Síť 21 integrovaná optimalizace sítě a plánovací přípravy koridorů Ing. Eckart Fricke, Dipl.-Kfm. Götz Müller, Ing. Michael Pohl Konkurenční situace železnice je rozhodujícím způsobem vytvářena výkonnou a nákladově příznivou dopravní cestou. Síť 21 se záměrem na nové uspořádání, standardizaci, rozdělení / harmonizaci, odstranění úzkých míst, uplatnění nových technologií a využití dopravních výkonů přispívá podstatným způsobem k dosažení tohoto cíle a tím i cíle drážní reformy Více dopravy na koleje. Příspěvek pojednává o investiční strategii, pilotní integrované optimalizaci sítě a o plánovací přípravě určených koridorů. 1. Investiční strategie Síť 21 Německá dráha a. s. (DB AG) přepracovává v Síti 21 své plány na modernizaci železniční infrastruktury. Cílem je - snížení nákladů a - zlepšení celkových cestovních a přepravních časů. Síť 21 se postupně a ve vztahu ke koridorům realizuje až do roku 2010 a zahrnuje tyto základní oblasti: - novou strukturu sítě s vyčleněním sítě nejvyššího řádu s oddělenými tratěmi pro rychle a pomalu jedoucí vlaky, výkonné sítě pro smíšený provoz a regionální sítě pro atraktivní příměstskou plošnou dopravu, - modernizaci stávajících tratí a železničních uzlů, jakož i přestavbu, případně novou výstavbu tratí s vysokou systémovou působností včetně plošného zavedení digitálních řídících a zabezpečovacích systémů. Investiční záměry s největšími efekty pro kapacitu a překládku pro veškeré dopravní toky mají přednost. DB AG se při realizaci koncentruje na tři stěžejní body: zachování a optimalizaci vlastní předmětné sítě (dále jen sítě), moderní řídící a zabezpečovací techniky, novou výstavbu nebo přestavbu tratí s vysokou síťovou působností. Dne 1. prosince 1999 potvrdila dozorčí rada DB AG Síť 21 a její promítnutí do podnikového plánování. 2. Pilotní integrovaná optimalizace sítě (PIN) 2.1 Podklady Mimořádná pozornost se u Sítě 21 kladla na shodnou metodiku. Proto byla v rámci Sítě 21 vyvinuta nová metoda pro provozně-ekonomické a dopravní hodnocení opatření v infrastruktuře. Tato metoda má pracovní titul PIN (Pilot Integrierte Netzoptimierung). Metoda potřebuje jako všechny ostatní podobně vybavené metody jako vstup dopravní matici. Pro Síť 21 byla sestavena nová matice pro referenční rok 2010. Tato matice popisuje ve svém konečném výsledku pro všechny relace mezi zhruba 400 dopravními buňkami, mezi něž bylo rozděleno tuzemsko a zahraničí, dopravní výskyt v osobách a tunách; dopravy uvnitř jedné dopravní buňky se nezobrazují. Při známé dopravní matici probíhá PIN právě tak, jako všechny ostatní metody pro hodnocení opatření v infrastruktuře v těchto krocích:
1. Volba přepravních prostředků, tzn. zjišťování podílů přepravců na celkovém objemu dopravy, a to pro relaci zdroj cíl. 2. Vlakotvorba, tj. přepočet objemu železniční dopravy do vlaků. 3. Přeložení vlaků na železniční síť. 4. Provozně-ekonomické a dopravní hodnocení výsledků přeložení. Přitom se každá posuzovaná kombinace z jednoho nebo z většího počtu infrastrukturních opatření ( plánovací případ ) porovnává s referenčním scénářem pro rok 2010, který přes dnes existující síť zahrnuje výlučně a nezpochybnitelně dokončené, mimo jakoukoliv diskusi stojící, opatření v infrastruktuře ( srovnávací případ ). PIN je postaven na stávajících metodách a zlepšuje je jak obsahově, tak s ohledem na výkon použitých nástrojů elektronického zpracování dat. Tak je PIN jako první simulační model schopen: - rozřešit úzká místa na tratích s důrazem na krytí úhrady a bez diskriminace, tj. za použití shodných kritérií pro osobní dálkovou dopravu a nákladní dopravu, - odkrýt úzká místa v uzlech a částečně je odstranit, - zjistit výkonnost každé tratě stále na bázi aktuální směsi vlaků (množství osobních dálkových vlaků, vlaků příměstské dopravy, nákladních vlaků). Pokud se týká technického vybavení modelu, podařilo se v rámci PIN: - snížit počet vnitřních a vnějších rozhraní v procesu hodnocení a tím vybudovat posílené interní podnikové know-how, - snížit průběžný čas jednoho plánovacího případu z dosavadních cca 10 dní na nynější 4 hodiny, - umožnit tím posouzení mimořádně velkého počtu alternativ. 2.2 Průběh modelu PIN pracuje v pěti krocích: Krok 1 Při vytváření plánovacího případu jsou základní dílčí tratě a výkonné dílčí tratě sítě přizpůsobeny změnám, které vyplývají ze zkoumaných infrastrukturních opatření. Základní dílčí síť modeluje fyzickou hranu železniční sítě, která je popsána počátečním a konečným uzlem, délkou, počtem kolejí a traťovým standardem. Výkonná dílčí trať zobrazuje nabídku přepravců na železniční trati, v níž jsou zahrnuta výchozí a cílová nádraží, vzorový vlak, cesta přes základní dílčí tratě a doba jízdy. Síť sestává z 1 900 základních dílčích tratí, z čehož je 400 jednokolejných, 1 400 dvoukolejných a 100 vícekolejných a z 1 300 uzlů; dohromady je zobrazeno cca 29 000 km z 38 000 km německé železniční sítě. Všechny parametry základních a výkonných dílčích tratí je možno v rámci zobrazení infrastrukturních opatření měnit. Zpravidla mají opatření v infrastruktuře účinky jak na úroveň základních, tak i výkonných dílčích tratí. Nově postavená trať musí být např. znázorněna vložením nové základní dílčí tratě nebo i změnami ve výkonné dílčí trati (zkrácení doby jízdy, změněná cesta sítí); v případě, že novou tratí se vytvářejí nová přímá spojení, např. dodatková nabídka Sprinteru, mohou k tomu přijít i nové výkonné dílčí tratě. 1
Krok 2 Modelování osobní a nákladní dopravy se skládá ze tří pracovních kroků. V prvním pracovním kroku je zjišťována pro každou osobní a nákladní skupinu na každé relaci zdroj cíl nejlepší cesta. Tato nejlepší cesta představuje drážní nabídku pro první běh modelu volby přepravního prostředku, tj. dráha soutěží v tomto běhu s ostatními dopravci na základě fiktivní, optimální nabídky (druhý pracovní krok). V třetím pracovním kroku se z toků osob a zboží, které představují výsledek volby přepravního prostředku, vytvoří vlaky. Výsledek modelování osobní a nákladní dopravy tedy představuje zatížení sítě, jaké by vyplynulo při neomezených kapacitách sítě. Tento hypotetický výsledek má přesto značnou vypovídací sílu, protože umožňuje ohodnocení výkonnosti železniční dopravy. Krok 3 Při zjišťování úzkých míst se nejdříve přepočítají počty vlaků z přemístění na nejlepší cesty na tratích (a v malých uzlech) do pravděpodobnosti pro sled vlaků; návazně se pro každou trať vytvoří pomocí vložených dat v modelu pro vzorové vlaky a traťové standardy matice nejmenších časů vlakového sledu. Z toho se v dalším kroku vypočítá doba obsazení. Pokud je větší než doba, která je k dispozici, zařadí se trať do seznamu úzkých míst. Pro všechny tratě, u nichž je stupeň obsazení menší než 100 %, je dodatečně souhrnně přepočítána čekací doba nad plánovanou; pokud to vede k příliš nízké kvalitě provozu, je dodatečná trať rovněž vykázána jako úzké místo. Krok 4 Odstranění úzkých míst řeší modelově úzká místa, která byla zjištěna, podle této logiky: všechny osoby a náklad, které se nacházejí na úzkém místě, se znovu přemístí na síť, ale tentokrát při zablokování všech úzkých míst z nejlepší cesty. Z toho vyplyne jejich druhá nejlepší cesta. Jak nejlepší, tak druhé nejlepší cestě lze přičlenit pomocí v modelu integrovaného propočtu nákladů a příjmů příspěvek na úhradu. Osoby, případně náklad, u nichž je rozdíl příspěvku na úhradu mezi nejlepší a druhou nejlepší cestou nejmenší, se z tratě vyjmou. To se děje tak dlouho, až přestanou existovat všechna úzká místa. Celé přesměrování se konečně, opět na základě propočtu příspěvku na úhradu, porovná se sladěním rychlostí a nejlepší z obou možností volby se zvolí. Krok 5 Nakonec se v rámci zjišťování celkového výsledku provede provozně-ekonomické a dopravní zhodnocení plánovacího případu. Obrázek 1 objasňuje, které kategorie výsledků se přitom vykazují. 2
Obr. 1: Zobrazení výsledku integrované optimalizace sítě. Jsou zjišťovány jak provoznětechnické, tak výkonové charakteristiky vstup výstup jednotka vztažný případ delta vztažného případu Model vnitřní absol. % množství osob a nákladů na tratích poptávka každou zdroj-cíl pro relaci Teritoriální dopravní výkon železniční osobní dálkové dopravy (SPFV) (mil.oskm p.a.) 40 000 + 700 1,75 Teritoriální dopravní výkon (mil.tkm p.a.) 100 000 + 20 0,02 železniční nákladní dopravy (SGV) Celková poptávka p.a. (mil.oskm + + 720 mil.tkm) Příspěvek k výsledku SPFV (mil. DM p.a.) + 59 Příspěvek k výsledku SGV (mil. DM p.a.) + 5 příjmy Příspěvek k výsledku železniční (mil. DM p.a.) + 0 osobní příměstské dopravy (SPNV) zatížení sítě Nákladové změny Síť (mil. DM p.a.) - 19 Celkový příspěvek k výsledku (mil. DM p.a.) + 83 Model vnější Čistá hodnota celkového příspěvku (mil. DM) + 507 k výsledku cenový model Investice celkem od roku 1998 (mil. DM) + 2000 nákladové sazby Čistá hodnota investic (mil. DM) + 1295 úrokové sazby BKZ (mil. DM) + 788 BKZ/ celková poptávka (DM/celková + 1,09 poptávka) DM příspěvek k výsledku / DM DM + 0,39 invest 3
3. Realizace Sítě 21 Síť 21 zahrnuje investiční objem okolo 91 mld. DM v časovém údobí let 1999 2009. Z ročních objemů cca 8,2 mld. DM, z toho vyplývajících, vychází velmi náročný program, který váže vysoké zdroje podniku, zvláště v průmyslu. V samotné oblasti investic pro síť musí být zahajováno každým rokem okolo 1 000 nových projektů, aby se zrealizoval objem investic 36,9 mld. DM do roku 2010. V řídící a zabezpečovací technice bude během příštích pěti let zprovozněno cca 120 dalších elektronických stavědel. Nové techniky, jako jsou např. radiový jízdní provoz, radiové ovládání vlaků, elektronická stavědla a provozní ústředny mají být zavedeny v příštích deseti letech v úzké spolupráci s průmyslem v celé síti. V souladu se zákazníky / objednateli jsou proto stanoveny tzv. koridory, na něž jsou vázána jednotlivá opatření pro optimalizaci sítě a pro modernizaci řídící a zabezpečovací techniky. Pro koridory se závodům podniku DB Netz AG přidělují zakázky na plánovací přípravu, které zahrnují zadání centra pro provozní stanovení úkolů (rozhodnutí o zkoumaném prostoru, profil požadavků na infrastrukturu, příp. kapacitní management, provozní program a analýzu stávajícího stavu včetně aktuálního plánování) a pro plánování předběžného projektu (rámec průzkumu, odsouhlasení plánu stavebního provozu, posouzení nákladů, ekonomické posouzení a financování opatření). Realizaci, týkající se koridorů Sítě 21, zahájil podnik DB Netz zakázkami na plánovací přípravu osmi koridorů. Ta se dokončí přidělením zakázky na plánovací přípravu všech koridorů do září roku 2000 (viz obr. 2 stav k 04/00). Realizace Sítě 21 je rozložena do deseti let, takže na konci můžeme vyjít z plné obnovy sítě, která do té doby bude završena dokončením všech nových staveb a přestaveb tratí včetně několika málo nových opatření s vysokou působností na síť. 4. Investiční program Železnice 1999 2002 (IP 99-02) IP 99-02 byl schválen spolkovým kabinetem 3. listopadu 1999. Obsahově navazuje na DB AG schválenou podnikatelskou strategii Síť 21 s rozdělením investic do tří paketů: vztažná síť včetně opatření pro železniční osobní místní (příměstskou) dopravu, řídící a zabezpečovací technika a nové a přestavbové investice (opatření z plánu potřeb). Tím byl vlastníkem, tj. Spolkovou republikou, podpořen cíl sledovaný realizací Sítě 21, a to věcně zdůvodněné udržení stávající sítě tratí posílenými reinvesticemi, kvalifikovaným dokončením záměrů plánu potřeb, které jsou ve stavbě, a výstavbou několika nových opatření s vysokou působností na síť, které stávající síť smysluplně dokončí. Cílem podniku DB Netz AG zůstává přenést při přepracovávání platného Spolkového plánu dopravních cest (BVWP), které má být dokončeno do roku 2002, představy ze Sítě 21 ; hlavní důraz je tedy jednoznačně na zachování a zlepšení stávající sítě. 4
Obr. 2: Stanovené koridory (stav k dubnu 2000) 5
5. Závěrečné slovo Při všem tom jsme si vědomi, že Síť 21 vytváří v rámci vymezených deseti let pouze předpoklady, aby DB Netz AG umožnila, ve smyslu zadání drážní reformy, soukroměhospodářský provoz železniční infrastruktury. Ještě dále jdoucí požadavky, které vyplývají z cíle vstoupit na burzu a tím dosáhnout adekvátního výtěžku nebo z dlouhodobých vizí DB AG, nutně ovlivní rozšíření a doplnění strategie podniku DB Netz AG. Pramen: ETR 49/2000, H. 7/8, str. 494 499 Překlad: Jiří Mencl Korektura: ODIS 6