ŽELAKTUEL 2014 Připravované změny v metodice stanovování kapacity

Transkript

1 ŽELAKTUEL 2014 Připravované změny v metodice stanovování kapacity Praha

2 ŽELAKTUEL 2014 Ing. Pavel Krýže, Ph.D. Odbor základního řízení provozu

3 Úvod současný stav, obecné požadavky Legislativa dosud platí směrnice Předpisy pro zjišťování propustnosti železničních tratí (D24) z roku 1965 připravuje se směrnice nová Hlavní důvody novelizace vyvíjí se struktura dopravy (úbytek nákladní dopravy, rozvoj osobní příměstské a dálkové) rozšíření taktových jízdních řádů ústup od maximálního využívání kapacity k jejímu optimálnímu využití (mj. z důvodu zajištění vyšší kvality a konkurenceschopnosti) Nové technické možnosti rozšiřuje se používání simulačních metod rozvoj výpočetní techniky (lze využít pro modifikaci analytických metod) 3

4 Struktura příspěvku simulační metody analytické metody porovnání (popsání výhod a nevýhod) obou druhů metod 4

5 Simulační metody Princip simulačních metod vlastní simulace spočívá v modelování železničního provozu jsou zahrnuty i provozní nepravidelnosti, tj. zpoždění, a to v míře odpovídající skutečnosti v důsledku zpoždění vznikají konflikty mezi vlaky, které model musí řešit (např. na jednokolejné trati musí vlak ve stanici vyčkat na příjezd jiného, zpožděného vlaku) simulační model je nutno naplnit příslušnými daty infrastruktura (staniční a traťové koleje, propojení mezi nimi, zabezpečovací zařízení, data potřebná pro výpočet jízdních dob, provozních intervalů, následných mezidobí, ) jízdní řád (časové polohy vlaků, přestupní vazby, oběhy, zálohy v jízdních dobách a pobytech, které lze použít pro eliminaci zpoždění, ) 5

6 Simulační metody SimuT Příklady výstupu simulačního programu SimuT vstupní zpoždění vlaku 1244 je 10 min vstupní zpoždění vlaku 1244 je 15 min tečkované čáry představují časové polohy podle jízdního řádu 6

7 Simulační metody SimuT Příklad výstupu simulačního programu SimuT s náhodnými zpožděními pro získání reprezentativních výsledků se provádějí replikace v řádu desítek až stovek (replikace se odlišují jinými hodnotami vstupních zpoždění), poté se vyhodnotí veličiny popisující kvalitu provozu 7

8 Simulační metody hlavní kritérium posuzování (vychází z metodiky DB): ve sledované oblasti v průměru dochází k odbourávání (resp. nenavyšování) zpoždění; tj. průměrný přírůstek zpoždění připadající na 1 vlak je záporný (popř. nulový) ještě akceptovatelný může být nárůst zpoždění do 0,5 min / vlak; tento přírůstek by však měly být schopny absorbovat okolní prvky infrastruktury významný vliv na výsledky při konkrétních analýzách má vstupní úroveň zpoždění vlaků; nyní se dokončuje studie Statistická analýza dat o zpožděních vlaků zkoumající úroveň zpoždění u SŽDC různé simulační programy (v našem prostředí RailSys, OpenTrack, Villon, SimuT) poskytují odlišné výsledky (používají odlišné způsoby výpočtu jízdních dob, řešení konfliktů mezi vlaky ad.) 8

9 klesá kvalita provozu roste úroveň zpoždění (prům. přírůstek zpoždění / vlak [min] ) Souvislost mezi rozsahem a kvalitou provozu 0 rozsah dopravy rozsah dopravy při nulovém přírůstku zpoždění je jasně dán; při akceptaci přírůstku zpoždění 0,5 min vlak je možný nárůst rozsahu dopravy závěr: hranice určující, jaký rozsah dopravy je akceptovatelný, není striktní 9

10 Analytické metody dále jsou popsány některé zásady, které budou zapracovány do nové metodiky nahrazující stávající směrnici D24 některé z uvedených změn jsou již v současnosti používány 10

11 0 až 2 h 2 až 4 h 4 až 6 h 6 až 8 h 8 až 10 h 10 až 12 h 12 až 14 h 14 až 16 h 16 až 18 h 18 až 20 h 20 až 22 h 22 až 24 h rozsah vlakové dopravy se mění v průběhu dne Výpočet ukazatelů propustnosti nejen pro období 24 hodin Přerov - Věžky Hodonín - Lužice Mělník - Liběchov Říčany - P.-Uhříněves P.-Radotín - Dobřichovice P.-Bubny - P.-Dejvice Horní Dvořiště - Rybník ukazatele propustnosti je nutno počítat i pro kratší období: špička (2, 4 nebo 6 hodin) období, kdy se realizuje většina osobní dopravy (např. 5 až 20 h) 11

12 Upuštění od používání doby potřebné mezery v současnosti se limitní hodnoty pro zatížení traťových kolejí stanovují dvěma způsoby: limitní hodnota stupně obsazení potřebná mezera n S O MAX T T t vztahy pro výpočet propustnosti: U OBS T J n T t T OBS U t T MEZ J n S O MAX T T U praktická propustnost limitní hodnota stupně obsazení výpočetní doba doba na údržbu T J t OBS t MEZ doba na jiné úkony jednotková doba obsazení potřebná doba mezery tyto dva postupy představují duplicitu limitní hodnoty budou určovány pouze s pomocí stupně obsazení (stupeň obsazení je více rozšířená veličina používá se ve vyhlášce UIC 406, dále u staničních kolejí a u zhlaví) 12

13 kvalita provozu (prům. přírůstek zpoždění / vlak) klesá roste úroveň zpoždění (prům. přírůstek zpoždění / vlak [min] ) Limitní hodnoty stupně obsazení pro traťové koleje vyhovující kvalita provozu riziková kvalita provozu nevyhovující kvalita provozu 0 uvedené limitní hodnoty vycházejí ze studie porovnávající analytické a simulační metody na 15 tratích 0,45 0,55-0,60 stupeň obsazení [-] akceptovatelné limitní hodnoty S O se zvyšují v následujících případech: ve špičkovém výpočetním období jednotková doba obsazení (t OBS ) je vyšší než 10 min jedná se o trať se speciálním provozem (viz následující strana) 13

14 Limitní hodnoty stupně obsazení pro tr. koleje se speciálním provozem limitní hodnoty lze použít vyšší, pokud je na daném zařízení provozována pouze regionální / příměstská doprava, a to z těchto důvodů tento druh dopravy dosahuje malých úrovní zpoždění priorita těchto vlaků je obvykle stejná lze připustit malý podíl dalších segmentů dopravy trať Trhový Štěpánov Benešov u P., v mezistaničním úseku Vlašim Postupice je stupeň obsazení v období 4 až 8 h přibližně 0,90 obtížně lze stanovit paušální hodnoty navýšení limitních hodnot obsazení; kvalita provozu je ovlivněna počtem a mírou těsnosti přípojových vazeb a oběhů, skutečností, zda vlaky pojíždějí i další traťové úseky, počtem linek, které jsou na trati provozovány ad. proto je vhodné provést pro každý případ individuální posouzení pomocí simulace 14

15 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu Vyhláška UIC 406 Kapacita od roku 2013 platí nová vyhláška UIC 406 Kapacita, s ohledem na potřebu precizace dojde v příštím roce k další aktualizaci existují 2 principiální druhy kapacity: kapacita vztažená k infrastruktuře (metodika SŽDC) představuje potenciál infrastruktury, který lze neomezeně využívat (se zachováním potřebné kvality) kapacita vztažená k jízdnímu řádu (metodika UIC 406, DB) je určována pro konkrétní jízdní řád definice souvisejících pojmů : traťový úsek úsek ohraničený stanicemi, kde se mění rozsah vlakové dopravy o aspoň 10% kompresní úsek úsek, kde se provádí komprese (stlačování tras vlaků) za účelem stanovení doby obsazení 15

16 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu trať Praha-Smíchov Beroun, skládající se ze tří traťových úseků není zobrazena stanice Z. Třebaň (má funkci odbočky) 16

17 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika SŽDC, traťový úsek Praha-Smíchov Praha-Radotín kompresní úsek = omezující mezistaniční úsek 17

18 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika SŽDC, traťový úsek Praha-Radotín Řevnice kompresní úsek = omezující mezistaniční úsek 18

19 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika SŽDC, traťový úsek Řevnice Beroun kompresní úsek = omezující mezistaniční úsek 19

20 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika UIC, traťový úsek Praha-Smíchov Praha-Radotín 20

21 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika UIC, traťový úsek Praha-Radotín Řevnice 21

22 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika UIC, traťový úsek Řevnice Beroun 22

23 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika DB, traťový úsek Praha-Smíchov Praha-Radotín zahrnuty pouze vlaky jedoucí v úseku Praha- Smíchov Praha-Radotín 23

24 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika DB, traťový úsek Praha-Radotín Řevnice zahrnuty pouze vlaky jedoucí v úseku Praha- Radotín Řevnice 24

25 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika DB, traťový úsek Řevnice Beroun zahrnuty pouze vlaky jedoucí v úseku Řevnice Beroun 25

26 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu porovnání výsledků úsek SŽDC UIC DB P.-Smíchov P.-Radotín 0,36 0,36 0,64 P.-Radotín Řevnice 0,49 0,58 0,66 Řevnice Beroun 0,23 0,40 0,65 oba přístupy mají své opodstatnění: kapacita vztažená k infrastruktuře (SŽDC) určuje limitující prvky infrastruktury kapacita vztažená k jízdnímu řádu (UIC, DB) popisuje možnosti vložení dalších tras v obdobné kvalitě v jaké byly vloženy trasy již zapracované oba přístupy používají jiné limitní hodnoty 26

27 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika UIC, alternativní výpočet pro traťový úsek Praha-Radotín Beroun (nyní předpokládáme, že změna rozsahu dopravy v Řevnicích je do 10%) pro traťový úsek Praha-Radotín Řevnice byla hodnota 70,0 min, pro úsek Řevnice - Beroun 48,5 min závěr: výsledky metodiky UIC jsou velmi citlivé na stanovení traťového úseku; metodika DB takto citlivá není 27

28 Kapacita vztažená k infrastruktuře versus kapacita vztažená k jízdnímu řádu metodika DB, alternativní výpočet pro traťový úsek Řevnice Beroun vypuštěna stanice Karlštejn, hodnota doby obsazení zůstala nezměněna závěr: metodika DB ( a stejně tak i UIC) nezohledňuje existenci mezilehlých dopraven, pokud podle jízdního řádu není využívána ke změně sledu 28

29 Určování pořadí vlaků pomocí teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky úprava na traťových kolejích s obousměrným provozem tento postup se používá v případě, že pro výpočet propustnosti není k dispozici jízdní řád příklad se 100 vlaky v mezistaničním úseku: 100 vlaků A 25x 25x 25x 25x A B B 50 dvojic vlaků stejného směru, 50 dvojic vlaků opačného směru 29

30 Určování pořadí vlaků pomocí teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky úprava na traťových kolejích s obousměrným provozem provedena analýza cca 150 jednokolejných mezistaničních úseků dvojice vlaků stejného směru tvoří pouze 28% ze všech případů 100 vlaků 25x 14x 25x 36x 25x36x 25x A 14x A B B 28 dvojic vlaků stejného směru, 72 dvojic vlaků opačného směru důvody nižšího počtu dvojic vlaků stejného směru: taktový jízdní řád vlaků osobní dopravy, úbytek nákladní dopravy 30

31 Metodika výpočtu propustnosti traťových kolejí v mezistaničních úsecích s odbočkou v síti SŽDC je cca 115 odboček dosavadní postup uvedený v D24 založený na pravděpodobné době rušení se nepoužívá (mj. není kompatibilní s výpočtem propustnosti tr. koleje bez odbočky) návrh nové metodiky by popsán v časopise Perner s contacts v r (viz zjišťují se ukazatele propustnosti ve dvou variantách: všechny vlaky (tzn. včetně vlaků jedoucích na odbočnou větev) pouze vlaky pojíždějící celý mezistaniční úsek (např. hlavní trať) lze určit jakou část kapacity využívají vlaky hlavní a odbočné tratě, analytickým způsobem lze určit propustnost samostatně v hlavní a vedlejší trati apod. připravován postup výpočtu i pro případ, kdy není sestaven grafikon A Odb B 31

32 Staniční koleje analytické metody (bez sestaveného jízdního řádu) jsou založeny na rovnoměrném obsazování kolejí; možné využít hlavně u kolejí používaných pouze nákladní dopravou (s výjimkou relačních kolejí v seřaďovacích nádražích) v osobní dopravě dochází k nerovnoměrnému obsazování kolejí (v důsledku vytváření přestupních vazeb), proto je žádoucí sestavení plánu obsazení kolejí, případně použití simulačních metod, které mohou zohlednit vzájemnou zastupitelnost kolejí při nepravidelnostech Příklad vysokého využití staniční koleje: vlaky jedoucí v taktu 30 min a obracející vždy na téže staniční koleji s pobytem 24 min; S O = 0,9 je s ohledem na vysokou pravděpodobnost odjezdu včas akceptovatelný 32

33 Zhlaví, připravovaná studie předpokládá se zachování stávající metodiky založené na rozdělení zhlaví na prvky s následujícími výhradami: nutno revidovat některé postupy, zejména související s dobou pravděpodobného vzájemného rušení metodika musí poskytnout takové výsledky, které bude možné snadněji interpretovat pro praxi (v současnosti je výstupem jedna hodnota udávající propustnost celého zhlaví) Připravovaná studie má název Návrh nové metodiky propustnosti železničních stanic ; bude se zabývat problematikou zhlaví a staničních kolejí navrhne nové limitní hodnoty pro stanovení propustnosti 33

34 Porovnání simulačních a analytických metod 3 nejdůležitější kritéria: Pracnost analytické metody jsou podstatně jednodušší u simulačních modelů je zejména náročné prvotní naplnění modelu Existence jízdního řádu pro simulační metody je nutné sestavit jízdní řád analytické metody je možné použít i bez jízdního řádu Hodnotící kritéria, přesnost výsledků simulační metody používají veličiny přímo popisující kvalitu provozu (zpoždění) analytické metody vycházejí ze stupně obsazení jednotlivých zařízení přitom mezi stupněm obsazení a kvalitou provozu neexistuje exaktní závislost, proto tyto metody jsou méně přesné 34

35 Děkuji za pozornost Správa železniční dopravní cesty, státní organizace