Emil Włuka Politechnika Gdańska, ul. Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk. tel.: +48 691 239 055, email: emil.wluka@gmail.com ANALIZA MOŻLIWOŚCI SKRÓCENIA CZASU PRZEJAZDU SZYBKIEJ KOLEI MIEJSKIEJ W TRÓJMIEŚCIE CELEM ZWIĘKSZENIA ATRAKCYJNOŚCI I EFEKTYWNOŚĆI PRZEWOZU. Streszczenie: Celem referatu będzie przeanalizowanie możliwości skrócenia czasu przejazdu, by przewóz by usprawnić i uatrakcyjnić przewóz pasażerów. W pracy zamieszczony został opis parku taborowego oraz przedstawiono sposób i wyniki przeprowadzonych badań. Na ich podstawie poddano analizie rozkład jazdy pociągów celem sprawdzenia możliwości skrócenia rezerw czasowych w godzinach poza szczytem komunikacyjnych, tabor eksploatowany przez PKP SKM w Trójmieście pod kątem obecnych osiągów i realizacji obecnego rozkładu jazdy z podziałem na tabor niezmodernizowany i zmodernizowany oraz możliwość podniesienia prędkości szlakowej na niektórych odcinkach trasy przy założeniach wymiany i modernizacji parku taborowego. Słowa kluczowe: Szybka Kolej Miejska w Trójmieście, kolej aglomeracyjna, czas przejazdu, tabor kolejowy 1. Wstęp Na przestrzeni przeszło sześćdziesięciu lat linia Szybkiej Kolei Miejskiej w Aglomeracji Trójmiejskiej stała się jej kręgosłupem komunikacyjnym i najważniejszym środkiem transportu służącym mieszkańcom do przemieszczania się pomiędzy poszczególnymi miastami. Chociaż z powodu kryzysu w polskim transporcie kolejowym, jaki miał miejsce w latach 90. XX wieku oraz na początku XXI wieku, SKM ustąpiła miejsca gwałtownie rozwijającemu się indywidualnemu transportowi drogowemu, to pełni ona nadal niezmiernie ważną rolę w transporcie pasażerów w aglomeracji. W dzisiejszych czasach zadanie SKM jest jednak nieco inne. Mianowicie wykorzystując w pełni jej potencjał powinno się dążyć do zahamowania wzrostu natężenia ruchu drogowego w Trójmieście. W tym wypadku niezbędne jest podjęcie ku temu konkretnych działań mających na celu doprowadzenie do zwiększenia wykorzystania niedostrzeganego obecnie przez lokalne władze potencjału kolei miejskiej w Trójmieście oraz odbudowy jej mocno nadszarpniętego na przestrzeni ostatnich lat wizerunku w oczach pasażerów. Jednym z głównych kryteriów jakim kierują się pasażerowie przy wyborze pociągu SKM jest czas przejazdu. Podstawowa trasa SKM Wejherowo Gdańsk Śródmieście ma długość 45 kilometrów. Czas pokonania tej trasy, z 27 postojami po drodze wynosi 1 godzinę i 12 minut, co daje średnią prędkość przejazdu 37,5 km/h. Wiele osób pokonuje codziennie całą trasę dwukrotnie (tam i z powrotem), spędzając
w pociągu blisko 2,5 godziny dziennie. Celem badań jest analiza możliwości skrócenia czasu przejazdu pociągów na tej trasie, by możliwie jak najbardziej zredukować czas spędzany przez mieszkańców aglomeracji w podróży, a także zwiększyć przepustowość i możliwości przewozowe poprzez lepsze wykorzystanie taboru. 2. Park taborowy. Parametry eksploatacyjne taboru są głównym czynnikiem determinującym czas przejazdu pociągów po linii SKM. Obecnie spółka posiada 59 czynnych elektrycznych zespołów trakcyjnych. Struktura taboru przewoźnika przedstawia się następująco: Tabela 1. Tabor Szybkiej Kolei Miejskiej w Trójmieście (Źródło: opracowanie własne,[3], zdjęcia: własne ). EN57 19 sztuk Vmax 110km/h Przyspieszenie 0,45m/s 2 Moc ciągła 608kW Lata produkcji: 1969-1989 EN71 11 sztuk Vmax 110km/h Przyspieszenie 0,6m/s 2 Moc ciągła 1,2MW 2
Lata produkcji: 1969-1988 EN57AKM 22+4 sztuki Vmax 120km/h Przyspieszenie 1m/s 2 Moc ciągła 1MW Modernizacja: 2013-2014, 2016 EN71AC 1 sztuka Vmax 120km/h Przyspieszenie 1,2 m/s 2 Moc ciągła 2MW Modernizacja: 2009 31WE 2 sztuki Vmax 160km/h 3
Przyspieszenie 1m/s 2 Moc ciągła 2MW Rok produkcji - 2016 Znakomitą większość stanowi tabor wyprodukowany w latach 1969-1989, będący konstrukcją wywodzącą się z lat 50. ubiegłego stulecia. [1] Park taborowy nie należy już zatem do najmłodszych. W ubiegłych latach jednak przeprowadzono szeroki projekt modernizacji posiadanego parku taborowego, w ramach której dokonano całkowitej wymiany napędu pojazdów oraz gruntownej przebudowy przestrzeni pasażerskiej pozwalając na osiągnięcie dwukrotnie lepszych parametrów rozruchu pojazdu (1-1,2m/s 2 ), co ma szczególne znaczenie dla przewozów o charakterze miejskim i podmiejskim i czyni je lepiej przystosowanymi to tego charakteru przewozów. Niestety pojazdy serii EN57 i EN71 są konstrukcjami przystosowanymi do ruchu typowo regionalnego z powodu nie tylko niskiego przyspieszenia, ale także małej liczby drzwi wejściowych do wagonów oraz konstrukcji wejść, czego nie sposób wyeliminować podczas modernizacji a co bardzo utrudnia wymianę pasażerów i wpływa negatywnie na ogólny czas przejazdu na całej trasie poprzez wydłużone postoje na stacjach i przystankach. Powodem tej niekorzystnej, kuriozalnej wręcz sytuacji, gdzie w systemie kolei miejskiej eksploatowany jest tabor typowo regionalny są uwarunkowania historyczne. Podczas zmiany napięcia zasilania sieci trakcyjnej z 800V na 3kV w grudniu 1976 roku siłą rzeczy konieczne było zaniechanie eksploatacji zespołów serii EW90, EW91 oraz EW92 pozyskanych wcześniej z berlińskiej sieci S-bahn. Ponieważ firma Pafawag nie zdążyła dostatecznie przetestować oraz wyprodukować odpowiedniej liczby sztuk, zaprojektowanej dla węzła warszawskiego i trójmiejskiego serii EW58, tymczasowo skierowano do obsługi sieci zespoły serii EN57. Należy tutaj wspomnieć, iż w przeciwieństwie do pojazdów EN57 seria EW58 była dostosowana do warunków panujących na kolejach aglomeracyjnych. Charakteryzowały się zdecydowanie większym przyspieszeniem, mocą oraz większą liczbą drzwi (3 pary na człon), co poprawiało jego parametry eksploatacyjne oraz ułatwiało wymianę podróżnych [3]. Niestety, pojazdy serii EW58 wykazały szereg wad, czyniąc je kłopotliwymi w serwisowaniu oraz bardzo energochłonnymi w powodu zastosowanego rozwiązania napędu (8 silników trakcyjnych w trzywagonowym zespole sterowanym za pomocą rozruchu rezystorowego) co zadecydowało o zaprzestaniu produkcji na 28 egzemplarzach [1]. Wyżej wymienione problemy sprawiły, że pojazdy dość szybko zaczęto wycofywać z eksploatacji, wiele z nich uległo również podpaleniom. Do dziś pozostało 7 egzemplarzy, przy czym eksploatację ostatnich dwóch zakończono we wrześniu 2011 roku. Od tego momentu eksploatowane są jedynie zespoły EN71 i EN57. Okazało się więc, że zastosowane tymczasowe inwestycje okazały się trwałym, aczkolwiek dalej niesatysfakcjonującym rozwiązaniem. Pod koniec lutego przewoźnik otrzymał 2 elektryczne zespoły trakcyjne 31WE, będące pierwszymi od 23 lat całkiem nowymi składami. Niestety, ponieważ do czasu sporządzenia referatu nie zdążono wprowadzić ich do eksploatacji nie zostały one uwzględnione w badaniach. 3. Przebieg badań. 4
Celem prowadzonych badań było wykazanie, że: - Możliwe jest skrócenie rezerw czasowych zawartych w rozkładzie przynajmniej poza cyklicznymi szczytami przewozowymi. - Posiadając lepszy, tj. zmodernizowany oraz zupełnie nowy tabor można w widoczny sposób skrócić czas przejazdu na trasie Gdańsk Śródmieście Wejherowo. - Parametry eksploatacyjne taboru pozwalają na osiągnięcie wyższej prędkości między niektórymi, bardziej oddalonymi od siebie przystankami. W tym celu przeprowadzono pomiaru czasów przejazdu i postojów pociągów na stacjach i przystankach osobowych na odcinku Gdynia Orłowo Gdańsk Żabianka AWFiS. Wybrany został właśnie ten odcinek, ponieważ zawiera on staje i przystanki zarówno o bardzo dużym jak i średnim oraz małym przepływie pasażerów, a także zawiera odcinki między przystankami o różnej odległości co pozwoliło sprawdzić czas przejazdów zarówno na odcinku wymagającym krótkiego czasu rozpędzania się, a także na odcinku, który na którym istnieje teoretyczna możliwość osiągnięcia większej prędkości między kolejnymi postojami. Pomiary zostały przeprowadzone w dniach 17-18 lutego 2016 roku w godzinach 14-16:30, podczas popołudniowego szczytu przewozowego. Rys 1. Mapa trasy SKM W1 Wejherowo - Gdańsk Śródmieście. (Źródło: [2]). 5
Rys 2 i 3. Przebieg badanego odcinka wraz z przykładowym wykresem prędkości w drodze wygenerowany za pomocą aplikacji Geo Tracker. Źródło: opracowanie własne. 6
Rys4. Rozkład jazdy i czas przy przejazdów pomiędzy poszczególnymi przystankami. Żródłó: [2] Wyniki pomiarów przedstawiają poniższe tabele obliczonych średnich czasów przejazdów poszczególnych typów taboru na każdym z odcinków oraz czasy postojów na przystankach znajdujących się na badanym odcinku trasy: tabor EN57AKM EN57 EN71 tabor EN57AKM EN57 EN71 Tabela 1 i 2. Średnie czasy przejazdów oraz postojów na odcinku Gdynia Orłowo Gdańsk Żabianka AWFiS. Źródło: Opracowanie własne. - - Razem Żab Or- - 02:35 00:23 02:19 00:43 01:33 00:22 01:46 09:48 02:37 00:20 02:19 01:19 01:29 00:31 01:40 10:14 02:26 00:23 02:27 00:53 01:28 00:26 01:39 09:55 Żab- - - - Or Razem 01:40 00:24 01:29 01:05 02:26 00:22 02:35 10:05 01:39 00:25 01:35 00:56 02:33 00:25 02:42 10:20 01:35 00:27 01:32 00:54 02:25 00:23 02:35 10:05 Tabele przedstawiające najlepsze wyniki osiągnięte na poszczególnych odcinkach i przystankach: 7
Tabela 3 i 4. Najkrótsze czasy przejazdów i postojów osiągnięte na poszczególnych fragmentach trasy Gdynia Orłowo Gdańsk Żabianka AWFiS. Źródło: opracowanie własne. Or- - - - Żab Razem Czas Typ taboru 2:21 0:17 2:08 0:31 1:18 0:16 1:27 9:41 EN71 AKM EN57 EN71 AKM Czas Typ taboru Żab- - - - Or Razem 1:31 0:18 1:24 0:40 2:11 0:14 2:28 9:39 EN71 AKM EN71 AKM EN71 Objaśnienia skrótów zastosowanych w tabelach: Or Gdynia Orłowo Sopot ienny Potok Sopot Sopot cigi Żab Gdańsk Żabianka AWFiS 4. Analiza wyników przeprowadzonych badań. 4.1 Analiza rozkładu jazdy i zawartych w nim rezerw czasowych. Pociągi kursujące w kierunku Gdyni osiągały o kilkanaście sekund dłuższy czas przejazdu niż pociągi zmierzające do Gdańska z powodu dłuższych postojów na stacji Sopot. Na podstawie wnikliwych obserwacji wymiany pasażerów podczas postojów w tym miejscu stwierdzono, że długi czas postoju nie jest spowodowany utrudnioną wymianą podróżnych lecz oczekiwaniem na godzinę odjazdu. Widać więc, że została tu zachowana rezerwa czasowa na wypadek opóźnień, jednakże w większości przypadków nie była ona wykorzystana, gdyż pociągi kursowały punktualnie. Mając na uwadze, że pomiary przeprowadzano w szczycie przewozowym, należy zaznaczyć, że poza szczytem rezerwa ta jest zbędna a jej likwidacja nie przyniosłaby większego ryzyka powstania opóźnień. Pozwoli to natomiast na skrócenie czasu przejazdu poza szczytem i wzrost konkurencyjności względem transportu drogowego, na którym poza szczytem Prędkość przejazdu jest większa, a czas ich przejazdów krótszy niż w godzinach szczytu przewozowego. Mając na uwadze to, iż wymiana pasażerów na stacji Sopot jest większa niż na pozostałych badanych przystankach oraz najniższe zanotowane czasy postoju, a także wnikliwą obserwację wymiany pasażerów na peronie, można oszacować skrócenie czasu postoju w tym miejscu z ponad minuty do 8
około 30 40 sekund. Czas ten byłby możliwy do skrócenia jeszcze bardziej przy zastosowaniu odpowiedniego taboru. 4.2 Analiza możliwości parku taborowego. - Mimo wyraźnie lepszych parametrów technicznych okazuje się, że pojazdy zmodernizowane EN57AKM nie osiągają wyraźnie lepszych parametrów niż pojazdy niezmodernizowane, a zwłaszcza seria EN71, która w kilku przypadkach osiągnęła lepsze czasy przejazdu. Wynik badań wydaje się być zaskakujący, lecz z powodu konstrukcji rozkładu jazdy tak, aby był możliwy do zrealizowania przez stare pojazdy, jednostki EN57AKM nie mają sposobności wykorzystać swoich lepszych osiągów, więc są prowadzone przez maszynistów w mniej dynamiczny sposób. - W większości przypadków pociągi pokonywały badany odcinek w granicach czasowych przewidzianych w rozkładzie. Składy EN71 oraz EN57AKM w większości przypadków przemierzały trasę kilkanaście sekund szybciej niż zakłada rozkład jazdy i to mimo mało dynamicznej jazdy. W związku z zaskakującymi wynikami przeprowadzona została symulacja, która następnie została porównana ze średnim czasem przejazdu pociągów na badanym odcinku (wyłączając postoje).. Średni rzeczywisty czas przejazdu wyniósł: 8,21 min. Średni symulowany czas przejazdu, zakładający pełne wykorzystanie możliwości zmodernizowanego taboru: 7,37 min. Pozwala to stwierdzić, że w przypadku wymiany bądź modernizacji reszty niezmodernizowanego taboru i modyfikacji rozkładu jazdy uwzględniając lepsze parametry nowych i wyremontowanych pojazdów czas przejazdu uległby skróceniu. - Na odcinku Rumia Wejherowo pociągi SKM poruszają się po linii kolejowej nr 202 zarządzanej przez PKP Polskie Linie Kolejowe, o prędkości szlakowej 120km/h. Rozkład jazdy pociągów SKM jest jednak na tym skonstruowany dla prędkości maksymalnej 100km/h z racji gorszych osiągów niezmodernizowanych pojazdów. Całkowita modernizacja oraz wymiana taboru pozwoliłaby na ułożenie rozkładu jazdy dla prędkości 120 km/h, co również pociągnęłoby za sobą częściowe skrócenie czasu przejazdu na całej trasie. - Największą wadą wszystkich posiadanych przez PKP SKM składów jest mała liczba drzwi wejściowych (2 pary drzwi na wagon), co wydłuża i utrudnia wymianę pasażerów, szczególnie w szczycie komunikacyjnym. Średnie czasy postojów na przystankach o stosunkowo niewielkim natężeniu podróżnych Sopot ienny Potok oraz Sopot cigi wynoszą ponad 20 sekund a na dla stacji Sopot od ponad 40 sekund do około 60 sekund, co w przypadku kolei miejskiej jest wynikiem wysoce niesatysfakcjonującym. Na redukcję czasu postojów do satysfakcjonującego poziomu (poniżej 30 sekund) duży wpływ miałby tabor z większą liczną drzwi. 4.3. Analiza możliwości zwiększenia prędkości szlakowej na wybranych odcinkach. Na postawie ilustracji nr 4 (wykres pojazdu EN57AKM) widoczne jest, że na odcinkach o długości większej lub równej 2 kilometry skład bardzo szybko osiąga obowiązującą na linii kolejowej nr 250 prędkość szlakową 70km/h i przez większość odcinka porusza się z tą prędkością. Teoretycznie możliwe byłoby rozpędzanie 9
składów do nieco wyższych prędkości zachowując jednocześnie wystarczającą odległość na bezpieczne wyhamowanie składu pociągu. Przeprowadzono symulację czasu przejazdu pociągu na badanym odcinku przy prędkości 80km/h oraz 90km/h. Znając odległości między przystankami, a także przyspieszenie pojazdów EN57AKM obliczono czas przejazdu (nie wliczając postojów). Wyniki osiągnięto poprzez obliczenie czasu potrzebnego na rozpędzenie oraz wyhamowanie składów dla każdej z trzech badanych prędkości. Następnie obliczono drogi potrzebne do osiągnięcia założonych prędkości oraz zatrzymania składu, długości dróg przemierzonych ze stałą, zadaną prędkością oraz czasy jazdy z zadaną prędkością. Na końcu dodane zostały sobie wszystkie obliczone czasu przejazdów w każdej fazie ruchu na każdym z odcinków badanej trasy. Otrzymano następujące wyniki: Tabela 5. Symulacja czasu przejazdów bez postojów na odcinku Gdynia Orłowo Gdańsk Żabianka. Źródło: Opracowanie własne. 80km/h 70km/h 90km/h Czas przejazdu Czas przejazdu [min] 410,15 441,94 388,21 6,84 7,37 6,47 Okazało się, że skład EN57AKM nawet na najkrótszym odcinku między Sopotem a Sopotem cigi, o długości 1270 metrów byłby w stanie osiągnąć prędkość 90km/h zachowując jednocześnie wystarczającą odległość niezbędną do wyhamowania składu. Widocznym jest, że zwiększenie prędkości tylko na tym krótkim, 7 kilometrowym odcinku o ponad 54 sekundy. Można zatem oszacować, że na całym 45 kilometrowym odcinku pozwoliłoby to na skrócenie czasu przejazdu o co najmniej 5 minut. 5. Podsumowanie. Z powyższej analizy wynika, iż Szybka Kolej Miejska w Trójmieście posiada duży potencjał do rozwoju swoich możliwości przewozowych, a także do rozwoju poziomu świadczonych przez siebie usług poprzez pracę na rzecz jednego z największych swoich atutów jakim jest czas przejazdu. Ulepszanie tego czynnika jednocześnie może przyczynić się do skrócenia obiegów taboru oraz zwiększenia przepustowości swojej linii kolejowej co z kolei może pozwolić na wyjście naprzeciw oczekiwaniom pasażerów o coraz bardziej wysublimowanych wymaganiach w zakresie prędkości oraz komfortu podróży i zwiększenie podaży miejsc w pociągach poprzez zwiększenie częstotliwości ich kursowania. Te zdawałoby się proste metody poprawienia czasu przejazdu pociągów na trasie Wejherowo Gdańsk Śródmieście wymagają jednak gigantycznych nakładów finansowych na modernizację nie najnowszej już infrastruktury, a przede wszystkim wymiany bardzo większości przestarzałego od wielu lat parku taborowego, który jest kluczowym czynnikiem 10
hamującym rozwój możliwości przewoźnika. Niestety kilkudziesięcioletnie zaniedbania w tej dziedzinie powodują, że niemożliwe jest jednorazowe zebranie środków finansowych niezbędnych dla dalszej modernizacji taboru i infrastruktury, a na rozpoczęcie procesu optymalizacji rozkładu jazdy pociągów SKM będzie trzeba poczekać jeszcze dziesiątki lat. Bibliografia: [1] Dylewski A., Historia Kolei w Polsce. Wyd. I 2012, s. 169, 194-195, 198. [2] Oficjalna strona PKP SKM w Trójmieście: http://www.skm.pkp.pl/, rozkłady [3] Praca zbiorowa, Z Dziejów Szybkiej Kolei Miejskiej w Trójmieście, monografia PKP SKM w Trójmieście, Gdynia 2011 ANALYSIS OF THE POSSIBILITY OD SHORTENING THE TRAVEL TIME OF THE RAPID URBAN RAILWAT IN TRI-CITY IN ORDER TO INCERASE THE ATTRACTIVENESS AND EFFICIENCY OF TRANSPOT. Summary: The purpose of this lecture is presentation possibilities of shortening the travel time. The study included a description of rolling stock owned by PKP SKM and presents the method and results of the research. On the basis of the research it was analyzed: timetable in order to check the possibility of shortening the time reserves in off-peak hours traffic, rolling stock operated by PKP SKM Tri-City in terms of current parameters and implementation of the current timetable of the division of the rolling stock non-upgraded and modernized and the possibility of increasing the line speed on some sections of the route assuming replacement and modernization of the rolling stock. Keywords: SKM at the Tri-City agglomeration railway, travel time, rolling stock 11