Konrad Lewczuk 1, Mariusz Wasiak 2, Michał Kłodawski 3, Roland Jachimowski 4, Dariusz Pyza 5 Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej Szacowanie zapotrzebowania na przewóz ładunków w wybranym obszarze krajowego systemu transportowego 1. WPROWADZENIE 1.1. Krajowy system transportowy Krajowy system transportowy jest multimodalnym, wielkoskalowym, zdecentralizowanym pod względem decyzyjnym, systemem transportowym. Obejmuje swoim zasięgiem cały obszar kraju i nie jest ograniczony funkcjonalnie. System ten realizuje przewozy pasażerskie i towarowe wszystkimi dostępnymi na obszarze kraju rodzajami transportu w ruchu lokalnym, krajowym i międzynarodowym, wykorzystując prywatne i publiczne środki transportu. Infrastruktura krajowego systemu transportowego Polski jest podstawą funkcjonowania systemu logistycznego Polski [15]. Sprawność krajowego systemu transportowego decyduje o sprawności gospodarki kraju oraz o jakości życia jego mieszkańców związanej z zaspokajaniem potrzeb przewozowych i dbałością o środowisko naturalne. Kształtowanie krajowego systemu transportowego, ze względu na pełnione przez niego role oraz zakres działania, musi opierać się nie tylko na kryteriach efektywności i niezawodności realizacji przewozów, ale także brać pod uwagę czynniki społeczne, stymulację rozwoju regionów, uwarunkowania geopolityczne oraz ekologię w wielu jej aspektach, takich jak emisja szkodliwych składników spalin, dyspersja spalin, hałas, zanieczyszczenie środowiska odpadami stałymi i olejami czy też fragmentacja obszarów naturalnych. Proekologiczne kształtowanie krajowego systemu transportowego jest tematem projektu naukowobadawczego EMITRANSYS realizowanego przez Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej oraz Wydział Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej. Projekt ten ma na celu opracowanie narzędzi modelowania służących do wielokryterialnego kształtowania systemu transportowego Polski z uwzględnieniem aspektów ekologicznych realizacji zadań przewozowych [12]. W ramach projektu opracowano model matematyczny kształtowania proekologicznego systemu transportowego ([14]) oraz jego implementację w środowisku PTV Visum ([10]). Na potrzeby kalibracji w modelu wyznaczania wielkości emisji związków szkodliwych spalin prowadzone były badania emisji w ruchu rzeczywistym, omówione m.in. w pracy [17]. Wiele publikacji poświęconych zostało różnym aspektom modelu. W niniejszym artykule zaproponowano podejście do szacowania zapotrzebowania na przewóz ładunków (ZNP) na określonym obszarze wchodzącym w obręb krajowego systemu transportowego na podstawie dostępnych danych statystycznych. 1.2. Etapy modelowania ruchu Badania związane z odwzorowaniem zapotrzebowania podmiotów gospodarczych oraz klientów indywidualnych na przewóz ładunków prowadzone są przy uwzględnieniu czteroetapowego podejścia do modelowania ruchu. Przedstawione m.in. w [13], [18] czy [20] podejście dotyczy transportu pasażerskiego, jednakże może ono zostać adaptowane do transportu ładunków. Poszczególne etapy tego podejścia przedstawiono na rys. 1. W pierwszym etapie dokonywana jest identyfikacja grup punktów nadania i odbioru (tzw. rejonów transportowych). Uwzględniane są tu cechy obszarów wynikające z ich struktury gospodarczej, a także 1 kle@wt.pw.edu.pl 2 mwa@wt.pw.edu.pl 3 mkloda@wt.pw.edu.pl 4 rjach@wt.pw.edu.pl 5 dpz@wt.pw.edu.pl Logistyka 4/2014 2097
Sieć transportowa Dane sprawozdawcze Dane o przyszłości Baza danych o okresach przeszłych oraz prognozy 1. Modelowanie generowania potrzeb przewozowych 2. Modelowanie przestrzennego rozkładu potrzeb przewozowych 3. Modelowanie podziału zadań przewozowych na rodzaje/środki transportu 4. Modelowanie rozkładu ruchu na sieć transportową (obciążenie sieci poszczególnych rodzajów transportu) Rys. 1. Klasyczny czteroetapowy model transportowy Źródło: [13] (opracowanie na podstawie [18]). Ocena zgodności z wynikami badań podziału administracyjnego (co jest ważne ze względu na pozyskanie danych o przewozach). Na tej podstawie określane są wielkości nadania oraz przybycia do poszczególnych rejonów transportowych. Drugi etap modelowania ruchu prowadzi do uzyskania dla poszczególnych grup ładunkowych macierzy ZNP w poszczególnych relacjach przewozu (źródła cele). Macierze te są uzyskiwane najczęściej za pomocą modeli grawitacyjnych, w których uwzględniane są odległości czasowe i przestrzenne między poszczególnymi źródłami i celami podróży, jak również parametry odwzorowujące atrakcyjność poszczególnych rejonów transportowych. Trzeci etap modelowania ruchu obejmuje budowę modeli decyzyjnych wyboru rodzaju transportu i/lub środków przewozowych. Prowadzi to do dekompozycji macierzy zapotrzebowania na przewóz na macierze dedykowane dla poszczególnych rodzajów transportu oraz ew. rodzajów środków przewozowych. W ostatnim etapie modelowania potoki zapisane w odpowiednich macierzach zapotrzebowania na przewóz są rozkładane na poszczególne sieci transportowe. Dwa pierwsze etapy modelowania ruchu stanowią odrębne działania, polegające na opracowaniu formuł matematycznych pozwalających z określoną dokładnością 6 odwzorować powstawanie oraz przestrzenny rozkład zapotrzebowania na przewóz. Natomiast dwa ostatnie etapy mogą się przenikać. Zwykle praktykowane jest ich odrębne rozpatrywanie, jednak należy mieć na uwadze, że decyzje w zakresie wyboru rodzaju transportu oraz rodzaju środka transportu są podejmowane także ze względu na szacowany czas podróży, który jest funkcją obciążenia sieci transportowej. Zatem występuje tu sprzężenie zwrotne. W literaturze można znaleźć wiele propozycji modyfikacji prezentowanego podejścia do modelowania ruchu (np. [3], [20]), jak również przykłady realizacji poszczególnych etapów modelowania ruchu (np. [2], [5], [10], [16], [21], [23]). We współczesnych narzędziach do modelowania ruchu takich jak PTV Visum możliwe jest zrealizowanie klasycznego podejścia czteroetapowego oraz podejścia, w którym dwa ostatnie etapy modelowania przewozów ładunków są modyfikowane [13]. W dalszej części artykułu opisano podejście do modelowania potrzeb przewozowych i przestrzennego ich rozkładu. 1.3. Macierze zapotrzebowania na przewóz ładunków Modele systemów transportowych opierają się na badaniu interakcji pomiędzy uczestnikami ruchu lub na badaniu rozłożenia ruchu w sieci transportowej z uwzględnieniem charakterystyk przepustowości sieci. Szczególnie ta druga kategoria wymaga ściśle sprecyzowanych danych o zapotrzebowaniu na przewóz 6 Wyniki obliczeń są konfrontowane z danymi uzyskiwanymi z badań. 2098 Logistyka 4/2014
w określonych relacjach przewozowych. W przypadku krajowego systemu transportowego dane te będą dotyczyły ruchu pasażerskiego (nie rozpatrywany w artykule) i towarowego dla różnych rodzajów transportu (z możliwością zmiany rodzaju transportu przy realizacji zdania przewozowego w określonej relacji). Konieczne jest więc opracowanie macierzy odwzorowujących przepływ materiałów w relacjach źródłoujście. Opracowanie tych macierzy dla złożonego systemu transportowego może być wykonane jedynie z wykorzystaniem dostępnych danych statystycznych oraz raportów branżowych dotyczących przewozów. Przedstawiony w artykule sposób szacowania wielkości przewozów ładunków w wybranym obszarze sieci transportowej zakłada wykorzystanie ogólnodostępnych danych do opracowania macierzy ZNP dla różnych grup ładunkowych. Zaproponowany sposób doboru danych oraz ich opracowania nie wyczerpuje wszystkich możliwości. Sposób ten być rozszerzony na cały obszar krajowego systemu transportowego. W dalszej części artykułu przedstawiono algorytm postępowania oraz elementy przykładowego oszacowania wielkości przewozów ładunków na przykładzie województw dolnośląskiego i opolskiego. 2. DANE DO SZACOWANIA ZAPOTRZEBOWANIA NA PRZEWÓZ ŁADUNKÓW W OBSZARACH KRAJOWEGO SYSTEMU TRANSPORTOWEGO 2.1. Rejony transportowe W pierwszym etapie modelowania systemu transportowego (rys. 1) dokonywana jest agregacja rzeczywistych punktów nadania i odbioru ładunków do rejonów transportowych (por. [11]). W przypadku krajowego systemu transportowego potencjalna liczba miejsc nadania i odbioru ładunków jest tak duża, że konieczna jest ich agregacja do akceptowalnej liczby rejonów odzwierciedlających całościowo lokalne zapotrzebowanie na przewóz. Liczba rejonów (a co za tym idzie ich wielkość) wynika z wymogów i ograniczeń narzędzia modelującego (w tym przypadku PTV Visum) oraz ze szczegółowości dostępnych danych wejściowych. Ogólnie sposób wyznaczenia rejonów transportowych wynika z: potrzeb modelowania i wielkości modelowanego obszaru transportowego, dostępności i szczegółowości danych o wielkości przewozów ładunków oraz innych danych gospodarczych i społecznych istotnych ze względu na szacowanie wielkości przewozów ładunków, uwarunkowań społecznych, przemysłowych i gospodarczych rejonów transportowych, funkcji spełnianych przez obszar (bądź miejsce) w krajowym systemie transportowym (punktowe źródło, ujście lub miejsce zmiany rodzaju transportu), stopnia urbanizacji w rejonie komunikacyjnym. Rozmiar krajowego systemu transportowego bardzo utrudnia, a wręcz uniemożliwia, posługiwanie się danymi dokładnymi o wielkości przewozów ładunków, tj. pozyskanymi bezpośrednio od podmiotów zajmujących się transportem. Konieczne jest wykorzystanie danych statystycznych i innych danych zagregowanych. Ze względu na wykorzystanie danych statystycznych opracowywanych przez instytucje państwowe, strukturą wyjściową konstrukcji rejonów jest podział administracyjny kraju. W przypadku systemu transportowego Polski możliwe jest skwantyfikowanie przestrzeni do poziomu gmin lub powiatów, jednakże ze względu na dostępność danych podstawową jednostką podziału są powiaty (aktualnie w Polsce jest 360 powiatów i miast na prawach powiatu). Dokładność odwzorowania źródeł i ujść strumieni ładunków jaka może być uzyskana dla powiatów jest wystarczająca do szacowania przepływów materiałowych w skali kraju takiego jak Polska i realizacji celu projektu EMITRANSYS. Uwarunkowania społeczne, przemysłowe i gospodarcze obszaru rozumiane są jako zespół lokalnych warunków mających zauważalny wpływ na kształtowanie się struktury rodzajowej i kierunkowej strumieni ładunków. Dobrym przykładem może być znaczące wydobycie kopalin i surowców skalnych w wybranych powiatach województwa dolnośląskiego. Dodatkowo uwzględnić należy strukturę przemysłu w regionie ze szczególnym wskazaniem na duże skupiska obiektów logistycznych i produkcyjnych (parki logistyczne, specjalne strefy ekonomiczne) czy też duże pojedyncze podmioty gospodarcze (kopalnie, porty) generujące znaczne potoki ładunków. Pewne obszary lub miejsca w krajowym systemie transportowym spełniają ważną rolę w przemieszczaniu ładunków i z tego względu są traktowane jako oddzielne rejony. Do miejsc takich można zaliczyć znaczące terminale przeładunkowe, porty morskie czy też przejścia graniczne. Logistyka 4/2014 2099
Stopień urbanizacji w obszarze znacznie wpływa na strukturę strumieni ładunków i kształt sieci transportowej. Z tego względu jako oddzielne rejony transportowe wyróżnia się obszary miejskie, ścisłe centra dużych miast, czy też obszary konurbacji miejskich. Atrybut ten nie będzie uwzględniany przy ustalaniu zapotrzebowania na przewóz ładunków. 2.2. Źródła danych Dla obszarów sieci transportowej, w których rejony transportowe wydzielono na podstawie podziału administracyjnego, możliwe jest uzyskanie danych dotyczących wielkości realizowanych przewozów oraz pozwalających na prognozowanie zmian wielkości przewozów. Podstawowe źródła danych to opracowania Głównego Urzędu Statystycznego (w tym Transport - Wyniki działalności [22]), Baza Danych Lokalnych GUS [1], zestawienia Eurostatu, raporty o produkcji przemysłowej oraz dane na temat kształtowania się PKB i demografii kraju. 3. SZACOWANIE ZAPOTRZEBOWANIA NA PRZEWÓZ ŁADUNKÓW W WYBRANYM OBSZARZE KRAJOWEGO SYSTEMU TRANSPORTOWEGO 3.1. Algorytm metody szacowania zapotrzebowania na przewóz ładunków w obszarze W Polsce główny udział w transporcie ładunków mają transport drogowy i transport kolejowy. Dla obu rodzajów transportu dostępne są osobne statystyki przewozowe, które muszą zostać opracowane oddzielnie w celu uzyskania obciążeń ogólnych. Odpowiednio sparametryzowany model matematyczny będzie służył do rozłożenia tak zagregowanego potoku ładunków na sieć kolejową i drogową z uwzględnieniem komodalności transportu i różnorodnych kryteriów techniczno-ekonomicznych oceny (kosztowe, wydajnościowe), wśród których znajduje się także minimalizacja emisji szkodliwych składników spalin. Ustalenie wielkości zadań przewozowych dla określonego obszaru krajowego systemu transportowego pozwalające na rozłożenie potoków ładunków na sieć transportową obejmuje następujące etapy: 1. Zdefiniowanie obszaru: określenie województwa/województw i powiatów wchodzących w jego skład z zastosowaniem klasyfikacji NUTS 7. 2. Rozpoznanie struktury przemysłu i udziału ładunków masowych (np. wydobycie, przemysł drzewny, rolnictwo) w obszarze, ustalenie głównych kierunków przepływu ładunków w obszarze. 3. Określenie dominujących w obszarze typów strumieni ładunków (agregatów takich jak np. wydobycie, przemysł drzewny, rolnictwo) z uwzględnieniem m.in. klasyfikacji NST 2007 8 (z późn. zmianami). 4. Określenie rejonów transportowych w obszarze w odniesieniu do podziału administracyjnego kraju i z uwzględnieniem zagadnień opisanych w punkcie 2.1. 5. Pozyskanie danych o wielkości przewozów towarowych transportem drogowym i kolejowym w obszarze (w skali regionu, w skali województwa i (jeżeli to możliwe) w skali powiatów, w ruchu wewnętrznym, krajowym i międzynarodowym). 6. Pozyskanie danych o wielkości importu i eksportu towarów różnych grup ładunkowych w skali kraju i województw oraz ewentualnie w skali powiatów. 7. Zbilansowanie przepływów wewnętrznych oraz przepływów między województwami dla transportu samochodowego i kolejowego z uwzględnieniem agregatów określonych w punkcie 3 algorytmu. 8. Pozyskanie danych demograficznych oraz danych o liczbie i strukturze przedsiębiorstw zarejestrowanych w obszarze z uwzględnieniem klasyfikacji PKD 2007 9 (z późniejszymi zmianami). 9. Określenie korelacji między agregatami określonymi w punkcie 3 a danymi zebranymi w punkcie 8. 10. Wyważenie wielkości przewozów transportem drogowym i kolejowym pomiędzy rejonami transportowymi z uwzględnieniem danych o strukturze przedsiębiorstw i demografii określonych w punkcie 8 dla agregatów określonych w punkcie 3 opracowanie macierzy źródło-ujście. 7 Klasyfikacja Jednostek Terytorialnych do Celów Statystycznych (NUTS). Szczegółowa specyfikacja na stronach GUS: [9] 8 Klasyfikacja ładunków na potrzeby opracowania statystyk transportowych. Szczegółowa specyfikacja w [7]. 9 Polska Klasyfikacja Działalności (PKD 2007) opracowana na podstawie statystycznej klasyfikacji działalności gospodarczej NACE Rev2. Specyfikacja na stronach GUS: [8]. 2100 Logistyka 4/2014
11. Wydzielenie przewozów międzynarodowych i przewozów wewnątrzkrajowych w obszarze. 12. Prognozowanie zmian wielkości i struktury strumieni ładunków określonych w punkcie 10 algorytmu na podstawie prognoz demograficznych, prognoz kształtowania się PKB, prognoz działalności przemysłowej i danych szczegółowych opisujących zjawiska gospodarcze w obszarze. 3.2. Bazy danych uzyskanych z ogólnodostępnych źródeł danych statystycznych Przedstawiony w punkcie 3.1 schemat postępowania wymaga odpowiednich danych statystycznych. Podstawowe dane i źródła ich pozyskania oraz zakres zastosowania są następujące: WCKPKzPG: Wielkości całkowitych krajowych przewozów towarów koleją z podziałem na grupy NST 2007 (Eurostat) wyrażone w tys. ton (dane te mogą być wyrażone w tono-km), WPKKiM: Wielkości całkowite przewozów kolejowych w ruchu krajowym i międzynarodowym pomiędzy jednostkami NUTS 2 10 (województwa) wyrażone w tys. ton (Eurostat), MZPS: Dane o miejscach załadunku pojazdów samochodowych określone z dokładnością do powiatów wg klasyfikacji NST 2007 (Eurostat) wyrażone w tys. ton, MWPS: Dane o miejscach wyładunku pojazdów samochodowych określone z dokładnością do powiatów wg klasyfikacji NST 2007 (Eurostat) wyrażone w tys. ton, WPTDdW: Wielkość przewozów transportem drogowym dla każdego z województw (bilans przewozów) z podaniem przewozów wewnętrznych, nadania i przybycia z innych województw oraz nadania i przybycia w transporcie międzynarodowym (GUS) wyrażone w tys. ton, PKD: Podmioty gospodarcze i przekształcenia własnościowe i strukturalne Podmioty gospodarki narodowej wpisane do rejestru REGON Podmioty wg sekcji i działów PKD 2007 oraz sektorów własnościowych (Bank Danych Lokalnych. Układ według klasyfikacji NST. GUS), PKB: Prognoza wskaźnika wzrostu PKB średniego dla województw (dane GUS o PKB dla powiatów oraz dla podregionów, dane o PKB dla Polski i jego prognozy IBnGR, prognozy dla podregionów podawane przez GDDKiA), DEM: Dane demograficzne dla województw (Bank Danych Lokalnych. Układ według klasyfikacji NST. GUS [6]), IMP_EKSP: Dane o wielkości importu i eksportu towarów do i przez kraje graniczące z Polską (GUS). 4. SZACOWANIE ZAPOTRZEBOWANIA NA PRZEWÓZ ŁADUNKÓW NA PRZYKŁADZIE OBSZARU OBEJMUJĄCEGO PODREGION WROCŁAWSKI WG NUTS3 4.1. Obszar i rejony transportowe, agregaty grup materiałowych Jako obszar przykładowy wybrano podregion wrocławski wg NUTS 3 z fragmentami otaczających podregionów: legnicko-głogowskiego, wałbrzyskiego i jeleniogórskiego znajdujących się w rejonie oddziaływania miasta Wrocławia (rys. 2). W zasięgu obszaru znajdują się tereny województw dolnośląskiego i opolskiego, w tym około 28 powiatów wchodzących w skład obszaru i przyległych. W obszarze tym znajdują się specjalne strefy ekonomiczne, w tym Legnicka, Wałbrzyska, Tarnobrzeska i Kamiennogórska. Zlokalizowane są tam wielkopowierzchniowe obiekty logistyczne oraz odbywa się znaczące w skali kraju wydobycie surowców skalnych i rud (z dominującą KGHM Polska Miedź SA). Duży udział ma także produkcja rolna i hodowla. Rozpoznano podstawowe kierunki eksportowe i importowe obszaru. Na tej podstawie wyznaczono 3 agregaty opisujące przewozy ładunków w obszarze: wydobycie (surowce skalne, rudy i inne nieprzetworzone surowce), rolnictwo i żywność oraz pozostałe. Do kategorii wydobycie zaliczono (wg klasyfikacji NST 2007): węgiel i lignit, nieprzetworzoną ropę naftową i gaz ziemny, rudy metali i inne produkty górnictwa i kopalnictwa, torf, uran i tor, koks i produkty rafinacji ropy naftowej. Do kategorii rolnictwo i żywność zaliczono: 10 Poziomy klasyfikacji NUTS: 1 region, 2 województwo, 3 podregion, 4 powiat i miasto na prawach powiatu, 5 gmina. Logistyka 4/2014 2101
Rys. 2. Rozpatrywany obszar krajowego systemu transportowego Źródło: fragment http://pl.wikipedia.org/wiki/nts_(klasyfikacja)#mediaviewer/plik:polska_nuts3-2008.png. produkty rolnictwa, łowiectwa i leśnictwa, ryby i inne produkty rybołówstwa i rybactwa, produkty spożywcze, napoje i tytoń. Do kategorii pozostałe zaliczono: tkaniny i wyroby tekstylne, skóra i produkty skórzane, drewno i wyroby z drewna oraz z korka (z wyłączeniem mebli), artykuły ze słomy i materiałów używanych do wyplatania; masy celulozowej, papieru oraz wyrobów z papieru; druki i zapisane nośniki, chemikalia, produkty chemiczne, włókna sztuczne; wyroby z gumy i tw. sztucznych; paliwo jądrowe, inne produkty mineralne nie metalowe, podstawowe metale; wyroby metalowe gotowe, z wyłączeniem maszyn i urządzeń, maszyny i urządzenia gdzie indziej niesklasyfikowane; urządzenia biurowe i komputery; maszyny i aparatura elektryczna gdzie indziej niesklasyfikowana; sprzęt i urządzenia radiowe, telewizyjne i komunikacyjne; aparatura medyczna, precyzyjna i optyczna; zegarki i zegary, sprzęt transportowy, meble; inne wyroby, gdzie indziej niesklasyfikowane, surowce wtórne; odpady komunalne i inne odpady, listy, paczki, wyposażenie i materiały wykorzystywane w transporcie towarów, towary przewożone w ramach przeprowadzek mieszkaniowych i biurowych; bagaż i artykuły towarzyszące podróżnym; pojazdy silnikowe przewożone do naprawy; inne towary spoza rynku gdzie indziej niesklasyfikowane, towary pogrupowane: zbiór różnych rodzajów towarów transportowanych razem, towary niedające się zaklasyfikować: towary, których z jakichkolwiek powodów nie można zidentyfikować, inne towary gdzie indziej niesklasyfikowane. Dla badanego obszaru wyznaczono 349 rejonów komunikacyjnych wewnętrznych oraz umiejscowionych poza nim, a pełniących rolę źródeł i ujść zewnętrznych generujących ruch wewnątrz obszaru (warunki brzegowe), w tym przejścia graniczne. Ze względu na dokładność odwzorowania rejony transportowe znajdujące się: wewnątrz obszaru odzwierciedlają powiaty i ważne punkty nadania i odbioru ładunków (poziomy 4 i 5 NUTS), w bezpośrednim sąsiedztwie obszaru odzwierciedlają powiaty i podregiony (poziomy 3 i 4 NUTS), które są powiązane z badanym obszarem, a także przejścia graniczne, 2102 Logistyka 4/2014
w dalszej odległości od obszaru odzwierciedlają województwa lub regiony (poziomy 1 i 2 NUTS) oraz wybrane przejścia graniczne. 4.2. Przewozy ładunków w obrębie i pomiędzy województwami Punktem wyjścia dla budowy macierzy źródła-ujścia dla wybranego obszaru krajowego systemu transportowego jest określenie przepływów ładunków pomiędzy wszystkimi województwami. Przepływy między województwami (poziom 2 NUTS) mogą być sumowane do przepływów regionalnych (poziom 1 NUTS) a także rozbijane z wystarczającą dokładnością do poziomu powiatów (poziom 4 NUTS). W systemie transportowym Polski podstawowe znaczenie ma transport drogowy i kolejowy, więc ogólna wielkość przewozów jest określona na bazie dostępnych statystyk dotyczących obu tych rodzajów transportu oraz statystyk ogólnych. Określenie przewozów ładunków między województwami realizowanych transportem kolejowym opiera się o bazy danych WCKPKzPG i WPKKiM zdefiniowane w punkcie 3.2. Tabela WCKPKzPG zawiera ilości przewiezionych ładunków określonej grupy NST w skali kraju, a tabela WPKKiM dotyczy wielkości ogólnej przewozów ładunków między województwami. Ponieważ ładunki z poszczególnych grup nie są równomiernie przemieszczane w skali kraju ze względu na miejsca ich wytworzenia, przetwarzania i konsumpcji, należy określić na podstawie danych lokalnych udział tych grup w przewozach ładunków w badanym obszarze. Wykorzystując dane o przemyśle i gospodarce w obszarze (np. Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce [19] dla województw dolnośląskiego i opolskiego) należy określić udział poszczególnych grup NST w całkowitym ruchu towarowym w obszarze (rys. 3). Następnie wykorzystując te dane oraz udział poszczególnych grup ładunkowych w ruchu krajowym (WCKPKzPG) dekomponuje się przepływy z tablicy WPKKiM na przepływy dla każdej grupy ładunkowej NST. W ten sposób otrzymuje się macierze PŁMWK_NST, które następnie agreguje się do macierzy przepływów dla poszczególnych agregatów PŁMWK_AGR w transporcie kolejowym między województwami. Działanie to należy wykonać dla danych z określonego roku oraz ewentualnie dla danych historycznych w celu stwierdzenia poprawności metody oraz kalibracji narzędzi prognozujących zmiany w przewozach ładunków. W przypadku transportu drogowego trudno jest uzyskać statystyki o przewozach ładunków z poszczególnych grup pomiędzy województwami. Dane są zaś tabele o wielkości załadunków MZPS i wyładunków MWPS pojazdów samochodowych z podziałem na grupy ładunkowe NST w poszczególnych województwach. Dodatkowo dane są tabele WPTDdW bilansu przewozu ładunków w województwach określające wielkość przewozów wewnętrznych, nadania do innych województw i za granicę oraz przybycia z innych województw i z zagranicy. Dane te muszą zostać rozdzielone tak, aby określić wielkość przejść pomiędzy poszczególnymi przewozami (rys. 3). Jest to problem, który zapisano w postaci zadania optymalizacyjnego. Ogólne wielkości nadania i przybycia dla poszczególnych województw (tabela WPTDdW) rozdzielono na przepływy we wszystkich możliwych relacjach przewozowych między województwami. Funkcja kryterium minimalizuje sumaryczną wielkość niedopasowania nadania i przybycia dla kolejnych województw wyważając je udziałem danego województwa w przewozach ogółem. Ograniczenia zadania dotyczą nieujemności i niezerowości przepływów i bazują na udziale poszczególnych grup NST w całkowitym ruchu towarowym w badanym obszarze określonym jak dla transportu kolejowego. Wielkości przewozów transportem drogowym pomiędzy województwami określa się dla każdej grupy NST i uzyskuje w ten sposób macierze PŁMWS_NST, które następnie agreguje się do macierzy przepływów dla poszczególnych agregatów PŁMWS_AGR w transporcie samochodowym między województwami. Zależnie od potrzeb macierze PŁMWKS_AGR oraz PŁMWS_AGR mogą zostać zsumowane celem uzyskania macierzy ogólnej PŁMW_AGR. 4.3. Zapotrzebowanie na przewóz ładunków pomiędzy rejonami transportowymi Rejony transportowe reprezentują w większości przypadków jednostki administracyjne mniejsze niż województwo tak więc należy rozdzielić otrzymane przepływy międzywojewódzkie na przepływy między rejonami uzyskując poszukiwane macierze źródło-ujście. Macierze takie należy utworzyć dla każdego z agregatów podanych w punkcie 4.1. Logistyka 4/2014 2103
WCKPKzPG PŁMWK_NST WPKKiM Agregacja Dane przemysłowe i gospodarcze o obszarze Zadanie optymalizacyjne służące do uzyskania bilansu przewozów między województwami WPTDdW PŁMWS_NST MWPS MZPS PŁMWK_AGR PŁMW_AGR PŁMWS_AGR Agregacja PKD IMP_EKSP PKB DEM Rozdział zapotrzebowania na przewóz ładunków na rejony Macierze źródła-ujścia dla poszczególnych agregatów Podział Prognozy zapotrzebowania na przewóz dla poszczególnych agregatów Rejony transportowe Macierze źródła-ujścia dla poszczególnych agregatów w ruchu krajowym i międzynarodowym Rys. 3. Schemat przekształceń danych (opis w tekście) Źródło: opracowanie własne. Przewozy ładunków pomiędzy rejonami transportowymi są określane poprzez wyważenie wielkości przepływów całkowitych między odpowiednimi województwami liczbą podmiotów gospodarczych określonej branży generujących przepływ ładunków danej grupy i będących odbiorcami ładunków danej grupy (wg tabeli PKD) w rejonach. Do każdego agregatu należy przydzielić odpowiednie grupy podmiotów wg klasyfikacji PKD 2007 (tabela 1). Wielkość zapotrzebowania na przewóz ładunków pomiędzy rejonami transportowymi (rejonem nadania i rejonem odbioru) dla określonego agregatu oszacowano na podstawie poniższej formuły: Wielkość ZNP ładunków określonego agregatu między województwami, w których znajdują się oba rejony Liczba podmiotów gospodarczych będących źródłami potoku ładunków określonego agregatu w rejonie transportowym nadania Liczba podmiotów gospodarczych będących źródłami potoku ładunków określonego agregatu w województwie (lub regionie) Liczba podmiotów gospodarczych będących odbiorcami potoku ładunków określonego agregatu w rejonie transportowym odbioru Liczba podmiotów gospodarczych będących odbiorcami potoku ładunków określonego agregatu w województwie (lub regionie) = Wielkość ZNP ładunków określonego agregatu między dwoma rejonami transportowymi Wielkości ZNP należy zbilansować tak, aby cały potok ładunkowych w obszarze został przydzielony. W przypadku rejonów będących przejściami granicznymi należy wykorzystać dane na temat wielkości importu i eksportu towarów poszczególnych grup do wyważenia wielkości przepływów (tabela IMP_EKSP). Ostatnim etapem jest rozdział ZNP w regionie na przewozy krajowe i międzynarodowe w transporcie kolejowym i drogowym dla poszczególnych agregatów. Następnie wykorzystując dane o prognozowanych zmianach PKB, prognozach demograficznych oraz prognozach na temat importu i eksportu możliwe jest prognozowanie ZNP ładunków w poszczególnych agregatach. Efektem zastosowania metody jest sześć macierzy (przepływy krajowe i międzynarodowe dla każdego z trzech agregatów ładunków). Dla kolejnych lat generuje się kolejne sześć macierzy. 2104 Logistyka 4/2014
Tabela. 1. Przydział podmiotów PKD stanowiących potencjalne źródła i ujścia ładunków określonych agregatów w rejonach transportowych. Agregat Wydobycie B; Rolnictwo i żywność Pozostałe Podmioty stanowiące źródła potoków ładunków w rejonie nadania górnictwo i wydobywanie A; rolnictwo, leśnictwo, łowiectwo i rybactwo C10; produkcja artykułów spożywczych C11; produkcja napojów C12; produkcja wyrobów tytoniowych Podmioty stanowiące ujścia potoków ładunków w rejonie odbioru C19; wytwarzanie i przetwarzanie koksu i produktów rafinacji ropy naftowej, C20; produkcja chemikaliów i wyrobów chemicz., C23; produkcja wyrobów z pozostałych mineralnych surowców niemetalicznych C24; produkcja metali G46; handel hurtowy, z wyłączeniem handlu pojazdami samochodowymi G47; handel detaliczny, z wyłączeniem handlu detalicznego pojazdami samochodowymi; C; przetwórstwo przemysłowe E38; działalność zw. ze zbieraniem, przetwarzaniem i unieszkodliwianiem odpadów; odzysk surowców E39; działalność zw. z rekultywacją i pozostała działalność usługowa związana z gospodarką odpadami G; handel hurtowy i detaliczny; naprawa pojazdów samochodowych, włączając motocykle H; transport i gospodarka magazynowa 5. PODSUMOWANIE Proponowana w artykule metoda szacowania ZNP ładunków w określonym obszarze krajowego systemu transportowego jest ogólna i możliwa do wykorzystania w oparciu o dostępne dane statystyczne i raporty branżowe. Nadaje się ona do szacowania ZNP ładunków na dużych obszarach, dla których nie jest możliwa bezpośrednia akwizycja danych o wielkości przewozów ładunków. W zależności od zapotrzebowania uzyskuje się przewozy realizowane transportem kolejowym lub drogowym, które mogą być następnie rozkładane na odpowiednie sieci transportowe. Po zsumowaniu obu uzyskuje się ogólne ZNP, które może zostać wykorzystane na przykład do badań nad komodalnością transportu i przejmowaniem przewozów przez jedną z gałęzi transportu. Sposób skonstruowania agregatów grup ładunkowych powinien zostać dopasowany do konkretnego zastosowania, szczególnie z uwzględnieniem stosowanej technologii transportu wynikającej z postaci ładunkowej i struktury dostępnych środków transportowych. Metoda może być wykorzystywana do szacowania ZNP ładunków w krajowym systemie transportowym. W takim przypadku należałoby zwiększyć liczbę agregatów ze względu na rozmiar systemu transportowego, a w sytuacji idealnej stosować komplet grup ładunkowych NST. Dokładność metody zależy ściśle od doboru jej parametrów, tj. wyboru podmiotów gospodarczych do wyważania potoków ładunków, struktury rejonów transportowych i dokładności danych. Streszczenie W artykule przedstawiono propozycję metody szacowania wielkości zapotrzebowania na przewóz ładunków w wybranym obszarze krajowego systemu transportowego lub w całym systemie na potrzeby modelowania rozłożenia potoku ładunków na sieć transportową. W metodzie uwzględniono wykorzystanie dostępnych danych statystycznych o wielkości i strukturze przewozów kolejowych i drogowych. Przedstawiono algorytm metody obejmujący rozpoznanie obszaru, określenie rejonów transportowych, wyznaczenie agregatów grup ładunkowych, identyfikację przewozów międzywojewódzkich i międzyregionalnych oraz rozdzielenie tych przewozów na rejony transportowe z wykorzystaniem struktury gospodarczej rejonów, danych o PKB i demografii oraz danych o imporcie i eksporcie. Metodę omówiono na przykładzie wybranego obszaru transportowego. Słowa kluczowe: modelowanie zapotrzebowania na przewóz, macierze źródło-ujście, krajowy system transportowy. Estimation of cargo flow volumes in selected area of the national transport system Abstract The paper presents proposition of method for estimating cargo flow volumes in selected area of national transport system or in the entire system for modeling the distribution of cargo streams for transport networks. The method assumes the use of available statistical data on the size and structure of the rail and road transport. The algorithm of the method assumes recognition of the Logistyka 4/2014 2105
transport area, specifying the transport regions, designation of standard cargo groups into unit, determining inter-voivodeship and inter-regional flows and splitting those flows on the transport regions using the economic structure of regions, GDP data, demographics and data on imports and exports. The method is discussed on the example of a specific area of transport. Key words: cargo flow modeling, matrices source-mouth, national transport system. Praca naukowa zrealizowana w ramach projektu badawczego pt. "Kształtowanie proekologicznego systemu transportowego" (EMITRANSYS), finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. LITERATURA [1] Bank Danych Lokalnych GUS; www.stat.gov.pl/bdl/ [2] Bhat, C.R., Covariance heterogeneity in nested logit models: econometric structure and application intercity travel, Transportation Research Part B, Vol. 31 (1997), p. 11-21. [3] Bonnel, P., Prévoir la demande de transport. Presses de l Ēcole Nationale des PoNST et Chaussées, Paryż 2004. [4] Celiński, I., Sierpiński, G., Dwustopniowy model ruchu na bazie sieci GSM, Transport miejski i regionalny, 07-08 2011. [5] Cupryjak, P., Wasiak, M., Wspomaganie komputerowe modelowania ruchu w planach zrównoważonego rozwoju publicznego transportu zbiorowego doświadczenia niemieckie, Transport Miejski i Logistyka 1/2014, s. 14-17. [6] Dochody i warunki życia ludności Polski (raport z badania EU-SILC 2012), GUS, Warszawa 2014. [7] Economic and Social Council of UN, Classification system for transport statistics (NST 2007), ECE/TRANS/WP.6/155/Add.1, 24 June 2008 [8] http://stat.gov.pl/klasyfikacje/doc/pkd_07/pkd_07.htm (dostęp 08.07.2014r). [9] http://stat.gov.pl/statystyka-regionalna/jednostki-terytorialne/klasyfikacja-nuts/ (dostęp 08.07.2014r). [10] Jachimowski R., Kłodawski M., Lewczuk K., Szczepański E., Wasiak M., Implementation of the model of proecological transport system, Journal of KONES Powertrain and Transport, Institute of Aviation (Aeronautics) BK, Vol. 20, No. 4, Warszawa 2013, str. 129-139. [11] Jachimowski, R., Jacyna, I. and Lewczuk, K. (2011). Functions of elements in the Logistics System of Poland. [w]: M. Jacyna (red.) The Logistics System of Poland and transport co-modality. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2011, str. 68-90. [12] Jacyna M., Wasiak M., Jacyna-Gołda I., Pyza D., Merkisz-Guranowska A., Merkisz J., Lewczuk, K. Żak J., Pielecha J., A holistic approach to modelling of the ecological domestic transport system, Materiały konferencyjne XVIII Congreso Panamericano de Ingeniería de Tránsito, Transporte y Logística (PANAM 2014), Santander, 06-2014. [13] Jacyna M., Wasiak M., Modelowanie podziału zadań przewozowych w segmencie przewozów pasażerskich., Zeszyty naukowo-techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej Oddział w Krakowie Nr 1(103)/2014, str. 123-135, Kraków 2014. [14] Jacyna M., Żak J., Jacyna-Gołda I., Merkisz J., Merkisz-Guranowska A., Pielecha J.m Selected aspects of the model of proecological transport system, Journal of KONES Powertrain and Transport. Vol. 20, No. 3, 2013, str. 193-202. [15] Jacyna, M. (red). System logistyczny Polski: uwarunkowania techniczno-technologiczne komodalności transportu, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2012. [16] Jastrzębski, W P, Logit modal split models. W: A. Adamski, A. Rudnicki, J. Żak (ed.), Modelling and Management In Transportation, Proc. International Conference Modelling and Management in Transportation 99, Poznań Kraków 1999, Vol. l, str. 137-143. [17] Merkisz, J., Merkisz-Guranowska, A., Pielecha, J., Nowak, M., Jacyna, M., Lewczuk, K. and Żak, J., Exhaust emission measurements in the development of sustainable road transport. Journal of KONES Powertrain and Transport. Vol. 20, No. 4, 2013, str. 277-284. [18] Ortúzar, J. de D., Willumsen, L.G., Modeling transport, 3o edition. John Wiley & Sons, UK 2001. [19] Państwowy Instytut Geologiczny oraz Państwowy Instytut Badawczy, Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2012 r., Warszawa 2013. [20] Szarata, A., Modelowanie podróży wzbudzonych oraz tłumionych zmianą stanu infrastruktury transportowej, Seria Inżynieria Lądowa, Monografia 439, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, Kraków 2013. [21] Thogerson, J., Understanding repetitive travel mode choices in a stable context: A panel study approach, Transportation Research Part A, Vol. 40 (2006), str. 621-638. [22] Transport wyniki działalności w 2013, GUS, Warszawa 2014. [23] Wainaina, S., Przegląd modeli podziału zadań przewozowych Zeszyty Naukowo-Techniczne Oddziału Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Materiały Konferencyjne (nr 46), Z. 92, 2002, str. 395-413. 2106 Logistyka 4/2014