9. PROJEKTOWANIE SIECI KOLEJOWEJ WG WOCHA (1986) 9.1. projektowanie systemu idealnego czy iteracyjna metoda diagnostyczna?

9. PROJEKTOWANIE SIECI KOLEJOWEJ WG WOCHA (1986) 9.1. projektowanie systemu idealnego czy iteracyjna metoda diagnostyczna? W latach siedemdziesiątych błyskotliwą karierę w środowiskach naukowobadawczych zrobiła idea Nadlera (1975) projektowania systemu idealnego. Nadler zauważył, że w sytuacjach, w których należy zmodernizować lub zaprojektować od nowa złożony system, w przypadkach gdy istnieje jakiś pierwowzór, nie opłaca się czasem rozważać szczegółowych uwarunkowań projektowanego systemu czy badać niedoskonałość działania ( wąskie gardła ) istniejącego systemu. Są to bowiem czynności kosztowne i żmudne do tego stopnia, że zaplątani w drobne szczegóły projektanci mogą zgubić po drodze zasadnicze cele działania badanego systemu, a przez to, mogą nie dostrzec właściwego rozwiązania. Natomiast, gdy skupić od razu uwagę na tzw. Systemie idealnym, wychodząc z określonych celów działania systemu, a następnie stopniowo urealniać tzw. System idealny, aż do uzyskania realnego rozwiązania; to w ten sposób otrzymane rozwiązanie będzie na pewno właściwe (optymalne), a droga dojścia w porównaniu do poprzedniej dużo tańsza. Pierwszą drogę projektowania optymalnych systemów (usuwanie wąskich gardeł ruchowego systemu) można nazwać metodą diagnostyczną, a drugą (od koncepcji systemu idealnego) prognostyczną (te określenia nie pochodzą od Nadlera). Zasadniczym argumentem przemawiającym za stosowaniem prognostycznej metody projektowania jest niski koszt jej stosowania w porównaniu z kosztem stosowania metody diagnostycznej. Koszt szczegółowej analizy systemu istniejącego w celu sformułowania diagnozy jest dla złożonych systemów bardzo duży (np. dla kolei). Natomiast sformułowanie koncepcji systemu idealnego bez oglądania się na realia kosztuje mało. Zwykle przyjmuje się, że koncepcja systemu idealnego nic nie kosztuje. Dobrą ilustracją do porównania kosztów tych metod jest trójkąt przedstawiony na rys. 9.1, którego podstawa (a raczej jej długość) symbolizuje wielkość kosztu diagnozy istniejącego systemu, a wierzchołek koszt sformułowania koncepcji systemu idealnego. Kolejne iteracje w metodzie diagnostycznej, zobrazowane są na rys. 8.1 w postaci odcinków równoległych do podstawy, bliskich podstawie, a kolejne iteracje metody prognostycznej odzwierciedlają odcinki oddalające się w dół od wierzchołka. Jeżeli przyjąć, że kolejne iteracje są tak samo od siebie odległe w metodzie diagnostycznej i prognostycznej oraz że poszukiwane rozwiązanie znajduje się po środku między wyjściowym realnym rozwiązaniem a idealnym rozwiązaniem to jak widać na rys. 9.1 koszt metody prognostycznej (suma długości odcinków górnej części trójkąta) jest wielokrotnie mniejszy od kosztu metody diagnostycznej (suma długości odcinków dolnej części trójkąta). Nie wdając się w podważanie demagogicznych chwytów, jakie zostały zastosowane w powyższej argumentacji (rys. 9.1), można nawet przy tych wątpliwych założeniach (np. równe odległości między iteracjami ) stwierdzić, że jeżeli z góry wiadomo, iż szukane rozwiązanie leży blisko realnego systemu, to bardziej racjonalnym postępowaniem jest diagnostyczna metoda projektowania systemu. Na przykład horyzont 10 15 lat w eksploatacji rozwiniętej sieci kolejowej jest małym krokiem od stanu istniejącego. Wydaje się, że we wszystkich istniejących wielkich systemach gospodarczych skazani jesteśmy na diagnostyczną metodę poprawiania struktury tych systemów, natomiast nadlerowski sposób myślenia może być bardzo owocny w projektowaniu konkurencyjnych systemów lub urządzeń całkowicie nowych. Podstawową przesłanką przemawiającą za stosowaniem diagnostycznej metody planowania długookresowej działalności kolei jest jednak niepodzielność kosztów eksploatacyjnych kolei na poszczególne przewozy. Co prawda dość często próbuje się określać np. jednostkowe koszty przewozu pasażera lub jednostkowe koszty przewozu węgla lecz do tego celu w sposób arbitralny dzieli się składniki niepodzielne Ost9-181

system idealny system optymalny system rzeczywisty 0 1 2 koszt projektowania kolejne iteracje w metodzie prognostycznej kolejne iteracje w metodzie diagnostycznej 2 1 0 prognostyczna metoda projektowania diagnostyczna metoda projektowania Rys. 9.1 Koszty projektowania od systemu idealnego oraz od diagnozy systemu rzeczywistego. np. takie, jak koszty eksploatacji sieci kolejowej. O ile ceny jednostkowych kosztów przewozu wykorzystywane są do analiz efektywności w ramach ustalonej struktury organizacyjnej przewozów, to jeszcze te arbitralne oceny mogą mieć sens. Gdy jednak próbuje się na podstawie takich ocen analizować efektywność różnych wariantów technologii przewozów lub wariantów modernizacji sieci kolejowej, to jest to postępowanie niedopuszczalne. Rzecz w tym, że koszty eksploatacyjne kolei w bardzo istotnej mierze zależą od struktury organizacyjnej przewozów kolejowych w całości. W związku z tym zmiany technologii przewozów (czy to w ramach ustalonej infrastruktury, czy też spowodowane zmianami w infrastrukturze) powodują istotne zmiany struktury kosztów eksploatacyjnych, a w konsekwencji powodują istotne zmiany relacji jednostkowych kosztów eksploatacyjnych. Innymi słowy, nie można określić a priori jednostkowych kosztów eksploatacyjnych w przypadkach badania efektywności zmian technologii przewozów lub zmian w strukturze sieci kolejowej. Dopiero po ustaleniu struktury organizacyjnej przewozów w całości można oceniać koszty eksploatacyjne kolei. Jest to specyfika sieciowych uzależnień w strukturze kosztów eksploatacyjnych kolei. Im bardziej sieć kolejowa jest złożona, tym bardziej złożona jest struktura kosztów eksploatacyjnych. Dobrze byłoby umieć określać koszty eksploatacyjne kolei jako funkcję struktury technicznej oraz struktury technologii przewozów kolejowych. Z praktycznego punktu widzenia jest to zadanie beznadziejne z uwagi na niepodzielność pewnych części kosztu oraz z uwagi na złożoną strukturę kosztów eksploatacyjnych. Jednak aby zminimalizować koszty eksploatacyjne kolei nie jest konieczna umiejętność oceny całkowitych kosztów, wystarcza, że można określić (co do miejsca występowania i wielkości) najistotniejsze zbędne koszty eksploatacyjne. Jeżeli w sposób iteracyjny wprowadza się zmiany w strukturze technicznej i technologicznej kolei mające na celu minimalizację zbędnych kosztów eksploatacyjnych (począwszy od najistotniejszych zbędnych kosztów eksploatacyjnych), to proces ten prowadzi do minimalizacji kosztów eksploatacyjnych kolei w całości. Praktycznie rzecz biorąc, jest to jedyny sposób minimalizacji kosztów eksploatacyjnych kolei nie wymagający określenia w całości kosztów eksploatacyjnych dla różnych wariantów struktury technicznej i technologicznej. Sposób ten określa się jako diagnostyczna metoda minimalizacji kosztów eksploatacyjnych kolei. Idea tej metody opiera się na poglądzie, że do optymalnej struktury Ost9-182

technologicznej kolei można dojść praktycznie tylko drogą kolejnych przybliżeń poprzez drobne zmiany w istniejącej strukturze technologicznej (w miejscach dużych zbędnych kosztów eksploatacyjnych i kosztów w otoczeniu), wychodząc z diagnozy stanu istniejącego. 9.2. Wąskie gardła kolei miejsca powstawania zbędnych kosztów społecznych kolei Przedstawiona w rozdziale 2 koncepcja metodyczna prac problemu MK 145 należy do diagnostycznych metod projektowania. Z tego względu problemy metodyczne MK 145 są przede wszystkim zagadnieniami oceny efektywności rozwiązań ekonomicznych, technologicznych i technicznych, a nie projektowania w ścisłym sensie. Ocena efektywności rozwiązań projektowych odgrywa w ujęciu diagnostycznym podwójną rolę: - jako środek właściwy każdej działalności projektowej, - jako źródło rozwiązań projektowych poprzez lokalizację i uporządkowanie wąskich gardeł rozważanego systemu. Wąskie gardła w eksploatacji sieci kolejowej są to miejsca występowania zbędnych kosztów eksploatacyjnych oraz kosztów w otoczeniu kolei, których nośnikiem są straty czasu z powodu kongestii ruchu w procesie przewozowym. Charakterystyki tych strat czasu, jak również technologiczne wskaźniki efektywności (efektywność w sensie płynności ruchu kolejowego), jakie uzyskuje się za pomocą SOUT, pozwalają na lokalizację wszystkich istotnych wąskich gardeł w eksploatacji sieci kolejowej oraz na uporządkowanie tych miejsc wg fizycznych wielkości strat czasu w tych miejscach, lub uporządkowanie wg stopnia wykorzystania przepustowości optymalnej w sensie płynności ruchu. Ponieważ straty płynności ruchu są bezpośrednimi nośnikami zbędnych kosztów eksploatacyjnych oraz kosztów w otoczeniu kolei kartoteki SOUT dają lokalizację wszystkich istotnych miejsc, w których powstają straty efektywności ekonomicznej w ruchu kolejowym (tzn. zbędne koszty eksploatacyjne oraz koszty w otoczeniu kolei). Innymi słowy, SOUT pozwala na uzależnienie nośników zbędnych kosztów eksploatacyjnych i kosztów w otoczeniu kolei od struktury technicznej i technologicznej sieci kolejowej. Powstaje jednak pytanie: czy uporządkowanie wąskich gardeł w eksploatacji sieci kolejowej wg wielkości oczekiwanych strat czasu w tych miejscach lub wg stopnia wykorzystania przepustowości optymalnej w sensie płynności ruchu jest zgodne z uporządkowaniem wg wielkości sumy zbędnych kosztów eksploatacyjnych i kosztów w otoczeniu lub wg stopnia wykorzystania przepustowości optymalnej w sensie ekonomicznym? Odpowiedź na to pytanie nie może być natychmiastowa. Dla wygody dalszych rozważań dobrze jest wprowadzić pojęcie zbędnych kosztów społecznych kolei rozumianych jako suma zbędnych kosztów eksploatacyjnych i kosztów w otoczeniu wynikającym ze strat jakości usługi przewozowej. Ponieważ z każdą stratą czasu przewozu wiąże się zarówno zbędny koszt eksploatacyjny jak i koszt w otoczeniu pojęcie zbędnych kosztów społecznych kolei używa się również w znaczeniu szczegółowym ( nie tylko ogólnym). W ogólnej koncepcji metodycznej programu MK 145 przedstawionej w rozdziale 2 założono, że diagnoza stanu istniejącego kolei składa się z cząstkowych ocen efektywności kolei oraz z globalnej oceny efektywności kolei w stanie istniejącym (rys. 9.1 i rys. 9.2). Cząstkowe oceny efektywności kolei są to oceny efektywności wykorzystania składników sieci kolejowej, parków wagonów, lokomotyw oraz składników zaplecza utrzymania kolei wraz z odpowiednimi ocenami składników jakości usług przewozowych. Chodzi tu przede wszystkim o lokalizację miejsc powstawania zbędnych kosztów społecznych kolei, tzn. chodzi o lokalizację miejsc powstawania strat czasu realizacji usługi Ost9-183

faza 0 z SOUT 0.2 oceny efektywności wykorzystania składników sieci, oceny składników jakościowych 0.1 oceny docelowego popytu na przewozy 0.3 wymagania poprawy jakości usług przewozowych faza 1 PROGRAMOWANIE ORGANIZACJI PRZEWOZÓW KOLEJOWYCH Określenie oczekiwanego obciążenia sieci istniejącej 1.1 program ruchu faza 2 SYSTEM OCENY UKŁADÓW TOROWYCH określenie oczekiwanych wąskich gardeł w sieci (po weryfikacji programu ruchu w aktualnej wersji sieci) 6.1 2.2 jednostkowe nakłady inwestycyjne 2.1 charakterystyki strat płynności ruchu w wąskich gardłach sieci faza 3 PROGRAMOWANIE ROZWOJU SIECI SOUT określenie górnych ograniczeń nakładów inwestycyjnych na rozwój wąskich gardeł dla podstawowych ciągów przewozowych 3.2 wagi ekonomiczne jednostkowych strat płynności ruchu 3.1 górne ograniczenia nakładów inwestycyjnych w formie szczegółowej i zagregowanej 0.3 wymagania poprawy jakości usług przewozowych faza 4 PROGRAMOWANIE EKONOMIKI KOLEI określenie wielkości nakładów inwestycyjnych dla podstawowych ciągów przewozowych w celu minimalizacji zbędnych kosztów społecznych kolei 4.1 nakłady inwestycyjne na podstawowe ciągi przewozowe faza 5 SYSTEM OCENY UKŁADÓW TOROWYCH określenie optymalnego rozdziału nakładów inwestycyjnych na poszczególne składniki poszczególnych ciągów charakterystyki efektywności 5.2 wykorzystania, programowanie sieci 5.1 nakłady inwestycyjne na poszczególne składniki elelementarne faza 6 PROGRAMOWANIE ORGANIZACJI PRZEWOZÓW KOLEJOWYCH weryfikacja założonej struktury obciążenia sieci 6.1 zweryfikowany program ruchu do fazy 2 w przypadku zmian programu ruchu Rys.9.2 Schemat programowania rozwoju sieci kolejowej wg metodyki problemu MK 145 przewozowej (wliczając miejsca oczekiwania na rozpoczęcie usług przewozowych). Jest to jak gdyby inwentaryzacja wszystkich technicznych środków przewozowych i zaplecza utrzymania z ocenami efektywności ich wykorzystania oraz z ocenami strat jakości usług Ost9-184

przewozowych jako funkcji struktury technicznej i technologicznej kolei. Do określenia ocen strat jakości usług przewozowych jako funkcji struktury technicznej i technologicznej kolei konieczne są modele matematyczne ujmujące te związki (modele składników sieci kolejowej, modele punktów ładunkowych, modele punktów odpraw pasażerów, modele zawodności środków technicznych itp.). W wielu przypadkach składników o drugorzędnym znaczeniu lub w przypadkach rzadkich składników kolei, zamiast modeli matematycznych pozwalających badać wpływ ich struktury technicznej i technologicznej na charakterystyki jakości usług przewozowych, mogą wystarczyć normy eksploatacyjne tych składników wraz z ocenami technicznej efektywności ich wykorzystania. W innych przypadkach, w których brakuje odpowiednich modeli matematycznych strat jakości usług przewozowych, muszą wystarczyć statystyki tych strat pozwalające ocenić ich wielkość i tendencje zmian. W przypadkach środków technicznych, których efektywność wykorzystania oraz straty jakości usług przewozowych silnie zależą od technologii przewozów, modele matematyczne pozwalające badać efektywność wykorzystania tych środków oraz straty jakości usług przewozowych jako funkcji struktury technicznej i technologicznej są niezbędne. Tak jest w przypadku sieci kolejowej, a przykładem takich modeli mogą być modele zawarte w SOUT. Jednym słowem, cząstkowe oceny efektywności wykorzystania poszczególnych technicznych środków przewozowych i środków zaplecza technicznego utrzymania pozwalające uporządkować w każdej dziedzinie te środki wg technicznych (technologicznych) wskaźników efektywności ich wykorzystania, pozwalające określić wąskie gardła w danej grupie środków oraz pozwalające określić wpływ przeciążenia niektórych grup środków na straty jakości usług przewozowych. Bez określania zależności strat jakości usług przewozowych od struktury technicznej i technologicznej danej grupy środków nie można kształtować optymalnej struktury tych środków w sensie ekonomicznym. Charakterystyki strat jakości usług przewozowych są bowiem w układzie technologicznym planowania kolei odbiciem zbędnych kosztów społecznych kolei. Z drugiej strony, charakterystyki strat jakości usług przewozowych pozwalają połączyć technologiczny układ planowania z układem ekonomicznym, w którym powinno się na podstawie szerszych rozważań określać ekonomiczne wagi wąskich gardeł kolei. 9.3. Globalna ocena efektywności w stanie istniejącym jako źródło rozwiązań programu rozwoju ekonomicznego kolei. Globalna ocena efektywności kolei w stanie istniejącym stanowi uporządkowanie miejsc powstawania zbędnych kosztów społecznych z różnych dziedzin w jeden szereg (rys.9.2). Zakładając, że potrafimy określić w jednostkach finansowych ile traci kolej z powodu zbędnego wydłużenia jazdy pociągu towarowego o godzinę lub z powodu zbędnego czasu pobytu wagonu ładownego z węglem na stacji rozrządowej, lub z powodu zbędnego oczekiwania wagonu na załadunek itp., a ile traci klient z tych samych powodów, wspólne uszeregowanie wąskich gardeł kolei z różnych dziedzin otrzymuje się poprzez wycenę powstających strat w jednostkach finansowych. Zbędne koszty społeczne wyrażone we wspólnych jednostkach finansowych pozwalają również zdyskontować je w założonym okresie planistycznym w celu porównania wartości zdyskontowanych z ewentualnymi nakładami inwestycyjnymi mającymi na celu zmniejszenie oczekiwanych zbędnych kosztów społecznych. Taka sytuacja, choć pożądana, jest mało prawdopodobna do uzyskania. Pewne elementy zbędnych kosztów społecznych kolei, w szczególności elementy kosztów w otoczeniu z powodu strat jakości usługi przewozowej, trudno jest wyrażać w jednostkach finansowych. Na przykład trudno jest oceniać koszty utraty życia, zdrowia i czasu, i komfortu podróży pasażerów. Te elementy zbędnych kosztów społecznych mogą i powinny być wyrażane w jednostkach fizycznych i statystycznych. Przy takim założeniu wspólne uszeregowanie zbędnych kosztów społecznych wymaga ustalania hierarchii ważności między Ost9-185

zbędnymi kosztami wyrażonymi w jednostkach finansowych, a wyrażonymi w jednostkach fizycznych i statystycznych. Reasumując należy zauważyć po pierwsze, że powyższa wizja globalnej analizy efektywności kolei nie wymaga określenia struktury kosztów eksploatacyjnych w całości, a jedynie w pewnych tylko miejscach dużych zbędnych kosztów społecznych. Po drugie, globalna ocena efektywności kolei powinna być bezpośrednio związana z cząstkowymi ocenami efektywności kolei w poszczególnych dziedzinach, wychodzącymi z analizy szczegółów technicznych i technologicznych. Takie rozwiązanie jest niezbędne do śledzenia skutków zmian struktury technicznej i technologicznej na poziomie zagregowanym ogólnej oceny efektywności kolei. Po trzecie, przedstawiony schemat dwuwarstwowej oceny efektywności kolei odnosi się nie tylko do stanu istniejącego, ale również może dotyczyć stanów projektowanych pod warunkiem, że do oceny efektywności cząstkowych używa się modeli matematycznych pozwalających określić charakterystyki oczekiwanych strat jakości usług przewozowych jako funkcji struktury technicznej i technologicznej badanych składników kolei. Diagnoza stanu istniejącego kolei spełnia więc dwie funkcje: realna podstawa planowania oraz weryfikacja modeli matematycznych do oceny efektywności składników kolei. Jak już poprzednio stwierdzono, głęboka analiza efektywności działania kolei e stanie istniejącym narzuca niejako rozwiązanie programowe (projektowe). Programowanie ekonomiki kolei w rozważanym okresie planistycznym ma na celu zminimalizować zbędne koszty społeczne kolei, których struktura może ulec zmianie ze względu na zmiany w otoczeniu kolei. Na podstawie prognozy rozwoju społeczno-gospodarczego kolei oraz zweryfikowanej globalnej oceny efektywności (tzn. prognozy struktury zbędnych kosztów społecznych wychodzące z oceny stanu istniejącego i prognoz zmian stosunków ekonomicznych w otoczeniu) można sformułować pierwszy wariant programu ekonomicznego, do którego między innymi należą (rys.9.3): - prognoza (długookresowe tendencje) zmian relacji cen środków technicznych kolei, energii i pracy żywej oraz cen nakładów inwestycyjnych w poszczególnych dziedzinach (stopy dyskontowe kosztów eksploatacyjnych lub stopy amortyzacji nakładów inwestycyjnych); - ocena docelowego popytu na przewozy; - wymagania poprawy jakości usług przewozowych. Wymienione elementy programu rozwoju ekonomicznego kolei stanowią warunki ograniczające (założenia zewnętrzne) technologicznego układu planowania (rys.9.3). 9.4. Programowanie organizacji przewozów kolejowych Poprzez organizację przewozów kolejowych kształtuje się rozmieszczenie i wielkość oczekiwanych strat czasu realizacji usługi przewozowej, a więc kształtuje się rozmieszczenie i wielkość zbędnych kosztów społecznych kolei. W średniookresowym horyzoncie projektowania organizacji i przewozów (założenia do kolejowego rozkładu jazdy) z góry przyjmuje się pewne relacje między jednostkowymi zbędnymi kosztami eksploatacyjnymi i jednostkowymi stratami jakości usługi przewozowej. Na przykład, w ostatniej fazie organizacji przewozów podczas konstrukcji rozkładu jazdy pociągów ustala się kolejność (uprzywilejowanie nanoszenia tras na wykres ruchu. W pierwszym rzędzie ustala się trasy Ost9-186

KSZTAŁTOWANIE JAKOŚCI DZIAŁANIA KSZTAŁTOWANIE JAKOŚCI I ILOŚCI ŚRODKÓW TECHNICZNYCH KSZTAŁTOWANIE ROZWOJU SYSTEMU TRANSPORTOWEGO Z programowania rozwoju transportu Charakterystyki ilości i jakości przewozów do programowania rozwoju transportu Oceny potrzeb przewozów Ograniczenia zdolności organizacyjnej (śr.techn. organ.+kadry) PROGRAMOWANIE PŁYNNOŚCI RUCHU minimalny stopień wykorzystania + maksymalna równomierność + maksymalna terminowość = maksymalna płynność ruchu Ograniczenia zdolności zaplecza utrzymania PROGRAMOWANIE ROZWOJU ZDOLNOŚCI ORGANIZACYJNEJ Ograniczenia zdolności przewozowej PROGRAMOWANIE ROZWOJU ZDOLNOŚCI ZAPLECZA UTRZYMANIA Ograniczenia nakładów inwestycyjnych PROGRAMOWANIE ROZWOJU ZDOLNOŚCI PRZEWOZOWEJ PROJEKTOWANIE ORGANIZACJI KONSTRUKCJA HARMONOGRAMÓW Działalność bieżąca Ogólne potrzeby eksploatacyjne Ograniczenia stopni wykorzystania środków eksploatacji PROJEKTOWANIE NIEZAWODNOŚCI RUCHU Maksymalna równomierność + maksymalna terminowość = maksymalna niezawodność funkcjonalna Szczegółowe potrzeby eksploatacyjne Ograniczenia równomierności wykorzystania środków eksploatacyjnych KONSTRUOWANIE TERMINOWOŚCI RUCHU maksymalna terminowość ruchu (maksymalna niezawodność techniczna) rozkład jazdy INNE ZAKRESY DZIAŁALNOŚCI SYSTEMU TRANSPORTOWEGO (Planowanie i realizacja działalności nieeksploatacyjnych) MAKSYMALNA PŁYNNOŚĆ RUCHU + MAKSYMALNA NIEZAWODNOŚĆ + MAKSYMALNA TERMINOWOŚĆ = MAKSYMALNA SZYBKOŚĆ HANDLOWA = MINIMALNY CZAS PRZEWOZU = MAKSYMALNA JAKOŚĆ DZIAŁANIA = MINIMALNE KOSZTY BIEŻĄCE = MAKSYMALNA EFEKTYWNOŚĆ Rys. 9.3. Schemat umiejscowienia kryteriów efektywności technicznej w zintegrowanych hierarchicznie modelach planowania działalności eksploatacyjnej systemu transportowego Ost9-187

pociągów międzynarodowych, następnie ekspresów krajowych, pociągów dalekobieżnych itd., a po sporządzeniu wykresów ruchu pociągów pasażerskich nanosi się na wykres ruchu trasy pociągów towarowych (również w ustalonej kolejności różnych grup przewozów). Uprzywilejowanie jednych grup przewozów w stosunku do innych powoduje przesunięcie zbędnych kosztów społecznych z przewozów uprzywilejowanych na przewozy podporządkowane oraz powoduje zwykle zwiększenie sumy tych kosztów. W ten sposób (nie wprost) kształtuje się relacje między stratami jakości przewozów różnych rodzajów oraz kształtuje się wielkość i rozmieszczenie zbędnych kosztów eksploatacyjnych. Nie ma co zastanawiać się podczas projektowania organizacji przewozów o ile drożej kosztuje społeczeństwo wydłużenie o 10 minut czasu jazdy pociągu pasażerskiego od takiego samego wydłużenia pociągu z tysiącem ton węgla, bowiem wystarczy przyjąć, że straty czasu przewozu pasażerów są o wiele droższe od strat czasu przewozu ładunków. Jednym słowem, projektowanie organizacji przewozów kolejowych wymaga ustalenia hierarchii ważności przewozów poszczególnych rodzajów w celu rozstrzygnięcia konfliktów interesów tych przewozów podczas projektowania organizacji. Rzecz w tym, aby hierarchia ta wyrażała stosunki ekonomiczne i społeczne w otoczeniu kolei. W długim horyzoncie planowania kolei projektowanie organizacji przewozów nie może być tak szczegółowo przeprowadzane jak to jest podczas formułowania założeń do kolejowego rozkładu jazdy. Z drugiej strony, projektowanie organizacji przewozów w długim horyzoncie planowania powinno być sprzężone z projektowaniem działalności całego zaplecza eksploatacji kolei. Aby odróżnić procesy szczegółowego projektowania organizacji przewozów oraz szczegółowego projektowania organizacji przewozów oraz szczegółowego projektowania działalności zaplecza właściwych dla średnich i krótkich horyzontów planowania, projektowanie tych działalności w długim horyzoncie planistycznym nazywa się programowaniem eksploatacji (technicznych środków przewozowych oraz środków zaplecza). Natomiast efekty programowania nazywa się programami. Programowanie eksploatacji kolei wymaga określenia: - przewidywanych potoków pasażerów i ładunków; - zaangażowania taboru we wszystkich grupach rodzajowych (program obciążenia taboru); - zaangażowania składników sieci kolejowej (program ruchu); - zaangażowania środków zaplecza (program obciążenia zaplecza). Wymienione programy powinny wynikać ze wspólnej koncepcji organizacji przewozów, tzn. z programu organizacji przewozów. Formułowanie programu organizacji przewozów kolejowych powinno wychodzić z cząstkowych analiz efektywności wykorzystania środków kolei w istniejącej organizacji przewozów. Zewnętrznymi założeniami do programowania organizacji przewozów ( warunkami brzegowymi ) powinny być ustalenia programu ekonomicznego, a więc prognoza zmian relacji cen środków technicznych, energii i pracy żywej, ocena docelowego popytu na przewozy kolejowe oraz wymagania poprawy jakości usług przewozowych, tak jak to ujęto w schemacie z rys.9.3. Sprzężenie zwrotne nr 1 z rys.9.3 odzwierciedla iteracyjny sposób formułowania programu obciążenia sieci kolejowej. Analogiczne sprzężenia zwrotne powinny łączyć cząstkowe analizy efektywności wykorzystania pozostałych środków technicznych kolei z programowaniem eksploatacji tych środków (sprzężenia te nie zostały uwidocznione na rys.9.3). Tak więc, programowanie eksploatacji środków technicznych kolei jest procesem poprawiania (drobnych zmian) istniejącej lub poprzednio zmodernizowanej organizacji przewozów kolejowych. Celem tych zmian jest minimalizacja zbędnych kosztów eksploatacyjnych (usuwanie wąskich gardeł ) w różnych dziedzinach kolei w kolejności narzuconej przez ekonomiczny układ planowania. Ost9-188

Może zdarzyć się, że zadania przewozowe (co do ilości i jakości usług) narzucone przez układ ekonomiczny powodują w miejscach wykazanych przez cząstkowe analizy efektywności taki wzrost zbędnych kosztów eksploatacyjnych lub niedopuszczalny spadek jakości usług przewozowych, że w miejsca te opłaca się skierować nakłady inwestycyjne w celu zmniejszenia tych strat. Na rys.9.3 proces formułowania założeń programu rozwoju sieci kolejowej ujęty został jako sprzężenie zwrotne nr 2. Analogiczne sprzężenia zwrotne powinny wychodzić z cząstkowych analiz efektywności rozwiązań modernizacyjnych innych dziedzin (na rys.9.3 brak jest tych powiązań). W przypadku zmian w strukturze sieci kolejowej skokowe przyrosty wydajności (np. tor, dwa tory, trzy tory) mogą wpłynąć na zmianę programu organizacji przewozów. Tak więc po iteracyjnym programowaniu rozwoju (rys.9.3 sprzężenie nr 2) powinno nastąpić ponowne programowanie organizacji przewozów (rys.9.3 sprzężenie nr 1). Programowanie rozwoju sieci kolejowej jak i programowanie rozwoju innych środków technicznych kolei są więc wewnętrznymi procesami iteracyjnymi programowania eksploatacji kolei. 9.5. Uporządkowanie oczekiwanych wąskich gardeł kolei fizyczne a ekonomiczne wartości oczekiwanych zbędnych kosztów społecznych kolei. Problemy natury ekonomicznej pojawiają się wtedy, gdy trzeba zdyskontować zbędne koszty społeczne kolei w rozważanym horyzoncie planistycznym, aby porównać je z programowanymi nakładami inwestycyjnymi. Rzecz w tym, które wąskie gardła kolei opłaca się usuwać. Jeżeli można określić w jednostkach finansowych ile straci kolej, a ile otoczenie kolei z powodu wydłużenia o ustaloną jednostkę czasu (dotyczyło perspektywy): - pociągów poszczególnych rodzajów; - taboru ładownego i próżnego w poszczególnych rodzajach; - przewozu jednostek ładunku i pasażerów w różnych rodzajach przewozów; to każde wąskie gardło w eksploatacji sieci można obciążyć oczekiwanym zbędnym kosztem społecznym w rozważanym horyzoncie planistycznym na podstawie charakterystyk oczekiwanych strat jakości ruchu. Gdy określone są jeszcze nakłady inwestycyjne na warianty rozwoju składników sieci stanowiących wąskie gardła sieci kolejowej oraz określone są stopy dyskontowe zbędnych kosztów społecznych lub stopy amortyzacji nakładów inwestycyjnych (pozwalające porównywać zbędne koszty społeczne kolei z nakładami inwestycyjnymi) to wszystkie wąskie gardła w projektowanej sieci kolejowej można uporządkować od największych wartości zbędnych kosztów społecznych do najmniejszych oraz dla każdego wąskiego gardła sieci można znaleźć najefektywniejszy (ze społecznego punktu widzenia) wariant rozwoju. Ponieważ poprzednio stwierdzono, w odniesieniu do globalnej oceny efektywności istniejącego stanu kolei ( diagnoza ), że praktycznie trudno przeprowadzać analizę efektywności kolei w całości w kategoriach ekonomicznych, to tym bardziej trudno będzie przeprowadzić taką analizę w odniesieniu do założonego horyzontu planowania. Nieporozumienia, jakie zwykle powstają po powyższych stwierdzeniach wynikają z niewłaściwej interpretacji pojęcia analiza efektywności. Mianowicie, nie chodzi o zastąpienie rachunku ekonomicznego innym rachunkiem lecz o właściwe ujęcie w kalkulacji efektywności społecznej kolei strat jakości usług przewozowych. Wiele składników zbędnych kosztów społecznych kolei, zwłaszcza dotyczących przewozu ładunków, można i należy wyrażać w kategoriach finansowych. Wiele składników zbędnych kosztów eksploatacyjnych w przewozach pasażerskich również należy wyrażać w kategoriach finansowych. Jednak pewne składniki zbędnych kosztów społecznych kolei nie można nigdy wyrażać w kategoriach finansowych, dotyczy to przede wszystkim składników wiążących się z jakością życia ludzkiego (czas i bezpieczeństwo pasażerów). A więc w analizach efektywności oprócz Ost9-189

kategorii finansowych należy jednocześnie rozważać kategorie fizyczne i probabilistyczne (czas, prawdopodobieństwo). Nie jest tu więc jakaś niedoskonałość metod oceny kosztów, jest to rozszerzenie analizy efektywności rozwiązań rozwojowych kolei o niewymierne w kategoriach ekonomicznych składniki jakości usług przewozowych. A więc do analizy efektywności rozwiązań rozwojowych kolei konieczne jest określenie trzech grup charakterystyk kosztu społecznego kolei: - jakości usług przewozowych wyrażonych w jednostkach fizycznych i probabilistycznych, - kosztu eksploatacyjnego, - nakładów inwestycyjnych. Aby określić, które wąskie gardła kolei opłaca się usuwać należy umieć porównywać elementy kosztu społecznego kolei pochodzące z wymienionych trzech grup. Porównywanie oczekiwanych kosztów eksploatacyjnych z nakładami inwestycyjnymi wymaga określenia stóp dyskontowych kosztów eksploatacyjnych lub stóp amortyzacji nakładów inwestycyjnych. Określenie stóp dyskontowych lub amortyzacji zawiera w sobie poglądy (oczekiwania i postulaty) co do przyszłości ekonomicznej w makroskali i należy dzisiaj do elementów polityki ekonomicznej państwa. Również do elementów polityki ekonomiczno-społecznej państwa powinno należeć kształtowanie jakości usług systemów transportu publicznego, a więc i kolei. Nie wdając się w rozważania problemu samego w sobie: właściwych form (instrumentów) oddziaływania państwa na kolej; problemem podstawowym jest tu porównywanie charakterystyk oczekiwanej jakości usług przewozowych z elementami oczekiwanych kosztów eksploatacyjnych lub nakładów inwestycyjnych. Straty jakości usług przewozowych, poza stratami bezpieczeństwa i komfortu, które należą przede wszystkim do technicznych zagadnień, gdy zawęży się pole rozważań do sieci kolejowej, wyrażają się poprzez straty płynności ruchu. Straty płynności ruchu są również nośnikami zbędnych kosztów eksploatacyjnych kolei. Rozważmy od czego mogą zależeć ekonomiczne wartości tych strat. Na wartość ekonomiczną pojedynczej straty płynności ruchu mają wpływ dwa czynniki: - fizyczna wartość straty płynności ruchu; - waga ekonomiczna fizycznej jednostki wartości straty płynności ruchu; (tzn. wartość ekonomiczna straty płynności ruchu jest iloczynem powyższych czynników). Wartość fizyczna straty płynności ruchu zależy od struktury technicznej i technologicznej miejsca, w którym ta strata powstaje. Natomiast waga ekonomiczna fizycznej jednostki straty płynności ruchu nie zależy od miejsca powstawania straty lecz zależy tylko od fazy technologicznej przewozu oraz od rodzaju jednostki ruchowej, której dotyczy strata. Nie ma bowiem znaczenia ekonomicznego czy strata płynności ruchu powstaje na początku ruchu pociągu czy na końcu, ale ma znaczenie rodzaj pociągu i wartość fizyczna straty. Waga ekonomiczna straty jednostki płynności ruchu w ruchu pociągu towarowego różni się istotnie od odpowiedniej wagi w ruchu pociągu pasażerskiego. Waga ekonomiczna straty jednostki płynności ruchu manewrowego jest znacznie mniejsza od wag ruchu pociągowego. Tak więc, z góry, bez specjalnych analiz ekonomicznych, można przewidzieć uporządkowanie wag ekonomicznych fizycznych jednostek strat płynności ruchu, co jak już poprzednio stwierdzono, wystarcza w praktyce do programowania i projektowania organizacji ruchu kolejowego. Stosowanie w programowaniu organizacji ruchu kolejowego uporządkowania (hierarchii priorytetów) rodzajów przewozów jest odbiciem pewnych stałych relacji między wagami ekonomicznymi fizycznych jednostek strat płynności ruchu poszczególnych rodzajów przewozów. Skutkiem stosowania hierarchii priorytetów w organizacji ruchu Ost9-190

kolejowego jest zmniejszenie strat płynności ruchu uprzywilejowanego kosztem znacznego zwiększenia fizycznych strat płynności ruchu podporządkowanego. Obecnie istnieją modele pozwalające określić w jednostkach fizycznych i probabilistycznych ile traci się w płynności ruchu podporządkowanego z powodu uprzywilejowania pewnych rodzajów ruchu (SOUT). Można więc nie wprost określić (w indywidualnych przypadkach) ile kosztuje jednostka płynności ruchu uprzywilejowanego, gdy jest przedtem określony koszt jednostki straty płynności ruchu podporządkowanego. Ogólnie za pomocą modeli operujących fizycznymi jednostkami płynności ruchu można porównywać zbędne koszty społeczne kolei w różnych miejscach sieci kolejowej, pod warunkiem, że określone są wagi ekonomiczne strat płynności ruchu w tych kategoriach, na które w sposób organizacyjny (priorytety) można przenieść wszystkie straty płynności ruchu. Na przykład zazwyczaj zakłada się w zagadnieniach organizacji przewozów, że ruch pasażerski jest całkowicie uprzywilejowany w stosunku do ruchu towarowego, co ma oznaczać, że nie dopuszcza się strat płynności ruchu pasażerskiego z powodu obsługi ruchu towarowego. Stosując odpowiednie modele do określania charakterystyk strat płynności ruchu można wyznaczyć przyrost strat płynności ruchu towarowego z powodu podniesienia za pomocą priorytetów o określoną wartość płynności ruchu pasażerskiego. Gdy znane są wagi ekonomiczne strat płynności ruchu towarowego, to można na tej podstawie określić jakiego wzrostu zbędnych kosztów eksploatacyjnych należy oczekiwać z powodu podniesienia płynności ruchu pasażerskiego o ustaloną wartość fizyczną. Nie można na tej podstawie określić stałej zależności między wzrostem płynności ruchu pasażerskiego a wzrostem zbędnych kosztów eksploatacyjnych, bowiem zależność ta przede wszystkim zależy od struktury technicznej i ruchowej składnika sieci, dla którego przeprowadza się analizę. Ale w każdym indywidualnym przypadku takie rozważania możliwe są do przeprowadzenia. Gdy teraz wziąć pod uwagę, że należy tylko rozważyć wzajemne uszeregowanie wąskich gardeł w eksploatacji sieci kolejowej, a nie całą sieć kolejową, to za pomocą istniejących narzędzi informatycznych, realne jest uporządkowanie tych wąskich gardeł wg wielkości zbędnych kosztów eksploatacyjnych oszacowanych na podstawie strat płynności ruchu towarowego. Reasumując, w przypadkach fragmentów sieci kolejowej o ruchu mieszanym (pasażerskim i towarowym) można wyznaczyć zależność między wzrostem płynności ruchu pasażerskiego, a wzrostem zbędnych kosztów eksploatacyjnych w ruchu towarowym, gdy znane są wagi ekonomiczne strat płynności ruchu towarowego. Dla fragmentów sieci o ruchu jednorodnym w przypadku ruchu towarowego i znanych wag ekonomicznych strat płynności ruchu można przyjąć, że koszty w otoczeniu z tego tytułu są mało istotne i zbędne koszty społeczne sprowadzają się do zbędnych kosztów eksploatacyjnych. W przypadku jednorodnego ruchu pasażerskiego straty płynności ruchu są przede wszystkim stratami w otoczeniu kolei, których nie można porównywać (sumować) ze zbędnymi kosztami eksploatacyjnymi. Tak więc w takich przypadkach należy jako odbicie zbędnych kosztów społecznych stosować fizyczne mierniki płynności ruchu. Fragmenty sieci kolejowej o jednorodnym ruchu pasażerskim występują w niewielkiej liczbie co pozwala rozpatrzyć je indywidualnie. Po odrzuceniu niewielkiej liczby fragmentów sieci o jednorodnym ruchu pasażerskim i biorąc pod uwagę, że fizyczne charakterystyki strat płynności ruchu odnoszą się przede wszystkim do ruchu towarowego (priorytety ruchu pasażerskiego uwzględnione w modelach) oraz że wagi ekonomiczne strat płynności ruchu zależą tylko od rodzaju ruchu (nie zależą od miejsca występowania strat), można stwierdzić, że w zdecydowanej większości uporządkowanie wąskich gardeł w eksploatacji sieci kolejowej wg fizycznych wartości strat płynności ruchu zgodne jest z uporządkowaniem wg ekonomicznych wartości tych strat. Innymi słowy, inne uporządkowanie wąskich gardeł w eksploatacji sieci niż wg fizycznych wartości płynności ruchu może mieć miejsce tam, gdzie wagi ekonomiczne tych strat w Ost9-191

sposób zasadniczy różnią się od odpowiednich wag w innych miejscach. Takie sytuacje występują w pojedynczych przypadkach odizolowanych technologicznie fragmentach sieci o jednorodnym ruchu. W zasadniczej części sieci kolejowej występuje ruch mieszany i niewielkie różnice w udziałach ruchu poszczególnych rodzajów mogą mieć jedynie wpływ na proporcje odległości (różnic wartości) między wąskimi gardłami a nie na ich uporządkowanie. Wartości ekonomiczne strat płynności ruchu w różnych miejscach sieci kolejowej w zdecydowanej mierze zależą więc od uporządkowania ich wartości wyrażonych w jednostkach fizycznych. 9.6. Jakość usług przewozowych a nakłady inwestycyjne Uporządkowanie wąskich gardeł wg wartości ekonomicznych strat płynności ruchu w istniejącej lub projektowanej sieci kolejowej ma kapitalne znaczenie z metodycznego punktu widzenia. Pozwala bowiem na optymalną alokację inwestycji w przypadku ustalonej jej sumy lub w przypadku ustalonego poziomu oczekiwanej płynności ruchu. Zważywszy, że sieć kolejowa jest urządzeniem zazwyczaj bardzo złożonym lokalizacja i uporządkowanie wg wartości strat jej wąskich gardeł jest trudnym ale niezbędnym warunkiem programowania racjonalnej eksploatacji oraz racjonalnego rozwoju lub modernizacji. Drugim, koniecznym warunkiem właściwego programowania eksploatacji kolei jest uwzględnienie wpływu zmian w strukturze technicznej jednego składnika na eksploatację innych składników, ponieważ ze względu na związki technologiczne sieć kolejową należy traktować jako jedną całość (jedno, złożone urządzenie techniczne). Konsekwencją tego jest założenie, że po sformułowaniu programu rozwoju następuje ponowne programowanie eksploatacji (rys.9.3 sprzężenie nr 1). Dopiero po ustaleniu programu organizacji przewozów w nowych (programowanych ) warunkach technicznych można przystąpić do globalnej oceny efektywności programu, a w przypadkach nie zadowalających ocen do nowych założeń zewnętrznych (rys.9.3 sprzężenie nr 3). Po zrealizowaniu procesów wg schematu z rys.9.3 otrzymuje się optymalną alokację niezbędnych nakładów inwestycyjnych dla założonej struktury jakości i ilości usług przewozowych. Można więc, formułując kilka wariantów programu rozwoju przeprowadzić ekonomiczną analizę: jakość a nakłady inwestycyjne. Z teoretycznego punktu widzenia wszystko jedno jest czy najpierw ustali się ograniczenia nakładów inwestycyjnych, a następnie będzie się maksymalizować jakość usług, czy też na odwrót tak jak w schemacie z rys.9.3 najpierw ustali się wymagany poziom jakości usług i będzie minimalizować się nakłady inwestycyjne. Tak więc, po schemacie z rys. 9.3 zamiast wymagań poprawy jakości usług przewozowych można by umieścić ograniczenia nakładów inwestycyjnych. Z praktycznego względu wbrew pozorom łatwiej jest sformułować postulaty co do wymaganej jakości usług przewozowych niż do ograniczeń nakładów inwestycyjnych. Bowiem na podstawie historii działalności kolei łatwiej jest z góry uzasadnić celowość podniesienia jakości usług przewozowych w jakimś tam zakresie, niż uzasadnić przed szczegółową analizą wysokość nakładów inwestycyjnych. Z drugiej strony, jakość usług przewozowych jest odpowiednikiem wartości użytkowej wyrobu i jako taka powinna być bezpośrednio rozważana w programowaniu ekonomiki kolei (rys.9.3), przy decydowaniu o taryfach przewozowych, oczekiwanym popycie na usługi przewozowe itp. Jednak najistotniejszym powodem wyboru wariantu jakość a nakłady inwestycyjne (zamiast nakłady a jakość ) jest specyfika technologii przewozów kolejowych, w której podstawową rolę odgrywa ruch pociągowy. Jedynym sposobem na wysoką efektywność kolei oraz jednocześnie na wysoką jakość usług przewozowych, sposobem sprawdzonym przez wieloletnią działalność kolei użytku publicznego, jest ruch pociągów realizowany wg rozkładu jazdy. Ost9-192

W kategoriach probabilistycznych, gdy rozważa się planowaną działalność kolei, chodzi tu o niezawodność rozkładu jazdy lub szerzej niezawodność zaplanowanego czasu przewozu. Aby uzyskać wysoką niezawodność zaplanowanego czasu przewozu koleją należy z jednej strony zapewnić wysoką niezawodność techniczną urządzeń, a z drugiej strony należy zapewnić taki stopień obciążenia składników sieci, żeby możliwy był ruch płynny. Postulat maksymalnej płynności ruchu pociągowego nie wynika tylko z przesłanek wysokiej jakości usług przewozowych, ale również z oczywistych relacji ekonomicznych; bowiem strata jednostki czasu w ruchu pociągowym jest dla kolei wielokrotnie większa niż w innych fazach procesu przewozowego. Tak więc, przepustowość optymalna w sensie płynności ruchu (rozdział 7) powinna służyć jako norma techniczna projektowanych składników sieci służących do ruchu pociągowego. Dla składników sieci kolejowej o innych funkcjach technologicznych, ze względu na związki technologiczne z ruchem pociągów, można wyznaczyć normy pochodne, wynikające z założenia optymalnej płynności ruchu pociągowego (np. problemy właściwej liczby torów przyjazdowych stacji rozrządowej lub właściwej zdolności przeróbczej górki rozrządowej można sprowadzić do problemu płynności ruchu na wejściu do stacji rozrządowej). Jakość usług przewozowych w programowaniu ekonomiki kolei z natury rzeczy musi być wyrażona w formie zagregowanej, w odniesieniu do poszczególnych rodzajów (grup) przewozów. Ze względu na istniejącą w wielu przypadkach substytucyjność sposobów kształtowania jakości usług przewozowych w programie ekonomiki kolei powinno ustalać się pewne ogólne preferencje (priorytety) co do kierunków rozwoju kolei, które pozwalają na ewentualne zmiany w istniejącym porządku wąskich gardeł kolei. Chodzi o odpowiedzi na następujące pytania: czy rozwijać zaplecze technicznego utrzymania kolei? czy rozwijać techniczne środki sterowania procesem przewozowym? czy też, zamiast wymienionych intensywnych strategii, zdecydować się na ekstensywną strategię (nowe linie, nowy tabor)? (jak uczy doświadczenie, wszystkie jednokierunkowe strategie okazują się później niewłaściwe). Z rozważań strategicznych (programowanie ekonomiki) powinny również wynikać zalecenia co do uporządkowania strat płynności ruchu pasażerskiego w stosunku do strat płynności ruchu towarowego. Tak pomyślaną strategię rozwoju kolei łatwiej jest skonfrontować z doświadczeniem, a zagregowane postulaty, co do jakości usług łatwiej jest rozłożyć na poszczególne dziedziny i składniki, niż gdy to samo chce się osiągnąć w formie ograniczeń nakładów inwestycyjnych. Przedstawiona wizja programowania rozwoju kolei w ogólnym zarysie zgodna jest z dotychczasową praktyką w tym względzie w różnych zarządach kolei państwowych, jak i na PKP. Zasadnicze różnice między przedstawioną wizją a praktyką PKP są następujące: - brak w dotychczasowym programowaniu rozwoju PKP właściwego programowania ekonomiki kolei, gdzie obok analiz koniecznych nakładów inwestycyjnych występowałyby analizy zbędnych kosztów eksploatacyjnych oraz analizy strat jakości usług przewozowych; - akcyjność w dotychczasowym programowaniu rozwoju PKP zamiast systematycznego badania efektywności kolei w długich horyzontach planistycznych. Diagnostyczna metoda minimalizacji kosztów eksploatacyjnych kolei (na podstawie nośników zbędnych kosztów społecznych kolei) w formie cyklicznego planowania długookresowej działalności kolei (np. aktualizowany co 5 lat 10-letni plan działania kolei) pozwala usunąć wymienione mankamenty. Z systematycznego badania efektywności kolei w długich okresach planistycznych wcale nie musi wynikać systematyczny ekstensywny rozwój, jak czasem próbuje się interpretować powyższe stwierdzenia lecz powinna wynikać wysoka efektywność kolei, którą nie sposób osiągnąć tylko w krótkookresowych rozważaniach. Niezbędnymi instrumentami w rozważaniach efektywności kolei w długich okresach są modele matematyczne pozwalające wiązać strukturę techniczną i technologiczną ze Ost9-193

strukturą ekonomiczną kolei. Również niezbędnymi instrumentami są tu środki informatyczne pozwalające objąć tę szczególnie dużą złożoność informacyjną kolei, a często warunkujące praktyczne wykorzystanie opracowanych modeli matematycznych. Bez środków matematycznych oraz informatycznych trudno jest osiągnąć postęp w dziedzinie kształtowania efektywności kolei. 9.7. Schemat programowania rozwoju sieci kolejowej Sieć kolejowa jako technologiczna przestrzeń działania kolei jest nośnikiem ciężaru kosztów eksploatacyjnych kolei. W procesach przewozowych, głównie związanych z siecią kolejową, odbija się jakość działania zaplecza technicznego utrzymania kolei. Wiele składników jakości usług przewozowych wiąże się z eksploatacją sieci kolejowej. Rozważania efektywności eksploatacji i rozwoju sieci kolejowej dotyczą więc zasadniczego ciężaru kosztów eksploatacyjnych, jakości działania zaplecza technicznego utrzymania oraz wielu składników jakości usług przewozowych i z tego względu powinny stanowić zasadnicze rozważania efektywności kolei w całości. Podstawowe składniki sieci kolejowej służącej do ruchu pociągów powinny zapewniać płynność ruchu jako niezbędny warunek niezawodności zaplanowanego czasu przewozu i dużej szybkości przewozu (małych strat szybkości przewozu) oraz małych zbędnych kosztów eksploatacyjnych. W sieci kolejowej nie powinno się dopuszczać do dużej liczby przekrojów sieci, w których istotnie przekracza się podczas eksploatacji przepustowość optymalną w sensie płynności ruchu. W przeciwnym razie należy oczekiwać niskiej terminowości i szybkości realizowanej oraz niskiej efektywności kolei. Praktycznie więc, w sporadycznych przypadkach w których podniesienie wydajności składnika sieci wiąże się ze znacznymi nakładami inwestycyjnymi, a z drugiej strony za pomocą mniejszych nakładów można oczekiwać podniesienia wydajności składnika w sposób organizacyjny można dopuszczać w długim okresie działania obciążenie znacznie przekraczające przepustowość optymalną w sensie płynności ruchu. Natomiast podczas projektowania nowej struktury technicznej składnika sieci kolejowej, jako normę projektową powinno uważać się taką strukturę techniczną, dla której jednostka nakładów inwestycyjnych niesie największy przyrost płynności ruchu. Oznaczając przez F i miarę płynności ruchu i-tego wariantu rozwojowego badanego składnika sieci (wartość oczekiwana jednostek ruchu, które nie zostaną zakłócone na wejściu do układu w zadanym okresie), natomiast przez n i - wielkość odpowiednich nakładów inwestycyjnych, można sformułować następujący wskaźnik efektywności nakładów inwestycyjnych: Fi Ei =, ( i = 1, 2,... ), (9.1) n i którego największa wartość wskazuje na optymalny wariant rozwoju składnika. W praktyce ze względów technicznych poszczególne warianty rozwoju różnią się zwykle w dużej mierze nakładami inwestycyjnymi ( n i ), co powoduje duże różnice wartości wskaźników E i (z uwagi na ograniczenie wartości F i ). Do specyfiki zagadnień rozwoju składników sieci kolejowej należy zaliczyć również małą liczbę wariantów rozwoju dopuszczalnych ze względów technicznych, co z metodycznego punktu widzenia ma istotne znaczenie. Stosowanie wskaźnika efektywności nakładów inwestycyjnych (9.1) nadaje się również do wymiarowania układów sieci kolejowych nie służących do obsługi ruchu pociągowego lecz bezpośrednio związanych z ruchem pociągowym takich jak stacje Ost9-194

rozrządowe. Gdy wziąć pod uwagę, że straty czasu przewozu w operacjach technologicznych stacji rozrządowej są wielokrotnie mniej znaczące niż takie same straty w ruchu pociągowym (z powodu oczywistych relacji wag ekonomicznych strat czasu wagonów i toru stacyjnego i strat czasu pociągu), to można sformułować wniosek, że dążenie do maksymalnego wykorzystania urządzeń stacji rozrządowej nie powinno powodować zakłóceń w ruchu pociągowym w otoczeniu stacji, co równoznaczne jest z przyjęciem wskaźnika (9.1) nakładającego projektową normę jakości działania stacji rozrządowej w fazach technologicznych bezpośrednio związanych z ruchem pociągów (na wejściu i wyjściu stacji rozrządowej). Płynność ruchu na wejściu i wyjściu stacji rozrządowej zależy od możliwości wykorzystania urządzeń stacji rozrządowej, a więc jeżeli można ocenić jak dany proces technologiczny stacji rozrządowej wpływa na płynność ruchu na wejściu i wyjściu stacji, to można kształtować strukturę techniczną stacji rozrządowej mając na względzie płynność ruchu pociągowego w jej otoczeniu. (Takie możliwości dają modele stacji rozrządowych SOUT). Wybór optymalnego wariantu rozwoju składnika sieci kolejowej, jeżeli przedtem ustalono, które ze składników należy rozwijać, nie przedstawia (gdy wziąć pod uwagę możliwości SOUT) żadnych trudności metodycznych i technicznych. Można więc dla każdego wąskiego gardła w programowanej eksploatacji sieci kolejowej wyznaczyć optymalny w sensie płynności ruchu wariant rozwojowy. Odpowiadające tym wariantom nakłady inwestycyjne stanowią górne ograniczenia nakładów inwestycyjnych na rozwój sieci kolejowej. Następnie na podstawie charakterystyk płynności ruchu odpowiadających poszczególnym górnym ograniczeniom nakładów inwestycyjnych można określić przyrosty płynności ruchu w poszczególnych grupach przewozu biorąc jako punkt odniesienia istniejącą strukturę sieci. Otrzymane charakterystyki górnych ograniczeń nakładów inwestycyjnych i odpowiednich przyrostów płynności ruchu można zagregować do odpowiednich charakterystyk wybranych, ważniejszych ciągów przewozowych, co pozwala skupić rozważania na małej liczbie zagregowanych składników sieci (aspekt techniczny) oraz na ważniejszych grupach przewozów, dla których określone są wagi ekonomiczne nośników zbędnych kosztów eksploatacyjnych i wymagania poprawy jakości usług przewozowych (aspekt metodyczny). Określenie przyrostów płynności ruchu i górnych ograniczeń nakładów inwestycyjnych dla zagregowanych składników sieci pozwala na sformułowanie pierwszego wariantu rozwoju sieci na podstawie ekonomicznej analizy oczekiwanych oszczędności kosztów eksploatacyjnych (przyrosty płynności ruchu i wagi ekonomiczne nośników zbędnych kosztów eksploatacyjnych) oraz nakładów inwestycyjnych i oczekiwanego przyrostu jakości usług przewozowych. Pierwszy wariant rozwoju sieci powinien spełniać określone w poprzedniej fazie warunki ograniczeń nakładów inwestycyjnych oraz warunki poprawy jakości usług przewozowych. Stwierdzenie to w pierwszej chwili może wyglądać na nadmiar ograniczeń (bezpośrednia zależność wielkości nakładów i jakości usług) i z tego względu wymaga szerszego wyjaśnienia. Otóż z uwagi na zakładaną niewymierność w jednostkach finansowych oczekiwanych strat jakości usług przewozowych w przewozach pasażerskich należy liczyć się z trzema klasami inwestycji rozwojowych. Pierwsza klasa inwestycji, to te, których wielkość wynika bezpośrednio z wymagań jakościowych (przewozy pasażerskie). Druga klasa inwestycji rozwojowych to te, których wielkość wynika z porównania nakładów inwestycyjnych i oczekiwanych oszczędności kosztów eksploatacyjnych i kosztów otoczenia (przewozy ładunków). Natomiast trzecia klasa to inwestycje o mieszanym celu, których wielkość wynika częściowo z potrzeby przeciwdziałania nadmiernym zbędnym kosztom eksploatacyjnym, a częściowo z wymogów jakości usług przewozowych. Z tych względów określanie rozmieszczenia inwestycji na poszczególne składniki sieci wymaga operowania mieszanymi algorytmami i Ost9-195