Prognozy przewozów pasażerskich na przykładzie prac realizowanych przez Zakład Dróg Kolejowych i Przewozów Instytutu Kolejnictwa mgr inż. Szymon Klemba Warszawa, 4.09.2012r.
SPIS TREŚCI 1 Wstęp 2 Podstawowe pojęcia modelowania 3 Metoda wskaźnikowa 3A Aktualizacja prognoz dla Master Planu 4 Metoda kompleksowa 4A Prognozy dla planu transportowego 5 Podsumowanie
1 - Wstęp 1 WSTĘP
1. Wstęp Prognoza, prognozowanie - przewidywanie czegoś, oparte na określonych danych, obliczeniach - przewidywanie liczby pasażerów oparte na obliczeniach wykonywanych przy pomocy modeli matematycznych, zasilanych przez odpowiednie dane wejściowe
1. Wstęp Model - odwzorowanie fragmentu rzeczywistości Model stanowi efekt procesu modelowania, na który składają się: - wybór obiektu i celu badań (identyfikacja) - konstruowanie modelu (kształtowanie, kalibracja) - weryfikacja modelu (eksperymentowanie) W modelowaniu potoków pasażerskich wykorzystuje się modele systemów transportowych.
1. Wstęp
1. Wstęp Wykorzystanie modelu MODEL Dane wejściowe Wynik f(x) Obliczenia Wykorzystanie wyniku (Wnioski, decyzje)
1. Wstęp Podział modeli matematycznych Uwzględnienie zmienności parametrów w czasie: - modele statyczne i dynamiczne Pewność parametrów modelu - modele deterministyczne i stochastyczne Postać funkcji zawierających zmienne modelu - modele liniowe i nieliniowe
2. Podstawowe pojęcia modelowania 2 PODSTAWOWE POJĘCIA MODELOWANIA POTOKÓW PASAŻERSKICH
2. Podstawowe pojęcia modelowania System transportowy INFRASTRUKTURA LUDZIE ZASADY OTOCZENIE TABOR
2. Podstawowe pojęcia modelowania Sieć transportowa formalnie to trójka zbiorów S=<G,FW,FL> G graf opisujący strukturę sieci transportowej, FW - zbiór funkcji opisujących charakterystyki wierzchołków struktury sieci transportowej, FL zbiór funkcji opisujących charakterystyki odcinków tej sieci (ściśle: łuków sieci).
2. Podstawowe pojęcia modelowania Graf struktury sieci Graf G stanowi dwójka uporządkowanych zbiorów W wierzchołków tego grafu i L łuków grafu: G=<W,L>, gdzie: W = {1, 2,, w,, N}, L = {(i,j): (i,j) WxW, i j}.
2. Podstawowe pojęcia modelowania Graf struktury sieci Wierzchołki grafu G opisują węzły sieci transportowej i w prognozowaniu przewozów kolejowych mogąodpowiadać poszczególnym posterunkom ruchu bądź punktom ekspedycyjnym (infrastruktura punktowa). Z kolei łuki grafu G opisują połączenia między poszczególnymi wierzchołkami, co może odpowiadać przykładowo szlakom bądź odcinkom linii kolejowych (infrastruktura liniowa).
2. Podstawowe pojęcia modelowania Charakterystyki struktury Funkcje opisane na wierzchołkach mogą określać charakterystyki posterunku ruchu (np. przelotowość), punktu ekspedycyjnego (np. maksymalna liczba obsłużonych pasażerów) lub rejonu komunikacyjnego (np. liczba mieszkańców). Funkcje opisane na łukach mogą określać charakterystyki fragmentu linii kolejowej takie jak czas przejazdu, czy zdolność przepustowa. Łuki w grafie nie muszą oznaczać tylko połączeń kolejowych.
2. Podstawowe pojęcia modelowania Rejon komunikacyjny (transportowy) wyodrębnione dla potrzeb modelowania potoków ruchu - części analizowanego obszaru (rejony wewnętrzne) - powiązania obszaru z otoczeniem (rejony zewnętrzne) w taki sposób, aby: - dla każdej analizowanej relacji podróży przypisać można było odpowiednie numery rejonu komunikacyjnego, - każdemu rejonowi komunikacyjnemu można było w.modelu przypisać węzły sieci transportowej (węzły początku i końca podróży).
2. Podstawowe pojęcia modelowania Formalnie rejon komunikacyjny jest podzbiorem A n zbioru wierzchołków (węzłów sieci) W: A W Jest oczywiste, że: A W A, A W i n 1 = { A,..., j 1 A 1... A n A A n 2,..., = A... N A } N = W
2. Podstawowe pojęcia modelowania Relacja podróży (przemieszczenia) Relacją r podróży nazywamy parę (a,b), gdzie a oznacza wierzchołek początkowy miejsce początku podróży, natomiast b wierzchołek końcowy miejsce końca podróży. Zatem zbiór relacji podróży R jest opisany następująco: R={(a,b): a A n, b A m, m n}. Z założenia podróże w obrębie jednego rejonu eliminuje się.
2. Podstawowe pojęcia modelowania Potok pasażerski w relacji (a,b) Niech x (a,b) oznacza liczbę pasażerów (w określonej jednostce czasu) która zgłasza zapotrzebowanie na przewóz w relacji (a,b) liczbę tą nazwiemy potokiem pasażerskim w relacji (a,b). Inaczej: x(a,b) jest to liczba pasażerów generowanych w rejonie komunikacyjnym a i pochłanianych przez rejon komunikacyjny b.
2. Podstawowe pojęcia modelowania Potok pasażerski na łuku (odcinku) sieci Przydatne może być też określenie potoku pasażerów na danym łuku (odcinku) sieci. W grafie muszą być zdefiniowane drogi łączące rejony a i b, ponieważ najczęściej każdy potok relacyjny x (a,b) może zostać przeprowadzony przez sieć transportową różnymi drogami (połączeniami).
2. Podstawowe pojęcia modelowania Potok pasażerski na łuku (odcinku) sieci Jeżeli D (a,b) = {d 1(a,b),, d p(a,b),, d P(a,b) } będzie zbiorem możliwych dróg przejścia przez graf (sieć transportową) z rejonu a do rejonu b to potok pasażerów w danej relacji może zostać rozłożony pomiędzy te drogi. Uwaga Rejony komunikacyjne mogą obejmować więcej niż 1 wierzchołków, które stanowiąźródło / ujście potoków pasażerów. Wybór wierzchołków rejonu początku (źródło) i końca (ujście) podróży cechuje się pewną wartością prawdopodobieństwa.
Potok pasażerski na łuku (odcinku) sieci Jeżeli przez x dp(a,b) oznaczymy potok pasażerów, którzy chcą się przemieścić w relacji (a,b), podążających drogą (korzystających z połączenia) p, to wiadomo, że: Potok na łuku sieci (odcinku sieci transportowej) można wyrazić następująco: 2. Podstawowe pojęcia modelowania = = P p b a d b a p x x 1 ), ( ), ( = R b a b a d j i b a d b a d j i p p p x x ), ( ), ( ), ):(, ( ), ( ), (
3. Metoda wskaźnikowa 3 METODA WSKAŹNIKOWA
3. Metoda wskaźnikowa Metody prognozowania potoków pasażerskich METODA WSKAŹNIKOWA METODA KOMPLEKSOWA (UPROSZCZONA) - w ujęciu odcinkowym - np. podejście 4-etapowe - w ujęciu relacyjnym
3. Metoda wskaźnikowa Idea metody wskaźnikowej x i(a,b) = x 0(a,b) w i(a,b) gdzie: X 0(a,b) potok pasażerski w relacji (a,b) w okresie bazowym; x i(a,b) potok pasażerski w relacji (a,b) w i-tym okresie prognozy; w i wskaźnik wzrostu potoku pasażerskiego w relacji (a,b) w i-tym okresie w stosunku do okresu bazowego
3. Metoda wskaźnikowa Definicja obszaru prognoz i zakresu modelu - Określenie obszaru objętego przez prognozę, wyodrębnienie rejonów komunikacyjnych (ew. odcinków); - Określenie środków transportu branych pod uwagę w prognozie; - Określenie czynników wpływających na potok pasażerskich; - Określenie horyzontu czasowego i okresu prognozy
3. Metoda wskaźnikowa Zebranie danych wejściowych - Macierze podróży w ujęciu źródło cel (rejon początkowy i końcowy podróży) - Dane o wielkościach zdefiniowanych jako czynniki wpływające na potok oraz o związkach z wielkością potoków
3. Metoda wskaźnikowa Macierze źródło cel (popularna nazwa: Macierze O-D) - macierz kwadratowa, często symetryczna - w przypadku, jeżeli mamy N rejonów komunikacyjnych wymiary macierzy to NxN, a liczba rozważanych relacji podrózy to NxN-N - odrębne macierze możemy zebrać dla poszczególnych środków transportu, ale również dla poszczególnych motywacji podróży, w zależności od szczegółowości modelu
3. Metoda wskaźnikowa Macierze źródło cel dla stanu (okresu) bazowego X 0 = [x 0(a,b) ] NxN Macierz źródło cel dla i-tego okresu prognozy X i = [x i(a,b) ] NxN = [x 0(a,b) W i ] NxN Jeżeli mamy C czynników oddziałujących na wielkość potoku, to W i = w i1 w i2 w ic w ic Rozważając pojedynczy wskaźnik w ic = e c x i( a, b) c gdzie e c jest współczynnikiem określającym elastyczność potoku względem czynnika c
3. Metoda wskaźnikowa 3A AKTUALIZACJA PROGNOZ DLA MASTER PLANU
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Punkt wyjścia Macierze kolejowych potoków pasażerskich oraz towarowych (dla N=588 rejonów) dla poszczególnych segmentów przewozowych dla roku 2005. Pierwszy krok Sprowadzenie macierzy dla roku 2005 do nowego roku bazowego 2010 Problem Brak szczegółowych danych przewozowych (oprócz przewozów realizowanych przez PKP Intercity). Dostępne były jedynie dane ogólne, tj. całoroczne wielkości przewozów na całej sieci kolejowej.
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Problem II Nie istnieją żadne ogólnopolskie badania na temat przemieszczenia się ludności, dostępne są jedynie szczątkowe dane w wybranych regionach kraju (dostęp trudny, ze względu na różnych właścicieli tych modeli). Problem III Krótki czas i niskie nakłady nie pozwoliły na przeprowadzenie żadnych badań dotyczących podróży
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Macierze bazowe - transport kolejowy W celu sprowadzenia macierzy ze stanu 2005 do stanu 2010: - zmieniono liczbę rejonów z 588 na 590 (usunięto rejony wzdłuż zlikwidowanych linii, dodano nowe, przede wszystkim związane z obsługą lotnisk w aglomeracjach), - wyzerowano potoki dla relacji, które przestały być obsługiwane przez kolej - sprowadzono sumy elementów macierzy do wielkości rzeczywistych z roku 2010 poprzez proporcjonalne przemnożenie wszystkich elementów
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Fragment macierzy przewozów międzyregionalnych (N=590, 348 tys. relacji) Nr rejonu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nazwa rejonu 138081,8SZCZ,PORT CENTR, SZCZ,GUMIEŃCESZCZECIN GŁ, Szcz,Glinki Dolna Odra GRYFINO Świnoujście Międzyzdroje SZCZECIN DĄBIE 69 Kaliska 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 70 OLSZTYN GŁÓWNY 1568,373 0,000 0,000 16,107 0,000 0,000 0,000 0,083 0,000 0,000 71 Olsztyn Zach, 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 72 Olsztynek 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 73 CZERWONKA 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 74 Mrągowo 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 75 KORSZE 63,254 0,000 0,000 0,648 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 76 Skandawa 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 77 KĘTRZYN 104,834 0,000 0,000 1,316 0,000 0,000 0,000 0,021 0,000 0,000 78 SZCZYTNO 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 79 Ruciane Nida 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 80 Morąg 125,55 0,000 0,000 1,567 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 81 Pasłęk 43,764 0,000 0,000 0,626 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 82 BRANIEWO 2,801 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 83 Orneta 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 84 EŁK 354,771 0,000 0,000 2,360 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 85 OLECKO 6,574 0,000 0,000 0,188 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 86 Grajewo 66,346 0,000 0,000 0,481 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 87 Pisz 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 88 Mikołajki 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 89 Giżycko 131,059 0,000 0,000 1,985 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 90 SUWAŁKI 126,18 0,000 0,000 1,044 0,000 0,000 0,000 0,083 0,000 0,000 91 Trakiszki 4,589 0,000 0,000 0,083 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 92 Augustów 24,198 0,000 0,000 0,606 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 93 KOSTRZYN 36,431 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 94 Chojna 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 95 Mieszkowice 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 96 Pyrzyce 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Macierze bazowe - Transport drogowy Macierze potoków drogowych uzyskano z modelu GDDKiA. Ponieważ model GDDKiA opierał się na pomiarach GPR 2005, istniała konieczność sprowadzenia do go stanu odpowiadającemu 2010 roku. Zastosowano metodę i wskaźniki wzrostu opracowane przez GDDKiA. Założenia opublikowane są na stronie GDDKiA: http://www.gddkia.gov.pl/pl/992/zalozenia-do-prognoz-ruchu
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Transport drogowy Macierze potoków drogowych uzyskano z modelu GDDKiA. Ponieważ model GDDKiA opierał się na pomiarach GPR 2005, istniała konieczność sprowadzenia do go stanu odpowiadającemu 2010 roku. Zastosowano metodę i wskaźniki wzrostu opracowane przez GDDKiA. Założenia opublikowane są na stronie GDDKiA: http://www.gddkia.gov.pl/pl/992/zalozenia-do-prognoz-ruchu
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Modele sieci transportowej Model sieci kolejowej zaktualizowany model sieci z pierwotnego Master Planu Model sieci drogowej model wykonany na zlecenie GDDKiA Przy podejściu wskaźnikowym (a więc uproszczonym) modele sieci transportowych, drogowej i kolejowej funkcjonują oddzielnie. Podobnie nie zachodzą bezpośrednie interakcje pomiędzy macierzami potoków drogowych i kolejowych.
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Ilustracja modelu sieci kolejowej i drogowej
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Czynniki wpływające na potoki pasażerskie - Rozwój gospodarczy określony zmianami produktu krajowego bruttto (PKB), poziom szczegółowości: województwo - Rozwój infrastruktury kolejowej określony poprzez zmiany czasu przejazdu poszczególnych typów pociągów Czynniki wpływające na potoki towarowe - Rozwój gospodarczy określony zmianami produktu krajowego bruttto (PKB), w odniesieniu do całej sieci
Macierze prognostyczne Elementy macierzy prognostycznych uzyskiwano ze wzoru: Czynnik rozwoju gospodarczego Czynnik rozwoju infrastruktury Czynnik demograficzny 3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu ( ) ( ) + + + + = 1 2 ] [ ), 0( ), 0( ), 1( 0 0 0 0, 0, b a b a b a t b a ib ia b ib a ia ipkb b a b a i t t t e L L L L PKB PKB PKB PKB e x x Potok bazowy
3A. Aktualizacja prognoz dla Master Planu Ciekawostka ilość danych Na obliczenie prognoz dla 1 okresu i 1 scenariusza składa się: - Macierz wskaźników wzrostu z tytułu rozwoju gospodarczego - Macierz wskaźników wzrostu z tytułu rozwoju demograficznego - Macierz wskaźników wzrostu z tytułu rozwoju infrastruktury Każda o wymiarach 590x590, czyli posiadająca 348,1 tys. elementów W wyniku uzyskuje się macierz prognostyczną o tych samych wymiarach. Łączna liczba komórek (bez macierzy bazowej, nie licząc macierzy pomocnicznych) to 1,4 mln Dla 3 scenariuszy, 4 okresów prognozy (wraz z macierzą bazową) mamy nieco ponad 17 mln komórek
4. Metoda kompleksowa 4 METODA KOMPLEKSOWA
4. Metoda kompleksowa W podejściu kompleksowym, w przeciwieństwie do metody wskaźnikowej uwzględnione są bezpośrednie interakcje pomiędzy różnymi rodzajami transportu KLASYCZNE MODELOWANIE CZTEROETAPOWE 1. MODEL GENEROWANIA PODRÓŻY 2. MODEL DYSTRYBUCJI PODRÓŻY 3. MODEL PODZIAŁU MIĘDZYGAŁĘZIOWEGO 4. MODEL ROZŁOŻENIA NA SIEĆ TRANSPORTOWĄ (WYBORU DROGI) Zagadnienie omówione zostało podczas Seminarium IK w dniu 13.03.2012r. na przykładzie modelu Trójmiasta, patrz: http://ikolej.pl
4. Metoda kompleksowa 4A PROGNOZY DLA PLANU TRANSPORTOWEGO
4A. Prognozy dla planu transportowego Potrzeba opracowania prognoz dla przewozów międzywojewódzkich wynika z konieczności opracowania planu zrównoważonego rozwoju publicznego transportu zbiorowego podyktowanego przez ustawę o publicznym transporcie zbiorowym Zakres prognoz objął - Obszar całego kraju - Przewozy międzywojewódzkie i międzynarodowe - Transport kolejowy i drogowy
4A. Prognozy dla planu transportowego Model sieci - odcinki Baza: model Master Planu Sieć transportowa zdefiniowana w modelu składa się z odcinków zdefiniowanych poprzez następujące parametry: powiązanie z węzłami sieci, długość odcinka, dostępne systemy transportu, prędkość dopuszczalna, czas przejazdu.
4A. Prognozy dla planu transportowego Model sieci - odcinki W toku prac określono również inne wartości charakteryzujące poszczególne odcinki sieci, takie jak: liczba pociągów przejeżdżająca danych odcinkiem, potok pasażerów na danym odcinku, napełnienie pociągu na danym odcinku.
4A. Prognozy dla planu transportowego Model sieci - węzły Węzły sieci w modelu zostały opisane przez następujące parametry: istnienie przystanku lub stacji kolejowej w węźle sieci, rodzaje pociągów obsługiwane dany przystanek, domyślny czas postoju pociągu na stacji/przystanku, przyporządkowanie do rejonów komunikacyjnych. W trakcie dalszych prac zostały określone następujące charakterystyki węzłów: liczba połączeń w danym węźle sieci, potok podróżnych przechodzący przez dany węzeł (przystanek / stację).
4A. Prognozy dla planu transportowego Model sieci - wizualizacja
4A. Prognozy dla planu transportowego Rejony komunikacyjne Do analizy potoków pasażerskich przyjęto wybrane relacje międzywojewódzkie i międzynarodowe. Relacje te zostały określone przez wszystkie możliwe kombinacje pomiędzy 219 rejonami komunikacyjnymi punktami postojów handlowych (70% wszystkich punktów handlowych obsługiwanych przez pociągi międzywojewódzkie, w tym punkty graniczne). Dla wybranych relacji przewozu (niespełna 48 tysięcy) roczne potoki pasażerskie kształtują się na poziomie: 91,7% ogólnej liczby pasażerów podróżujących pociągami międzynarodowymi, 91,3% ogólnej liczby pasażerów podróżujących pociągami TLK, 99,5% ogólnej liczby pasażerów podróżujących pociągami IR i RE.
4A. Prognozy dla planu transportowego Macierze potoków dla roku bazowego Macierze te opracowano dla następujących systemów transportowych: macierz podróży pociągami TLK, macierz podróży pociągami IR, macierz podróży pociągami EIC, Ex i EC, macierz podróży dla autobusów, macierz podróży dla samolotów, macierz podróży dla samochodów osobowych.
4A. Prognozy dla planu transportowego Macierze potoków dla roku bazowego Macierz podróży dla pociągów TLK, EIC, Ex i EC uzyskano poprzez bezpośrednie przetworzenie danych uzyskanych od przewoźnika dotyczących sprzedaży biletów. Macierz podróży dla pociągów IR, wobec nie udostępnienia danych przez przewoźnika, uzyskano poprzez oszacowanie liczby podróżnych w poszczególnych relacjach podróży, przy warunku ograniczającym, jakim była ogólna liczba przewiezionych pasażerów.
4A. Prognozy dla planu transportowego Macierze potoków dla roku bazowego Macierze podróży dla autobusów i samolotów oszacowano na podstawie zebranych danych o ofercie przewozowej. W przypadku podróży lotniczych warunkami brzegowymi były dane portów lotniczych oraz Urzędu Lotnictwa cywilnego. Macierz podróży dla samochodów osobowych uzyskano poprzez wydzielenie odpowiednich relacji z modelu krajowej sieci drogowej GDDKiA oraz korekcie, na podstawie współczynnika uzyskanego na podstawie Generalnego Pomiaru Ruchu 2010, ze stanu na rok 2005 do stanu na rok 2010.
4A. Prognozy dla planu transportowego Podział potoków na motywacje podróży w roku bazowym Wyróżniono 4 motywacje podróży: - dom-praca (DP), - dom-nauka (DN), - dom-inne (DI), - służbowe (S) Podstawą do podziału ogólnych macierzy na macierze motywacyjne były: w przypadku pociągów: dane przewoźników oraz na podstawie badań własnych Instytutu Kolejnictwa, w przypadku autobusów: wyniki badań przeprowadzonych na zlecenie Instytutu Kolejnictwa, w przypadku transportu lotniczego: założenie eksperckie, w przypadku samochodów osobowych: dane GDDKiA.
4A. Prognozy dla planu transportowego Model generowania podróży Model generowania podróży określa ogólną liczbę podróży rozpoczynających się kończących w danym rejonie komunikacyjnym. Proces określania właściwych funkcji składał się z następujących etapów: - Zebrania danych na temat liczby podróży wykonywanych w całym transporcie pasażerskim w poszczególnych motywacjach, - Zaproponowanie zmiennych objaśniających oraz zebranie danych na temat kształtowania się wartości tych zmiennych dla poszczególnych rejonów komunikacyjnych, - Analizy regresji jedno lub wielowymiarowej w celu ustalenia kształtu funkcji o najwyższej jakości, z punktu widzenia korelacji obydwu zmiennych oraz wartości współczynnika dopasowania R-kwadrat, - Końcowy wybór funkcji generowania podróży.
4A. Prognozy dla planu transportowego Model generowania podróży zmienne objaśniające Zmiennymi objaśniającymi funkcji generowania podróży były: dla motywacji DP liczba przyjeżdżających i wyjeżdżających do pracy (dla roku bazowego wg GUS, dla lat prognozy korekta wg prognoz liczby ludności), dla motywacji DN liczba uczących się (według GUS liczby ludności w wieku szkolnym oraz wieku studenckim, pomnożone przez wskaźnik liczby studentów na 10000 osób w wieku 19-24 lat), dla motywacji DI liczba ludności (wg GUS), dla motywacji S liczba aktywnych zawodowo (ludność w wieku 18-60/65 lat, według GUS).
4A. Prognozy dla planu transportowego Model generowania podróży Przyjęto następujące kształty funkcji dla poszczególnych motywacji podróży: Dla motywacji DP parabola, Dla motywacji DN wielomian 3 stopnia, Dla motywacji DI parabola, Dla motywacji S linia prosta. Jakość funkcji określona jest przez współczynnik R-kwadrat, który wynosi: Dla motywacji DP - 0,6826, Dla motywacji DN - 0,9176, Dla motywacji DI - 0,9011, Dla motywacji S - 0,9455.
4A. Prognozy dla planu transportowego Funkcja generowania podróży motywacja DP 60000 50000 40000 Liczba podróży DP 30000 20000 10000 0 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 200000 Mobilność pracujących (pasażerowie wyjeżdżający + przyjeżdżający do pracy)
4A. Prognozy dla planu transportowego Funkcja generowania podróży motywacja DN 6000 5000 4000 Liczba podróży DN 3000 2000 1000 0 0,00 50000,00 100000,00 150000,00 200000,00 250000,00 Liczba uczących się
4A. Prognozy dla planu transportowego Funkcja generowania podróży motywacja DI 50000 45000 40000 35000 Liczba podróży DI 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000 1600000 1800000 Ludność
4A. Prognozy dla planu transportowego Funkcja generowania podróży motywacja S 5000 4500 4000 3500 Liczba podróży DP 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000 120 000 140 000 160 000 180 000 200 000 Liczba aktywnych zawodowo (w wieku 18-60/65)
4A. Prognozy dla planu transportowego Model dystrybucji podróży Dystrybucję przestrzenną podróży określa funkcja rozkładu liczby podróży odległości w danej motywacji podróży, w zależności od pokonywanej odległości. Na potrzeby opracowania prognoz dla planu transportowego korzystano z rozkładów dyskretnych. Rozkład przestrzenny podróży określono na podstawie opracowanych wcześniej macierzy potoków pasażerskich oraz modelu sieci transportowej (uproszczenie).
4A. Prognozy dla planu transportowego Dystrybucja podróży motywacja DP 40% 1,08% 1,88% 1,23% 0,93% 0,59% 0,85% 0,42% 1,52% 0,49% 0,50% 0,52% 0,48% 0,10% 0,08% 0,12% 0,04% 0,02% 0,01% 0,00% 0,00% 7,78% 13,10% 12,72% 20,58% 34,95% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% <0,10) <10,20) <20,30) <30,40) <40,50) <50,60) <60,80) <80,100) <100,120) <120,140) <140,160) <160,180) <180,200) <200,250) <250,300) <300,350) <350,400) <400,450) <450,500) <500,600) <600,700) <700,800) <800,900) <900,1000) <1000,...) Przedział odległości [km] Udział podróży [%]
4A. Prognozy dla planu transportowego Dystrybucja podróży motywacja DN 0,24% 0,39% 2,46% 2,99% 3,14% 1,83% 1,32% 2,26% 0,58% 0,36% 0,11% 0,01% 0,00% 4,54% 6,79% 6,20% 5,51% 4,66% 5,46% 7,89% 7,37% 8,18% 5,00% 9,94% 12,75% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% <0,10) <10,20) <20,30) <30,40) <40,50) <50,60) <60,80) <80,100) <100,120) <120,140) <140,160) <160,180) <180,200) <200,250) <250,300) <300,350) <350,400) <400,450) <450,500) <500,600) <600,700) <700,800) <800,900) <900,1000) <1000,...) Udział podróży [%] Przedział odległości [km]
4A. Prognozy dla planu transportowego Dystrybucja podróży motywacja DI 2,37% 3,95% 4,67% 6,65% 5,80% 3,94% 4,65% 4,07% 2,92% 4,75% 3,79% 2,70% 1,61% 0,96% 0,73% 1,25% 0,32% 0,11% 0,03% 0,00% 0,00% 10,40% 10,01% 11,95% 12,36% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% <0,10) <10,20) <20,30) <30,40) <40,50) <50,60) <60,80) <80,100) <100,120) <120,140) <140,160) <160,180) <180,200) <200,250) <250,300) <300,350) <350,400) <400,450) <450,500) <500,600) <600,700) <700,800) <800,900) <900,1000) <1000,...) Przedział odległości [km] Udział podróży [%]
4A. Prognozy dla planu transportowego Dystrybucja podróży motywacja S 1,65% 0,86% 0,52% 0,54% 0,15% 0,06% 0,02% 0,00% 0,00% 3,21% 5,68% 6,34% 6,41% 4,75% 5,75% 5,33% 5,05% 3,90% 5,36% 3,42% 7,80% 7,40% 7,66% 8,80% 9,33% 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% <0,10) <10,20) <20,30) <30,40) <40,50) <50,60) <60,80) <80,100) <100,120) <120,140) <140,160) <160,180) <180,200) <200,250) <250,300) <300,350) <350,400) <400,450) <450,500) <500,600) <600,700) <700,800) <800,900) <900,1000) <1000,...) Udział podróży [%] Przedział odległości [km]
4A. Prognozy dla planu transportowego Podział międzygałęziowy Podział międzygałęziowy potoków pasażerskich jest wynikiem trzech etapów obliczeń Funkcje matematyczne określające podział podróży na poszczególne gałęzie transportu określono na podstawie przyjętych potoków pasażerskich dla roku bazowego. W ramach opracowania prognozy do planu transportowego, czas podróży został uznany jako czynnik mający najistotniejszy wpływ na wybór środka transportu przez pasażera.
4A. Prognozy dla planu transportowego Rysunek: Baptiste Calvet
4A. Prognozy dla planu transportowego Podział międzygałęziowy Na podstawie uzyskanych wartości czasu, na każdym z trzech etapów podziału międzygałęziowego analizę korelacji pomiędzy: ilorazem czasów podróży konkurencyjnymi środkami/systemami transportu oraz prawdopodobieństwem wyboru przez pasażera jednego z konkurencyjnych środków/systemów transportu. W etapie 1 - korelacja pomiędzy: - ilorazem czas podróży samochodem / śr. czas podróży transportem zbiorowym oraz - prawdopodobieństwem wyboru samochodu
4A. Prognozy dla planu transportowego Podział międzygałęziowy Etap 1 ( zbiorowy czy indywidualny ) 1,00 0,90 Prawdopodobieństwo wyboru PrT 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 Iloraz TPrT/TPuT U PrT Pomiary 1 = 1 1+ exp(-5,0408 z + 6,9174) Kalibracja Opracowanie: Baptiste Calvet
4A. Prognozy dla planu transportowego Podział międzygałęziowy W etapie 2 - korelacja pomiędzy: ilorazem czas podróży samolotem / czas podróży transportem zbiorowym nie uwzględniającym samolotu oraz prawdopodobieństwem wyboru samolotu (konkurencyjność pomiędzy transportem lotniczym i transportem zbiorowym lądowym) jak również korelacja pomiędzy: ilorazem czas podróży pociągiem / czas podróży autobusem oraz prawdopodobieństwem wyboru kolei
4A. Prognozy dla planu transportowego Podział międzygałęziowy W etapie 3 - korelacja pomiędzy: ilorazem czas podróży pociągiem TLK lub IR / czas podróży pociągiem klasy Ex, EiC lub MN oraz prawdopodobieństwem wyboru pociągów TLK lub IR.
4A. Prognozy dla planu transportowego Rozkład potoków kolejowych na sieć kolejową Celem rozkładu potoków na sieć kolejową jest określenie obciążenia poszczególnych korytarzy transportowych (linii kolejowych) i m.in. jego odniesienie do liczby pociągów kursujących po tych liniach. Kryterium rozkładu (wyboru korytarza) jest minimalna wartość czasu podróży, na którą składa się: czas przejazdu pociągiem wraz z postojami handlowymi; czas oczekiwania na pierwszy środek transportu będący połową częstotliwości kursowania pojazdów w danym kierunku; czas oczekiwania na przesiadkę, równy połowie częstotliwości kursowania pojazdów w kierunku, w którym pasażer udaje się po przesiadce; dodatkowa kara za każdą przesiadkę wynosząca 5 minut.
4A. Prognozy dla planu transportowego Wyniki przegląd 600 580 560 540 Liczba pasażerów [mln/rok] 520 500 480 460 440 420 400 2010 2015 2020 2025 Rok
4A. Prognozy dla planu transportowego Wyniki przegląd 120 Liczba pasażerów transportu kolejowego [mln/rok] 100 80 60 40 20 0 2010 2015 2020 2025 Rok Scenariusz A Scenariusz B Sscenariusz C
4A. Prognozy dla planu transportowego Wyniki przegląd
5 Podsumowanie 5 PODSUMOWANIE
5 - Podsumowanie Modelowanie systemów transportowych jest procesem pracochłonnym, pozwala jednak na uzyskanie przesłanek mogących służyć jako wskazówki przy podejmowaniu decyzji odnośnie systemu transportowego. Wykonywanie prognoz może wspomóc: - racjonalne kształtowanie polityki rozwoju infrastruktury transportowej danego obszaru - racjonalne kształtowanie polityki przewoźników w zakresie taboru i oferty przewozowej,
5 - Podsumowanie Istotne jest zachowanie równowagi: PRACOCHŁONNOŚĆ SZCZEGÓŁOWOŚĆ CEL CZAS I ŚRODKI
5 - Podsumowanie DZIĘKUJE ZA UWAGĘ Mgr inż. Szymon Klemba sklemba@ikolej.pl