transponowanie tego ruchu z innych transportu, y modernizacji infrastruktury kolejowej [14].

3 Wybrana problematyka budowy modelu oceny dostosowania linii kolejowych do W tym konkretnym widzenia interesariuszy transportu towarowym) oraz producenci elementów infrastruktury i suprastruktury kolejowej [10]. Przy takim scenariuszu zmian m pewne obawy w inwestycj zostanie dostosowana do zainteresowany poniesieniem kosztów modernizacji linii kolejowej, [11]. uzasadnione tak z punktu widzenia z ników [22], jak i pokrycie kosztów zakupu oraz kosztów eksploatacji taboru, co ostatecznie [14]. na tej linii [2, 6, 13, 31], w [41] zny efekt ekonomiczny zmiany. rametrów) technicznych i 4 - [42] kowych czasów [29] na zmodernizowanej linii kolejo- 3. aniu odpo- 4.

4 76 w efekt ekonomiczny ENPV (przerywane linie w kolorze zielonym) oraz poziomu zachowa-, odzwierciedla-, ych tras poów i wykorzystania ich i interoperacyjne. Decyzja o takiej zamianie poprawienia warunków na danej linii kolejowej. ( + ) Efekt ekonomiczny ENPV operacyjnych ( - ) roperacyjnych wymagana dla oferty przewozowej Rys. 1. Ograniczenia wymagane w modelu. Zachowanie prze- kolejowej A - od (przejazdu) wanym odpa problematyka, proces oceny warunków i do postaci aplikacji komputerowej [8], [9], [46], [47].

5 Wybrana problematyka budowy modelu oceny dostosowania linii kolejowych do IMPLEMENTACJA KOMPUTEROWA MODELU OCENY LINII KOLEJOWYCH, który opisany z implementowany do postaci aplikacji komputerowej np. w wykorzystaniem odpowiednich tablic w programie Excel, które importowane do programu SCILAB a przeprowadzenie symulacji dla riantów W ramach rozprawy doktorskiej [37]komputerow o akronimie MODIK. Ogólny schemat zastosowanego algorytmu modelu przedstawiono na rysunku 2. Rys. 2. Schemat algorytmu zastosowany w modelu [37]. 1) nol w dyspozycyjnym dobowym czasie T i, ustalony na zacji linii kolejowej S: S i: i {1,,n}, gdzie n - Pn :

6 78 2) Uzyskania dodatniego efektu ekonomicznego dla horyzontu czasowego (lata), przy r S: S o indeksach i: i {1,,n}, gdzie n - n s S WSP S T P i i1 i (1) s S ENPV (S) = lata rok 1 Bm(S,rok) Cm(S,rok)+Co(S,rok)+Dni*(B(Pn(nol),S) C(Pn(nol),S)) (1 + r) > 0 (2) gdzie: rok {1,,lata}, lata liczba lat modernizowanej i eksploatowanego odcinka linii kolejowej nol Cm(S, rok) koszty modernizacji linii kolejowej w roku rok dla scenariusza S, Co(S, rok) roku rok dla scenariusza S, Bm(S, rok) rok dla scenariusza S, C(Pn(nol), S) koszt Pn w nol dla scenariusza S, B(Pn(nol), S) Pn w nol dla scenariusza S, Dni 3) Qof wprowadzenia na odcinku linii kolejowej nol licz- m(j) typu j, gdzie x{0,...,m(j)}, a j = pq j = tq S: S = 1,2,3 m j s S Q S P Q n x of jpq, tq x0 (3) [37], które WSP S 0 ENPV S 0 Qn S Qof (4)

7 Wybrana problematyka budowy modelu oceny dostosowania linii kolejowych do MODELU Utworzony model,, wymaga ustalenia poziomu szcze- zakresu analizy i symulacji komputerowej. Dobranie wynika z potrzeby przetw danych macierzy nych zastosowanie modelu modelu do warunków zdefiniowanych w modelu. Ry zawarte w TSI w postaci zmiennych lub na ocen. Dla warunkami [15, 45], o tyle infrastruktury dla obiektów na stacjach lub przystankach kolejowych [16]. W modelu, maganych kosztów do wymaganego efektu zmiany technicznej i eksploatacyjnej, natomiast warunki ruchowe, które w oparciu o zmienne i czynniki do modelu jako dane w szlaków kolejowych? Do- w rozumieniu definicji podanej w ustawie o transporcie kolejowym [23] - jest Problem ten wynika przede wszystkim i terowania ruchem kolejowym [1, 27, 33, 34, 36, 39] itd. a, o warunkach przepustowych [42]. Ocena takiego odcinka linii kolejowej po- oraz i [14]. Pozwala to na aloka- i analizowanego odcinka linii kolejowej. traktowany szlaku lub kilku szlaków [4, 43]. Jako element krytyczny (miarodajny) ocenianego odcinka linii kolejowej

8 80 szlak o naj warunkach przepustowych, natomiast w przypadku stacji ruch na stacjach jest prowadzony bez zatrzymania po torach W przypadku, regionalnych itp., wco nadzoruje dyspozytor lub racyjnego. Pozostaje jednak problem nieczne jest zagwarantowanie pewnej rezerwy czasowej na wykresie ruchu dla zapewnienia eracyjnego na odcinki linii kole- rezerwy czasowej przedstawione m.in. w publikacji [31, 40, 41], potrzeb neutralizacji wtórn (rysunek 3). drogi szynowej? Wyniki z takiej rzeczywistych rzania i Monte Carlo) zastosowanych dla w Niemczech zastosowanie do oc Warunkiem zaakceptowania uzyskanego rozw nowanego modelu i jego implementacji komputerowej, na podstawie wyników z przeprowadzonej symulacji w oparciu o dane rzeczywiste [8, 9]. Przeprowadzona dla potrzeb weryfikacji modelu analizy statystyczna za pomoc - [30, 35], 3 zejazdu 4

9 Wybrana problematyka budowy modelu oceny dostosowania linii kolejowych do Rys. 3. Skierniewice Rys. 4. Skierniewice. miany dystrybuanty dla h uzyskanie sta- o literaturze [7]. dla systemu typu M/GI/1 (

10 82 nych od siebie) j i) [24]. Dla tego typu procesów wzór Chinczyna 7]: D 2 t W, k 21 (5) gdzie: - - D() WNIOSKI eksploatacyjnym i ruchowo przewozowym, na ostateczny efekt ekonomiczny wprowadzonych zmian oraz na sprawdzenie warunku analizowanym odcinku linii kolejowej. Model pozwala na dokonanie analizy warunków modernizacji linii kolejowej z twa od stosowania Technicznych 23]), analiza model i do oszaco- inwestycji wymaga zastosowania metod matematycznych i implementacji algorytmu do walidacji na danych rzeczy-

11 Wybrana problematyka budowy modelu oceny dostosowania linii kolejowych do Bibliografia 1. Linie kolejowe, PWarsz, Warszawa 2009 r 2. linii kolejowych, OWPW, Warszawa 2011 r. 3. CNTK, praca nr 4127/12,. Ra- 4. -Bajon M., Podstawy sterowania ruchem kolejowym. Funkcje, wymagania, zarys techniki, OWPW, Warszawa 2007 r. 5. European Commission DG TREN, Traffic flow: Scenario, Traffic Forecast and Analysis of Traffic on the TEN-T, Taking into Consideration the External Dimension of the Union. Final Report, 14th December 2009 r. Co-ordinate: Tetraplan A/S. 6. Gajda B.: Organizacja transportu kolejowego, Wydaw. PWarsz, Warszawa 1987 r., 7. Hansen I. : Timetable Planning and Information Quality, Delf University of Technology, WITPRress 2010 r. 8. Jacyna M.: Modelowanie i ocena systemów transportowych, OW PW, Warszawa Jacyna M.: Wybrane zagadnienia modelowania systemów transportowych, OW PW, Warszawa 2009 r. 10. w, prace naukowe PW z. XX Transport Warszawa 2013 r warunki integracji, r. 12. A holistic approach to analysis the interoperability the railway system, WIT Press Conference - COMPRAIL 2014 r. 13. Janocha M., Michalak-Kowalski Z., Smolarz W., Warszawa 1967 r. 14. Jaspers: i tabor. 15. Kisilowski J. - tor, PWN, 1991 r. 16. o 17. olei w Unii Komisja UE, decyzja nr 2012/88/UE z dnia 25 stycznia 2012 r., w sprawie technicznej specyfikacji interope Komisja UE, decyzja nr 661/2010/UE z dnia 7 lipca 2010 r., w sprawie u rozwoju transeuropejskiej sieci transportowej, Dz. U. L 204 z r. 22., Prace naukowe Transport, z.70, OWPW, Warszawa 2009 r Oniszczuk W., Metody modelowania 25. Parlament Europejski i Rady, dyrektywa nr 2008/57/WE z dnia 17 czerwca 2008 r, w sprawie interoperacyj- 26. pejskiej sieci transportowej, COM (2011) 650, Bruksela 2011 r. 27. Pawlik M., ERTMS, Technika Transportu Szynowego nr 1/ ernizacji lub budowy 200 km/h (dla taboru konwencjonalnego) /250 km/h (dla taboru z wy- 29. PLK S.A. (Ir-21), Warszawa, 2012 r. 30., PWN, Warszawa 1978 r.

12 Potthoff. G.: Teoria potoków ruchu kolejowego 32. Zastoso na szlaku ; Prace Naukowe, Politechnika Warszawska. Transport. OWPW, z. 87, Warszawa zm),, Dz. U. nr 151, poz Siergiejczyk M., Gago S.,, Logistyka - nauka, 2014 r. 35. Modelowanie procesów transportowych Warszawa 1991 r. 36. Trakcja elektryczna studentów studiów podyplomowych. 37. awa doktorska pt.: ; Warszawa 2015 r. 38. UIC leaflet 406 R, Capacity ; UIC International Union of Railways, France Bajon M., Sobolewski J., Sterowanie ruchem kolejowym 40. Metody probabilistyczne w projektowaniu transportu szynowego r. 41. Woch J.,, PAN, Kielce, 1998 r. 42. Woch J., Optymalizacja sieci transportowej 43. Modelowanie stacyjnych systemów sterowania ruchem kolejowym, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008 r. 44. Zalecenie Komisji z dnia 29 marca 2011 r., strukturalnych i pojazdów na mocy dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/57/WE, Dz. U. L95 z r. 45. Badania, w: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport, OWPW, nr 71, 2009 r. 46., Prace Naukowe / Politechnika Warszawska. Transport. OWPW, Warszawa, 2013 r. 47. Zastosowanie techniki komputerowej do optymalizacji wybranych aspektów systemów logistycznych, Prace Naukowe / Politechnika Warszawska. Transport. OWPW, z. 69, Warszawa, 2009 r. SELECTED PROBLEMS OF CREATING A MODEL FOR THE ASSESSMENT OF THE RAILWAY LINES ADAPTATION TO INTEROPERABILITY REQUIREMENTS Summary: The article addresses the problem of assessing the adaptation of railway lines to requirements of the interoperability in relation to amendments introduced under European Union (UE) directives. Setting requirements for the interoperability based on Technical Specifications for Interoperability currently being implemented on railways network in the EU. The wide variation in technical, operational, and traffic-management aspects on particular railway lines require to use the appropriate tools to assess the vulnerability of railway lines to meet requirements of the interoperability. Authors proposed to use such analysis in the MODIK acronym model. This model has been based on the analysis of changes caused by the implementation of interoperability requirements in the rail transport system. The following determinants have been defined and formulated: a research problem, decision variable, constraints and indicators of the railway line. For the purposes of the simulation algorithms have been proposed which have changed the matrix of train paths (routes for interoperable trains). Furthermore, they have been implemented into a computer application in the Scilab environment and Excel (for convenient data input). The proposed "MODIK" model can be widely used in the case of feasibility studies and technical analyses for railway lines, linking aspects of the traffic organization (scheduled train paths) and the capacity of the railway line with the expected number of interoperability trains and economic effects of the railway line modernization. Keywords: interoperability, assessing the adaptation of railway lines, model