Vydává: Šéfredaktor: Editoři: Redakční rada:

Vydává: Katedra technologie a řízení dopravy, Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice Studentská 95, 532 10 Pardubice tel. +420 466 036 199 http://pernerscontacts.upce.cz/ Šéfredaktor: Ing. Jaromír Široký, Ph.D. Editoři: Ing. Petr Nachtigall Ing. Tomáš Potěšil Redakční rada: doc. Ing. Jaroslav Cempírek, Ph.D. doc. Ing. Jaroslav Kleprlík, Ph.D. Ing. Michaela Ledvinová, Ph.D. doc. Ing. Tatiana Molková, Ph.D. Ing. David Šourek

Vychází třikrát ročně. Všechny příspěvky jsou recenzované. Příspěvky neprošly redakční ani jazykovou úpravou vydavatelství. Za odbornou a obsahovou náplň jednotlivých příspěvků odpovídají autoři.

Obsah: Slovo na úvod Jaromír Široký .............................................................................................................. 3 Metody a způsob alokace veřejných logistických center Edvard Březina ............................................................................................................. 4 Logistické systémy a jejich aplikace v dopravě Václav Cempírek........................................................................................................... 8 Krizové situace a návrh metodiky rekukce dopravní obsluhy Pavel Drdla .................................................................................................................. 14 Návrh metody sdružování hran do dopravních linií u linkotvorby pro integrované taktové jízní řády Pavel Drdla .................................................................................................................. 21 Riešenie problémov pri distribúcií prepravných vzťahov v modelovaní dopravnej obslužnosti Marián Gogola ............................................................................................................ 27 Určení přestupních uzlů pro osobní dopravu v regionu Jaroslav Kleprlík......................................................................................................... 34 Vliv zpoplatnění dopravní infrastruktury na rozvoj kombinované dopravy Jaroslav Kleprlík, Michaela Ledvinová.................................................................... 39 Analýza souvislostí mezi vybranými ukazateli jízdního řádu Pavel Krýže.................................................................................................................. 47 Kapacita objízdných tras uzavírek Michaela Ledvinová.................................................................................................... 56 Přestupní uzly a spotřeba cestovního času Jaroslav Matuška, Rudolf Mrzena............................................................................ 61 Problematika Technologie a řízení dopravy v rámci výzkumného záměru Teorie dopravních systémů Vlastislav Mojžíš ......................................................................................................... 68 New views of capacity of the railway lines Tatiana Molková ......................................................................................................... 74 Relationship between capacity and scheduling in railway system Tatiana Molková ......................................................................................................... 79

Spotřeba energie v závislosti na pohybu vlaku Rudolf Mrzena, Radovan Soušek .............................................................................. 84 Problematika alternativních paliv v dopravě v České republice Zdeněk Říha ................................................................................................................ 92 Některé aspekty řešení externalit v dopravě z pohledu teorie veřejné volby Zdeněk Říha ................................................................................................................ 98 Specifikace kritérií pro výběr druhu dopravy v nákladní dopravě Andrea Seidlová ........................................................................................................ 108 Zranitelnost dopravní sítě, identifikace slabých míst na dopravní síti Miroslav Slivoně........................................................................................................ 114 Alokace sanitních vozů do středisek zdravotnické záchranné služby Miroslav Slivoně........................................................................................................ 118 Systém vnitropodnikové logistiky Jaromír Široký .......................................................................................................... 122

SLOVO NA ÚVOD Jaromír Široký

Vážení čtenáři! Dostává se vám do rukou, resp. na obrazovky vašich počítačů první číslo časopisu Perner´s Contacts, který je věnován otázkám technologie a logistiky v dopravě. Myšlenka založení tohoto časopisu vznikla na základě úspěšných a obsahově velmi bohatých konferencí Perner´s Contact, které proběhly každoročně v období 2000-2004. Tuto konferenci pořádala Katedra technologie a řízení dopravy Dpravní fakulty Jana Pernera Univerzity Pardubice ve spolupráci s Institutem dopravy Fakulty strojní Vysoké školy Báňské – Technické univerzity v Ostravě a zde také vznikla myšlenka navázat na tuto konferenci vydáváním časopisu v obdobné formě. Nejen samotná konference, ale i časopis by měl být věnován především zájemcům z řad studentů doktorského studia a mladých vědeckých pracovníků, kteří se otázkami technologie a logistiky v dopravě zabývají. Název časopisu Perner´s Contacts vychází z názvu předešlých konferencí, ale hlavně je v něm ukryt odkaz na slavného dopravního inženýra Jana Pernera, kerý byl spolubudovatel první železnice v Rusku a první stavitel železnic u nás. Tento stavitel měl ve své době nesmírné zásluhy o rozvoj železniční dopravy a dosud je vzorem nejen mladým železničářům a technikům svým nadšením pro rozvoj železnic a svou houževnatostí a pracovním elánem. Katedra technologie a řízení dopravy se rozhodla založit toto periodikum jako určitou možnost výměny poznatků, informací a řešení různých problémů souvisejících s jednotlivými druhy dopravy ve vazbě na logistické pojetí dopravy. Je možno očekávat, že tento časopis najde odezvu i u široké odborné veřejnosti a nabídne prostor pro publikování odborníků z praxe, kteří mohou přinést svůj pohled na problémy každodenní reality a konfrontovat je s teoretickými pohledy. První číslo je sestaveno z příspěvků, které byly prezentovány na I. konferenci s mezinárodní účastí pod názvem “Dopravní systémy 2005“, v sekci technologie, která se konala 29. listopadu 2005 na půdě Dopravní fakulty Jana Pernera Univerzity Pardubice. Přeji nejen čtenářům, ale i vydavatelům, aby se tento časopis mohl stát prospěšný pro jejich práci a mohl být zdrojem nových poznatků z oblasti technologie a logistiky v dopravě.

-3-

METODY A ZPŮSOB ALOKACE VEŘEJNÝCH LOGISTICKÝCH CENTER Edvard Březina1 1. ÚVOD Bílá kniha „Evropská dopravní politika pro rok 2010: čas rozhodnout“ uvádí poprvé při formování Evropské dopravní politiky do spojitosti dopravu a logistiku v systémovém přístupu. V evropských zemích zatím postupně přechází logistika z ryze komerční sféry do oblasti veřejné obsluhy a vznikají veřejná logistická centra, která mají specifické poslání obsluhy území. Obsluha může být definována rozlohou, hustotou osídlení, spotřebou a produkcí velkých, středních a malých podniků, případně i administrativním uspořádáním státu a přeshraniční spolupráci. Trend vzniku VLC v rozvoji logistiky v Evropě a to i v provázanosti na Evropskou dopravní politiku je nutné nejen vzít na vědomí, ale i systémově rozvíjet v ČR. Právě z těchto důvodů v Dopravní politice ČR pro léta 2005 – 2013 ve specifických cílech Dopravní politiky podle priorit jsou přijata následující opatření. • zpracovat koncepci rozvoje veřejných logistických center v nákladní dopravě ve spolupráci s ministerstvem průmyslu a obchodu, místního rozvoje a regionálními orgány • připravit návrhy pro vytvoření právního rámce pro zavádění a užívání veřejných logistických center • zajistit výběr vhodných lokalit pro vznik veřejných logistických center s respektováním zdrojů a cílů přeprav, rozmístěním průmyslových zón a možnosti napojení na dopravní sítě zejména pak železniční 2. METODY A ZPŮSOB ALOKACE VLC 2.1. Rozmístění průmyslových závodů včetně zahraničních investic na území ČR jako první faktor V 90. letech 20. století se od základů změnila ekonomická struktura národního hospodářství. Zatímco v prvních rocích 90. let převažovala v tvorbě hrubého domácího produktu primární a sekundární sféra (zemědělství, lesnictví, průmysl, stavebnictví)

1

Ing. Edvard Březina, CSc., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, 532 10 Pardubice, Tel. +420 466 036 205, Fax +420 466 036 303, E-mail: [email protected]

-4-

postupem doby dominantní úlohu převzala terciální sféra (obchod, doprava, spoje, peněžnictví, pojišťovnictví, ostatní tržní a netržní služby). Prostorové rozmístění daného souboru průmyslových podniků, analyzované v ČR ukazuje, že prostorové rozmístění má pásmový charakter. Ukazují na jednoznačné dominantní postavení středočeského regionu a Prahy, na významné postavení Brna a brněnského regionu. Další významné pozice zaujímají Ostravsko, Ústecko, Českobudějovicko a Zlínsko. Z logistického hlediska je třeba věnovat pozornost průmyslovým zónám vznikajícím na území ČR. Západoevropské firmy nakupují v současné době přes 70 % zboží a služeb vyvezených z ČR. Jak vyplývá z průzkumu u 320 německých firem hodlá 58 % z nich v ČR rozšířit investice, 75 % rozšířit výrobu a 55 % přijmout nové pracovní síly. ČR pobídkami vlády se snaží přilákat zahraniční investory do hospodářsky slabších problémových bývalých okresů s vysokou nezaměstnaností a do míst vznikajících průmyslových zón, kterých je plánováno zřídit celkem 50. Příliv zahraničních investic je směřován na území Prahy a Středočeského kraje, do pásma podél hranic se SRN a na východ do východní části Středočeského kraje a dále na Moravu. Uvedené skutečnosti významně ovlivňují další strategické úvahy o územním rozložení VLC v ČR. 2.2. Komoditní a relační struktura zahraničního obchodu ČR jako druhý faktor alokace VLC Z analýz vyplynulo, že první místo v odvětvové struktuře českého zpracovatelského úmyslu zaujímá potravinářský průmysl a na druhé pozici výroba motorových vozidel. Oba obory skýtají významný prostor pro perspektivní utváření logistických řetězců v integrované podobě a pro uplatňování dílčích a komplexních logistických technologií. Z exportérů vyrábějících na území ČR při přepravách do evropských zemí využívá cca 90 procent silniční dopravu, 7 % železniční dopravu, 2 % leteckou dopravu a 1 % vodní dopravu. Teritoriální orientace zahraničního obchodu determinuje zaměření poskytovatelů logistických služeb. Zákazníci od zasílatelů očekávají v neustálé rostoucí míře aktivní nabídku logistických služeb a to v oblastech jejich kvality, rozsahu poskytovaných služeb, ceny, spolupráce s evropskými partnery a intenzity péče o zákazníky. Z uvedeného je zřejmé, že úspěšnost zasílatele logistických služeb stále více závisí na rozmístění, kapacitách a vybavení jeho logistických center jako významné základny pro zákazníky.

-5-

2.3. Rozmístění center spotřeby a obchodních sítí na území ČR jako třetí faktor alokace VLC Obchodní společnosti se staly ve druhé polovině 90. let 20. století iniciátory procesu logistického reengineeringu jimiž v současnosti prochází více než 80 % firem v prostředí Evropské unie. S probíhajícím reengineeringem se někdejší rozvětvené skladové sítě centralizují a koncentrují do minimálního počtu technicky dobře vybavených skladových objektů se širokou územní působností. S trochou zjednodušení můžeme říci, že hlavní-primární-funkcí skladu velkoobchodů je dodávat požadovaným způsobem zákazníkům (odběratelům) zboží v požadované sortimentní skladbě, čili kompletovat a expedovat. Pro zahraniční obchod, resp. pro zapojení do mezinárodních logistických řetězců je vhodné vzít v úvahu strategické analýzy celého středoevropského regionu. Jedna z analýz dospěla k názoru, že jako místo pro distribuční centrum je vhodná Praha, jestliže se jedná o národní rozsah trhu, na který je zboží dodáváno a jestliže má být dodržena lhůta dodání do 24 hod. Jako VLC regionálního charakteru se lhůtami dodání 3 – 8 dnů je vhodné Brno za předpokladu, že se jedná o trh pokrývající kromě ČR také Slovensko, Maďarsko a jižná část Polska. Variantním řešením Brna je Ostrava pro rozdělení mezi jižní státy a Polsko. Přihlédneme-li ke všem uvedeným okolnostem a k výsledkům analýzy můžeme vyslovit závěr o vhodnosti lokalit: • Prahy, Brna, event. Ostravy pro VLC mezinárodního významu • Pardubic, Přerova, event. Olomouce, Liberce, Ústí nad Labem, Plzně a Český Budějovice pro VLC místního významu 3. ZÁVĚR Dosavadním živelným vývojem vzniklá logistická centra nepokrývají všechny uvedené lokality resp. se nacházejí v řadě méně perspektivních míst. Obdobný stav se konstatuje v zemích Evropské unie. Jedna z možných cest dalšího vývoje se proto ukazuje ve vytvoření hustší sítě VLC. Toto uspořádání spolu se zapojením většího počtu přepravců, poskytovatelů logistických služeb a zejména dopravců by vedlo k další výrazné redukci zásob a k optimalizaci v dopravě včetně snížení rozsahu nevytížených jízd. 4. POUŽITÁ LITERATURA [1] [2] [3] [4]

Dopravní politika ČR pro léta 2005 – 2013 Bílá kniha – „Evropská dopravní politika do roku 2010 čas rozhodnout“ Zahraniční studie Připravované podklady pro realizační studii VLC v ČR

-6-

5. ANOTACE Vlastní příspěvek ukazuje na potřebu VLC jako integrujícího prvku v logistických řetězcích. Ukazuje na neodpovídající současný stav a ukazuje směry, jak VLC vymezit a kam.

-7-

LOGISTICKÉ SYSTÉMY A JEJICH APLIKACE V DOPRAVĚ Václav Cempírek1 1. DEFINICE POJMU SYSTÉM V systémové teorii [1] se k této definici přistupuje v podstatě třemi způsoby: • behavioristickým • stavovým • kompozičním. Zatímco podstata stavové anebo kompoziční definice se dá poměrně snadno vysvětlit, k vyslovení behavioristické definice je nevyhnutelné zavést pojem procesu, jímž rozumíme zákonité, na sebe navazující a vnitřně propojené změny nějakého objektu. Proces lze často číselně vyjádřit časovým průběhem nějaké hodnoty, resp. skupin hodnot {f(t); t∈T}. Někdy se dává přednost obecnějšímu vyjádření, kde místo čísel vystupují prvky nějaké množiny X (například proces průjezdu proudu vozidel daným místem – nejdříve jede trojice osobních automobilů, za nimi kamion, autobus, dodávka apod.) 1.1. Behavioristická definice systému - nazývá systémem každý objekt (konkrétní nebo abstraktní), který vstupnímu procesu x určitého typu přiřazuje výstupní proces y = f(x) téhož typu. Místo slova "přiřazení" často používáme i slovo "transformace". Evoluční systém je objekt, realizující zobrazení f množiny vstupních procesů P(T, X) s časovou množinou T a vstupní množinou X do množiny výstupních procesů P(T, Y) se stejnou časovou množinou T a výstupní množinou Y. 1.2. Stavová definice systému - nazývá systémem takový objekt, který v každém časovém okamžiku t∈T má na vstupu nějaký vstupní prvek x(t)∈X, na výstupu nějaký výstupní prvek y(t)∈Y a kromě toho je vždy v nějakém vnitřním stavu s(t)∈S. Stavem systému v okamžiku t0∈T rozumíme takový minimální soubor veličin, který umožňuje ze znalosti následujícího průběhu vstupu jednoznačně určit průběh následujícího výstupu (a také stavu). Přitom jsou dány závislosti (zobrazení): y(t)=µ(s(t), x(t)) stávajícího výstupního prvku y(t) na stávajícím stavu s(t) a vstupním prvku x(t), tzv. výstupní zobrazení.

1

Doc. Ing. Václav Cempirek, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, 532 10 Pardubice, Tel.: +420 466 036 176, Fax: +420 466 036 303, E-mail: [email protected]

-8-

s(t+1)=β(s(t), x(t)) následujícího stavu na stávajícím stavu s(t) a vstupním prvku x(t), tzv. stavové zobrazení. 1.3. Kompoziční definice systému - nazývá systémem soubor nějakých prvků a vazeb mezi nimi. 1.4. Poznámka o zdrojích a ústích Mezi systémy se někdy řadí i takové objekty, do nichž žádné procesy nevstupují, ale (přesto) z nich procesy vystupují. Takové systémy nazýváme generátory nebo zdroje, zřídka se ve stejném smyslu používá i slovo pramen. Symetrickým, komplementárním pojmem je ústí, tj. takový systém, z něhož žádné procesy nevystupují, jen do něj vstupují. 1.5. Závěr Obecná teorie systémů jako teoretická disciplína se zabývá především logickými definicemi pojmů a zkoumá podmínky existence a ovladatelnosti systémů, cíle systémů; hledá izomorfismy zákonitostí. Pro logistiku je zajímavá především tím, že upozorňuje na systémy, zkoumané v jiných vědních disciplínách, které se strukturou nebo chováním podobají systémům logistickým, a inspiruje tak k přenosu poznatků. 2. LOGISTICKÝ SYSTÉM A JEHO IMPLEMENTACE V DOPRAVĚ 2.1. Systémový přístup a teorie logistiky Klíčovým pojmem logistiky je logistický řetězec, který chápeme jako jednotu jeho dvou stránek – hmotné a nehmotné, přičemž hmotná stránka spočívá v přemísťování věcí nebo osob a nehmotná stránka spočívá v přemisťování informací (zpráv a údajů obsahujících informace), potřebných k tomu, aby se přemístění věcí nebo osob mohlo uskutečnit. V obecné poloze uvažujeme o logistickém řetězci jako o provázané posloupnosti všech činností (aktivit), jejichž uskutečnění je nutnou podmínkou k dosažení daného konečného efektu, který má synergickou povahu. Účelně uspořádané množiny všech technických prostředků, zařízení, budov, cest a pracovníků podílejících se na uskutečňování logistických řetězců, můžeme považovat za logistický systém. 2.2. Logistický systém [2] Z praktických důvodů ho můžeme považovat za zvláštní druh systému – za multisystém ve smyslu množiny systémů, definovaných na jednom logistickém objektu podle různých hledisek. Tyto systémy nelze zkoumat samostatně, ale jen ve vzájemných souvislostech a především ze zorného úhlu synergického chápání konečného efektu na úrovni multisystému jako celku. Články logistického řetězce (např. sklady, doprava, obslužná místa aj.) mohou pak mít postavení podsystémů

-9-

(subsystémů), tzn. částí logistického systému, jejichž prvky vůči sobě vykazují bohatší interakce než vůči ostatním prvkům systému a v logistickém systému zároveň plní relativně autonomní funkce. 2.3. Vymezení logistického multisystému 2.3.1 Systém technicko-technologický jehož prvky jsou zpravidla různé technické prostředky a zařízení, budovy, dopravní infrastruktura, plochy a s nimi spojená lidská obsluha (aktivní prvky). V širším systému (multisystému) má tento systém postavení bazického systému se vstupy a výstupy hmotné, energetické s informační povahy. V železniční nákladní dopravě (přeshraniční) má význam prosazovat jednotný technologický systém, který bude zkracovat dodací lhůty přepravovaného zboží a tím se zvýší konkurenceschopnost vůči silniční dopravě. Zjednodušení přepravní technologie přinese nová Úmluva o mezinárodní železniční přepravě COTIF, která je členěna do následujících přípojků: A– Jednotné právní předpisy pro smlouvu o mezinárodní železniční přepravě cestujících a zavazedel CIM, B - Jednotné právní předpisy pro smlouvu o mezinárodní železniční přepravě zboží CIM, C - Řád pro mezinárodní železniční přepravu nebezpečného zboží RID, D – Jednotné právní předpisy pro smlouvu o užívání vozů v mezinárodní železniční přepravě CUV, E - Jednotné právní předpisy pro smlouvu o užívání infrastruktury v mezinárodní železniční přepravě CUI, F Jednotné právní předpisy pro prohlašování technických norem za závazné a pro přijímání jednotných technických předpisů pro železniční materiál určený k používání v mezinárodní dopravě APTU, G - Jednotné právní předpisy pro technickou admisi železničního materiálu určeného k používání v mezinárodní dopravě ATMF [3]. Jednotné technologické postupy mají rozhodující význam v intermodální přepravě, která využívá k přepravě internmodální přepravní jednoty (kontejner, návěs, výměnná nástavba aj.) nejméně dva druhy dopravy. 2.3.2 Systém řízení uskutečňuje proces logistického řízení, tj. účelného působení řídícího subjektu (systému) na systém technicko-technologický, snažící se vyvolat takové chování, stav nebo uspořádání tohoto bazického systému, které vede k dosažení konečného efektu s minimální potřebou času (s maximální pružností) a s co největší efektivností. V železniční přeshraniční dopravě u systému řízení nastává problém s řízením hnacích vozidel s ohledem na nejednotnost vlakových zabezpečovacích systémů, traťových zabezpečovacích systémů a napěťových systémů v elektrické trakci. Pro naplnění obecných prvků systému řízení je nutné provozovat interoperabilní hnací vozidla případně vlakové jednotky.

- 10 -

Vyrobit hnací vozidlo pro více proudových systémů není problém. Zásadním problémem zde zůstává ověření a uvedení do provozu dekódovacího zařízení, které s nejvyšší bezpečností umožní přenos návěstí z národních traťových zabezpečovacích systémů na hnací vozidlo. K dalším řešením z hlediska interoperability patří např. i návrh strojvůdcovského stanoviště, které bude schopen obsluhovat personál s různými jazykovými znalostmi [4]. 2.3.3. Systém informační pořizuje, zpracovává, přenáší a uchovává informace pro potřeby systému řízení; jeho prvky tvoří technické a pomocné prostředky, zařízení a lidé, sloužící uvedenému účelu; jeho vazbami jsou toky informací zprostředkované nosiči informací; od informačního systému se požaduje, aby informace poskytoval na potřebném místě, v požadovaném čase, v odpovídajícím rozsahu a ve vhodné formě. Pro ucelené logistické systémy jsou požadovány propojitelné informační systémy. Nekompatibilní informační systémy jsou zásadním problémem při ucelených logistických řešeních. Zprávy v takovém případě musí být převáděny do formátu podle úrovně příslušného informačního systému, většinou se jedná o přidanou hodnotu za poplatek. 2.3.4. Systém komunikační jako soustava technických prostředků a zařízení přenosové, organizační, automatizační a výpočetní techniky a lidí, sloužící potřebám informačního systému. Organizace komplexních logistických řetězců s úplným přenosem informací (EDI), s obdržením informace na odvolávku v každý časový okamžik a se spoluprací se zákazníky a dodavateli, bude vždy důležitá a dnes se stává prvořadým zájmem. Tyto požadavky jsou v logistických řetězcích silniční dopravy relativně rychle zjištěny a realizovány. Naopak v železniční dopravě jsou zjištěny s dlouhým časovým intervalem a nebo pouze velmi omezeně. Pokud se na železnici v této oblasti nic nevykoná, pak bude nadále pokračovat na přepravním trhu odliv přeprav na jiné dopravní prostředky, především zmiňované silniční dopravy. Silniční doprava využívá plošně zavedenou síť mobilních telefonů různých operátorů pro dopravní informace. S jejich podporou se velkým silničním dopravcům daří minimalizovat prázdné jízdy a účinně stanovit oběhy v nákladní dopravě. Síťové propojení mobilní technologie (GSM) a satelitní navigace GPS umožňuje ještě vyšší využití silničních dopravních prostředků v neprospěch železniční dopravy. V železniční dopravě je situace zcela odlišná. Existující národní informační systémy podávají omezené informace o dopravním prostředku, které nejsou využitelné pro evropskou železniční dopravu. Některé železniční dopravní společnosti nově přidružených zemí do EU nemají žádný informační systém a o - 11 -

tyto systémy ani neprojevují mimořádný zájem. Přenos informací přes státní hranice je stále nedostatečný. Národní informační systémy jsou vzájemně velmi odlišné a to brání jejich propojitelnosti. Sledování přeshraničních přeprav je prakticky nemožné. Zákazníci tak postrádají informace o poloze vozu, stavu zásilky, zpoždění a předpokládaném dosažení místa určení. Nemohou se smířit s tím, že mají méně informací než v silniční dopravě. Přitom železniční doprava nabízí na základě provázanosti výkonnou infrastrukturou ideální předpoklady pro sledování a kontrolu přepravních řetězců. Evropské železniční společnosti musí hledat cestu pro zavedení vhodného telematického systému pro sledování přepravních řetězců v nákladní dopravě, který by vyrovnal konkurenční náskok silniční dopravy [5]. 3. ZÁVĚR Logistický multisystém je vnějšími (hmotnými, energetickými, informačními, peněžními) vazbami spojen se svým podstatným okolím. Zákazníky (tj. fyzické nebo právnické osoby), občany, území, ekosystémy apod., jejichž konkrétní potřeby logistický multisystém uspokojuje (objekty konečného efektu), považujeme za prvky nebo systémy tohoto podstatného okolí. Od nich přijímá logistický multisystém podněty, které transformuje v reakce, přičemž je akcentováno hledisko doby reakce a hospodárnosti transformace. 4. POUŽITÉ ZDROJE [1] ČERNÝ, J., ČERNÁ, J. Teorie řízení a rozhodování v dopravních systémech, ISBN 80-86530-15-9, Institut J. Pernera, o.p.s., Pardubice 2004, str. 2-4. [2] Pernica, P. Logistický management, Teorie a podniková praxe, ISBN 80-8603113-6, RADIX, spol. s r.o., Praha 1998, str. 59 – 60. [3] Cempírek, V. Přeprava zboží po železnici, Logistika 4/2005, ISSN 1211-0957, Economia Praha 2005, str. 34. [4] Cempírek, V.: Interoperabilita je předpokladem pro posílení železniční dopravy, Logistika 12/04, ISSN 1211-0957, Economia Praha 2004, str. 29. [5] Cempírek, V. E-logistika pro železniční nákladní dopravu, Logistika 4/2005, ISSN 1211-0957, Economia Praha 2005, str. 45- 47. [6] Svoboda, V., Latýn, P.: Logistika, FD ČVUT, Praha 1998, ISBN 80-01-01325-1 5. ANOTACE Příspěvek se zabývá logistickými systémy v dopravě. V první části je definován systém a v navazujících částech je řešena problematika logistických systémů v dopravě v kontextu sjednocující se Evropy. Logistické systémy v dopravě nabývají na významu v návaznosti na postupující liberalizaci dopravního trhu a vznik nadnárodních dopravců, kteří operují na území překračující hranice několika států.

- 12 -

Proto logistické systémy v dopravě se zaměřují na interoperabilitu, interkonektivitu a intermodalitu. 6. ABSTRACT The paper deals with logistic systems in transport. The first part states a general definition of system, further parts deal with the problem of logistic systems in transport in context of uniting Europe. Logistic systems in transport concern on interoperability, interconnectivity and intermodality. Příspěvek vznikl za podpory Institucionálního výzkumu „Teorie dopravních systémů“ (MSM 0021627505) Univerzity Pardubice.

- 13 -

KRIZOVÉ SITUACE A NÁVRH METODIKY REDUKCE DOPRAVNÍ OBSLUHY Pavel Drdla1 1. ÚVOD Prezentována je možná metodika redukce dopravní obsluhy území veřejnou dopravou v krizových situacích. 2. ANALÝZA DOPRAVNÍ OBSLUHY PŘED VZNIKEM KRIZOVÉ SITUACE (KROK 1) Nejprve je třeba zjistit rozsah dopravní obsluhy před vznikem krizové situace. Pokud vznikne potřeba sumarizovat nabídku jednotlivých dopravních prostředků (oborů), lze využít následující vyjádření:

{

DO ≈ {ADP }DP =1

{

n

},

ADP ≈ {ASP ,DP }SP ,DP =1,DP m,DP

},

kde: DO – rozsah dopravní obsluhy (množina dopravních spojů), ADP – množina dopravních spojů jednoho druhu dopravního prostředku nebo dopravního oboru v rámci dopravní obsluhy, ASP,DP – dopravní spoj dopravního prostředku nebo oboru DP v rámci dopravní obsluhy, n – počet dopravních prostředků nebo oborů, podílejících se na dopravní obsluze, m – počet spojů v rámci jednoho dopravního prostředku nebo oboru DP. 3. ZJIŠTĚNÍ ROZSAHU OMEZENÍ DOPRAVNÍ OBSLUHY KRIZOVÝM STAVEM (KROK 2) V tomto případě je třeba u jednotlivých dopravních prostředků nebo oborů a potom i u jejich jednotlivých spojů zjistit stupeň omezení. Zde je ale třeba nastolit otázku, zda se bude stupeň omezení používat jako souhrnná veličina, nebo se použije stupňů několik a z nich se „synergickým efektem“ zjistí stupeň výsledný. Pro tuto druhou možnost lze vše vyjádřit následovně: n

(

i SOsp( synergie ) = ∑ SOsp *wi i =1

1

)

,

Ing. Pavel Drdla, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, 53210 Pardubice, Tel.: +420-466036204 Fax: + 420-466036303, E-mail: [email protected]

- 14 -

w ∈ 0; 1

,

kde: SOsp (synergie) – stupeň omezení spoje určený synergickým efektem dílčích stupňů omezení, i SOsp – dílčí (i-tý) stupeň omezení spoje, n – počet dílčích stupňů omezení spoje, wi – váha dílčího (i-tého) stupně omezení spoje. Obdobným způsobem se ohodnotí jednotlivé úseky dopravní sítě, a to pro všechny dopravní prostředky nebo obory. Dopravní síť se rozdělí na jednotlivé dílčí úseky tak, aby je všechny v celé jejich délce bylo možno ohodnotit stejnou hodnotou stupně omezení. V tomto případě se dá situace vyjádřit následujícími vztahy: DC ≈ {Li } pro i ∈ 0; 1 , Li ≈ {l j ( i ) }j ( i )=1 n(i )

,

kde: DC – množina hran na dopravní síti příslušné oblasti přímo nebo nepřímo omezené krizovou situací, Li – množina hran na dopravní síti se stejným stupněm (i) omezení krizovou situací, lj(i) – konkrétní j-tá hrana na dopravní síti s i-tým stupněm omezení krizovou situací, n – počet hran na dopravní síti s i-tým stupněm omezení krizovou situací. Nakonec se v tomto kroku provede ohodnocení využitelnosti vlastních dopravních prostředků s ohledem na vzniklou krizovou situaci – tímto se myslí vyloučení těch dopravních prostředků, které jsou pro další provoz nepoužitelné (poškozené krizovou situací, „odříznuté“ od dopravní sítě apod.). Postup formulace situace matematickým vyjádřením je analogický jako u předchozích vztahů. 4. OHODNOCENÍ DŮLEŽITOSTI (VAH) JEDNOTLIVÝCH PRVKŮ DOPRAVNÍ OBSLUHY PRO OMEZENÍ OBSLUHY DOPRAVNÍHO SYSTÉMU JAKO CELKU (KROK 3) Ve třetím kroku se provede vlastní ohodnocení důležitosti (využitím tzv. vah) jednotlivých prvků dopravní obsluhy, čímž se zde myslí ohodnocení důležitosti jednotlivých spojů na linkách, ohodnocení důležitosti jednotlivých dílčích úseků dopravní sítě (viz výše) pro zajištění omezené dopravní obslužnosti a ohodnocení významu nasazování jednotlivých druhů dopravních prostředků na dopravních hranách pro eliminaci následků krizového stavu na dopravní obslužnost. Vše lze vyjádřit následujícím způsobem: E ( DO ) ≈ {E ( DO ) (w E ( DO ) )} ∀E (DO )

,

w E (DO ) ∈ 0,1

- 15 -

,

kde: E(DO) – prvek dopravní obsluhy (tj. spoj na lince, dílčí úseky dopravní sítě, dopravní prostředky apod.), WE(DO) – váha (významnost) prvku dopravní obsluhy, E ( DO ) - prvek dopravní obsluhy se zahrnutým parametrem „váha prvku dopravní

obsluhy“ (vektorová veličina). 5. ZJIŠTĚNÍ DUPLICIT U SOUBĚHŮ V DOPRAVNÍ OBSLUZE (KROK 4) Zde se analyzuje situace v duplicitní nabídce spojů na dopravní síti. Obecně platí, že je s ohledem na vzniklou krizovou situaci nutné zabezpečit pouze minimální dopravní obsluhu pro zajištění základních přepravních potřeb v oblasti. Ovšem při minimalizaci rozsahu dopravní obslužnosti se nesmí zapomenout na zajištění dostatečné kapacity nabídky přepravy pro jednotlivé (dílčí) hrany dopravní sítě, resp. i se zohledněním příslušného časového období ve dne. Celou situaci lze vyjádřit následujícím matematickým zápisem: DC ≈ {Li } pro i ∈ 0; 1 ,

Li ≈ {l j ( i ) }j ( i )=1 n(i )

{E

}≈ {z * {E

(DO ) (l j (i ); t A )

,

}}, pro ∀ l

(DO ) ( l j (i ); t A )

t A ∈ 0hodin; 24hodin )

z ∈N

∧

j (i )

,

,

z〉0,

kde: DC – množina hran na dopravní síti příslušné oblasti přímo nebo nepřímo omezené krizovým stavem, Li – množina hran na dopravní síti se stejným stupněm (i) omezení krizovým stavem, lj(i) – konkrétní j-tá hrana na dopravní síti s i-tým stupněm omezení krizovým stavem, n – počet hran na dopravní síti s i-tým stupněm omezení krizovým stavem,

{E (

DO )

} – množina prvků (zde spojů) vektorového charakteru na j-té hraně na

( l j (i ) ; t A )

dopravní síti s i-tým stupněm omezení, vztažená na určené časové období tA, tA – analyzovaný časový úsek zabezpečování dopravní obsluhy při krizovém stavu, z – počet případů duplicit nabídky spojů na dané dílčí hraně lj(i) za stanovený časový úsek tA (především za dopravně-přepravní špičku),

{E

} – hledaná množina duplicitních spojů vektorového charakteru na dílčí

(DO ) ( l j (i ); t A )

hraně dopravní sítě a časovém úseku. Po provedení zjištění duplicit je ale třeba navíc ještě zohlednit, zda odstranění uvedené duplicity postačí k zachování dostatečné kapacity dopravní obslužnosti na jednotlivých dílčích dopravních hranách. Toto se týká především situace v oblastech nepřímo ovlivněných krizovým stavem. Této problematice se věnuje následující část.

- 16 -

6. OPTIMALIZACE NABÍDKY DOPRAVNÍ OBSLUHY V OBLASTECH NEPŘÍMO OVLIVNĚNÝCH KRIZOVOU SITUACÍ (KROK 5) V tomto případě se jedná o problematiku zajišťování dopravní obsluhy v oblastech, které jsou tzv. nepřímo ovlivněné krizovou situací, tzn., že z této oblasti vycházejí dopravní hrany, které jsou ovlivněny přímo krizovou situací, nebo jsou zde dopravní hrany, využívané k pokrytí rozhodujících přepravních proudů v regionu ovlivněných krizovou situací. Je proto třeba zjistit, zda přepravní poptávku není možné pokrýt jiným dopravním prostředkem nebo oborem. Obecně je lepší preferovat prvky dopravní obsluhy (zde především jednotlivé dopravní spoje) s menším omezením vlivem nastalé krizové situace. V tomto případě je ale třeba dodržet minimální rozsah dopravní obslužnosti pro každou (dílčí) dopravní hranu (zde označováno jako QH). Matematicky je možné toto vyjádřit následujícím způsobem:

{H (

pro

l ,t )

} {

∀E (DO ) ∧ ∀l j (i ) ∧ ∀t A ∧ q H 〉 0 ∧ i ∈ 0;1

{H } ( j ,t )

NEPRIMO

: = {H (l .t ) (w E ; qH ; i )}

pro {i * w E * qH } → max ∧ pro kde:

{E (

DO )

},

(w E ; qH ; i ) ≈ E (DO ) (l j (i ); t A ; w E ; qH ; i )

∑q

H

,

,

  ≥ QH ∧ pro  ∑ q H − QH  → 0  

} – množina entit (zde spojů) dopravní obsluhy na určité hraně

( l j (i ) ; t A ; w E ; q H )

dopravní sítě se stupněm omezení v důsledku vzniku krizové situace (zde stupeň omezení zvlášť pro každý spoj na hraně), vztažená na analyzovaný časový úsek a dále charakterizovaná váhou a kapacitou entity,

{H (

l ,t )

}

(w E ; qH ; i ) – zkrácený zápis předchozí množiny entit, kde se nyní za entity

uvažují pouze spoje na (dílčí) dopravní hraně, E(DO) – obecná entita dopravní obsluhy na dopravní síti, i – stupeň omezení entity dopravní obsluhy vzniklou krizovou situací,

{H } ( j ,t )

– hledaná množina spojů na (dílčí) dopravní hraně, splňující podmínku zajištění minimálního objemu přepravní nabídky při nejvyšších synergicky zohledněných parametrech stupeň omezení krizovým stavem a váha dopravního spoje, wE – váha dopravního spoje na analyzované (dílčí) dopravní hraně pro zabezpečení dopravní obsluhy, NEPRIMO

qH – parametr definující velikost nabídky přepravní kapacity spoje, QH – minimální mez (zahrnující rezervu z důvodu časových a prostorových

nerovnoměrností přepravy) velikosti nabídky přepravní kapacity vybraných spojů na (dílčí) dopravní hraně.

- 17 -

Analogicky se bude postupovat i pro ostatní (dílčí) dopravní hrany s důrazem na zajištění nezbytně nutné dopravní obsluhy. 7. VYTVÁŘENÍ NÁHRADNÍ DOPRAVNÍ OBSLUHY V OBLASTECH OVLIVNĚNÝCH KRIZOVÝM STAVEM (KROK 6) V tomto případě je třeba nejprve zjistit, zda zbývající rozsah dopravní obslužnosti na jednotlivých (dílčích) dopravních hranách vyhovuje. Může proto u každé hrany dojít ke dvěma situacím:

∑q

H

≥ QH

: v tomto případě se postupuje obdobně jako u předchozího a) kroku v oblastech nepřímo ovlivněných krizovým stavem a jako výsledek zde slouží

{H } ( j ,t )

analogicky zjištěná množina spojů

∑q

H

PRIMO

;

〈 QH

: pro tuto situaci se využijí všechny nabídky (tedy spoje) b) přepravních kapacit u jednotlivých (dílčích) dopravních hran, doplněné o spoje nově vytvořené. Měla by zde platit zásada, že u nově vytvořených spojů by se nemělo jednat o spoje ve vztahu k dopravní hraně charakteru úsekového, ale měly by se stávající spoje z jiných dopravních hran prodlužovat na omezené hrany (minimalizace přestupů, které samy o sobě způsobují při vzniku krizové situace dosti velký problém). ad b) lze vše vyjádřit následovně:

{H (

l ,t )

(qH )} ≈ {E (DO ) (l j ; qH ; t A )}, pro ∀E (DO ) ∧ ∀l j ∧ ∀t A ∧ qH 〉 0 ,

{H } ( j ,t )

pro kde:

{E (

DO )

∑q

H

PRIMO

{

}

: = H (l .t ) (qH ) + {H (′′l′.t ) (qH′′′ )}

,

  + ∑ q H′′′ ≥ QH ∧ pro  ∑ q H + ∑ q H′′′ − QH  → 0  

} - množina entit (zde spojů) dopravní obsluhy na určité hraně dopravní

(l j ; qH ; t A )

sítě, vztažená na analyzovaný časový úsek a dále charakterizovaná kapacitou entity,

{H (

l ,t )

}

(qH ) - zkrácený zápis předchozí množiny entit, kde se nyní za entity uvažují

pouze spoje na (dílčí) dopravní hraně, E(DO) – obecná entita dopravní obsluhy na dopravní síti,

{H } ( j ,t )

– hledaná množina spojů na (dílčí) dopravní hraně, splňující podmínku zajištění minimálního objemu přepravní nabídky při nejvyšších synergicky zohledněných parametrech omezených krizovou situací a váha dopravního spoje, PRIMO

qH - parametr definující velikost nabídky přepravní kapacity spoje,

- 18 -

QH - minimální mez (zahrnující rezervu z důvodu časových a prostorových

nerovnoměrností přepravy) velikosti nabídky přepravní kapacity vybraných spojů na (dílčí) dopravní hraně, qH′′′ - parametr definující velikost nabídky přepravní kapacity dodatečně doplněných

spojů,

{H(′′′ )(q ′′′ )} - množina doplněných spojů na (dílčí) dopravní hraně ve stanoveném l ,t

H

časovém úseku, kde jednotlivé spoje jsou charakterizovány ještě i jejich přepravní kapacitou. 8. VYHODNOCENÍ DOPRAVNÍ OBSLUŽNOSTI V OBLASTECH PŘÍMO A NEPŘÍMO OVLIVNĚNÝCH KRIZOVOU SITUACÍ (KROK 7) Tento závěrečný krok má za cíl zhodnotit navrhovaný model dopravní obslužnosti oblastí přímo i nepřímo ovlivněných vzniklou krizovou situací. Vyjde se z výchozí stavu před vznikem krizové situace a ta se zanalyzuje. Cílem je zde zjistit nadbytečný rozsah nabídky přepravních služeb a z množiny spojů vybrat spoje doplňkové nad rámec základní dopravní obslužnosti. Rozsah základní dopravní obslužnosti při dodržení kapacit v přepravní nabídce je základem pro řešení zajištění dopravní obslužnosti za krizové situace. V krizové situaci musí být pro každou (dílčí) dopravní hranu a pro každý srovnatelný časový úsek provedena analýza dostatečné nabídky objemu přepravních služeb: ( QH (l j ; t A ) ≥ QH (l j ; t A )

, pro

∀l j ∧ ∀t A

,

kde: QH (l j ; t A )

- rozsah nabídky objemu přepravních služeb na (dílčí) dopravní hraně za daný časový úsek po aplikaci příslušných opatření za krizové situace s vlivem na zabezpečení dopravní obslužnosti, ( QH (l j ; t A )

- požadovaný minimální rozsah nabídky objemu přepravních služeb (viz předchozí bod), lj

- konkrétní j-tá (dílčí) dopravní hrana na dopravní síti,

t A - analyzovaný časový úsek zabezpečování dopravní obsluhy za krizové situace.

9. ZÁVĚR Prezentovanou metodiku je možné využít pro praktickou aplikaci s cílem zajištění požadovaného rozsahu dopravní obslužnosti, při respektování omezujících kritérií, v oblastech přímo či nepřímo postižených mimořádnou událostí.

- 19 -

10. POUŽITÁ LITERATURA [1] Drdla P. a kol.: Metodika redukce dopravní obsluhy v krizových situacích. In Sborník z 6. vedecko-odbornej konferencie s medzinárodnou účasťou „LOGVD2003“, str. 16-21, Žilinská univerzita, Žilina 2003. ISBN 80-8070-168-7 [2] Hodáková M. - Poliak M.: Stochastická dominancia ako rozhodovacie pravidlo. In Zborník č. 20 – Práce a štúdie fakulty Prevádzky a ekonomiky dopravy a spojov, Žilinská univerzita, Žilina 2003. ISBN 80-8070-158-X 11. ANOTACE Příspěvek se zabývá problematikou redukce dopravní obsluhy v krizových situacích. Výsledkem je návrh metodiky pro tuto redukci. 12. ABSTRACT The paper deals with a problematic of reduction of traffic service in task situation. Result is a design of methodise for this reduction. Příspěvek vznikl za podpory projektu GAČR č. 103/05/2043 „Optimalizace sítí a síťových procesů“

- 20 -

NÁVRH METODY SDRUŽOVÁNÍ HRAN DO DOPRAVNÍCH LINIÍ U LINKOTVORBY PRO INTEGROVANÉ TAKTOVÉ JÍZDNÍ ŘÁDY Pavel Drdla1 1. ÚVOD V tomto příspěvku je prezentován vlastní návrh na řešení problematiky linkotvorby periodických spojů na dopravních sítích, zde zaměřené zejména na oblast nadstavby podsítě periodických regionálních a příměstských spojů (vše pro Integrované taktové jízdní řády) na síť periodických dálkových spojů při současném zohlednění i návazné podsítě městské hromadné dopravy (především rychlodrah). 2. ÚVODNÍ POPIS PROBLEMATIKY Celý problém lze shrnout následujícím způsobem: Dopravní technolog jako konstruktér periodických grafikonů může po sestavení dílčích (pracovních) grafikonů na jednotlivých hranách dopravní sítě (pod touto hranou se rozumí i například linka Regiobusů) v rámci Integrovaných taktových jízdních řádů dostat za úkol změnit vedení linek dopravní sítě ve vztahu k jejich tranzitu přes dopravní uzly linek při minimalizaci počtu přestupů v uzlech. V tomto případě se musí při tvorbě linek dopravní sítě (DS) postupovat hierarchicky podle důležitosti jednotlivých dopravních prostředků, kdy se model sítě rozdělí do několika vrstev, ve kterých se bude postupně řešit vlastní linkotvorba. 3. MODEL VRSTVY SÍTĚ PRO DÁLKOVOU (REGIONÁLNÍ, PŘÍMĚSTSKOU) DOPRAVU V první fázi se musí sestavit síť pro periodické spoje dálkové dopravy. V tomto případě, stejně jako tomu bude i u dalšího postupu, se musí nejprve zjistit velikosti period na jednotlivých hranách DS pro dálkovou dopravu a toto znázornit do modelu sítě pro dálkovou dopravu. Celkový model sítě pro všechny druhy dopravy a druhy dopravních prostředků bude mít více vrstev a dálkové dopravě bude patřit právě vrstva nejvyšší. Protože zde budou splněny podmínky na konstrukci Integrovaných taktových

1

Ing. Pavel Drdla, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, 53210 Pardubice, Tel.: +420-466036204 Fax: + 420-466036303, E-mail: [email protected]

- 21 -

jízdních řádů, v uzlech DS bude dosahována návaznost mezi dálkovou a ostatní dopravou. Rozdílná velikost period na jednotlivých hranách DS se v nejvyšší vrstvě (podobně i v ostatních vrstvách) znázorní různým počtem tzv. spojnic. Vychází se zde z toho, že nejdelší taktový interval u periodické dopravy by neměl překročit 2 hodiny, tedy 120 minut. Hrany DS, které jsou tedy obsluhovány v dvouhodinovém taktu, se znázorní jednou spojnicí. Ostatní hrany DS se znázorní takovým počtem spojnic, který odpovídá podílu 120 minut k velikosti periody na hraně DS. Takže hrany DS s hodinovým taktem obsluhy se znázorní dvěmi spojnicemi, s půlhodinovým intervalem potom čtyřmi spojnicemi, resp. hrany bez periodické obsluhy v rámci uvedené vrstvy se znázorní přerušovanou (tečkovanou) čarou. Příklad takovéto vrstvy modelu postihujícího dálkovou dopravu je znázorněn na obr. 1 (resp. regionální a příměstskou na obr. 2, 3). Situace, která je znázorněna na následujícím obrázku 1, patří mezi optimální, tzn. síť spojů dálkové dopravy je samostatná a při optimalizační linkotvorbě se zde nemusí zohledňovat vazba s dopravou regionální.

Obr. 1: Vrstva modelu znázorňující dálkovou dopravu s různě velkou periodou obsluhy na hranách sítě

Jedná se totiž o situaci, kdy v praxi vzniká požadavek na kombinované vedení linek jak dálkových i regionálních. Z provozu jsou známé například linky, u kterých je trasa na svém začátku vedena jako trasa regionálního spoje (častější zastavování pro obsluhu okrajových oblastí), ve zbytku je vedena jako dálkový spoj (méně časté zastavování pro rychlejší obsluhu centrální oblasti s největší velikostí proudů cestujících). Vedle toho se lze opět v praktickém provozu setkat s opačnou situací, kdy - 22 -

je trasa vedena jako dálkový spoj v celé délce (rychlá přeprava především z okrajových oblastí) s výjimkou centrální oblasti, kde je trasa vedena jako regionální spoj s častějším zastavováním (například vedení spoje přes aglomeraci sídla velkého významu s obsluhou centra velkoměsta, letiště, městských satelitních sídelních útvarů apod.). Pro případy kombinace vedení některých linek v části trasy jednak jako dálkových spojů a jednak jako regionálních spojů (zejména pokud vzniká požadavek ze strany objednavatele přepravy, čímž mohou být různé útvary státní správy jako spolkové země, kraje apod.) je v tomto případě třeba vyjmout některé periodické spojnice z vrstvy modelu pro regionální dopravu a přenést je do vrstvy vyšší (pro dálkovou dopravu) s jejich patřičným vymezením. Kolik periodických spojnic (v rámci dříve vzpomínané hranice velikosti periody 120 minut) bude třeba přenést je závislé právě na požadované velikosti periody na dopravní hraně. Vše potom analogicky platí i pro ostatní 2 vrstvy dopravní sítě.

Obr. 2: Vrstva modelu znázorňující regionální dopravu s různě velkou periodou obsluhy na hranách sítě

- 23 -

Obr. 3: Vrstva modelu znázorňující příměstskou dopravu s různě velkou periodou obsluhy na hranách sítě

4. POSTUP LINKOTVORBY Na začátku vlastní optimalizace je třeba shromáždit všechny údaje o dopravní síti včetně jednotlivých segmentů trasy spojů na hranách dopravní sítě. Klíčovým údajem zde bude i požadavek na velikost taktového intervalu na hranách dopravní sítě včetně požadavku na předem stanovená dopravní spojení s příslušnou trasou a periodou. Nejprve je tedy třeba se zaměřit na vrstvu modelu znázorňujícího dálkovou dopravu z pohledu stanovených požadavků na linkotvorbu, tedy na předem určené trasy linek. V tomto případě je nutno vyjít ze stávající vrstvy modelu se zapracovanými četnostmi obsluhy jednotlivých hran dopravní sítě v rámci 120-ti minutového časového úseku, tzn. kolik spojnic se z jednotlivých hran použije pro předem určené trasy linek. Pokud již v této fázi existuje požadavek na kombinaci trasy v rámci dálkové a regionální dopravy, vyjme se z vrstvy modelu pro regionální dopravu patřičný počet spojnic pro jednotlivé hrany a vloží se do vrstvy pro dopravu dálkovou. Při zohlednění příslušných předběžných požadavků na optimalizaci linkotvorby se tedy odstraní z vrstvy potřebný počet využitých spojnic. U zbývající sítě spojnic se provede optimalizace linkotvorby za předpokladu co nejvyššího využití všech zbývajících spojnic při dodržení všech podmínek řešení, jako je například zabránění možnosti vzniku cyklických tras linek, tzn. že zde bude možno pro každou linku využít u jednotlivých uzlů dopravní sítě pro linkotvorbu maximálně dvě z ní vycházející spojnice různých hran dopravní sítě. Dalším požadavkem při optimalizaci

- 24 -

linkotvorby bude umístění zdrojů a cílů tras linek na opačných stranách dopravní sítě (a především na okrajích, pokud je toto možno splnit). Po tomto kroku optimalizace mohou ve vrstvě modelu pro dálkovou dopravu zůstat nevyužity některé spojnice hran dopravní sítě. Tyto spojnice se mohou buď odebrat ve prospěch vrstvy grafu pro regionální dopravu, nebo naopak z této vrstvy se mohou některé spojnic vložit do vrstvy grafu pro dálkovou dopravu za účelem využití všech spojnic vrstvy grafu. Při linkotvorbě se musí dbát na to, aby vytvořené linie nevytvářely i třeba dílčí smyčky přes hrany dopravní sítě, dále (pokud není stanoveno jinak) aby byly vedeny diagonálně v daném regionu mezi dvěma okrajovými dopravními uzly a zejména je třeba klást důraz na to, aby se při uvedené linkotvorbě vyčerpaly nabízené spojnice vrstvy grafu. Pozn.: pro regionální a příměstskou dopravu (resp. vrstvu modelu sítě) platí analogicky totéž, tedy postup je podobný jako u dálkové dopravy. 5. ZÁVĚR V příspěvku se popisuje návrh vlastní metodiky modelu pro linkotvorbu periodických linek různého charakteru, tedy v rámci dálkové, regionální a příměstské dopravy. Při řešení se vytvoří několik vrstev grafu podle charakteru dopravy, tedy opět vrstva pro dálkovou, regionální a příměstskou dopravu. U jednotlivých vrstev se může v případě použití více druhů dopravních prostředků rozdělit řešení do jednotlivých podvrstev (příkladem může být současné využívání regionálních vlaků a regionálních autobusů, s čímž se lze v praxi setkat například v Německu). Jednotlivé vrstvy resp. podvrstvy se řadí podle hierarchické struktury od vrstvy s nejvyšším významem (dálková doprava) po vrstvu s nejnižším významem (příměstská doprava). Nyní se u každé vrstvy modelu (popř. i podvrstvy), znázorňující jednotlivé druhy doprav z pohledu stanovených požadavků na linkotvorbu, musí vyjít z odlišných četností obsluhy jednotlivých hran dopravní sítě v rámci 120-ti minutového časového úseku, tzn. kolik spojnic se z jednotlivých hran použije pro předem určené trasy linek. Vychází se zde z toho, že nejdelší taktový interval u periodické dopravy by neměl překročit 2 hodiny, tedy 120 minut. Hrany dopravní sítě, které jsou tedy obsluhovány v dvouhodinovém taktu, se znázorní jednou spojnicí. Ostatní hrany se znázorní takovým počtem spojnic, který odpovídá podílu 120 minut k velikosti periody na hraně. U každé vrstvy nebo podvrstvy modelu dopravní sítě se znázorněnými spojnicemi se v prvním kroku musí nejprve vložit spojnice, které se přenáší z vrstvy po hierarchické úrovni vyšší (neplatí samozřejmě pro vrstvu nejvyšší, tedy pro dálkovou dopravu). Poté se provede linkotvorba předem požadovaných linií. Pokud - 25 -

v tomto kroku nebude v některém případě dostatečný počet spojnic mezi uzly, lze (pokud je toto možné – neplatí to pro nejnižší vrstvu grafu, tedy příměstskou dopravu) odebrat a přesunout do této vrstvy spojnici z vrstvy hierarchicky nižší. Poté proběhne linkotvorba pro ostatní spojnice, nezařazené do předem požadovaných linií. Takto se provede linkotvorba postupně u jednotlivých vrstev a podvrstev modelu dopravní sítě. Výsledkem potom jsou různé skupiny linek pro jednotlivé druhy dopravních prostředků počínaje dopravou dálkovou a konče dopravou příměstskou. 6. POUŽITÁ LITERATURA [1] Drdla P.: Optimalizace intervalové dopravy v příměstských aglomeracích. Postdoktorandský grantový projekt GA ČR 103/00/D017, Pardubice 2002. [2] Vonka J. a kol.: Osobní doprava. Skripta Univerzity Pardubice, Pardubice 2002, str. 55-62. 7. ANOTACE Příspěvek se zabývá problematikou linkotvorby u Integrovaných taktových jízdních řádů. Je zde prezentován vlastní návrh metodiky na řešení linkotvorby v rámci příměstské, regionální a dálkové dopravy. 8. ABSTRACT The paper deals with a problematic of line generations within Integral Periodic Time-Tables. There is presented several methodise for solving of line generation of connections of interurban, regional and suburban traffic. Příspěvek vznikl za podpory projektu GAČR č. 103/05/2043 „Optimalizace sítí a síťových procesů“

- 26 -

RIEŠENIE PROBLÉMOV PRI DISTRIBÚCIÍ PREPRAVNÝCH VZŤAHOV V MODELOVANÍ DOPRAVNEJ OBSLUŽNOSTI Marián Gogola1 1. ÚVOD Riešenie problémov vyplývajúcich z uspokojovania prepravných nárokov pomocou prepravnej ponuky vo verejnej osobnej hromadnej doprave sa stáva aktuálne pre svoje špecifiká v kontexte dopravnej obslužnosti, ktoré sú v súčasnosti predmetom debát a polemík medzi dopravcami a objednávateľmi( v tomto prípade vyššie samosprávne orgány). Niekde v úzadí môžeme potom nájsť cestujúceho, teda zákazníka, ktorý by mal byť práve vždy v popredí. Preto sa tento príspevok zaoberá riešením problémov pri distribúcií prepravných vzťahov v modelovaní dopravnej obslužnosti, ktoré majú dosah na odhad budúcich prepravných vzťahov. V súčasnosti sú určité východiská odhadu budúceho stavu mobility načrtnuté v kontexte Koncepcie osobnej autobusovej a železničnej dopravy, s dôrazom na systémové riešenie financovania výkonov vo verejnom záujme v roku 2005 a v rokoch nasledujúcich, ktorá bola schválená 10.mája 2005 vládou Slovenskej republiky.[1] Okrem toho existujú výskumné úlohy na úrovni samosprávnych orgánov a výskumných inštitúcií zaoberajúcich sa navrhnutím ekonomického modelu mobility.[2] Tie sa pokúšajú nájsť spôsoby a metodiky ako objektívne vyriešiť otázku budúceho vývoja mobility, resp. prepravných nárokov. Príspevok je rozdelený do častí, v ktorých sú tematicky popísané rôzne distribučné modely a metódy používajúce sa pri distribúcii prepravných vzťahov, pričom sú spomenuté ich výhody a nevýhody. 2. MODELOVANIE DISTRIBÚCIE PREPRAVNÝCH VZŤAHOV Distribúcia prepravných vzťahov predstavuje druhý krok v procese modelovania v klasickej hierarchii dopravného modelu. Pri modelovaní prepravných vzťahov dopravnej obslužnosti je nutné stanoviť v danom území smery mobility obyvateľstva s dochádzkovými centrami v regióne na základe dopravno – sociologického prieskumu. Dochádzkové centrá predstavujú sídelné útvary (mestá, obce), ktoré poskytujú obyvateľom hlavne príležitosť k zamestnaniu, vzdelávaniu, ale taktiež k oddychu, sociálnemu a kultúrnemu vyžitiu. To znamená, že sa zohľadňujú základné charakteristiky obcí a na základe nich sa urobí analýza tých príležitostí, ktoré obec poskytuje alebo nie. Ak ich neposkytuje, je samozrejmé, že občania sú nútení 1

Ing. Marián Gogola, Žilinská univerzita, Fakulta prevádzky a ekonomiky dopravy a spojov, Katedra cestnej a mestskej dopravy, Univerzitná 1, 01026 Žilina , E-mail: [email protected]

- 27 -

cestovať do takých obcí a miest, ktoré tieto príležitosti poskytujú. Vzťahy a zákonitosti medzi daným územím a prepravnými vzťahmi popisuje celý rad metód a modelov. Nasledujúca časť popisuje tie, ktoré sa používali a používajú pri distribuovaní a odhade budúcich prepravných vzťahov a objemov dopravy. Fratarova metóda patrí spolu s Detroitskou metódou[3] medzi staršie analogické metódy, kde sa výhľadový stav prepravných vzťahov určuje pomocou iterácií. Musí byť, ale známy súčasný stav dopravných vzťahov a výhľadový zdroj a cieľ ciest každej dopravnej oblasti.[4]. Jej výhodou je nenáročnosť na vstupné údaje. Jej nevýhodou je to, že sa nemôžu vypočítať, resp. odhadovať oblasti, ktoré v súčasnosti neexistujú (napr. budúce sídliská , štvrte a pod.), pretože majú v súčasnosti nulové objemy dopravy. Preto sa hľadali metódy, ktoré by dokázali odhadovať aj takéto oblasti. Medzi v súčasnosti najpoužívanejšie patrí gravitačná metóda[3-5,8], daná vzťahom (1): Dij = K * Di * D j * [ f * (d ij )]−1 .

(1)

kde Dij je objem dopravy medzi zdrojom i a cieľom j, Di zdrojový objem dopravy, Dj príťažlivosť cieľového okrsku vyjadrovaná počtom obyvateľov, pracovných príležitostí, počtom študijných miest a pod., f(dij) je odporová funkcia vzájomnej polohy oblastí i a j. Táto distribučná funkcia je normálová klesajúca funkcia. Platí, že čím väčší odpor je na danej ceste (reprezentovaný časom, vzdialenosťou, nákladmi), menej ľudí bude chcieť cestovať. To však nemusí vždy platiť vo verejnej hromadnej doprave a u osôb, ktoré nemajú k dispozícii žiaden iný dopravný prostriedok na cestovanie. Práve preto formulácia odporovej funkcie a počet príležitosti (atraktívnosti) bývajú najčastejším zdrojom úvah a polemík, pretože jednotlivé dopravné modely uvádzajú rôzne formulácie gravitačného modelu a odporovej funkcie. Ako príklad možno uviesť na porovnanie niekoľko alternatív gravitačného modelu. Prvým príkladom je holandská verzia gravitačnej metódy v modely OMNITRANS aplikovaná v Simultánnom gravitačnom modely podľa druhu dopravného prostriedku a užívateľských skupín. [6] Tento model na základe dát ponúka informácie o vlastníctve individuálneho automobilového prostriedku, a ďalej ponúka možnosť rozšíriť model a matice Zdrojov-Cieľov o dopravný prostriedok a užívateľské skupiny, viď rovnice (2,3,4), povedané v reči modelu o skupinu vlastniacu individuálny dopravný prostriedok alebo podľa účelu cesty. Toto rozdelenie závisí od definovania účelu ciest a užívateľských skupín. Tento simultánny model bol rozšírený na odhad viacerých dopravných prostriedkov a skupín v rovnakom čase a je založený na kombinovanej produkcii a atrakcii všetkých dopravných prostriedkov a matíc určujúcich každý dopravný prostriedok individuálne. Ak je klasifikácia robená na základe atrakcií, potom model používa nasledovnú formuláciu: - 28 -

T ijv g = ρ * Q i * X

∑ ∑ ∑ g

v

= A

T ijvg

= ρ X F

F ( z ijv g )

jg(2) z

(3)

j

i

∑ ∑ v

j*

T ijv g = V

ig

(4)

j

, κδε ρ je škálovací faktor, D - objem dopravy medzi zónami i a j dopravným prostriedkom v a užívateľskou skupinou g, A - počet atrakcii v zóne j, V je objem dopravy zo zdroja i pre skupinu g, Q −− vyrovnávací faktor pre riadky a Xvyrovnávací faktor pre stĺpce, F(z) - distribučná funkcia, opisujúca rozšírenie o obyvateľov, ktorí chcú vykonať cestu s čiastočným odporom z a je špecifická pre každý dopravný prostriedok, resp. užívateľskú skupinu. Typ distribučnej funkcie (F) má rôzne tvary, vzhľadom k druhu dopravného prostriedku. Niektoré z nich sú: log-normálový typ vyjadrený v tvare: F

v

( z

ijv

) = α

* e x p

v

( β

v

* ln

2

* ( z

+ 1 ))

ijv

(5)

top log-normálový typ vyjadrený v tvare: F

v

( z

i j v

=

)

α

v

* e x p

( β

v

2

* l n

* (

z

i j v

ϖ

) )

(6)

exponencionálny typ vyjadrený v tvare:

F v ( z ijv ) = α

v

* exp(β

v

* z ijv )

(7)

V uvedených príkladoch distribučných funkcií: Fv je distribučná funkcia pre dopravný prostriedok v, z ijv

je odpor medzi zónami i-j pre dopravný prostriedok v, α β γ sú parametre a Z = odporová funkcia nákladov medzi zónami i a j pre dopravný prostriedok ϖ Druhou variáciou gravitačného modelu je nemecká formulácia VISEM[7] modelu Dij = Oi *

D j* f ( wij ) K

∑ (D

k

(9)

* f ( w jk ))

k =1

kde: Dij počet ciest z okrsku i do okrsku j; Oi zdrojové cesty z okrsku i; Dj cieľový

potenciál z okrsku j; K počet okrskov; α parameter, wij odporová funkcia medzi okrskom i a j; - 29 -

f ( wij ) odporová funkcia f ( wij ) = e αwij

(10).

Ako vidieť charakter výpočtu ovplyvňujú odporové funkcie, ktoré majú zásadný vplyv na odhad budúceho vývoja. Samotný gravitačný model, ale neberie do úvahy voľbu dopravného prostriedku. Túto možnosť zahŕňajú modely zvolenia si daného dopravného prostriedku hromadnej osobnej dopravy, ktoré sa môžu vypočítať pomocou: Kirchhoffov model[7,9], kde do pravdepodobnosti zvolenia si dopravného prostriedku (dopytu po preprave) U bola konvertovaná odporová funkcia viď rovnica (11). U ia = IMPi

a

−

β

(11), takže potom Pi = a

IMPi a

−β

∑ IMP

a

−β

(12)

i

kde P vyjadruje percentuálny dopyt po doprave, suma predstavuje všetky spoje j a β slúži ako parameter na opísanie senzitivity odporovej funkcie. V tejto metóde, sú rozhodujúce podiely rôznych odporov. Výhodou je to, že nezáleží, či majú dva spoje odpor 5 alebo 10 minút alebo 50 minút a 100 minút, distribúcia je rovnaká. Logit model.[7,9] V tomto modeli je pravdepodobnosť výberu dopravného prostriedku rovná podielu medzi odpormi. Logit model, viď rovnica (13) patrí medzi najpoužívanejšie modely výberu dopravného prostriedku, pretože najviac vyjadruje závislosti medzi výberom a odporom. P

a i

=

e

∑

− β * IM

e

Pi

− β * IM

a

P

i

(13)

a

i

Parameter β opisuje vnímavosť cestujúcich k narastajúcemu odporu. Rovnako aj v tomto prípade nezáleží na odporoch. BOX –COX model[7,9] Distribučný model je založený na BOX-COXovej transformácii. Tá sa používa na konvertovanie dát do normálovej distribúcie, ktorá umožňuje lepšie určiť danú vlastnosť.[8] Pre τ ≥ 0, b (τ ) ( x ) =

xτ − τ

τ

if τ ≠ 0

(14)

log ( x ) if τ = 0

kedy výpočet možnosti b je zahrnutá v modeli namiesto odporu IMP a pod. Percentuálne vyjadrenie dopytu P spojov i v požiadavke pre časový interval sa vypočíta nasledovne:

- 30 -

Pi

a

=

(τ

− β *b

e

∑

e

)

* ( I M Pia ) ( τ )

− β *b

* ( I M Pia )

(15)

i

Lohseho model[7,9] V tomto modeli je pravdepodobnosť výberu vzťahovaná na minimálny odpor, viď rovnica (16): −

P

a i

e

=

∑

e

  β 

−

      β 

I M

P

i

I M

P

*

   

a

−

a

I M

P

i

I M

P

*

      

1

a a

−

1

dopravného

prostriedku

2

      

2

(16)

i

a

kde IMP : sa rovná najmenšiemu odporu IMP min a b je opäť parameter na kontrolu vnímavosti odporu. Pri kalibrácii sa nesmie zabudnúť, že β je druhá mocnina. V tomto prípade je odpor spojov závislý na minimálnom odpore, napr.: ak je nameraný relatívny rozdiel od optimálneho. Napriek tomuto prístupu, Lohse model môže byť použitý ako alternatíva k Kirchhoffovmu a LOGITU. Treba, ale vziať do úvahy, že Lohseho distribučný vzorec sa nemôže považovať za špeciálnu formu Box-Coxovej transformácie. Pre potreby odhadu počtu obyvateľov cestujúcich HD v obciach (prevažne dlhých a zložito členitých a exponovaných, napr.: vo viacerých údoliach) bola odvodená závislosť medzi samotným faktom existencie zastávky verejnej hromadnej osobnej dopravy a počtom obyvateľov cestujúcich z tejto zastávky a formulovaná v tzv. Modeli LIETAVA. Tento model formuluje pravdepodobnosť výberu danej zastávky(druhu HD) na základe porovnávacieho algoritmu, ktorý je založený na metóde najkratšej trasy a faktorov ovplyvňujúcich čas (Tz) z bydliska k zastávke. *

Algoritmus Modelu Lietava 1. iniciovanie cestovania (počet potenciálnych cestujúcich), výber cieľa cestovania a účelu cestovania 2. krok porovnanie hodnôt Tz najbližších zastávok a faktorov ovplyvňujúcich Tz 3. krok výber Tz s najmenšou hodnotou = Tzmin 4. krok pravdepodobnosť výberu zastávky(Pz) s Tzmin sa rovná 1, (Pz ostatných zastávok sa rovná 0) 5. počet obyvateľov na danej zastávke Dzast = Pz*Dn(počet obyvateľov spadajúcich k zastávke) Za podmienky, kde Dzast = D cest (počet potenciálnych cestujúcich). Každá skupina (ekonomicky aktívny (žiaci, pracujúci, študenti), ekonomicky neaktívny (dôchodcovia, nezamestnaní) sa delí a zaťažuje podľa cieľových destinácií, pričom pravdepodobnosť dopytu a výberu ich dopravného prostriedku vypočítame podľa:

- 31 -

∑ Pces ty =

n

e

∑

− β * f (ω )

e

− β * f (ω

)

i

(18)

n

kde Pcesty predstavuje percentuálne vyjadrenie dopytu cestujúcich podľa všetkých skupín n a všetkých prostriedkov HD i v, N je celkový počet skupín, f(ω) – odporová funkcia, a ß je parameter, ktorý odráža senzibilitu jednotlivých skupín na odpor (Imp), pričom platí f(ω)=Imp. Zásadný vplyv na použitie variácie odporovej funkcie má definovanie odporu Imp, podľa charakteristiky, ktorú chceme modelovať. Napríklad daný odpor môžu predstavovať jednotlivé ukazovatele alebo ich kombinácie: varianta 1: Imp = cestovné varianta 2: Imp = celkový čas cestovania varianta 3: Imp = vnímaný čas cestovania + cestovné + počet prestupov Doprava/odpor cestovné(SKK) Pcesty čas(min) Pcesty 14 19 0,015 Strečno-bus 0,36 14 17 0,025 Strečno1-bus 0,36 18 0,29 12 Strečno-vlak 0,074 Obr. 1: Porovnávacia tabuľka výsledných hodnôt Pcesty pri modelovaní rôznych hodnôt odporov a druhov dopravy

Ako vidieť v Obr.1 je rozdiel ak modelujete ako odpor cenu cestovného pri autobusovej a vlakovej osobnej doprave, kde výsledky pravdepodobnosti výberu vyznievajú lepšie v prospech autobusovej dopravy. Na druhej strane pri odpore vyjadrenom v cestovnom čase, má lepší výsledok pravdepodobnostného výberu železničná doprava. 3. ZÁVER Tento príspevok predostrel niektoré riešenia pri distribuovaní prepravných vzťahov v modelovaní dopravnej obslužnosti. Pričom upozornil na rôzne pohľady a riešenia hlavne, čo sa týka odporovej funkcie, ktorá má zásadný vplyv na výber smerovania prepravných prúdov a dopravného prostriedku. Kvôli problémom spôsobenými nedostatočnou dopravnou obslužnosťou verejnou hromadnou dopravou, ktoré v súčasnosti majú niektoré obce, bola odvodená závislosť medzi výberom danej zastávky a obyvateľmi, ktorí sú potencionálnymi cestujúcimi pre verejnú hromadnú dopravu. Samotné riešenie problémov modelovania dopravnej obslužnosti si vyžaduje komplexný pohľad na danú problematiku( vznik prepravných potrieb, voľba dopravného prostriedku, zaťažovanie dopravnej siete a pod.), pretože tento príspevok popisoval iba určitú časť, a to distribúciu prepravných vzťahov.

- 32 -

4. POUŽITÁ LITERATURA [1] Uznesenie vlády SR č.377.“Koncepcia osobnej autobusovej a železničnej dopravy s dôrazom na systémové riešenie financovania výkonov vo verejnom záujme v roku 2005 a v rokoch nasledujúcich “ 10.5.2005,www.telecom.gov.sk [2] Surovec, P. a kol. Ekonomický model trvalo udržateľnej mobility v mestskej aglomerácii. Grant VEGA MŠ SR a SAV č. 1/2623/05, Fakulta PEDAS, ŽU v Žiline,2005. [3] Medelská, V. – Jirava, P. – Pop, D. – Rojan, J. Dopravné inžinierstvo, vydavateľstvo Alfa, Bratislava ,1991, ISBN 80-05-00737-X [4] Lacek M.: Městská doprava 2.díl, Nakladatelství dopravy a spojú (NADAS),1984 Praha,str.155-156 [5] Kušnierová,J., Hollarek,J.: Metódy modelovania a prognózovania prepravného a dopravného procesu, Vydal Edis,2000,Žilina,ISBN 80-7100-673-4 [6] Omnitrans International B.V:Omnitrans-transport planning software, 2005, Netherlands [7] www.ptv.de [8] http://www.isixsigma.com/dictionary/Box_Cox_Transformation-617.htm) [9] Ortuzar, J.D.D., Willumsen ,L.G.,: Modelling Transport, vydané vydavateľstvom John Wiley & Sons, Ltd, England, ISBN 0-471-861103 5. ANOTACE Tento príspevok sa zaoberá riešením problémov pri distribúcií prepravných vzťahov v modelovaní dopravnej obslužnosti dopravných systémov. V súčasnosti sa stáva čoraz aktuálnejším trend trvaloudržateľného rozvoja dopravy v urbanizovanom území, čo si vyžaduje kvalitnú analýzu a prognózu socio-ekonomických a demografických faktorov daného územia. Na základe nich sa potom modeluje dané územie s následným riešením prípadných dopravných problémov, pričom sa zohľadňujú územné charakteristiky. Príspevok analyzuje metódy distribúcie prepravných vzťahov, pričom sú detailne popísané matematické formulácie daných postupov s vysvetlením ich výhod a nevýhod. V závere sú navrhnuté nové východiská riešení spomenutého problému a to pomocou algoritmu Modelu LIEATAVA, popisujúceho závislosť medzi výberom danej zastávky a obyvateľmi, ktorí sú potencionálnymi cestujúcimi pre verejnú hromadnú dopravu. 6. ABSTRACT This contribution describes the solving of problems in the process of distribution the traffic flow in modelling the public transport service. At the present time are more requirements for sustainable development of transport in urban area. This requests the qualitative analysis and prognosis of social-economic and demografic factors in urban area. Based on this, the urban area is modeled with the solution of transport problems. The contribution analyses the methods of distribution the traffic flow with detailed mathematical formulations and explanation of their advantages and disadvantages. Finally the new approaches are described, Algorithm of Model LIETAVA, describing the relationship between the probability of mode stop choice and potential passenger of public transport. - 33 -

URČENÍ PŘESTUPNÍCH UZLŮ PRO OSOBNÍ DOPRAVU V REGIONU Jaroslav Kleprlík1 1. ÚVOD Maximum cest by mělo být spojitých a umožnit plynulý přechod mezi individuální dopravou a veřejnou hromadnou dopravou a rovněž mezi jednotlivými druhy veřejné hromadné dopravy. Spojení by mělo být organizováno s minimálním počtem přestupů (jedním či maximálně dvěma přestupy mezi spoji). Tyto přestupy jsou realizovány v jednotlivých přestupních uzlech. Proto je třeba vymezit nejdůležitější přestupní uzly a provést analýzu jejich dostupnosti všem osobám, stanovit jejich vybavenost a vypracovat technologie organizace příjezdů jednotlivých spojů a vhodných přestupů mezi nimi. 2. VLIVY NA STANOVENÍ PŘESTUPNÍCH UZLŮ Určení počtu, polohy, dostupnosti, přístupnosti a vybavenosti zastávek a stanic je důležitým okruhem řešení problematiky dopravní obslužnosti území. Jedná se o problém multikriteriálního rozhodování: Při stanovení přestupních uzlů je třeba vycházet z: • analýzy frekvence nástupu a výstupu cestujících, • počtu autobusových linek (železničních tratí) a spojů zastavujících na jednotlivých stanicích a zastávkách, • dostupnosti jednotlivých druhů dopravy, • velikosti obcí podle počtu obyvatel a z polohy obcí ve vybraném zájmovém území, • kategorií osob využívajících dané zastávky a uzly, • prostoru pro umístění zastávky, terminálu. 3. ANALÝZA FREKVENCE NÁSTUPU A VÝSTUPU CESTUJÍCÍCH Frekvenci cestujících na zastávkách lze zjistit přepravními průzkumy, z pravidelného sčítání cestujících v železniční dopravě nebo na základě vyhodnocení dat z elektronických pokladen pro tisk a výdej jízdenek. Jedním se softwarových produktů pro zpracování studií řešení dopravní obslužnosti území je program DHVBus požívaný krajskými úřady (např. v rámci 1

Doc. Ing. Jaroslav Kleprlík, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, 532 10 Pardubice, Tel.: +420 466 036 431, Fax: +420 466 036 303, E-mail: [email protected]

- 34 -

Regionu NUTS II Severovýchod - Liberecký, Královehradecký a Pardubický kraj). Program slouží pro analýzu dat z elektronických strojků pro tisk a výdej jízdenek, jízdních řádů, statistických údajů o městech a obcích a doplňujících dopravních průzkumů [1]. Na jednotlivé požadavky reaguje příslušnými moduly (viz. tabulka 1.)

Tržby

Náklady

x

x

x

x

x

x

x x

x

Plánování / modelování

Linkové vedení

Potřeby Základní informace o systému dopravní obsluhy Analýza standardů Frekvence cestujících Obraty cestujících na zastávkách Analýza tržeb na spojích a linkách Analýza tržeb v území Analýza nákladů na spojích a linkách Analýza nákladů v území Vyhodnocení a plánování dotací Návrh rozsahu dopravní obslužnosti

Přepravní vztahy

Nástroje

Dopravní obslužnost území

Tabulka 1: Možnosti DHV Bus

x x x

x x

x

x x

x

x

x x

Výsledky analýz lze prezentovat ve formě tabulek a grafů nebo pomocí GIS. Získaná data je možné exportovat z csv souborů do excelu za účelem dalšího zpracování.Jedním z výstupů je nástup a výstup cestujících na zastávkách po dnech nebo za zvolené období. Na základě poskytnutých dat z programu DHVBus lze zjistit nejzatíženější zastávky autobusových linek ve zvoleném časovém období (vybraný den, vybrané období) a uspořádat je do tabulky např. podle obratu cestujících jako součet nastupujících a vystupujících cestujících (viz. tabulka 2.). Tabulka 2: Zatíženost zastávek autobusových linek vybraná středa Pč. 1. 2.

Obec Luže Řepníky

ObecMisto aut.st. Kult.dům

Nastoupilo Vystoupilo Obrat 114 140 254 63 66 129

Jako podklady pro analýzu za železniční osobní dopravu provozovanou Českými drahami, a.s. (ČD) lze vycházet z dat získaných na základě sčítání cestujících poskytnutých ČD. Sčítání je možné sledovat po dnech, vlacích a tarifních bodech. Pro železniční dopravu je tak možné získat hodnoty frekvence cestujících a stanovit nejzatíženější stanice a zastávky (viz. tabulka 3.).

- 35 -

Tabulka 3: Zatíženost vlakových zastávek/stanic vybraná středa Pč. 1. 2.

Stanice/zastávka Pardubice hlavní nádraží Chrudim

Nástup 9187 1109

Výstup 8528 1084

Obrat 17715 2193

4. VÝZNAMNÉ PŘESTUPNÍ UZLY Z HLEDISKA POČTU LINEK (TRATÍ) A SPOJŮ Dalším významným kritériem stanovení důležitosti stanic a zastávek je počet linek (tratí), na kterých dané zastávky leží a počet realizovaných spojů, které na nich zastavují.Zde lze jako podklad pro zjištění vyházet v autobusové dopravě opět z programu DHVBus a dále z jízdních řádů. Nejlépe např. z elektronických jízdních řádů v členění vlakové jízdní řády a autobusové jízdní řády [2]. U autobusových jízdních řádů je struktura volby: města, části měst a obcí, zastávky při členění linek na mezinárodní, dálkové a příměstské. U vlakových stanic a zastávek je vyhledávání podle stanic. V případě sledování počtu spojů je třeba rozlišit rovněž sudý a lichý směr.Na počet spojů má vliv zda jde o pracovní dny, soboty, neděle a svátky. Příklady struktury informací o spojích zastavujících na autobusových zastávkách a vlakových stanicích a zastávkách uvádějí tabulky číslo 4 a 5. Tabulka 4: Autobusové zastávky dle počtu spojů z programu DHVBus vybraná středa P.č. Obec 1. Chrudim 2. Pardubice

Obec místo aut.st. aut.nádr.

Počet linek Počet spojů Lichý směr Sudý směr 28 153 75 78 25 132 64 68

Tabulka 5: Vlakové zastávky/stanice dle počtu spojů vybraná středa P.č. Stanice 1. Pardubice hlavní nádraží 2. Pardubice-Rosice nad Labem

Počet spojů 208 90

5. DOSTUPNOST JEDNOTLIVÝCH DRUHŮ DOPRAVY Dostupnost jednotlivých druhů dopravy ovlivňuje organizaci dopravní obsluhy území a využívání veřejné hromadné dopravy. Jde o dostupnost osobní železniční dopravy, veřejné linkové autobusové dopravy a městské hromadné dopravy jak uvádí příklad v tabulce číslo 6. Tabulka 6: Dostupnosti obcí jednotlivými druhy dopravy Název obce Tuněchody Kostěnice

Počet Počet Počet obyvatel spojů BUS spojů vlak 578 16 18 508 8 30

- 36 -

Počet spojů MHD 6 0

Celkem Okres 40 CR 38 PU

V případě dostupnosti více druhů dopravy je třeba u zastávek preferovat jejich zřizování v jednom místě, tedy: • kombinovaných zastávek – zastávka veřejné linkové autobusové dopravy a městské hromadné dopravy, • sdružených – zastávka autobusová, trolejbusová a tramvajová, • nově také společných zastávek – zastávek veřejné linkové autobusové dopravy a železničních zastávek. To umožní využít společných přístřešků, budov, vybavení a nabídky služeb. V případě autobusových nádraží a železničních stanic lze zřizovat společné výpravní budovy se společným komplexem služeb včetně jednotného odbavení cestujících jízdními doklady a jednotnou provozní dobou výdejny jízdních dokladů, informační kanceláře, atd. Z hlediska budování přestupních uzlů je cílem zřizovat multimodální terminály. V případě dostupnosti více druhů dopravy je cílem zajistit spolupráci jednotlivých druhů dopravy, eliminovat souběhy a zajistit prostorovou a časovou návaznost spojů.To je jedním z hlavních úkolů organizátora (koordinátora) integrovaného dopravního systému. 6. VÝZNAMNÉ PŘESTUPNÍ UZLY Z HLEDISKA POČTU OBYVATEL OBCÍ A POLOHY OBCÍ Cílem dopravní obslužnosti je zajistit plošnou obsluhu ve vybraném zájmovém území.Je proto nutné vzít do úvahy jeho geografickou polohu, strukturu osídlení, počet a velikost sídel a jejich vybavenost. Je třeba vycházet z územně správního členění státu, ale také využít přirozených center existujících tzv. „mikroregionů“. Začlenění obcí do mikroregionů je velmi vhodné využít třeba pro návrh tarifních zón.Například v rámci budování IDS v Pardubickém kraji je v okrese Chrudim celkem 113 obcí a z toho je 108 obcí začleněno do celkem 9 mikroregionů, což umožní usnadnit jednání o dopravní obslužnosti. Pro řešení je účelné použít dat pravidelného sčítání, které provádí Český statistický úřad, např. Dojížďka za prací a do škol v Pardubickém kraji [4]. 7. KATEGORIE OSOB VYUŽÍVAJÍCÍCH DANÉ ZASTÁVKY A UZLY V případě zřizování nových nebo při stavebních úpravách stávajících zastávek a stanic je nezbytné zajistit bezpečný přístup na zastávku a bezpečný nástup a výstup cestujících. Je třeba přihlížet také ke kategoriím osob, které využívají danou zastávku (starší osoby - např. blízkost domovů důchodců, osoby s dětskými kočárky, žáci škol, osoby se sníženou schopností pohybu a orientace) a podle toho preferovat stavební uspořádání zastávek, nástupišť a jejich vybavenosti.

- 37 -

8. ZÁVĚR Závěrem vyhodnocení všech uvedených kritérií by mělo být určení počtu, umístění a vybavenosti hlavních přestupních uzlů a následně stanic a zastávek v daném území. Úlohou je stanovit pořadí pro jejich zřizování či rekonstrukci s cílem zajištění jejich dostupnosti a přístupnosti všem kategoriím cestujících a umožňující bezpečný a pohodlný nástup a výstup a rovněž přestup mezi spoji provozovanými jednotlivými druhy dopravy a dopravci. 9. POUŽITÁ LITERATURA [1] DHV BUS, [cit. 2005-05-04] dostupné z: http://www.dhv.cz [2] Portál veřejné hromadné dopravy http://www.portal.jizdnirady.cz/. [3] Kleprlík, J., Molková, T:Vliv územního rozdělení města a obcí na tvorbu integrovaného dopravního systému. In 5. mezinárodní vědecká konference: Podniky MHD, systém města a udržitelná mobilita, s. 35-41, ČVUT Praha, 10.6.2005 Praha, ISBN 80-01-03249-3. [4] Dojížďka za prací a do škol v Pardubickém kraji (na základě výsledků SLDB 2001), Český statistický úřad, Pardubice, ISBN 80-250-0948-3 10. ANOTACE Příspěvek se zabývá problematikou přestupních uzlů. Definuje kritéria, ke kterým je třeba přihlížet při stanovení přestupních uzlů.Hlavní úlohou je stanovit pořadí pro jejich zřizování či rekonstrukci a určit jejich vybavenost a parametry. 11. ABSTRACT The article deals with questions of transition points. Criterions which should be taken into account when determining transition points are defined in the text. The main problem is to make out the sequence of their establishment or reconstruction and to specify their facilities and characteristics. Příspěvek vznikl za podpory Institucionálního výzkumu „Teorie dopravních systémů“ (MSM 0021627505) Univerzity Pardubice.

- 38 -

VLIV ZPOPLATNĚNÍ DOPRAVNÍ INFRASTRUKTURY NA ROZVOJ KOMBINOVANÉ DOPRAVY Jaroslav Kleprlík1, Michaela Ledvinová2 1. ÚVOD Efektivní a bezpečný dopravní systém s kvalitní infrastrukturou je považován za nezbytnou podmínku pro skutečnou integraci členských zemí a pro zajištění svobody volného pohybu osob a zboží. Cílem optimalizace dopravního systému je dosažení udržitelného rozvoje dopravy. Pro dosažení stavu udržitelné dopravy při vhodné dělbě přepravní práce mezi jednotlivé druhy dopravy, s využitím synergických efektů a se zajištěním účasti uživatelů na vzniklých nákladech, je nutné zajistit odpovídající rozsah a kvalitu páteřní dopravní infrastruktury. 2. NAPOJENÍ DOPRAVNÍCH SÍTÍ Pro zlepšení kvality a rychlosti dopravy, snížení kongescí a podnícení ekonomiky rozšířené EU se buduje Trans-evropská dopravní síť TEN. Realizace TEN by měla snížit negativní dopady na životní prostředí a přispět k více harmonickému územnímu rozvoji. Problémem však jsou nejen chybějící finance, ale také nedostatečná koordinace výstavby komunikací a synchronizace investic mezi sousedními zeměmi EU. Je tedy nezbytné, aby vlády jednotlivých zemí a soukromý sektor pracovaly na dopravních projektech společně a koordinovaně, tj. efektivněji než je tomu v současné době. V souladu se závazky vyplývajícími z členství ČR v EU je nezbytné vytvořit kvalitní napojení dopravních sítí ČR na evropskou dopravní síť. Evropská komise zdůraznila význam kvalitní dopravní sítě stanovením 29 prioritních projektů Transevropské dopravní sítě TEN – T (Trans-European Network – Transport). Tyto projekty předpokládají výstavbu nových či modernizaci stávajících dopravních cest a jejich propojení s cílem usnadnit a zefektivnit dopravu napříč celou Evropskou unií. Řada prioritních projektů EU se týká také dopravní sítě ČR. Jedná se např. o tyto projekty: 1

Doc. Ing. Jaroslav Kleprlík, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, CZ-532 10 Pardubice, tel.: +420 466 036 431, fax: +420 466 036 303, E-mail: [email protected] 2 Ing. Michaela Ledvinová, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, CZ-532 10 Pardubice, tel.: +420 466 036 203, fax: +420 466 036 303, E-mail: [email protected]

- 39 -

• Železniční spojení z Atén do Drážďan - zavedení evropského železničního signalizačního a řídícího systému (ERTMS/ECTS – European Rail Traffic Management System/European Train Control System) a elektrifikace železničního úseku Brno – Norimberk; • Železniční spojení z Gdaňsku do Vídně - modernizace železničního úseku Katovice – Břeclav; • Dálniční spojení z Gdaňsku do Vídně - dálnice Katovice – Brno – Vídeň. Jednou z předností ČR je výhodná poloha ve středu Evropy s poměrně hustou silniční a železniční sítí. Délka železniční infrastruktury je v současné době 9 602 km, tj. hustota cca 0,12 km/km2 Délka silniční sítě bez započítání místních komunikací je 55 447 km, tj. hustota cca 0,7 km/ km2 [1].ČR má tak díky tomu příležitost stát se evropským logistickým centrem mnoha nadnárodních společností. Kvalita dopravní infrastruktury v ČR však neodpovídá z důvodu nízké míry investování a nedostatečné údržby a oprav potřebám, které jsou na ni kladené v současné době. Často tak zaostává za běžnou úrovní v dopravně vyspělých státech EU. Stav dopravních cest a především silničních mostů je dlouhodobě nepříznivě ovlivňován nedostatkem vkládaných finančních prostředků a to jak do údržby a oprav, tak i do modernizace.V důsledku limitu výdajů rozpočtu Státního fondu dopravní infrastruktury (SFDI) není možné plně zabezpečit rozvoj silniční infrastruktury. K redukci investičních potřeb dochází také v oblasti železniční dopravy. Hlavním kritériem výstavby nových komunikací je dopravní zatížení stávající dopravní sítě. Řada stávajících hlavních silničních tahů, které mají být nahrazeny dálnicemi a rychlostními silnicemi, je dopravně přetížena. Na četných úsecích dochází nejen k rekurentním dopravním kongescím, ale i jiným negativním vlivům jako je růst počtu dopravních nehod, vyšší emise hluku a znečištění. Síť dálnic a rychlostních komunikací v ČR je plánována a postupně budována v návaznosti na Trans-evropskou dopravní síť TEN – T. Nyní tvoří tuto síť cca 40 % dálnic a rychlostních silnic. V cílovém stavu má být síť TEN – T v ČR složena výlučně z těchto komunikací o celkové délce cca 2 100 km. Tohoto stavu by bylo možno v závislosti na soustředění finančních prostředků dosáhnout kolem roku 2020 [2]. 3. ZPOPLATŇOVÁNÍ UŽIVATELŮ INFRASTRUKTURY Základní zásadou zpoplatňování uživatelů infrastruktury je skutečnost, že příslušný poplatek musí zahrnovat nejen infrastrukturální náklady, ale postupem času i náklady externí. Mezi externí náklady patří náklady související hlavně s dopravními nehodami, kongescemi, znečišťováním ovzduší a hlukem. To platí pro všechny druhy dopravy a kategorie uživatelů, a to soukromé i komerční.

- 40 -

Hlavním záměrem zpoplatnění užívání infrastruktury není měnit celkovou úroveň daní a poplatků, ale jejich strukturu. A to tím způsobem, aby bylo možno integrovat externí a infrastrukturální náklady do ceny za přepravu. Daně a poplatky specifické pro dopravu v EU jsou následující: • daň z vozidel (v ČR je to silniční daň) - je vybírána ročně ve všech státech EU a může být rozlišována podle různých parametrů vozidla mající vliv na životní prostředí a zatížení infrastruktury, • daň z minerálních olejů - spotřební daň, jejíž výše může záviset na typu paliva, • uživatelské poplatky včetně mýtného za použití vybrané infrastruktury - zejména dálnic, mostů, tunelů, horských průsmyků. Obecně lze konstatovat, že prostředky na výstavbu a údržbu infrastruktury získávají státy převážně prostřednictvím daně z vozidel a spotřební daně. Obě tyto položky tvoří společně s uživatelskými poplatky převážnou část nákladů provozovatelů silniční nákladní dopravy. Stanovisko Hospodářského a sociálního výboru (2001/C 260/03) z 11. července 2001 k „Vlivu na konkurenceschopnost, který je vytvářen rozdíly v silniční dani a zdanění licencí v členských státech EU“ poukazuje zejména na složitost zdanění a výdajů v oblasti poplatků vybíraných v souvislosti s dopravou a rozdílnost v přerozdělování výnosů, směrování infrastrukturálních výdajů a realizaci dopravní politiky. 4. ZPŮSOB ZÍSKÁVÁNÍ FINANČNÍCH ZDROJŮ V ČR Z provozu vozidel po pozemních komunikacích v České republice jsou v současné době získávány finanční prostředky prostřednictvím daní a poplatků. Výnosy ze silniční daně, spotřební daně z minerálních olejů (pouze 20%) a dálničních poplatků tvoří příjem Státního fondu dopravní infrastruktury. Výnosy z ostatních daní (převážná část daně z minerálních olejů, DPH, daň z příjmu) jsou příjmem státního rozpočtu a nejsou tedy zpětně přímo určeny pro financování dopravní infrastruktury. Pro zajištění návratnosti finančních prostředků od uživatelů zpět do silniční infrastruktury je zapotřebí účelového zpoplatnění (daň nebo poplatek musí v sobě nést informaci, kam má směřovat). V případě ČR by veškeré prostředky z daní (silniční daň, podíl spotřební daně z minerálních olejů), časových poplatků (dálniční známky) a připravovaného výkonového zpoplatnění (elektronické mýtné) měly plynout do SFDI, jehož úkolem je zajistit jejich efektivní využití k financování potřeb silniční infrastruktury (výstavba, modernizace, provoz a údržba). V rámci spravedlivějšího zpoplatňování uživatelů dopravní infrastruktury je v EU trendem to, že přímé daně (např. silniční daň) klesají a nepřímé daně (např. spotřební daň z minerálních olejů) a poplatky (dálniční poplatky, mýtné) rostou.

- 41 -

4.1. Silniční daň Silniční daň upravuje v ČR zákon č. 16/1993 Sb., o dani silniční, ve znění pozdějších předpisů. Silniční daň tedy umožňuje jednorázově zpoplatnit vozidlo se zohledněním jeho parametrů. Pro silniční nákladní vozidla závisí sazba daně na součtu největších povolených hmotností na nápravy v tunách a počtu náprav. Zpoplatnění však nezohledňuje skutečné náklady způsobené provozem vozidla podle ujeté vzdálenosti. Slevu na silniční daň je možné uplatnit v případě kombinované dopravy. Kombinovaná doprava je tímto zákonem definována jako přeprava zboží v jedné a téže přepravní jednotce (ve velkém kontejneru, výměnné nástavbě, odvalovacím kontejneru) nebo v nákladním automobilu, přívěsu, návěsu s tahačem i bez tahače, při které se využije též železniční nebo vnitrozemská vodní doprava, pokud úsek po železnici nebo vnitrozemské vodní cestě přesahuje vzdálenost 100 kilometrů vzdušnou čarou a pokud její počáteční nebo konečný úsek tvoří přeprava po pozemní komunikaci: • mezi místem nakládky nebo vykládky zboží a nejbližší železniční stanicí vhodnou k překládce nebo překladištěm kombinované dopravy, nebo • mezi místem nakládky nebo vykládky zboží a vnitrozemským přístavem, jestliže nepřesahuje vzdálenost 150 kilometrů vzdušnou čarou. U vozidla používaného výlučně k přepravě v počátečním nebo konečném úseku kombinované dopravy činí sleva na dani 100 %. U vozidla, které uskuteční v kombinované dopravě po železnici ve zdaňovacím období více jízd uvádí slevy tabulka 1. Tabulka 1. Slevy silniční daně v kombinované dopravě Počet jízd ve zdaňovacím období více než 120 jízd 91-120 jízd 61-90 jízd 31-60 jízd

Sleva z daně 90 % 75 % 50 % 25 %

Je-li vzdálenost ujetá po železnici územím České republiky delší než 250 kilometrů, započítává se pro účely slevy na dani taková jízda jako dvě jízdy. Nárok na slevu na dani prokazuje poplatník přepravními doklady s potvrzenými údaji překladiště kombinované dopravy, případně nakládací a vykládací železniční stanice vhodné k překládce nebo vnitrozemského přístavu. 4.2. Daň z minerálních olejů v ČR Patří mezi spotřební daně dle zákona č.353/2003 Sb., o spotřebních daních ve znění pozdějších předpisů. Zde je upraven předmět daně, vznik povinnosti daň z minerálních olejů přiznat a zaplatit, základ a sazby daně. Spotřební daň - 42 -

z minerálních olejů je nepřímou daní, kterou platí každý provozovatel vozidla při odběru pohonných hmot a maziv. Spotřební daň z minerálních olejů umožňuje na rozdíl od daně silniční zpoplatnit vozidlo podle skutečně ujeté vzdálenosti, protože je obsažena v ceně pohonných hmot. Nelze však zohlednit všechny parametry vozidla (př. celkovou hmotnost, počet a odpružení náprav). Poměrně vysoké úrovně zdanění paliva jsou určitým mechanismem pro regulaci chování uživatelů dopravy a pro splňování ekologicky motivovaných cílů v oblasti emisí. To by však mělo být doprovázeno transparentností při přidělování „nápravných“ finančních prostředků: zejména vzhledem k dopravní infrastruktuře nebo ochraně životního prostředí. 4.3. Zpoplatnění vybraných pozemních komunikací v ČR V současné době je v České republice užívání vybrané sítě pozemních komunikací zpoplatněno podle zákona č. 13/1997 Sb., o pozemních komunikacích, ve znění pozdějších předpisů, pomocí dálničních kupónů členěných podle hmotnosti a času. Podle tohoto zákona podléhá nyní v ČR zpoplatnění 712,4 km vybrané sítě dálnic a rychlostních silnic (seznam úseků je zveřejněn ve vyhlášce MD ČR č. 104/1997 Sb., kterou se provádí zákon o pozemních komunikacích v platném znění). Nařízením vlády č. 571/2004 Sb., se stanoví výše poplatku za užívání dálnic a rychlostních silnic silničními motorovými vozidly nebo jízdní soupravou. Tento systém časového zpoplatnění byl zaveden v roce 1995 a počítá se s ním i nadále, až do vybudování systému založeném na zpoplatnění výkonovém s tím, že lze postupně využít úpravy výše poplatků v souladu se zákonem č. 13/1997 Sb. a se směrnicí Evropského parlamentu a Rady č. 1999/62/ES, o výběru poplatků za užívání určitých pozemních komunikací těžkými nákladními vozidly. Výnosy z prodeje dálničních kupónů jsou příjmem Státního fondu dopravní infrastruktury. Finanční prostředky získané od uživatelů dopravní infrastruktury ve většině případů nepostačují k pokrytí nákladů, které tímto užíváním vznikají. Důsledkem jsou mimo jiné vysoké nároky na úhradu nepokrytých nákladů z jiných veřejných zdrojů. Dlouhodobým cílem dopravní politiky vyspělých států s tržní ekonomikou je proto zahrnutí těchto nákladů do cen placených příslušnými uživateli. Je nutné vytvořit spravedlivý a přesný systém zpoplatnění, kde uživatel dopravní infrastruktury bude hradit skutečnou výši nákladů, kterou provozem vozidla způsobuje. Současný systém časových poplatků a daní z vozidla v silniční dopravě nesouvisí přímo s dopravními výkony vozidla a tak jej nelze považovat za spravedlivé ocenění. Řešením je výkonové zpoplatnění, které vede ke spravedlivějšímu zpoplatnění uživatelů dopravních sítí.

- 43 -

Navržená etapizace výkonového zpoplatňování pozemních komunikací v ČR podle [3]: • dálnice a rychlostní silnice v rozsahu cca 850 km od 1.1.2006, • dálnice, rychlostní silnice a vybrané silnice I. tř. v rozsahu cca 2 500 km od 1.1.2007, • ke zvážení další zpoplatnění vybraných silnic I. tř. v rozsahu cca 500 km od 1.1.2007. 4.4. Stav zpoplatnění železniční dopravní infrastruktury v ČR V železniční dopravě v ČR je sice v současné době uplatňován princip výkonového zpoplatnění, avšak ještě zdaleka nedochází k plné úhradě nákladů infrastruktury jejími uživateli. V závislosti na harmonizaci podmínek přístupu na dopravní cestu byl vypracován a k 1. 1. 2003 zaveden nový systém zpoplatnění železniční dopravní cesty, který nahradil systém předchozí, jenž nebyl v souladu s evropskou legislativou. Poplatky patří do souboru regulovaných cen. Ve Výměru MF ČR ze dne 1. prosince 2004, kterým se vydává seznam zboží s regulovanými cenami je stanovena Maximální ceny za použití vnitrostátní železniční dopravní cesty celostátních a regionálních drah (v sekci A pro nákladní vlak), která je následně rozpočítána na: • vlakové kilometry – složku ceny spojenou s řízením bezpečnosti a provozu na dopravní cestě (poplatek je stanoven v závislosti na ujeté vzdálenosti - Kč/vlkm), • hrubé tunové kilometry – složku ceny spojenou se zajištěním provozuschopnosti dopravní cesty (poplatek je stanoven v závislosti na hmotnosti a ujeté vzdálenosti Kč/1000 hrtkm). Výpočet ceny musí respektovat zásadu užití marginálních nákladů (dle směrnice Rady 2001/14/ES o přidělování kapacity železniční infrastruktury, o zpoplatnění použití železniční infrastruktury a o bezpečnostní certifikaci). V tomto ani v žádném jiném dokumentu EU však není stanoven jednoznačný postup k určení těchto nákladů. Předpokládá se rozšíření stávajícího mechanismu výpočtu ceny za použití železniční infrastruktury o vliv rozdílné kvality a významu dopravní cesty (koridory, další hlavní tahy, ostatní celostátní tratě, regionální tratě) a dopravního zatížení jednotlivých tratí. Tím by bylo možné dopravce motivovat k lepšímu využití tratí s volnou kapacitou a naopak k odlehčení „přeplněných tratí“. Hlavním cílem ale je zohlednění kvality tratě a s tím souvisejícího vlivu na lepší plynulost provozu a výslednou rychlost přepravy. Pro aktuální rozhodování o výši poplatků za užití dopravní cesty platí, že cena musí být stanovena s ohledem na dopravce tak, aby ji byli schopni uhradit. A to - 44 -

v kontextu konkurence jak silniční dopravy, tak i železnice okolních států. Příliš vysoká cena by vedla k objíždění české sítě a tím ke snížení výnosů z tranzitní dopravy. 5. ZÁVĚR Pro zlepšení kvality a rychlosti dopravy, snížení kongescí a podnícení ekonomiky rozšířené EU se buduje Trans-evropská dopravní síť TEN. Prostředky na výstavbu a údržbu infrastruktury získávají státy EU (tedy i ČR) také prostřednictvím daně z vozidel a spotřební daně. V rámci spravedlivějšího zpoplatňování uživatelů dopravní infrastruktury je v EU trendem to, že přímé daně klesají a nepřímé daně a poplatky rostou. V železniční dopravě v ČR, narozdíl od poplatků za užívání silnic a dálnic, je v současné době uplatňován princip výkonového zpoplatnění. Výše zpoplatnění dopravní infrastruktury, silniční daně a jejich slev stejně tak jako daně z minerálních olejů ovlivní nejenom silniční dopravu, železniční dopravu, ale rovněž i rozvoj kombinované dopravy. 6. POUŽITÁ LITERATURA [1] Ročenka dopravy ČR 2003 [2] Ministerstvo dopravy ČR [cit. 2005-05-04] dostupné z: < http://www.mdcr.cz > [3] Státní fond dopravní infrastruktury [cit. 2005-05-04] dostupné z: < http://www.sfdi.cz > [4] Stanovisko Hospodářského a sociálního výboru (2001/C 260/03) z 11. července 2001 k „Vlivu na konkurenceschopnost, který je vytvářen rozdíly v silniční dani a zdanění licencí v členských státech EU“ [5] Zákon č. 16/1993 Sb., o dani silniční v platném znění [6] Zákon č.353/2003 Sb., o spotřebních daních v platném znění [7] Zákon č. 13/1997 Sb., o pozemních komunikacích v platném znění [8] Směrnice Evropského parlamentu a Rady č. 1999/62/ES, o výběru poplatků za užívání určitých pozemních komunikací těžkými nákladními vozidly. [9] Výměr MF ČR ze dne 1. prosince 2004, kterým se vydává seznam zboží s regulovanými cenami [10] Směrnice Rady 2001/14/ES o přidělování kapacity železniční infrastruktury, o zpoplatnění použití železniční infrastruktury a o bezpečnostní certifikaci. 7. ANOTACE Příspěvek se zabývá problematikou dopravních sítí v železniční a silniční dopravě.Přibližuje zásadu EU z hlediska zpoplatňování uživatelů infrastruktury, která musí zahrnovat nejen infrastrukturální náklady, ale postupem času i náklady externí.

- 45 -

Seznamuje s daněmi a poplatky specifickými pro dopravu v EU a v ČR, které zahrnují daň z vozidel, daň z minerálních olejů, uživatelské poplatky včetně mýtného.Dále přibližuje výkonové zpoplatňování železniční dopravní infrastruktury v ČR. Výše zpoplatnění dopravní infrastruktury, silniční daně a jejich slevy stejně tak jako daně z minerálních olejů ovlivní nejenom silniční dopravu, železniční dopravu, ale rovněž i rozvoj kombinované dopravy. 8. ABSTRACT The paper analysis the interaction the transport infrastructure toll and the pickaback transport expansion. There are described the financial resources in the different ways, road toll and railway toll. In the paper end the price calculation is analysed. Příspěvek vznikl za podpory grantového projektu GA ČR číslo 103/05/2043 „Optimalizace sítí a síťových procesů“

- 46 -

ANALÝZA SOUVISLOSTÍ MEZI VYBRANÝMI UKAZATELI JÍZDNÍHO ŘÁDU Pavel Krýže1 1. ÚVOD Podoba jízdního řádu v osobní hromadné dopravě je výsledkem kompromisu mezi kvalitou požadovanou cestujícími na straně jedné a provozními a investičními náklady na straně druhé. Příspěvek se zabývá vztahy mezi třemi ukazateli: čekáním cestujících při přestupech, rozsahem dopravy a krácením cestovních dob, které bylo dosaženo investičními opatřeními. Principiální vztahy mezi těmito veličinami jsou sice zřejmé, kvantifikace těchto vztahů je ale problematická. O ni se v podmínkách dálkové železniční osobní dopravy v České republice pokouší tento příspěvek. Důsledně přitom uvažuje taktový jízdní řád a pro generování variant jízdního řádu využívá genetické algoritmy. 2. GENETICKÉ ALGORITMY Metoda využívající genetické algoritmy se v několika ohledech liší od klasických optimalizačních metod. Používá náhodný výběr, z čehož vyplývá, že metoda je nedeterministická, a může tedy při každé optimalizaci poskytnout jiné řešení. Během optimalizace si udržuje „populaci kandidátů řešení“. Jen jedno anebo několik z nich je příznivých; ostatní členové populace jsou vzorovými body zkoumaného prostoru, ve kterém může být později nalezeno lepší řešení. To pomáhá vyvarovat se lokálního optima. Periodicky se provádějí náhodné změny (mutace) jednoho nebo více členů populace, a tím se získávají noví kandidáti řešení. Průběžně je vykonávána selekce: nejvhodnější členové populace přežívají a ti nejméně vhodní jsou eliminováni. Nevýhodou metody je, že nelze rozpoznat, zda nalezené řešení je optimální; s tím též souvisí, že metoda nemá pevné pravidlo pro zastavení optimalizace. Genetické algoritmy lze využít i pro optimalizaci taktových jízdních řádů. V rámci úlohy optimalizace taktového jízdního řádu je definována účelová funkce reprezentující kvalitu daného řešení jízdního řádu a soustava podmínek, která reprezentuje kapacitní omezení, jako jsou následná mezidobí, provozní intervaly anebo nemožnost obsazení jednokolejného úseku protijedoucími vlaky. 1

Ing. Pavel Krýže, PhD., České dráhy, a.s., Nábřeží L. Svobody 1222, Praha 1, Tel.: +420 606 623 176, E-mail: [email protected]

- 47 -

3. MODEL DOPRAVY Zde použitý model dálkové železniční osobní dopravy vychází z modelu vytvořeného již v rámci jiné práce [3]. Je uvažováno 24 linek, jejichž trasy jsou vyznačeny na obrázku 1. Jak je z obrázku patrné, nejsou uvažovány mezinárodní vazby – žádná z tras nepřekračuje státní hranice. Trasování linek a cestovní doby vycházejí z GVD 2004/2005. Jsou sledovány 103 přestupní vazby, přestupní doby jsou uvažovány o velikosti 3 min, ve stanicích s podchody 5 až 7 min. Dále je sledováno 12 úseků, které současně pojíždějí dvě nebo více linek, a je zde tedy třeba respektovat mezi vlaky stejného směru příslušné následné mezidobí. Děčín Ústí n.L. -zá Chomutov

Žatec západ

pa

-hl.n.

Česká Lípa

Liberec

d

Bakov nad Jizerou

Turnov Ml. Boleslav

Žatec Všetaty

Hradec Králové

Nymburk

Cheb

Velký Osek Zdice

Praha

Kolín

Krnov

Pardubice Č.Třebová

Zábřeh na Moravě

Bohumín Ostrava-Svinov

Plzeň Olomouc Přerov Nezamyslice Ražice

Brno

Veselí nad Lužnicí České Budějovice

Břeclav

Obr. 1: Trasy linek zahrnutých do modelu

Zabudovat podmínku nedovoleného současného obsazování jednokolejného úseku dvěma protijedoucími vlaky je principiálně možné, na druhou stranu to znamená výrazný nárůst proměnných a tím i složitosti úlohy, a proto tato skutečnost není sledována. Vychází se z předpokladu, že v jednokolejných úsecích využívaných vlaky dálkové osobní dopravy je četnost míst umožňujících křižování vlaků poměrně vysoká, a tedy posuny tras nutné pro dosažení bezkonfliktnosti jsou relativně malé. V těchto úsecích byly pouze mírně prodlouženy cestovní doby. Realizovaný postup pochopitelně nezaručuje, že nalezené řešení bude z tohoto hlediska reálné, pro ověření by bylo nutno precizně zkonstruovat časové polohy těchto vlaků. Dalším zjednodušením je přísné uplatňování zásady nulové symetrie. Tím pro reprezentaci časových poloh vlaků obou směrů jedné linky postačuje jediná proměnná, neboť časová poloha vlaku jednoho směru přesně určuje polohu vlaku protijedoucího. Tak se počet proměnných reprezentujících časovou polohu vlaku redukuje na polovinu.

- 48 -

Účelová funkce je stanovena následovně: u = a . ∑ čekání + b . ∑ vlkm + c . ∑ krácení

(1)

kde ∑ čekání – celosíťová hodnota čekání cestujících při přestupech za období 60 min Σ vlkm – průměrný celosíťový výkon ve vlakových kilometrech za 60 min ∑ krácení – celosíťová suma krácení cestovních dob a, b, c – koeficienty zohledňující váhu daného kritéria; předpokládá se, že a+b+c=1 Celosíťová hodnota čekání cestujících je definována takto: Σ čekání =

∑

(2)

fi . ci

i

kde fi – počet přestupujících cestujících v přestupní vazbě i ci – doba čekání nad rámec přestupní doby v přestupní vazbě i Rozsah dopravy je determinován třemi možnými velikostmi taktového intervalu u každé linky: 120, 60 anebo 30 minut. Počty přestupujících cestujících v jednotlivých relacích (fi) jsou stanoveny na základě autorova hrubého odhadu. Maximální dovolená hodnota krácení cestovních dob je v každém úseku stanovena na 30% ze stávající cestovní doby. S pomocí koeficientů a, b, c se převádí dosud vícekriteriální úloha na kritérium jediné. Hodnoty těchto koeficientů je vhodné průběžně měnit, lze tak získat různorodější množinu řešení. Proměnnými úlohy jsou: – časové polohy vlaků jednotlivých linek – 24 proměnných (1 proměnná pro každou linku) – velikosti taktových intervalů jednotlivých linek – 24 proměnných (1 proměnná pro každou linku) – krácení cestovních dob v jednotlivých úsecích – 40 proměnných (1 proměnná pro každý úsek) Je třeba zdůraznit, že jsou sledovány pouze souhrnné, agregátní ukazatele. To například znamená, že není sledována kvalita konkrétní přestupní vazby, a tedy velmi příznivá hodnota souhrnného ukazatele „Σ čekání“ nezaručuje, že náhodně zvolená přestupní vazba musí být příznivá rovněž. 4. DOSAŽENÉ VÝSLEDKY Popsaný model dopravy byl použit pro tři okruhy analýz: Zkoumání vztahů mezi rozsahem dopravy a čekáním cestujících při přestupech Účelová funkce v tomto případě vychází ze vztahu (1), z něhož je vypuštěn poslední člen (c . ∑ krácení) – krácení cestovních dob není uvažováno, hodnoty

- 49 -

cestovních dob jsou ponechány v současné podobě. Počet proměnných je 48. Úloha má dvě souhrnná kritéria: rozsah vlakové dopravy a čekání cestujících při přestupech. S pomocí genetických algoritmů bylo vyhledáno cca 100 variant jízdního řádu. Výsledky jsou znázorněny na obrázku 2. Každý ze zakreslených trojúhelníků představuje jedno nalezené řešení. 12000

11000

rozsah dopravy [vlkm/h]

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000 1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

čekání cestujících při přestupech

Obr. 2: Nalezená řešení – sledováno čekání cestujících a rozsah dopravy

Nejlepší řešení by bylo takové, které by představovalo nejmenší čekání cestujících, a současně nejmenší rozsah dopravy. Nalezení takového řešení je ale krajně nepravděpodobné a i z obrázku je zřejmé, že opravdu nalezeno nebylo. Proto je užitečné vybrat aspoň paretovsky optimální řešení. To jsou v tomto případě řešení vyznačující se takovou hodnotou čekání cestujících, která nemůže být zkrácena, aniž dojde k nárůstu rozsahu dopravy (popř. lze vztah vyjádřit naopak: řešení vyznačující se takovým rozsahem dopravy, který nemůže být omezen, aniž dojde k nárůstu čekání cestujících). Paretovsky optimální řešení jsou zakreslena na obrázku 3. Současně je do obrázku zakreslena hyperbola, která relativně věrně aproximuje průběh těchto řešení.

- 50 -

12000

11000

rozsah dopravy [vlkm/h]

10000

9000

8000

7000

6000

5000

4000 1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

čekání cestujících při přestupech

Obr. 3: Paretovsky optimální řešení a jejich aproximace hyperbolou

Hyperbolu lze popsat empiricky odvozeným vztahem: Σ vlkm =

5000000 + 2900 ∑ čekání − 500

(3)

Zkoumání vztahů mezi krácením cestovních dob a čekáním cestujících při přestupech Účelová funkce v této úloze opět vychází ze vztahu (1), tentokrát je z něho vypuštěn druhý člen (b . ∑ vlkm). V modelu není uvažována změna rozsahu dopravy – na všech linkách je uvažován taktový interval o velikosti 120 min. Počet proměnných je 64. Úloha má opět dvě souhrnná kritéria: krácení cestovních dob a čekání cestujících při přestupech. V tomto případě bylo vyhledáno přibližně 170 variant jízdního řádu. Výsledky jsou znázorněny na obrázku 4. Paretovsky optimální řešení jsou zakreslena na obrázku 5. V tomto případě není nalezení křivky popisující souvislost mezi oběma veličinami tak jednoduché jako v předchozím případě. V obrázku je zakreslena úsečka nalezená s pomocí metody nejmenších čtverců.

- 51 -

350

suma krácení cestovních dob [min]

300

250

200

150

100

50

0 3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

čekání cestujících při přestupech

Obr. 4: Nalezená řešení – sledováno čekání cestujících a krácení cestovních dob

350

suma krácení cestovních dob [min]

300

250

200

150

100

50

0 3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

4400

čekání cestujících při přestupech

Obr. 5: Paretovsky optimální řešení a jejich aproximace lineární závislostí

Úsečku lze popsat empiricky odvozeným vztahem: Σ krácení = – 0,19 . Σ čekání + 802

(4)

- 52 -

Zkoumání vztahů mezi rozsahem dopravy, krácením cestovních dob a čekáním cestujících při přestupech Konečně nastává plné využití účelové funkce uvedené ve vztahu (1). Počet proměnných je 88. Úloha má tři souhrnná kritéria: rozsah dopravy, krácení cestovních dob a čekání cestujících při přestupech. V tomto případě bylo vyhledáno přibližně 150 variant jízdního řádu. Jak se však následně ukázalo, je to příliš málo výsledků pro provedení zobecnění. Pro tyto účely by pravděpodobně bylo nutné vyhledat počet řešení, který by byl řádově vyšší. Pro ilustraci jsou vybraná paretovsky optimální řešení zakreslena na obrázku 6. Hodnoty uvedené u jednotlivých řešení představují uvažovaná zkrácení cestovních dob. Pro srovnání jsou zeleně zakreslena řešení z obrázku 3 (u nich nejsou předpokládána žádná investiční opatření). 12000

11000

324

10000 287 rozsah dopravy [vlkm/h]

140 9000

387 367

8000

7000 305 6000

5000 77 4000 500

1000

1500

2000

7

2500

3000

3500

4000

čekání cestujících při přestupech

Obr. 6: Paretovsky optimální řešení, jejich aproximace a srovnání s variantou neuvažující krácení cestovních dob (zeleně); hodnoty v rámečku označují předpokládané krácení cestovních dob

Shrnutí dosažených výsledků V tabulce 1 jsou uvedeny dosažené výsledky převedené na procentuální hodnoty. Hodnoty ve druhém a třetím sloupci udávají, o kolik procent musí být zvýšen rozsah dopravy, resp. zkráceny cestovní doby, aby by dosaženo požadovaného zkrácení čekání cestujících při přestupech uvedeného v prvním sloupci. Z údajů ve druhém sloupci je zřejmý nadproporcionální růst hodnot rozsahu dopravy. Hodnoty v tabulce platí jen při uvažování jednoho druhu opatření: buď zvýšení rozsahu dopravy

- 53 -

anebo zkrácení cestovních dob. Vyhodnocení současného působení obou opatření není z výše uvedených důvodů provedeno. zkrácení dob čekání cestujících při přestupech o [%] 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70

vyžaduje provést opatření v podobě zvýšení rozsahu dopravy o zkrácení cestovních dob o [%] [%] 2,1 1,1 4,2 2,3 6,5 3,4 9,1 4,6 12,2 5,8 15,8 25,1 nelze stanovit, protože v této oblasti nebyla nalezena žádná 39,2 řešení 63,1 112,1

Tab. 1: Potřeba zvýšení rozsahu dopravy, resp. zkrácení cestovních dob v závislosti na požadovaném zkrácení dob čekání cestujících při přestupech

5. ZÁVĚR Výsledkem tohoto příspěvku je uskutečněná kvantifikace vazeb mezi rozsahem vlakové dopravy a krácením cestovních dob na straně jedné a kvalitou přestupních vazeb na straně druhé. Přijaté závěry se vztahují ke konkrétnímu modelu dopravy. Proto vyvozené závěry nelze aplikovat u modelů s jinou konfigurací linek a jinými vahami přestupních vazeb. Jen omezeně byla brána v potaz kapacitní omezení, čímž jsou zkresleny zvláště varianty s velkým rozsahem dopravy. V modelu byla sledována pouze kvalita přestupních vazeb, naproti tomu sledování relací, kde existuje přímé, bezpřestupové spojení, bylo pominuto. Přitom kvalita těchto relací je také ovlivňována velikostmi taktových intervalů a mírou krácení cestovních dob. Případná eliminace těchto nedostatků může být předmětem dalších studií. 6. POUŽITÁ LITERATURA [1] Kolonko, M., Nachtigall, K., Voget, S. Optimierung von integralen Taktfahrplänen mit genetischen Algorithmen, Universität Hildesheim, Hildesheim, 1996, ISSN 0941-3014. [2] Kolonko, M., Fengler, W. Entwicklung von Fahrplänen unter mehrfacher Zielsetzung, Der Nahverkehr. 1997, č. 11, s. 45-48, ISSN 0722-8287. [3] Krýže P. Systematický jízdní řád a propustnost, dizertační práce, Pardubice, 2005. [4] Mařík, R. Matematika – Metoda nejmenších čtverců, učební text, internet. [5] Tuzar, A. Teorie dopravy, skriptum, Univerzita Pardubice, Pardubice, 1996, ISBN 80-7194-039-9.

- 54 -

7. ANOTACE Podoba jízdního řádu je výsledkem kompromisu mezi kvalitou požadovanou cestujícími na straně jedné a provozními a investičními náklady na straně druhé. Příspěvek se snaží kvantifikovat souvislosti mezi některými faktory, které jízdní řád určují. Pro názornou demonstraci byl zvolen model dálkové železniční osobní dopravy na území České republiky. S pomocí matematických metod jsou generovány různorodé varianty taktového jízdního řádu. Tyto varianty jsou následně srovnávány podle rozsahu dopravy, investičních opatření prováděných za účelem zkrácení cestovních dob a kvality přestupních vazeb. 8. ABSTRACT The form of the timetable is a result of a compromise between the quality passengers ask for on the one hand and operational and investment costs on the other hand. The article tries to quantify relationships between some factors, which determine the timetable. The model of long-distance railway passenger transport was chosen for a demonstration. With a support of mathematical methods different variants of timetable were generated. These variants were then compared by volume of transport, investment measures performed in order to shorten running times and a quality of transfer relationships.

- 55 -

KAPACITA OBJÍZDNÝCH TRAS UZAVÍREK Michaela Ledvinová1 1. ÚVOD Při výběru objízdných tras uzavírek je třeba zachovat co nejvyšší možnou kvalitu dopravní obslužnosti daného území. S ohledem na specifika území je možné volit trasy různé trasy. Přitom je nutné vzít v úvahu různá omezení na silniční síti, jako např. mosty, křižovatky, celkovou hmotnost vozidla, průjezdný profil. Jedním z kritérií při hodnocení vhodnosti dané objízdné trasy je její kapacita. 2. VÝPOČET KAPACITY OBJÍZDNÝCH TRAS UZAVÍREK Při výpočtu kapacity objízdné trasy uzavírky je možné využít metody operačního výzkumu mimo jiné i z oblasti teorie grafů nebo pomocí lineárního programování. Kapacitu silniční sítě mezi danými místy lze řešit pomocí algoritmu pro výpočet toku v neorientovaných grafech. Známá je kapacita hran (vychází z kapacity pozemních komunikací křižovatek), dolní omezení toku je nulové. Směr toku hranou, pokud nevyplývá z organizace dopravy na silniční síti je třeba určit např. nahrazením neorientované hrany dvojicí opačně orientovaných hran se stejnou kapacitou. Výpočet kapacity pozemních komunikací základních kategorií se vzhledem k různým stavebním a dopravním podmínkám provádí podle druhu silniční komunikace odlišným způsobem pro silnice s neomezeným přístupem, silnice rychlostní, čtyřpruhové dálnice, místní komunikace rychlostní funkční třídy A a místní komunikace sběrné funkční skupiny B. Kapacita místních obslužných komunikací a nemotoristických komunikací se vzhledem k nízké intenzitě dopravních proudů neposuzuje. Nejsložitější případ je u pozemních komunikací, kde není omezen vstup některých vozidel (silnice s neomezeným přístupem a místní sběrné komunikace). Na těchto komunikacích je nejvíce působících dopravních (tj. podíl pomalých a velmi pomalých vozidel v dopravním proudu a intenzitu v protisměru) a stavebních vlivů (tj. vliv stoupání (podélný sklon, délka), šířkové uspořádání, u dvouproudových silnic také vliv rozhledu pro předjíždění). Při výpočtu kapacity křižovatky pozemních komunikací se rozlišuje, zda se jedná o křižovatku neřízenou (dopravně rozlišenou nebo nerozlišenou), křižovatku

1

Ing. Michaela Ledvinová, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, Pardubice 532 10, Tel.: +420 466 036 203, Fax: + 420 466 036 303, E-mail: [email protected]

- 56 -

řízenou světelným signalizačním zařízením nebo křižovatku okružní (malou nebo velkou okružní křižovatku). 3. OPATŘENÍ NA ZVÝŠENÍ KAPACITY SILNIČNÍ SÍTĚ VYBRANÉ PRO OBJÍZDNÉ TRASY Kritickými místy, která omezují kapacitu silniční sítě jsou zejména křižovatky, mosty a pozemní komunikace. K opatřením pro zvýšení kapacity křižovatek pozemních komunikací vybraných pro objízdné trasy v případě vzniku krizové situace patří: • zákaz odbočení vlevo na křižovatce, • zákaz odbočení vpravo na křižovatce, • změna řízení křižovatky. Odbočování vlevo klade poměrně velké nároky na pozornost řidiče a vyžaduje větší počet rozhodování. Na složitějších křižovatkách se odbočováním vlevo zvyšují časové ztráty výrazným poklesem rychlosti a roste počet nehod na křižovatce. Vhodnými organizačními opatřeními lze problémy spojené s odbočováním vlevo vyloučit nebo alespoň potlačit. Výběr vhodného opatření závisí na stavebních a dopravních podmínkách křižovatky. Situaci lze řešit: • úplným zákazem odbočení vlevo – a to zejména, je-li silný dopravní proud v protisměru, • časově omezeným zákazem odbočení vlevo – např. v době dopravních špiček, • dočasným zřízením řadícího pruhu pro odbočení vlevo, • zavedením světelného řízení se samostatnou fází pro odbočení vlevo, • vybudováním samostatné mimoúrovňové rampy pro odbočení vlevo – pokud je silný proud vozidel odbočujících vlevo. Pokud je na řešené křižovatce zakázáno odbočení vlevo, uskutečňuje se na křižovatce před a nebo po řešené křižovatce. Je nutné si však uvědomit, že uvedenými opatřeními se na jedné straně zlepší plynulost a bezpečnost dopravy, na druhé straně však tato opatření mohou znamenat prodloužení jízdy a tím i zvýšení provozních nákladů. Při výběru vhodného opatření je nutné brát v úvahu také uspořádání příčných a paralelních ulic (směrové vedení, příčné uspořádání, rozhledové poměry…) a vliv na okolní zástavbu (exhalace, hluk, otřesy). Problémy při odbočování vpravo vznikají tam, kde poloměr křižovatky je malý a na řadícím pruhu jsou společně řazena vozidla jedoucí přímo a odbočující vpravo. Dočasnou změnou řízení křižovatky lze potlačit nevýhody a vyzvednout výhody jednotlivých typů křižovatek. Na obrázku 1 jsou uvedeny orientační hodinové - 57 -

kapacity podle jednotlivých typů křižovatek a to jak v závislosti na počtu řadících pruhů, tak i v závislosti na způsobu řízení a na počtu řadících pruhů.

Obr. 1: Orientační hodinová kapacita podle typů křižovatek[1]

Mezi opatření, kterými lze zvýšit kapacitu pozemních komunikací vybraných pro objízdné trasy při organizaci a regulaci dopravy, patří: • zákaz zastavení, stání a parkování, • zákaz odbočování do objektů mezi křižovatkami, • zjednosměrnění komunikací, • homogenizace tras, • homogenizace dopravního proudu. Stojící nebo parkující vozidla na komunikacích snižují kapacitu příslušného úseku komunikace a to: • zmenšením průjezdného profilu komunikace vlivem vlastní šířky stojícího vozidla a boční bezpečnostní mezery, • omezováním vozidel, které se pohybují za vozidlem vyjíždějícím a nebo vjíždějícím z a na místo stání nebo parkování, • vznikem dopravních nehod vznikajících z nepozornosti chodců, kteří přecházejí vozovku mezi takto stojícími vozidly. Kapacitu pozemní komunikace nesnižují manévry při odbočování vpravo. Odbočování vlevo však kromě snížení kapacity narušuje plynulost a bezpečnost provozu a to hlavně na dvoupruhových komunikacích a na komunikacích s koordinací řízení dopravy. Opatření spojená se zjednosměrněním ulic kromě zjednodušení dopravní situace přináší také zvýšení kapacity komunikace a zrychlení pohybu dopravního proudu. Tato opatření jsou většinou jednoduchá, s minimálními stavebními úpravami a spojená

- 58 -

s minimální náklady na zavedení. Je třeba si však uvědomit, že toto opatření může zkomplikovat přístup k objektům dopravní obsluhy, zdelšit trasy některých vozidel, znepřehlednit organizaci dopravního systému a ztížit systém obsluhy pro vozidla integrovaného záchranného systému. Je nutné vždy vyřešit „přechody“ mezi jednosměrnými a obousměrnými komunikacemi. Existují různé možnosti zjednosměrnění ulic: • jednosměrné komunikace samostatné a zdvojené, • jednosměrné komunikace pevné a reverzibilní. K homogenizaci tras komunikací se přistupuje hlavně na komunikacích, které slouží tranzitní dopravě, a to omezením rušivých vlivů na komunikacích a vylepšením návrhových a stavebních prvků komunikace např. nahrazením úrovňových neřízených křižovatek řízenými nebo mimoúrovňovými, zlepšením směrových poměrů, zabezpečením jednotného šířkového uspořádání. Cílem opatření na homogenizaci tras dopravního proudu je dosáhnout plynulosti silničního provozu a pohybu vozidel v dopravním proudu přibližně stejnou rychlostí. Většina opatření vyžaduje velké finanční a materiálové náklady. Pokud se k organizaci a regulaci dopravy využijí dopravní značky, potom tato opatření nevyžadují velké finanční a materiálové náklady. Dopravními značkami: • se mohou vyloučit pomalá vozidla např. traktory, pracovní stroje, • se může omezit jízdní rychlost tj. stanovení minimální a maximální rychlosti, • se může omezit přístup osob na vozovku (i pomocí fyzických zábran). 4. ZÁVĚR Při zřizování objízdných tras uzavírek je třeba si uvědomit, že cílem všech opatření na organizaci a regulaci silniční dopravy je zajistit její plynulost, s přihlédnutím ke kapacitním možnostem, a eliminovat její negativní vlivy, především dopravní nehodovost Kritickými místy, která omezují kapacitu silniční sítě jsou zejména křižovatky, mosty a pozemní komunikace. Návrhy náhradního dopravního systému musí být vypracovány variantně. Všechny změny a úpravy dopravního režimu musí být zřetelně a jasně vyznačeny dopravními značkami, aby informovanost vůči uživatelům pozemních komunikací o všech opatřeních byla včasná a co nejúplnější. 5. POUŽITÁ LITERATURA [1] Internetové stránky Ústavu dopravního inženýrství www.udi-praha.cz [2] Kalašová A., Paľo J.: Dopravné inžinierstvo, Žilinská univerzita v Žilině, Žilina 2003, ISBN 80-8070-076-1

- 59 -

6. ANOTACE Příspěvek se zabývá problematikou tvorby objízdných tras uzavírek pozemních komunikací ve městech. Při výběru objízdných tras uzavírek je třeba zachovat co nejvyšší možnou kvalitu dopravní obslužnosti daného území. S ohledem na specifika území je možné volit trasy různé trasy. Je nutné vzít v úvahu různá omezení na silniční síti, jako např. mosty, křižovatky, celkovou hmotnost vozidla, průjezdný profil. Při řešení objízdných tras uzavírek je možné použít metody operačního výzkumu. Jedním z důležitých kritérií výběru vhodné objízdné trasy uzavírky je kapacita vybrané objízdné trasy. 7. ABSTRACT The paper deals with problems of alternate roads creation in the cities. It is necessary to save for the highest quality of transport services. It is possible to choose different alternate roads with respect to urban area specificity. It is necessary to consider capacity reductions – for example bridges, street crossings. It is possible to use methods of operation research at alternate roads creation. The alternate road capacity is one of relevant choose criterion. Příspěvek vznikl za podpory Institucionálního výzkumu „Teorie dopravních systémů“ (MSM 0021627505) Univerzity Pardubice.

- 60 -

PŘESTUPNÍ UZLY A SPOTŘEBA CESTOVNÍHO ČASU Jaroslav Matuška, Rudolf Mrzena1 1. ÚVOD Cestující ve veřejné dopravě vnímá velice citlivě spotřebu cestovního času. Tato se při přestupu mezi spoji různých druhů dopravy (autobusová - dálková ↔ kolejová - místní, resp. městská hromadná), může neúnosně zvětšovat. Důležitou roli zde hrají např. vzdálenost přestupního uzlu od cíle přepravy, rychlosti jednotlivých spojů, ale také čas potřebný na přestup, který je ovlivněn mnoha faktory. 2. PŘESTUPNÍ UZLY Přestupní uzly jsou místa styku dvou a více druhů dopravy, jejichž základní funkcí je umožnění bezkonfliktního a bezbariérového přestupu mezi spoji zde stýkajících se obslužných subsystémů. Jejich poloha, řešení a vybavení zásadním způsobem ovlivňují naplnění jejich funkce. Při zřizování přestupních míst je třeba uvažovat skutečnost, že s každým přestupem narůstá u cestujících „odpor“ k využití veřejné dopravy [1]. Jednou ze skupin, které jsou na přestupy velmi citlivé, jsou cestující s omezenou schopností pohybu a orientace2. Pro snížení jejich „odporu“ k cestování veřejnou dopravou je nezbytné zajistit možnost bezbariérového přístupu k veřejné dopravě, bezbariérového pohybu mezi dopravními prostředky i odstranění dalších (např. informačních a komunikačních) bariér [2]. Přestupní místa umožňující přestup mezi dopravními prostředky tzv. vnější3 a vnitřní4 dopravy mají význam zejména pro cestující, kteří přestupem ušetří čas strávený v dopravním prostředku tím, že • nemusí zajíždět až na cílovou stanici kmenového spoje (terminál v centru) a pak se vracet do vnitřního města prostředky MHD nebo • využijí rychlejší dopravní prostředek, což jim umožní využít výhodnější přípoj (např. spoj s dřívějším odjezdem).

1

Ing. Jaroslav Matuška, PhD., Ing. Rudolf Mrzena, Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, 532 10 Pardubice, Tel.: +4204660366204 Fax: +420466036303, E-mail: [email protected] , [email protected] 2 Nejen cestující na vozíku a zrakově či sluchově postižení, ale také doprovod dětí (do tří let věku), příp. kočárků, staří občané nebo kdokoliv s dočasně omezenou pohyblivostí. 3 např. dálková, regionální nebo příměstská doprava, MHD vyjíždějící mimo území města, příměstské rychlodráhy 4 např. městská hromadná doprava a veřejná linková, příp. železniční doprava obsluhující zastávky na území města

- 61 -

Při garantovaných přestupních vazbách mezi jednotlivými spoji může dojít z pohledu cestujícího k zajímavým časovým úsporám, a tím k vyššímu využití celého systému integrované dopravy. Protože cestující vnímá kromě ceny za přepravu i spotřebu cestovního času, je třeba při navrhování a řešení přestupních uzlů posoudit časovou náročnost jednotlivých variant dosažení cíle. V některých městech (městských aglomeracích) se nabízí možnost využití kolejové dopravy, a tím zrychlení přepravy mezi centrem a okrajovými částmi města. 3. CHARAKTERISTIKA PŘESTUPNÍCH UZLŮ A ČASOVÁ NÁROČNOST PŘESTUPU Přestupní místa je možné dělit podle různých kritérií, např. podle počtu (druhu) subsystémů, které se v nich stýkají, resp. dle toho, mezi jakými spoji lze přestupovat. Důležité je také hledisko územní působnosti stýkajících se druhů dopravy (dálková, regionální, příměstská, příp. městská doprava) vč. zajištění přestupů mezi nimi. Smyslem přestupních uzlů budovaných v blízkosti větších měst (městských aglomerací), je - snížení dopravních výkonů zejména autobusové dálkové dopravy na území vnitřního města, - snížení spotřeby cestovního času cestujících použitím subsystému drážní dopravy v rámci MHD, čímž se dosáhne centrum města (cíl cesty) rychleji, než při cestě dálkovým (autobusovým) spojem, - vyšší využití systému MHD. Rychlost přepravy patří z pohledu cestujícího mezi tři nejdůležitější5 ukazatele při rozhodování o použití veřejné osobní dopravy [3]. Výsledná rychlost přemístění je ovlivněna i časovou náročností přestupu; tato závisí mj. také na - počtu zaústěných linek různých subsystémů veřejné dopravy (autobusové, železniční, tramvajové, příp. trolejbusové linky nebo metro) - stavebním uspořádání přestupního uzlu (úrovňové x mimoúrovňové, vzájemná poloha nástupištních prostorů jednotlivých subsystémů) - vzájemnou vzdálenosti jednotlivých nástupištních hran, - řízení pohybu cestujících v přestupním místě (snadná orientace, bezkonfliktní směrování proudů cestujících apod.),

5

Dle [3] je na prvním místě uváděna cena přepravy, následuje pohodlí a na třetím místě rychlost přepravy.

- 62 -

-

vybavení přestupního místa informačními systémy (vizuální, akustické včetně jejich vhodného umístění) a odbavovacími systémy (pokladny, automaty). Časovou náročnost přestupu mezi dopravními prostředky charakterizuje veličina tp - přestupní doba. Tu lze stanovit součtem následujících složek: 1. tch – uvažuje se rychlost chůze cestujícího (4 km*h-1), tj. cca 67 m*min-1, 2. tč – čas čekání na přípoj – v intervalové dopravě se uvažuje ve výši max. poloviny intervalu přípojného spoje; v případě přestupu na vlakový či autobusový spojv (bez intervalové dopravy) lze předpokládat, že cestující zná čas jeho odjezdu a naplánuje si příjezd s odpovídající hodnotou tč, 3. tr – časová rezerva např. na vyrovnání případného zpoždění kmenového spoje; v případě intervalové dopravy opět max. polovina intervalu, v případě velmi krátkých intervalů (metro ve špičce), lze tuto veličinu zanedbat. Celková časová náročnost přestupu - “časová ztráta při přestupu” – je daná vztahem t p = t ch + t č + t r [min] (1) Pokud se do vztahu (1) dosadí modelové hodnoty např. pro přestup z dálkového autobusu na • tramvaj (částečně segregovaný a částečně smíšený provoz, cestovní rychlost 28 km*h-1): chůze 100 m, čekání na přípoj 2,5 min, rezerva na zpoždění kmenového spoje 2,5 min, výsledkem je časová ztráta při přestupu (2) tp = (100 / 67 + 2,5 + 2,5) = 6,49 ≅ 6,5 min • vlak příměstské dopravy (cestovní rychlost 50 km*h-1): chůze 150 m, čekání na přípoj 5 min, rezerva na zpoždění kmenového spoje 5 min (3) tp = (150 / 67 + 5 + 5) = 12,23 ≅ 12,5 min (tč se neuvažuje polovina intervalu, ale tak, že si cestující zvolí příjezd autobusu tak, aby měl přípoj na vlak) • metro (cestovní rychlost 55 km*h-1): chůze 200 m, čekání na přípoj 2 min, (tr se neuvažuje vzhledem k frekvenci spojů) (4) tp = (200 / 67 + 2) = 4,98 ≅ 5 min. Hodnoty ze vztahů (2) – (4) je nutné při porovnávání časové náročnosti přímých cest nebo cest s přestupem přičíst k jízdní době přípoje, aby bylo možné porovnat celkovou časovou náročnost obou variant (přímá cesta pomalejší dopravou nebo přestup na spoj s vyšší cestovní rychlostí). K tomu se přidává ještě hodnota Z (viz níže). 4. POLOHA PŘESTUPNÍHO UZLU Níže uvedený modelový výpočet uvádí mezní vzdálenost přestupního uzlu od centra, a to za následujících podmínek: - 63 -

• přestup z dálkového autobusu na tramvaj, vlak, resp. metro, • časová ztráta při přestupu tp = 11,5 min - viz vztah (1) • Z – požadovaný zisk času (subjektivní hodnota pro každého cestujícího), zde Z = 5 min. • ϕ = tp + Z [min] - složka času zohledňující subjektivní časové hledisko cestujícího, resp. zisk času - „zatížení“ varianty s přestupem • vp [km h-1] – rychlost přípojného spoje, vk – rychlost kmenového spoje (autobusu) • l [km] – hledaná vzdálenost přestupního uzlu od centra • Tp, resp. Tk [min] – cestovní doba při variantě s přestupem (na tramvaj, vlak, metro), resp. při jízdě kmenovým spojem (autobusem). Vztah (5) vyjadřuje požadavek cestujícího, aby i s přestupem (na tramvaj, vlak, metro) dosáhl cíle dříve, než kdyby využil spoj přímý. Tp + ϕ < Tk

ϕ+

60 * l 60 * l < vp vk

ϕ ∗ vk ∗ v p
(5)

Tabulka 1: Mezní vzdálenosti pro dané rychlosti kmenového a přípojných spojů vk [km/h] vp [km/h] 28 (tramvaj) 50 (vlak) 55 (metro)

ϕ

Z

5 5 5

11,5 17,5 10,0

18

9,66 8,20 4,46

19

11,33 8,94 4,84

20

13,42 9,72 5,24

21

16,10 10,56 5,66

Tabulka 1 uvádí kilometrické hodnoty mezní vzdálenosti pro zvolené rychlosti kmenového a přípojných spojů [km/h] pro uvedené hodnoty Z, resp. ϕ [min]. Jak je vidět i z grafu 1, vzdálenost přestupního uzlu od centra stoupá se zmenšujícím se rozdílem rychlostí obou spojů.

- 64 -

15

Tram 10

Vlak

5

Metro

0

Mezní vzdálenost [km/h]

20

Mezní vzdálenost přestupního uzlu od centra

18

19

20

21

Rychlost kmenového spoje [km/h]

Graf 1: Vzdálenost přestupního uzlu od centra

Na ose x je vynesena cestovní rychlost spoje kmenového vk; horní křivka vyjadřuje závislost vzdálenosti pro vp = 28 km/h, prostřední pro vp = 50 km/h a spodní pro vp = 55 km/h. 5. ZISK CESTOVNÍHO ČASU Následující část se týká určení zisku (ztráty) cestovního času Z při zvolených modelových hodnotách rychlostí kmenového a přípojných spojů, při známé časové ztrátě vzniklé přestupem a dané vzdálenosti přestupního uzlu od centra. Výpočty vycházejí ze vztahu (5). Pokud jsou známy výše uvedené parametry, je možné modelovat hodnotu Z podle vztahu T p + ϕ < Tk T p + t p + Z ≤ Tk

(6)

 v p − vk  −t Z ≤ 60 * l   v ∗v  p k p  

Variant výpočtů pro různé hodnoty vk, vp, l a tp je velké množství, proto v tomto příspěvku bude uveden pouze výpočet pro vk = 21 km/h, vp = 28, 50, resp. 55 km/h, l = 12, resp. 8 km a tp = 6,5, 12,5 a 5 min. Zaokrouhlené výsledky úspory času uvádí tabulka, resp. graf 2. Tabulka 2: Úspora cestovního času Přípoj Tram Vlak Metro

vp [km/h] 28 50 55

tp [min.] 6,5 12,5 5

l [km] 12 8 12 8 12 8

- 65 -

vk [km/h] 21 21 21

Z [min.] 2 -1 7 - 0,5 16 9

Úspora času při přestupu 18 16 14 12 10

Tram

8

Vlak

6

Metro

4 2 0 -2

l =12 km

l=8 km Vzdálenost od centra [km]

Graf 2: Úspora cestovního času pro různě vzdálené přestupní uzly od centra

Z tabulky i grafu 2 vyplývá, že při 12 km vzdáleném přestupním uzlu je za daných podmínek výhodný přestup na metro, příp. vlak, ale nikoliv na tramvaj s částečně smíšeným provozem. Při úplné segregaci by cestovní rychlost tramvaje byla vyšší a tedy i zisk času větší. Pokud by přestupní uzel byl jen 8 km od centra, ukazuje se při zadaných podmínkách jako časově nevýhodný přestup nejen na tramvaj, ale i na vlak. pouze segregovaný i hustý provoz metra zaručuje časovou výhodnost přestupu. 6. ZÁVĚR Atraktivita přestupních uzlů v systému veřejné osobní dopravy je ovlivněna mj. i jejich polohou vzhledem k centru města, resp. cílové zóně, uspořádáním a vybavením přestupního uzlu. Z uvedených výpočtů jsou zřejmé mezní hodnoty, resp. dopravní systémy, které za uvedených podmínek přinesou úsporu času, a které naopak přepravu prodlouží. 7. POUŽITÁ LITERATURA [1] Wendler W.: Grundlagen der Verkehrswirtschaft. RWTH Aachen 2003 [2] Dudr, V., Lněnička, P.: Navrhování staveb pro samostatný a bezpečný pohyb nevidomých a slabozrakých osob. IC ČKAIT. Praha 2002. ISBN 80-86364-63-1 [3] Matuška J.: Optimalizace nabídky spojů v systémech hromadné osobní přepravy. Disertační práce. Pardubice 1998. 8. ANOTACE Příspěvek poukazuje na důležitost přestupních uzlů v systému integrované osobní dopravy a předkládá způsob výpočtu mezní vzdálenosti přestupního uzlu od centra, resp. možný časový zisk (ztrátu) cestujícího při přestupu. - 66 -

9. ABSTRACT Change points are important component of public passenger transport service system. Their location (distance from downtown), terminal accessories and inside configuration is influencing into blackout time by change. Paper deals with function of change point, technological and time aspects of change and with example for change point distance analysis and travel time saving too. Příspěvek vznikl za podpory grantu GA ČR č. 103/05/2043.

- 67 -

PROBLEMATIKA TECHNOLOGIE A ŘÍZENÍ DOPRAVY V RÁMCI VÝZKUMNÉHO ZÁMĚRU TEORIE DOPRAVNÍCH SYSTÉMŮ Vlastislav Mojžíš1 1. ÚVOD V rámci výzkumného záměru MSM 0021627505 „Teorie dopravních systémů“, jehož vykonavatelem v letech 2005 – 2011je Dopravní fakulta Jana Pernera, se v části „Optimalizace technologických procesů a řízení v dopravních systémech“ řeší na katedře technologie a řízení dopravy problémová oblast „Technologie a řízení dopravy“ (dále jen oblast TŘD) [1]. 2. ANALÝZA SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ [2 - 7] Problematika technologie a řízení dopravy resp. dopravních systémů je ve světě i u nás předmětem výzkumu již několik desítiletí. Objevují se nové problémy, existují i problémy, které nejsou doposud vyřešené nebo jsou vyřešené způsobem ne zcela uspokojivým, a to buď z pohledu vědeckého perfekcionizmu nebo proto, že problém je řešen jen pro některé dopravní systémy, anebo – to hlavně - z hlediska možností uplatnění v praxi. Dobře je rozpracovaná lokální teorie kapacit uzlů a úseků, jakož i projevů kongescí a lokálních opatření k jejich eliminaci či likvidaci. Braessův paradox však upozorňuje na úskalí tohoto přístupu z celosíťového pohledu, přičemž na nákladově optimálních opatření k odstranění těchto problémů a vyhnutí se úskalím zatím teorie nedává uspokojivé prostředky. Dosud není ani známa nějaká síťová analogie Shannonových vět, které by platily pro úseky. Rozvinutá je i teorie, která umožňuje danou přepravní nabídku a danou dopravní nabídku pomocí metod „Traffic Assignment-u“ relativně přesně ocenit, zda a jak je nabídka adekvátní poptávce a požadavkům na kvalitu dopravní obsluhy. Poněkud hůře je teorie dopravy vybavena modely a metodami na tvorbu optimální nabídky přizpůsobené na tvorbu optimální nabídky přímo přizpůsobené dané přepravní poptávce s nejnižšími náklady.

1

Prof. Ing. Vlastislav Mojžíš, CSc., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, 532 10 Pardubice, Tel.: +420 466 036 199, Fax: +420 466 036 303, E-mail: [email protected]

- 68 -

Dále jsou poměrně dobře známé modely a metody akumulace elementů. Problémem však zatím je, že jak teorie vytěžování výchozích kompletů, tak i koordinace těchto procesů může dát optimální řešení jen velmi specifických dílčích případů anebo jen ne plně uspokojivé heuristiky na případy obecnější. V problematice výběrů podsítí je v literatuře prezentována řada lokálně optimalizačních algoritmů, ale v globálně orientovaných případech se většinou končí při heuristických postupech, schopných ocenit – třeba intuitivně – navrženou podsíť, s poukazem na její slabiny, ale ne ji přímo optimalizovat. V problematice tvorby a realizace zejména simulačních modelů se dosáhlo pozitivních výsledků jak v teoretickém řešení, tak i praktického uplatnění v dopravním procesu. Jedná se o hlavně o diskrétní modely dopravních uzlů, kdy nové HW a SW prostředky spolu s uplatněním metod aplikované matematiky umožňují využití v projekční činnosti i při optimalizaci řídících procesů v dopravních uzlech. 3. OBLAST TŘD - ZÁKLADNÍ SMĚRY POZNÁNÍ, CÍL ŘEŠENÍ, STRUKTURA Oblast TŘD se zaměřuje na tři základní směry poznání, které jsou postupně rozvíjeny: ƒ teorie logistických systémů, ƒ teorie technologie dopravy, ƒ teorie dopravy a řízení. Cílem řešení v oblasti TŘD je navrhnout : ƒ model fungování dopravního systému, vycházející z rovnováhy přepravní poptávky a dopravní nabídky, z vnitřní a vnější rovnováhy dopravního systému, ƒ efektivní způsob realizace variant rozvoje dopravního systému. K dosažení cíle je oblast TŘD dále strukturována do dílčích oblastí, tj.: • Teorie logistické dopravy • Teoretické základy obsluhy uzlů dopravní sítě • Teorie řízení intermodálních a integrovaných dopravních systémů • Optimalizace technologických procesů v dopravě • Modelování technologických procesů v osobní a v nákladní dopravě 4. PŘEHLED ÚLOH K dosažení uvedeného cíle je potřebné se v jednotlivých dílčích oblastech zaměřit na následující úlohy: ƒ Teorie logistické dopravy: • formulovat kritéria pro optimální lokaci a alokaci logistických center, • stanovit požadavky na jednotlivé druhy dopravních podsystémů, - 69 -

ƒ

ƒ

ƒ

ƒ

• vytvořit teoretickou bázi pro navrhování a řízení logistických řetězců a pro jejich vzájemné vazby; Teoretické základy obsluhy uzlů dopravní sítě: • stanovit optimální vybavení uzlů technickými prostředky, • precizovat obslužné procesy a provést jejich optimalizaci, • vytvořit diskrétní a spojité modely procesů, • optimalizovat řízení pohybu dopravních prostředků v atrakčním okruhu dopravního uzlu; Teorie řízení intermodálních a integrovaných dopravních systémů: • Vytvořit modely rozhodovacích a řídících procesů (vč. precizování vedlejších podmínek a kritérií optimalizace) s akcentem na procesy v logistických centrech a dálkové ovládání dopravních procesů na síti, • optimalizovat řízení dopravních proudů i jednotlivých kompletů z hlediska minimalizace spotřeby času a energie; Optimalizace technologických procesů v dopravě: • rozvíjet optimalizaci procesů a metod a jejich aplikace na problémy organizace a řízení logistické dopravy, • optimalizovat nabídku dopravních služeb, • modelovat faktory působící na dopravní procesy, • navrhnout adekvátní výpočetní postupy; Modelování technologických procesů v osobní a v nákladní dopravě: • Navrhnout modely individuálních a integrovaných procesů, • Navrhnout modely dálkové dopravy při kombinaci více druhů dopravy, • Navrhnout skupinové a integrované modely v nákladní dopravě.

5. ZOBECNĚNÍ ÚLOH PRO CELÝ DOPRAVNÍ SYSTÉM Z provedené analýzy stavu poznání v oblasti TŘD v části 2 tohoto příspěvku mj. vyplynulo, že mnohé z problémů se v různě modifikované podobě vyskytují prakticky u každého podsystému. Je to např.: ƒ tvorba (posouzení) dopravní sítě, ƒ linkotvorba (relace či destinace) v osobní i v nákladní dopravě, ƒ lokační a alokační úlohy, ƒ obsluha požadavků, ƒ kapacitní problémy, ƒ kongesce, ƒ řadění souprav, ƒ časové rozvrhy, ƒ návaznost spojů, - 70 -

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

oběhy a turnusy náležitostí, přiřadění dopravních prostředků na linky, četnost spojů, přepravní proudy a kapacita soupravy, Hub and Spoke, nestandardní situace, atd. Analogické, dosud nekomplexně řešené problémy v jednotlivých dopravních podsystémech nutně vyvolávají úsilí daný problém zobecnit pro celý dopravní systém. Tato myšlenka není nová, avšak není dosud realizována v takovém rozsahu problémů, pro tolik dopravních podsystémů a v tolika technologických vazbách. K nalezení odpovědi na tuto otázku je potřebné převést tyto problémy na systémové řešení úloh s odpovídající metodikou a využitím objektivních prostředků a nástrojů. 6. METODIKA ŘEŠENÍ Jak již bylo konstatováno, některé problémy resp. úlohy již byly dříve řešeny. V takových případech je potřebné ověřit správnost: ƒ verbální i matematické formulace, ƒ definování a dodržení okrajových podmínek, ƒ volby hodnotících kritérií, ƒ použitých metod, aparátu a algoritmů, ƒ vstupů a výstupů. Pokud je řešení správné, lze ho akceptovat, pokud tomu tak není nebo neodpovídá současnému poznání a možnostem, je potřebné dřívější řešení korigovat. U dosud neřešených problémů či úloh (a takové evidentně existují – např. kapacity sítě v režimu slotů) je k jejich řešení nutné, aby se: ƒ definovaly požadované výstupy, ƒ precizovaly odpovídající vstupy, ƒ úloha verbálně i matematicky formulovala, ƒ vybrala hodnotící kriteria či multikriterium, ƒ zvolily příslušné objektivní prostředky či nástroje pro řešení, ƒ ověřila vhodná metodika a metoda řešení, ƒ analyzovaly výstupy, ƒ provedly případné korekce v řešení. Přitom je potřebné postupovat racionálně, objektivně s cílem zobecnit danou úlohu pro celý dopravní systém a hledat optimální či suboptimální řešení.

- 71 -

7. DÍLČÍ VÝSLEDKY ŘEŠENÍ – ROK 2005 V prvním roce řešení výzkumného záměru bylo předmětem řešení ve všech dílčích oblastech oblasti TŘD: ƒ analýza současného stavu řešené problematiky, ƒ další rozvoj terminologie, ƒ formulace obecných problémů, ƒ výběr oblastí aplikací. Postupně je rozvíjeno řešení výše uvedených úloh. O dosavadních výsledcích řešení pojednávají příspěvky jednotlivých řešitelů katedry technologie a řízení dopravy, které navazují na tento článek. V průběhu řešení se v oblasti TŘD nad původní rámec ukázala v širších souvislostech potřeba zařadit a dále rozvinout problematiku teoretických základů dynamiky dopravních procesů (např. pro úlohu optimalizace řízení dopravních proudů z hlediska minimalizace spotřeby času a energie v dílčí oblasti Teoretické základy řízení intermodálních a integrovaných systémů). 8. DALŠÍ POSTUP ŘEŠENÍ Pozornost řešitelů se v dalším řešení zejména soustředí na nástroje, metody a matematický aparát. V oblasti TŘD k nim patří zejména modelování, z matematického aparátu hlavně operační výzkum, zejména teorie grafů, teorie hromadné obsluhy a teorie zásob. Jejich výběr, další precizování a užití bude předmětem pokračujícího řešení. 9. ZÁVĚR Řešení výzkumného záměru Teorie dopravních systémů v oblasti TŘD dosud probíhá v souladu s plánovaným harmonogramem. Jistým problémem se ukazuje publikování v impactovaných či karentovaných časopisech, které v tuzemsku v oblasti dopravy absentují resp. prosazení se do těchto časopisů v zahraničí (navíc i časově náročné). 10. POUŽITÁ LITERATURA [1] Výzkumný záměr MSM 0021627505 „Teorie dopravních systémů“. Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Pardubice 2004. [2] Černý, J. - Kluvánek, P.:Základy matematickej teórie dopravy. VEDA, Bratislava 1991. [3] Černá, A. – Černý, J.: Teorie řízení a rozhodování v dopravních systémech. Institut Jana Pernera, o.p.s., Praha 2004. ISBN 80-86530-15-9. [4] Braess, D.: Über ein Paradoxon aus der Verkehrsplannunng. Unternehmensvorschung 12, s. 258 – 268, 1968.

- 72 -

[5] Pas, A.I. – Principio, S.L.: Braess´ Paradox: Some New Insights. Transp. Res.-B, 31p. 265-276, 1997. [6] Cenek, P. – Klima, V. – Janáček, J.: Optimalizace dopravních a spojových procesů. Vysoká škola dopravy a spojov v Žiline, Žilina 1994. ISBN 80-7100197-X. [7] Carraresi, P. – Malucelli, F.- Pallotino, S.: On the Regional Mass Transit Assignment Problem. Optimization in Industry 3, Ed. A. Sciomachen, J. Wiley, 1995. 11. ANOTACE Příspěvek podává rámcovou informaci o problémové oblasti „Technologie a řízení dopravy“, která je částí záměru „Optimalizace technologických procesů a řízení dopravy“ v rámci výzkumného záměru MSM 0021627505 „Teorie dopravních systémů“ řešena na katedře technologie a řízení dopravy. Na základě analýzy současného stavu poznání problematiky jsou stanoveny základní směry poznávání, které jsou dále rozvíjeny v úlohách dílčích oblastí k dosažení cíle řešení. Rámcově je uveden metodický přístup a objektivní nástroje (modely, metody operačního výzkumu) vhodné k pokračujícímu řešení těchto úloh v dalším letech. Výsledky řešení v této oblasti za první rok řešení (2005) podávají samostatně navazující příspěvky řešitelů. 12. ABSTRACT Paper briefs on problem domain “Technology and transport control”, which is solved on Department of Technology and Transport Control as part of proposal “Technological process optimalization and transport control” within research proposal MSM 0021627505 “Transport system theory”. On the base of present know edge analysis the basic knowledge directions are specified. These directions are further developed in assignments of partial domains for solution success achievement. The methodical approach and objective tools (models, operation research methods) suitable for proceeding solution of these assignments in next years are shortly introduced. The results of solution in this year (2005) in this domain are shown in following papers of solvers. Příspěvek byl zpracován v rámci řešení výzkumného záměru MSM 0021627505 „ Teorie dopravních systémů“.

- 73 -

NEW VIEWS OF CAPACITY OF THE RAILWAY LINES Tatiana Molková1 1. INTRODUCTION Transport system as well as other large systems may be decompose into subsystems. From function view of point is suitable make decomposition on stationary subsystem (network) and mobile (vehicles). One of the main characteristics of transport system is its capacity. In railway transport mode we can find very close relationships between parameters of infrastructure and train’s parameters. Organising of railway operation (scheduling) complements the inputs which significant influence resulting capacity of railway lines and all network. This paper describes some new problems and views which bear on capacity of the railway lines. 2. DIFFERENT VIEWS OF CAPACITY The transport sector in Europe is presently oriented to a gradual deregulation and liberalisation, with emphasis on competition between the various transport modes. This process of liberalisation access on railway infrastructure together wit the rising volume of traffic and increasing demands in terms of quality and quantity requires the new demands on definition of available railway-infrastructure capacity. Up to now used definition of line capacity2 as static value does not fit to actual condition. Railway infrastructure capacity depends on the way it is utilised. The basic parameters underpinning capacity are the infrastructure characteristics themselves and these include the signalling system, the transport schedule and the imposed punctuality level. Capacity is based on the interdependencies existing between: • the number of trains (per time interval, e.g. trains per hour), • the average speed, • the stability (margins and buffers have to be added to the running time of trains and between train paths to ensure that minor delays are suppressed instead of amplifying and so causing (longer) delays to other trains; • the heterogeneity (the differences in running time between different train types worked on the same track).

1

Tatiana Molková, Assoc. Prof., University of Pardubice, Jan Perner Transport Faculty, Department of Transport Technology and Control, Studentská 95, Pardubice, 532 10, Tel.:+420 466 036 200, E-mail: [email protected] 2 Capacity of railway line is so volume (number) of trains which is on a given technical parameters of railway lines and timetable preservation, can be on surveyed line in certain period permanent and regularly managed.

- 74 -

Due to differences in requirements, capacity is viewed differently from the position of the market, infrastructure planning, timetabling and operations. These are summarised in Fig.1. Customer needs

Infrastructure planning

Timetable planning

Operations

number of train path

expected – peak

expected average

requested

actual

mix of traffic and speed

expected - peak

expected average

requested

actual

expected conditions

existing conditions

actual conditions

infrastructure quality need journey time

as short as possible

time supplements for expected disruptions

time supplements for expected disruptions

delays caused by operational disruptions

Other requirements

translation of all short and longterm marketinduced demands to reach optimised load

maintenance strategies

- time supplements for maintenance -connecting services in stations

-delays caused by track works - delays caused by missed connections

-requests out of regular interval timetables (system times, train stops, ...)

-additional capacity by time supplements not needed

Fig. 1: Different views of capacity

While capacity demands from the market standpoint are oriented towards satisfying peak values, infrastructure planning by contrast must be oriented towards a definition of capacity that, on average, guarantees profitable utilisation of the infrastructure. From a timetable point of view, capacity considerations bring together a given infrastructure and existing demands for train paths. From an operational point of view the capacity situation is always in flux and depends on current infrastructure availability, progress with building measures, delays, diversions and the number of additional trains. Each of these different situations is correct in terms of its own specific background. The parameters mean, however, that each viewpoint leads to a different capacity-requirement result. As mentioned already above, there are different views of capacity and a unique true definition of capacity is impossible. 3. WHAT DOES IT MEANS CAPACITY? The capacity of any railway infrastructure is: • the total number of possible paths in a defined time window, • considering the actual path mix or known developments respectively and the Infrastructure Manager’s (IM) own assumptions; - 75 -

• in nodes, individual lines or part of the network; • with market-oriented quality, • which must also take account of the IM’s own requirements. Infrastructure capacity is related to the ability of the particular infrastructure to offer train paths in accordance to market needs as represented by customer requirements. The IM customer is the Railway Undertaking (RU) which expresses its requirements in the form of path requests. These path requests result from the combination of: - end customers’ (passengers, carriers) needs and requirements, - the needs of RUs themselves (e. g. type, utilisation or maintenance of rolling stock). The path request is related to a typical running time (depending on the performances of the rolling stock) and a departure time or arrival time and IM should be comply with the requirements of these parameters. During the negotiation process in respect of capacity allocation, an iteration process occurs between RU requirements and IM offers. As long as the alteration following the iteration is accepted, the market needs are fulfilled. The infrastructure is not to be considered as saturated. Requirements for punctuality (time supplements and buffer time) are incorporated in any case. 4. CAPACITY CONSUMPTION The level of capacity consumption is the only value that can be measured objectively by reference to all parameters mentioned in the definition. The formula for determining capacity consumption shall be as follows: k = A + B + C [min ]

(1)

k: total consumption time [min] A: infrastructure occupation [min] B: buffer time [min] C: supplements for maintenance [min] K=

(2)

k .100 [%] U

K: capacity consumption [%] U: chosen time window [min] U = k + u [min ]

(3)

u: unused capacity [min]

- 76 -

Infrastructure occupation Infrastructure occupation is the result of the compression process, i.e. all single train paths are pushed together up to the minimum theoretical headway according to their timetable order, without recommending any buffer time. Buffer time Buffer time is time that is inserted between train paths in addition to the minimum interval between trains that arises depending on the signal systems. It serves to reduce transfer of delays from one train to the next. Supplement for maintenance The supplement for maintenance may either be part of infrastructure occupation or may be shown as an additional supplement. Unused capacity The difference between capacity consumption and chosen time-window is unused capacity. The amount of unused capacity is determined by the possibly usable capacity and lost capacity. Usable capacity shall exist if unused capacity can possibly be used for additional train paths, providing they meet the customer requirements (typical characteristics of the paths) for the area considered. The additional train paths shall be incorporated into the original timetable before compression. .Afterwards, a new analysis of capacity consumption is necessary. Lost capacity is a time when no further train paths can be added. 5. CONCLUSIONS The limiting factor of the occupation time does not derive from the difficulty of drawing new paths, but from the level of buffer time (stability requirements), i.e. possibilities for drawing additional paths always exist, but one must stop at a certain level due to stability requirements specific to the timetable. The remaining question is the value of infrastructure occupation time (% of time window) that must not be exceeded. It then appears impossible to assess standard precise values. As a matter of fact that, several parameters must be taken into account: • infrastructure reliability, • rolling stock reliability, • the interdependency of the line section with other line sections, • the level of quality required by Railway Undertakings, • the margin on journey time, • the number of trains per hour,

- 77 -

• the length of the line section and the possibility to organise overtaking or crossings within it. For this reason, only the status of recommended value can be given as a guideline, which must be further developed through complementary analysis taking into account the above-mentioned criteria. These complementary analyses require high level expertise, which should be solving within institutional research Theory of Transport System. 6. REFERENCES [1] UIC Code 406 Capacity. International Union of Railways (UIC) - Paris, 2004, ISBN 2-7461-0802-X [2] V.A. Profillidis: Railway Engineering. Ashgate Publishing Limited, Hampshire, 2000 7. ANOTACE Příspěvek se zabývá problematikou kapacity železničních tratí. V souvislosti s liberalizací přístupu dopravců na dopravní cestu se jeví potřeba novým způsobem přistoupit k jejímu posouzení. Metodika UIC upozorňuje na nové okolnosti, které je potřebné vzít v úvahu, ale neřeší je do všech podrobností. 8. ABSTRACT The paper deals with issues of capacity of railway lines. Liberalisation of access to railway infrastructure brings the need of new conception of its calculation. UIC methodology refers a new circumstance which is necessary to take into, but it is not in detail solved yet. Příspěvek vznikl za podpory výzkumného záměru Teorie dopravních systémů MSM0021627501

- 78 -

RELATIONSHIP BETWEEN CAPACITY AND SCHEDULING IN RAILWAY SYSTEM Tatiana Molková1 1. INTRODUCTION Timetable planning in particular is complicated for railways, primary because railways have a single degree of freedom (whereas road transport has two degrees and air three). All overtaking of trains or meeting of trains (on single track) and crossing of trains (at junctions) have to be planned in detail if delays are not to result. Railway scheduling is critical to the effective utilisation of railway infrastructure and in the planning of future infrastructure developments to optimise the use of network and resources. Capacity of the railway infrastructure and mainly its utilisation has very close relationship to scheduling 2. INFRASTRUCTURE CAPACITY Generally the capacity of a transport infrastructure facility signals its ability to accommodate a flow of people or vehicles. A transportation facility’s capacity (design or practical) is typically defined from am engineering perspective with reference to a level of service or quality flow, that will provide satisfactory traffic operations. Occasionally [1], capacity has been viewed, from an economic perspective, as a threshold notion, as the minimum traffic volume for which a facility is justifiable. Railway infrastructure capacity [2] means the potential to schedule train paths requested for an element of infrastructure for a certain period. Train path means the infrastructure capacity needed to run a train between two places over a given timeperiod. Situation, when exist free infrastructure capacity but appropriate train path for railway undertaking (RU) need not be in disposal and requirements on train path cannot be satisfied, is not so rare. Where after coordination of the requested paths and consultation with RU applicants it is not possible to satisfy requests for infrastructure capacity adequately then the infrastructure manager (IM) must declare that element of infrastructure on which this has occurred to be congested. After that the infrastructure manager should carry out a capacity analysis and a capacity enhancement plan. The objective of capacity analysis is to determine the restrictions on infrastructure capacity which prevent requests for capacity from being adequately met, 1

Tatiana Molková, Assoc. Prof., University of Pardubice, Jan Perner Transport Faculty, Department of Transport Technology and Control, Studentská 95, Pardubice, 532 10, Tel.:+420 466 036 200, E-mail: [email protected]

- 79 -

and to propose methods of enabling additional requests to be satisfied. This analysis identifies the reasons for the congestion and what measures might be taken in the short and medium term to ease the congestion. The analysis considers the infrastructure, the operating procedures, the nature of the different services operating and the effect of all these factors on infrastructure capacity. Measures to be considered should be all include in particular re-routing of services, re-timing services, speed alterations and infrastructure improvements. A capacity enhancement plan shall be developed after consultation with users of the relevant congested infrastructure. It must identify: a) the reasons for the congestion, b) the likely future development of traffic, c) the constraints on infrastructure development, d) the options and costs for capacity enhancement, including likely changes to access charges. It also, on the basis of a cost benefit analysis of the possible measures identified, determines what action shall be taken to enhance infrastructure capacity, including a calendar for implementation of the measures. 3. RAILWAY SCHEDULING Railway scheduling is process by which the demand for rail transport (passenger as well as freight) is brought together with supply side constraints (such as available infrastructure capacity, rolling stock, staff) to produce timetables and resource plan that meet the demand at an appropriate level of cost. This process is also known as train planning. Railway scheduling is undertaken at different times for different reasons: • Strategic planning, • Tactical planning. • Operational planning and control. Scheduling in all three horizons defined above follows a similar high-level process (see Fig1).

- 80 -

Infrastructure characteristics Infrastructure availability BASE DATA

Timetable production Business specification

Timetable planning

Resource characteristics

Rolling stock

scheduling

Train crew scheduling

Feedback

Resource availability

Fig.1 Overview of railway scheduling process

a) Base data The process starts by initially defining: • Infrastructure characteristics – number of tracks and their construction parameters, train speed can travel, signalling, etc. • Infrastructure availability – statement of when infrastructure is unavailable (definition of a maintenance window). • Resource characteristics – whether particular rolling stock can run on particular routes (limitation include gauge, curvature, weight, signalling interface) and the performance characteristics of particular rolling stock on particular routes) • Resource availability – rolling stock numbers, numbers of staff, location, etc. b) Business specifications It is normal for several, potentially conflicting business specifications to be produced – these specifications come from the differing requirements of customers of the railway. Specifications come from separate railway undertakings (RU) competing for access to the infrastructure, each provides its own requirements (international, intercity, suburban regional, freight trains). c) Timetable planning The train service specifications are passed to the timetable planners, whose task is produce timetables that are “conflict free” (so that if the timetable was worked to exactly in practice, no train would be delayed by any other).

- 81 -

d) Rolling stock scheduling All the services in the timetable have to be allocated to rolling stock diagrams. It is possible to be certain how much rolling stock is required to operate the timetable (which might be different the input resource availability). e) Train crew scheduling All the rolling stock diagrams have to have matching train crew diagrams, taking into account how many crew are required. f) Timetable production Once timetable development is complete, documentation can be produced for passengers, carriers and staff. 4. PROCESS OF SCHEDULING AND COORDINATION In connection with scheduling process we can define working timetable as the data defining all planned train and rolling-stock movements which will take place on the relevant infrastructure during the period for which it is in force. The IM manager should be as far as is possible meet all requests for infrastructure capacity including requests for train paths crossing more than one network, and take account of all constraints on applicants, including the economic effect on their business. The IM manager may give priority to specific services within the scheduling and coordination process (e.g. public-service requirements, development of rail freight). The IM consults interested parties about the draft working timetable and allow them at least one month to present their views. Interested parties stall include all those who have requested infrastructure capacity as well as other parties who wish to have the opportunity to comment on how the working timetable may affect their ability to procure rail services during the working timetable period. During the scheduling process, when the IM encounters conflicts between different requests he shall attempt, through coordination of the requests, to ensure the best possible matching of all requirements. When a situation requiring coordination arises, the infrastructure manager shall have the right and tools, within reasonable limits, to propose infrastructure capacity that differs from that which was requested. The principles governing the coordination process are defined in the network statement. 5. CONCLUSION Appropriate capacity-allocation schemes for rail infrastructure coupled with competitive operators should result in a better balance of transport between modes and capacity-allocation schemes should encourage railway infrastructure managers to optimise use of their infrastructure. On the other hand railway undertakings should - 82 -

receive clear and consistent signals from capacity allocation schemes which lead them to make rational decisions. In order to take into account the needs of users of railway infrastructure capacity to plan their business, and to the needs of customers and funders, it is important that the infrastructure manager ensures that infrastructure capacity is allocated in a way which reflects the need to maintain and improve service reliability levels. It is desirable for railway undertakings and the infrastructure manager to be provided with incentives to minimise disruption and improve performance of the network. 6. REFERENCES [1] K.J. Buton, D.A. Hensher: Handbook of Transport System and Traffic Control. Pergamon, 2001 [2] Directive 2001/14/EC of the European Parliament and of the Council on the allocation of railway infrastructure capacity and the levying of charges for the use of railway infrastructure and safety certification, Official Journal of the European Communities, 2001 7. ANOTACE Příspěvek se zabývá vazbou mezi parametry jízdního řádu a požadovanou propustností železniční infrastruktury. Nový způsob přidělování kapacity dopravcům vyžaduje i nové přístupy ke konstrukci jízdního řádu. Přidělení kapacity ještě neznamená, že bude pro dopravce k dispozici i vhodná trasa. Nedostatek volné kapacity naopak vyvolává nutnost učinit opatření k jejímu zvýšení – nejen opatření v oblasti konstrukci jízdního řádu, ale také investiční. Význam strategického plánování, konstrukce jízdního řádu a využití dopravní infrastruktury má rozhodující vliv na posílení kvality železničního systému. 8. ABSTRACT The paper is deals with relationship between timetable parameters and required capacity of railway infrastructure. The new concept of allocation of railway capacity to railway undertakings calls for innovative approach in scheduling. Allocation of capacity does not need automatically that appropriate train path for railway undertaking will be in disposal. On the other hand, lack of free capacity produces measures to its increase (not only in frame of scheduling processes, but also in investment sphere). Importance of strategic planning, scheduling optimisation and utilisation of railway infrastructure has the crucial effect to quality improvement of railway system. Příspěvek vznikl za podpory grantového projektu GAČR číslo 103/05/2043.

- 83 -

SPOTŘEBA ENERGIE V ZÁVISLOSTI NA POHYBU VLAKU Rudolf Mrzena1, Radovan Soušek2 1. ÚVOD Dynamika kolejových vozidel vyšetřuje na základě základních fyzikálních zákonů (zákony mechaniky) síly, působící na trakční vozidlo při jednotlivých fázích pohybu vozidla. Pro zjednodušení výpočtů se uvažuje s hmotností vozidla soustředěnou do jednoho bodu – těžiště; těžiště se pohybuje v ose koleje. 2. FÁZE POHYBU VOZIDLA Rozlišují se 4 základní fáze pohybu vozidla, a to fáze rozjezdu, fáze jízdy silou konstantní rychlostí, fáze výběhu a fáze brzdění. Základní pohybové fáze jízdy znázorňuje časový tachogram uvedený na obr.č.1a. 1. fáze - rozjezd. Během rozjezdu překonává vozidlo tažnou silou trakční odpory, traťové odpory a hmotové síly setrvačnosti. Během rozjezdu dochází k postupnému zvyšováním rychlosti a tím i pohybové energie, která narůstá s druhou mocninou rychlosti. 2. fáze - jízda silou. V této fázi překonává vozidlo pouze trakční odpory. 3. fáze - jízda výběhem. Při výběhu se kryje práce potřebná pro překonání trakčních odporů z pohybové energie vozidla, kterou získalo při rozjezdu. Pohybuje-li se vozidlo po spádu, kryjí se vozidlové odpory z polohové energie, která je úměrná spádu a tíze vozidla. 4. fáze - brzdění. Ve fázi brzdění se záměrně zvětšují jízdní vozidlové odpory. Brzdění odebírá vozidlu pohybovou energii. Menší část pohybové energie se maří krytím jízdních odporů, a větší (hlavní) část energie se mění na jinou formu energie, např. třením na tepelnou (mechanickými brzdami) nebo se při elektrodynamickém brždění mění na elektrickou energii, která se při odporovém elektrodynamickém brždění rovněž mění v teplo, resp. se tato elektrická energie vrací zpět do sítě při elektrodynamickém rekuperačním brždění, případně je její část využita na vozidle pro dobíjení baterií, pohon kompresoru, vlakové topení apod. (vnitřní rekuperace). Tyto fáze pohybu se během jízdy střídají v závislosti na jízdním řádu a charakteru pojížděné trati. Během zastavení vlaku jsou nahrazeny klidem.

1

Ing. Rudolf Mrzena, Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, Tel. +420466036420, E-mail: [email protected] 2 Ing. Radovan Soušek, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, Tel. +420466036205, E-mail: [email protected]

- 84 -

Pro sledování fází pohybu vozidla a pro sledování provozních veličin (rychlost, ujetá dráha, tažná síla, výkon, trakční proud) se používají grafická časová znázornění jako tachogram časový nebo přímkový (závislost rychlosti na čase) a hodogram (závislost ujeté dráhy na čase). Příklady těchto zobrazení jsou na obr. č.1.

rozjezd

v = f(t)

jízda silou

výběh

brždění

β

a)

t L = f(t) b)

t

F t = f(t)

c)

t P = f(t) d)

t

Obr. č. 1 Pohybové fáze jízdy vozidla

3. POHYBOVÁ ROVNICE VLAKU, METODY JEJÍHO ŘEŠENÍ Odvození pohybové rovnice vychází z Newtonových zákonů. Rovnice se sestavuje, za určitých zjednodušujících předpokladů, pro hmotný bod, kdy se předpokládá hmotnost vozidla soustředěná v jednom bodě – těžišti. Platí obecný vztah: Ft + O jv + Os + Fu = 0

kde: Ft = f(v) - je tažná síla trakčního vozidla, Ojv = f(v) - je celkový jízdní vozidlový odpor, - je celkový traťový odpor, Os - je urychlující, zpomalující síla (Fu = a.m.ξ). Fu Pohybová rovnice může být sestavena také ve tvaru pro jednotkovou hmotnost 1t, resp. pro jednotkovou tíhu 1 kN, na kterou působí měrné síly N.kN-1 resp. N.t-1. Rovnice má potom následující tvar:

- 85 -

Ft ± pu − ( po + p r ± p s ) = 0 G

[N, kN, N, N.kN-1]

kde: po = f(v) - je měrný jízdní odpor, pr = f(R) - je přídavný odpor v oblouku, ps = f(s) - je měrný odpor ze stoupání, pu - je měrná urychlující síla. Každému dílčímu výkonu vozidla, každé zátěži a každé rychlosti potom odpovídá jiné řešení pohybové rovnice. Obecné řešení je tedy velmi složité, a nedá se proto využít v provozní praxi. V provozu se dává přednost grafickému řešení pohybové rovnice. Grafické řešení pohybové rovnice Grafické řešení se provádí nejčastěji formou Koreffova nomogramu, což je graficko-početní řešení pohybové rovnice pro konstantní rychlost; nomogram platí pro konkrétní vlak (daný druhem jízdního odporu. Příklad konstrukce Koreffova nomogramu je znázorněn na obr. č. 2.

Obr. č. 2 Koreffův zátěžový nomogram

Tento nomogram obtížně respektuje změny závislé na poloze vlaku na trati, jako jsou změny ve sklonech, v rychlostních omezeních, pobyty ve stanicích; tedy jevy závislé na ujeté dráze, které mají hlavně význam pro techniku jízdy a výpočet jízdních dob. - 86 -

Jinou pomůckou představující řešení pohybové rovnice jsou tzv. zátěžové tabulky. Konstruují se pro každou řadu lokomotiv pro každý typ jízdního odporu soupravy. S konstrukcemi těchto nomogramů je možno se seznámit v předpise ČD V 7 - Trakční výpočty , kde jsou podrobně tyto konstrukce popsány. Početní řešení pohybové rovnice Početní řešení je založeno na integrování základní pohybové rovnice vlaku rozepsané do tvaru: Ft + wv .Gv + s.(Gv + G L ) =

dv mξ dt

[N; N.kN-1, kN, kg]

kde: Ft – je tažná síla, wv – je měrný jízdní odpor vozové soupravy, Gv, GL – je tíha vozové soupravy a lokomotivy, ξ - je součinitel rotujících hmot, m – je hmotnost vlaku. tuto rovnici lze upravit na tvar: Ft + wv .Gv dv + s = .102.ξ dt Gv + G L

kde člen

Ft + wv .Gv je tzv. měrný přebytek tažné síly [N.kN-1]. Tento přebytek Gv + G L

působí jako měrná zrychlující síla a je nezbytný pro vyšetřování pohybu vlaku. Jelikož každé rychlosti odpovídá určitá tažná síla hnacího vozidla a určitý jízdní odpor soupravy je vždy část tohoto přebytku využita na překonání jízdních a traťových odporů. Přebývá-li tažná síla i po pokrytí jízdních a traťových odporů, způsobí tento přebytek zrychlování. Velikost traťového odporu, který lze přebytkem překonat je dán následujícím vztahem pro měrný přebytek tažné síly: p=

Ft + wv .Gv =s Gv + G L

[N.kN-1 = ‰]

Grafický záznam této rovnice zobrazuje závislost stoupání, na kterém vlak pojede rovnoměrnou rychlostí, na rychlosti a také je závislostí měrné zrychlující síly na rychlosti. Nazývá se s/V diagram a je důležitým podkladem pro výpočet jízdních dob. Člen „s“ je velikost měrného traťového odporu a nazývá se redukovaný profil trati. Vlastní početní metody řešení pohybové rovnice vlaku lze rozdělit na statické (již se nepoužívají) a dynamické podle toho, zda počítají s nerovnoměrným pohybem vlaku a spojitou změnou rychlosti. Nejznámější jsou následující metody: Metoda ČSD, Integrační metoda a Metoda s/V2. V současné době se pro výpočet jízdních dob používá výpočetní technika. Příkladem je program používaný na ČD pod označením SENA, jehož součástí je podprogram na výpočet jízdních dob. - 87 -

4. PŮSOBÍCÍ SÍLY - TRAKČNÍ ODPORY A SÍLY KOLEJOVÝCH VOZIDEL Při pohybu vozidla po jízdní dráze vznikají odpory a síly, které jsou v rovnováze s tažnou nebo brzdící silou vozidla. Tyto podle vzniku na dvě skupiny: Odpory a síly vozidlové Trakční odpory jsou pasivní síly, působící proti směru pohybu trakčního vozidla a při jízdě rovnoměrnou rychlostí jsou v rovnováze s hnacími silami. Tyto síly se označují jako jízdní odpor vozidla. Jízdní odpor vozidla zahrnuje složky mechanických odporů, způsobené třením pohybujících se částí (ložiska), valivým odporem, vznikajícím při odvalování kol po kolejnicích vlivem předsunutí reakce a třením vzduchu o čelní plochy a ostatní plochy celého vozidla. Traťové odpory Do traťových odporů se řadí složka tíhy na skloněné trati při jízdě do stoupání, odpor oblouku odpor výhybek a odpor tunelu. Tyto síly jsou způsobeny spádovými a směrovými změnami koleje. Složka tíhy na skloněné trati se také označuje jako odpor ze stoupání, resp. síla svahu, je složkou tíhy působící v rovině koleje proti směru jízdy, jedná-li se o jízdu do stoupání a působící ve směru jízdy jako síla hnací jedná-li se o jízdu po spádu. Při jízdě do stoupání je nutno překonat tuto složku tažnou silou, případně odběrem kinetické energie hmotnosti vozidla a následným zpomalováním. Tato odporová složka Os působí proti směru jízdy vozidla a je úměrná hmotnosti m [kg] a úhlu sklonu α. Tento stav je zobrazen na obr.č. 3.

Obr. č. 3 Rozklad tíhy na sklonu trati

Složka síly způsobující odpor ze stoupání: Os= 9,81 . m . sin ± α [N; kg] U adhezních drah jsou úhly sklonů tratí velmi malé a proto je možné nahradit sinus úhlu α jeho tangentou (chyba je zanedbatelná): Os= ± 9,81m tg α = 9,81m.(±h/l) [N; kg, m] kde:

h – je výškový rozdíl v metrech na délce dráhy l – je délka skloněného úseku [m]

Pro překonání této odporové složky musí trakční vozidlo vyvinout sílu FS. - 88 -

Počítá-li s měrnými odporovými hodnotami nebo se součiniteli odporu v N.kN1 tak je nutno zavést do výrazu pro složku tíhy na skloněné trati měrný odpor sklonu v N.kN-1. Výraz má potom následující tvar: ps =

Os h 1000 = 1000.tgα = 9,80665.m l

[N.kN-1; m.km-1]

což lze zapsat jako ps= s [‰] Poměr h/l v m/km vyjadřuje sklon v promilích. Tedy měrný odpor sklonu se rovná číselně sklonu v ‰. Přídavná síla sklonu (celkový odpor ze stoupání) se pak spočítá ze vztahu: Os = ± m.g.s [kN; t, g = 9,81 m.s-2, ‰] Přídavný odpor oblouku je souhrn všech odporových složek zvětšujících jízdní odpor při průjezdu obloukem. Jízdou v oblouku tedy vzniká přídavný traťový odpor, který je souhrnem všech uvedených složek. Jeho měrná hodnota pr udávaná v N.kN-1 závisí na několika parametrech (viz. CD). Traťová kolej se v oblouku, z důvodu kompenzace odstředivé síly působící na vozidlo při průjezdu rychlostí v [km.h-1], buduje s převýšením vnější kolejnice o [mm]. Rovnováha odstředivé síly pohybem hmotnosti vozidla v oblouku o poloměru r [m] při rychlosti v [km/h] a dostředivé síly vlivem převýšení vnějšího kolejnicového pásu o [mm] při rozchodu koleje e [m] nastane při rychlosti: v r2 =

o. r 7 ,88. e

[km.h-1; mm, m, m]

Při rychlosti vyšší než vr je nevykompenzovaná složka odstředivé síly: m.g.o v 2 − vr2 Frn= . 1000.e vr2

kde: Fro, Frn – jsou radiální síly působící na jedno dvojkolí [N], v,vr – jsou rychlosti průjezdu obloukem [km.h-1]. Přesné určení přídavného odporu v oblouku je díky vlivu velkého množství závislostí složité a jeho určení tedy není ani přesné. Proto se v praxi počítá se středními pravděpodobnými hodnotami. Tyto hodnoty lze určit z empirických vzorců. Nejstaršími, ale stále používanými jsou zejména Röcklovy vzorce a Parodiho vzorec (viz. CD). Další složkou traťových odporů je odpor ve výhybkách. Výhybkový odpor je způsoben rázy při jízdě přes jazyky a srdcovku výhybky. Při jízdě odbočkou přistupuje ještě odpor oblouku výhybky. Výhybkový odpor tedy není konstantní po celé délce výhybky. Proto se odpor výhybek udává pomocí měrné odporové práce potřebné na - 89 -

překonání těchto odporů. Práce potřebná na překonání rázů je cca 30 J.kN-1. Práce potřebná na překonání oblouku výhybky při jízdě odbočkou je 12,2α, kde α je středový úhel oblouku ve stupních. Práce potřebná na překonání odporu výhybky při jízdě odbočkou je potom dána součtem těchto hodnot (vzorce viz. CD) Poslední složkou zahrnovanou do traťových odporů je odpor tunelu (odpor tlakovou vlnou v tunelu). Pro jednokolejný tunel s délkou větší než 100m je 2 N.kN-1, pro dvojkolejný tunel je 1 N.kN-1. 5. SPECIFICKÁ SPOTŘEBA ENERGIE PRO JÍZDU Energetická hospodárnost ve vozebním provozu se posuzuje nejlépe podle měrné (specifické) spotřeby tj. podle odebrané energie na vykonanou dopravní práci v kWh.1000 tkm-1. Skutečná odebraná energie se zjišťuje nejpřesněji pomocí přímého měření. Při projektování a plánování nákladů je zapotřebí zjistit předem předpokládanou spotřebu energie pro předpokládaný dopraní tok. Pro výpočet měrné energetické spotřeby bylo vytvořeno několik metod (podrobnosti k metodám a výpočtu viz. CD). Trakční vozidlo při svém pohybu překonává jednotlivé složky trakčních odporů: jízdní vozidlový odpor O JV = pOV ⋅ GVL l a odpor ze stoupání OS = p S ⋅ GVL vl (měrný odpor ze stoupání ps = s). Vykonaná trakční práce pro jízdu rovnoměrnou rychlostí je potom dána vztahem: A= F ⋅l [Nm; N, m] kde je tažná síla dána vztahem: F = O JV + OS = GVL ⋅ pOV + GVL ⋅ s

kde: Gvl – je tíha vlaku [kN], pov – je měrný jízdní vozidlový odpor [N.kN-1], s – je měrný odpor ze stoupání; číselně rovný sklonu v ‰. Trakční práce vykonaná při průjezdu obloukem se zahrnuje do redukovaného sklonu sr. Měrná pohybová energie vlaku na 1000 t a při rychlosti vb [km/h] - rychlost na počátku brždění, je dána vztahem: 2 1000.v 2 wr = = 1,072.vb2 b .10 − 2 [kWh.1000 t-1, km.h-1] 2 2.3600.3,6

Během rozjezdu je potřeba uvažovat vedle posuvných hmot i rotační hmoty. Vliv rotujících hmot se vyjadřuje při nerovnoměrném pohybu součinitelem ξ (přirážka na zvýšení kinetické energie). Při brzdění se musí energie dodaná vozidlu odebrat – není-li využita jinak, jde o ztrátovou energii. Dále je nutno vzít v úvahu, že při fázi rozjezdu bude udělení požadované energie probíhat s určitou účinností ηr. - 90 -

wrb = 1/ η r . 1,072 . ζ ⋅ Vb 2 ⋅ 10 −2 Vzhledem k tomu, že se během brždění část pohybové energie spotřebovává na krytí jízdních odporů lze psát vztah pro měrné spouštěcí a brzdné ztráty takto: ξ .vb2 .10 − 2 [kWh.1000 t-1, km.h-1] Wrb = 1,07206. ηr kde ηr představuje účinnost spouštěcího pochodu Účinnost spouštěcího pochodu ηr vyjadřuje poměr energie vynaložené a přivedené a závisí na způsobu spínání trakčních motorů a druhu regulace. Hodnoty účinnosti spouštění jsou uvedeny na CD. Spotřeba energie na topení vlaku se uvažuje cca 0,8 kW.t-1. Měrná spotřeba vozidel elektrické trakce je pak dána vztahem: w=

l 10 2,724  l  2,742 n ⋅ ∑ h0 + ∑ hs  + ⋅ k .Pm [kWh.1000 t-1; %, kW, tkm.h-1] hr + ∑ Q.l ζ m⋅ l  0 0  ζ r .l e

Takto vypočtené měrné spotřeby jsou teoreticky nejmenší možné. V praxi budou skutečné spotřeby vyšší vzhledem k nepravidelnostem v provozu (pomalé jízdy, zastavování vlaků z dopravních důvodů, stav vozidel atd.). Výpočet spotřeby vozidel nezávislé trakce je uveden na CD. 6. LITERATURA Keclík J.: Mechanika v dopravním provozu železnic, Alfa Bratislava 1978 Keclík J.: Dynamika železniční jízdy, Alfa Bratislava 1973 7. ANOTACE Příspěvek se zabývá problematikou pohybové rovnice vlaku a silami působícími při jízdě vlaku. Zmíněna jsou grafická a početní řešení pohybové rovnice a odporové síly působící v železničním provozu. V poslední části se příspěvek zabývá spotřebou trakční energie. 8. ABSTRACT This contribution deals with problematics of equation of train motion and with forces acting durning train movement. Mentioned are graphical and mathematical solutions of equation of train motion and resistance forces acting in railway operation. The last part of this contribution deals with traction energy consumption. Příspěvek vznikl za podpory Institucionálního výzkumu „Teorie dopravních systémů“ (MSM 0021627505) Univerzity Pardubice. Plná verze příspěvku je k dispozici na přiloženém CD.

- 91 -

PROBLEMATIKA ALTERNATIVNÍCH PALIV V DOPRAVĚ V ČESKÉ REPUBLICE Zdeněk Říha1 1. ÚVOD Tento článek je jedním z výstupů projektu č. 1F44E/022/210 „Ekonomika zavádění alternativních paliv v České republice a možnosti internalizace externích nákladů v dopravě“ financovaného Ministerstvem dopravy ČR, jehož hlavním řešitelem je Katedra ekonomiky a managementu dopravy a telekomunikací Fakulty dopravní ČVUT a spoluřešitelem Centrum pro otázky životního prostředí Univerzity Karlovy. Projekt, který začal v dubnu loňského roku, má za cíl posoudit zavádění alternativních paliv v dopravě především z ekonomických, ekologických a technických hledisek. V České republice jsou dosud využívána zatím využívána z alternativních paliv jednak biopaliva a to jako bionafta, tedy směs klasické nafty s 30 % metylesteru řepkového oleje a z paliv plynných potom v individuální dopravě LPG (Liquified Petroleum Gas) a v autobusové dopravě (především MHD) CNG (Compressed Natural Gas). Bližší údaje o spotřebě udává tab. 1:

Rok / palivo

LPG

CNG

Benzín

Nafta

Bionafta

Podíl bionafty

1995

1

3

1 675

1 335

19

0,63

3 033

2000

63

5

1 917

1 698

228

5,83

3 911

2001

72

5

1 974

1 895

222

5,33

4 168

2002

92

5

1 976

1 888

230

5,49

4 191

2003

98

5

2 108

2 163

257

5,55

4 630

2004

101

3

2 303

2 302

145

2,99

4 854

Celkem

Tab. 1 - Spotřeba paliv v ČR

2. PLYNNÁ PALIVA Mluvíme-li o alternativních palivech, je nutné už v úvodu této kapitoly zmínit, že plynná paliva klasickou alternativou nejsou, neboť se nejedná o obnovitelný zdroj energie. Zvláště to platí o LPG, zkapalněném plynu, který je směsí propanu a butanu v různých mísicích poměrech. Tyto směsy jsou získávány jako vedlejší produkty při rafinaci ropy, zásoby tohoto paliva jsou tak přímo odvozeny od zásob ropy (strukturu 1

Ing. Zdeněk Říha, PhD., České vysoké učení technické, Fakulta dopravní, Horská 3, Praha 2, 128 00, Tel.: +420 224 359 165, E-mail: [email protected]

- 92 -

přírodních zdrojů ukazuje obr. 1). U paliva CNG jsou zásoby daleko větší, ale ani tady nejsou nekonečné. CNG nebo LPG jsou proto alternativním palivem spíše pro následující výhody: • nižší emisní hodnoty ve srovnání s dieslovými motory. U oxidů dusíku však nedošlo ke snížení a bylo nutno katalyticky upravovat spaliny. Použití třícestného katalyzátoru dává možnost snížit škodliviny o více než 80 až 90%, • dobré provozní podmínky (žádná aditiva, menší hlučnost motoru, nižší tvorba sazí), PŘÍRODNÍ ZDROJE

NEOBNOVITELNÉ

OBNOVUJÍCÍ SE

ROPA NEROSTY

RUDY

OBNOVITELNÉ

SOLÁRNÍ ENERGIE

BIOMASA

VĚTRNÁ

LESY

KOLOBĚH VODY

ROSTLINNÁ

VÝROBA

STAVIVA RYBOLOV ZEMNÍ PLYN Obr. 1 - Struktura přírodních zdrojů

V současné době využívá zemní plyn jako palivo v České republice přibližně 250 vozidel, z toho je 150 osobních a dodávkových vozidel, která jsou především v majetku následujících akciových společností: Pražská plynárenská, a. s., Západočeská plynárenská, a.s., Severočeská plynárenská, a. s., Jihočeská plynárenská, a. s., Jihomoravská plynárenská, a. s. a 100 autobusů. Jedná se o autobusy jak městské (Havířov, Frýdek–Místek, Prostějov …), tak i meziměstské (ČSAD Bus Ústí nad Labem). V provozu je nyní 13 plnících stanic na stlačený zemní plyn (CNG), z toho je 8 veřejných (Praha 2x, Plzeň, Liberec, České Budějovice, Horní Suchá, Frýdek - 93 -

Místek, Prostějov) a 5 neveřejných stanic (především v areálech ČSAD Bus Ústí nad Labem). Existuje i jedna pomalu plnící stanice v areálu Českomoravské plynárenské, a s. v Praze. Prodej zemního plynu v České republice se již několik let téměř nemění a činní 2-3 miliony m3. 3. BIOPALIVA Možnost náhrady fosilních paliv v dopravě biopalivy je v současné také aktuální záležitostí. Není to ani tak vynuceno ze strany samotných dopravců nebo ostatních uživatelů dopravy, ale spíše dlouhotrvajícími problémy zemědělství, kde využití půdních ploch pro tzv. nepotravinářské účely je příležitostí tyto problémy řešit. Nicméně by nemělo být opomenuto, že při zavádění biopaliv v dopravě je nezbytné se také ptát, jaké užitky z biopaliv samotný sektor dopravy bude mít. Směrnice EU 2003/30/ES určuje pro jednotlivé členské státy tzv. referenční hodnotu pro rok 2010, kdy by mělo dojít k nahrazení 5,75 % paliv biopalivy (v úvahu se bere energetický obsah paliva). Je nutné k tomuto číslu dodat, že alespoň v ČR dosud chybí seriózní číselná analýza, která by potvrzovala dostatek jak zemědělských tak zpracovatelských kapacit pro produkci takového množství biopaliv, zvláště když je stejný problém řešen v sektoru energetiky, která část těchto kapacit odebere. Podle Státní energetické koncepce se předpokládá indikativní cíl podíl 8 % z hrubé spotřeby elektřiny v roce 2010 vyrobené z obnovitelných zdrojů energie, na čemž se má biomasa podílet cca 60%. Detailněji plánovanou produkci z obnovitelných zdrojů energie uvádí tab. 2. TWh

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

Biomasa

0,01

1,60

4,86

6,32

7,81

10,25

10,96

MVE

0,52

0,80

1,05

1,05

1,05

1,05

1,05

Vítr

0,01

0,57

0,93

1,01

1,25

1,44

1,44

Fotovoltaika

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,01

0,01

Bioplyn

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,16

Tab. 2: Zdroj: Státní energetická koncepce České republiky

Jen pro úplnost dodejme, že dle uvedené směrnice lze za biopaliva pokládat následující látky: a) „bioethanol“: ethanol vyrobený z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů, užívaný jako biopalivo; b) „bionafta“: methylester vyrobený z rostlinného nebo živočišného oleje, s kvalitou nafty, užívaný jako biopalivo; c) „bioplyn“: plynná pohonná hmota vyrobená z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů, která může být vyčištěna až na kvalitu zemního plynu a užívána jako biopalivo, nebo dřevoplyn; - 94 -

d) e)

„biomethanol“: methanol vyrobený z biomasy, který se užívá jako biopalivo; „biodimethylether“: dimethylether vyrobený z biomasy, užívaný jako biopalivo; f) „bio-ETBE (ethyl-tercio-butyl-ether)“: ETBE vyrobený z bioethanolu. Objemové procento biopaliva v bio-ETBE je 47 %; g) „bio-MTBE (methyl-tercio-butyl-ether)“: palivo vyrobené z biomethanolu. Objemové procento biopaliva v bio-MTBE je 36 %; h) „syntetická biopaliva“: syntetické uhlovodíky nebo směsi syntetických uhlovodíků vyrobené z biomasy; i) „biovodík“: vodík vyrobený z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů, užívaný jako biopalivo; j) „čistý rostlinný olej“: olej vyrobený z olejných rostlin lisováním, vyluhováním nebo srovnatelnými postupy, surový nebo rafinovaný, avšak chemicky neupravovaný, pokud je jeho využití slučitelné s typem daného motoru a odpovídajícími požadavky týkajícími se emisí. Shrneme-li tedy důvody pro používání biopaliv v dopravě, docházíme k těmto třem vzájemně propojeným cílům: a) podpora zemědělství - je jedním z hlavních důvodů pro zavádění biopaliv, chybí však důkladná analýza množství zdrojů jak půdních ploch pro nepotravinářské účely a ostatních zdrojů biomasy. Docházíme tedy k aktuálnímu problému, jak velké plochy zajistit pro nepotravinářskou výrobu a kolik věnovat na potravinářské účely i s ohledem na potravinářskou situaci v rozvojových zemí. Zároveň je možné prostřednictvím biopaliv řešit problémy v zemědělství, které plynou z určité strukturální krize v tomto sektoru v hospodářství. Pokud jde o využívání biopaliv, je nutné zemědělství chápat jako klíčovou oblast, kde musí být jasně kvantifikovány zdroje a struktura plodin pro pěstování biomasy, která bude následně pro výrobu biopaliv využívána. V současné době je například známý problém při pěstování řepky, která by měla být pěstována maximálně na přibližně 10-12 % zemědělské plochy, přesto jsou oblasti v ČR, kde toto procento dosahuje až dvojnásobných hodnot. Zároveň tak bude získána informace o množství biopaliv, které bude nutné získat dovozem. b) podpora životního prostředí - je problematické posuzovat jednotlivá biopaliva případně jejich směsi s klasickými palivy z hlediska dopadů na životní prostředí v okamžiku, kdy ještě nebyla ověřena v dlouhodobém provozu. Výsledky zkoušek různých koncentrací bioethanolu prováděné na motoru Š FABIA 1,4 l s výkonem 50 kW přinesly prokázaly, že nebyl zaznamenán žádný negativní vliv na výkonové parametry motoru,

- 95 -

se zvyšujícím se podílem bioethanolu docházelo k vyšší spotřebě paliva a vliv na emise motoru byl zaznamenán až s vyššími přídavky bioethanolu (nad 15 %) Samotná konečná spotřeba biopaliv je však jen jednou stránkou dopadů na životní prostředí a bude nutné se zaměřit na celý životní cyklus výroby biopaliv od pěstování potřebných zemědělských plodin přes zpracovatelský průmysl až po jejich spotřebu v sektoru dopravy a to z ekonomických i ekologických hledisek. c) strategické důvody - jedná se především o snížení závislosti ČR na dovozu ropy a to zejména z hlediska současného růstu její ceny. Historicky vzato, výroba ethanolu ze zemědělských produktů a jeho využití jako automobilového paliva není žádná novinka. V období před druhou světovou válkou to byly převážně agrární důvody jako motivace této výroby. Po ovládnutí energetického trhu ropou a zemním plynem výroba ethanolu se stala nerentabilní. Zájem energetický se objevil až v osmdesátých letech, kdy dochází ke zvýšení cen ropy. Tyto dva důvody se ovšem mohou z hlediska času přibližovat, ale i diametrálně rozcházet. K jejich sblížení může pomoci další důvod: ochrana životního prostředí, spolehlivost a bezpečnost dodávek klasických paliv a zejména soběstačnost. Pak sblížení energetického přístupu k využívání biopaliv a zemědělského energetického zdroje těchto paliv může vytvořit nadějný trh těchto paliv (Brazílie a USA). Podstatná ovšem zůstává situace na ropném trhu. Vedlejším pozitivním efektem může být i dopad na naší obchodní bilanci, kde je dovoz ropy významnou položkou. 4. ZÁVĚR Biopaliva i plynná paliva lze na dlouhodobé snaze lidstva po získání dostatečného energetického zdroje chápat jako mezistupeň mezi klasickými ropnými palivy a vodíkovým hospodářstvím, jehož nástup lze očekávat v horizontu cca 20 let. Důležitou proměnnou v tomto vývoji bude také cena ropy a to okamžik, kdy přestane být ovlivňována náhodnými výkyvy a změnami v poptávce a nabídce, případně různými živelnými katastrofami a kdy do hry vstoupí její docházející zásoby a cenu začne ovlivňovat prvek vzácnosti. Odhady jsou různé a podle nich toto může trvat od 40 do 150 let. To bude také okamžik, kdy bude definitivně otevřena cesta jiným (tzv. alternativním) palivům. Do té doby lze očekávat využití jiných paliv pouze se státní podporou, ať už v okamžiku jejich výroby nebo spotřeby (úlevou ze spotřební daně). Ne vždy bude ale úplně jasné, kdy ještě půjde o podporu poskytnutou na základě objektivních informací a kdy o výsledek kvalitního politického lobingu.

- 96 -

5. POUŽITÁ LITERATURA [1] Říha Z., Zavíral, J.: Ekonomika alternativních paliv a ekonomické důvody pro jejich zavádění z hlediska relativních cen ropy, In Sborník konference Doprava a technologie k udržitelnému rozvoji [2] SMĚRNICE EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY 2003/30/ES o podpoře užívání biopaliv nebo jiných obnovitelných pohonných hmot v dopravě 6. ANOTACE Tento článek je jedním z výstupů projektu č. 1F44E/022/210 „Ekonomika zavádění alternativních paliv v České republice a možnosti internalizace externích nákladů v dopravě“ financovaného Ministerstvem dopravy ČR, jehož hlavním řešitelem je Katedra ekonomiky a managementu dopravy a telekomunikací Fakulty dopravní ČVUT a spoluřešitelem Centrum pro otázky životního prostředí Univerzity Karlovy. Projekt, který začal v dubnu loňského roku, má za cíl posoudit zavádění alternativních paliv v dopravě především z ekonomických, ekologických a technických hledisek. Článek se věnuje aktuálním problémům zavádění alternativních paliv v ČR. Mezi alternativní paliva lze zařadit biopaliva, dále plynná paliva CNG a LPG a vodík. Jeho využití lze však očekávat v horizontu cca 20 let. 7. ABSTRACT Problems of alternative fuels in transport in Czech Republic This paper represents one of the outputs of the project No. 1F44E/022/210 „The economy of alternative fuels implementing in the Czech Republic and the possibilities of the internalisation of external costs of transport“, funded by the Department of Transport of the Czech Republic. Its main contractor is the Department of Economy and Management of Transport and Telecommunications and the joint contractor the Charles University Environment Centre. The paper deals with current problems with the implementing of alternative fuels in the Czech Republic. Natural gas (CNG, LPG), biofuels and hydrogen belong among alternative fuels, but using of hydrogen will be real in twenty years. Therefore this paper is focused on biofuels.

- 97 -

NĚKTERÉ ASPEKTY ŘEŠENÍ EXTERNALIT V DOPRAVĚ Z POHLEDU TEORIE VEŘEJNÉ VOLBY Zdeněk Říha1 1. ÚVOD Ekonomie životního prostředí zkoumá ekonomické důsledky působení člověka na životní prostředí a v rámci ekonomie hledá takové mechanismy, které by výrobní i spotřební sféru motivovaly k šetrnějšímu chování vzhledem k životnímu prostředí (tato úloha je schématicky znázorněna na obrázku 1. – doprava ovlivňuje životní prostředí a zdraví obyvatel, tyto vlivy zkoumá ekonomie životního prostředí a může je přenášet zpět do dopravního systému s cílem účinky dopravy na životní prostředí minimalizovat). Ekonomická teorie

Doprava

Životní prostředí

Obr. 1. - Úloha ekonomické teorie

Jedním z problémových okruhů, kterým se ekonomie životního prostředí věnuje, tvoří otázky externích efektů (externalit) lidské činnosti, externích nákladů a jejich začleňování (internalizací) do nákladů původců znečištění. V dopravě, která je nedílnou součástí každého socioekonomického systému (je to činnost, bez které není možné realizovat společenské ani ekonomické procesy doprava je subsystémem socioekonomického systému společnosti, který je dopravě nadřazeným systémem), je situace složitější. Doprava zajišťuje rozmanité přepravní potřeby jak v nákladní, tak v osobní dopravě a v určitých oblastech své působnosti vytváří tzv. pozitivní externality (tj. subjekt, který dopravu nebo činnosti, které její vznik podmiňují, provozuje, nemá ve svých výnosech všechny efekty, které z jeho činnosti plynou). Tato práce se ovšem zabývá pouze externalitami negativními a to s vědomím, že otázka pozitivních externalit v dopravě ještě téměř nebyla řešena. 1

Ing. Zdeněk Říha, PhD., České vysoké učení technické, Fakulta dopravní, Horská 3, Praha 2, 128 00, Tel.: +420 224 359 165, E-mail: [email protected]

- 98 -

Problém externalit v dopravě má více specifik, jako je např. otázka veřejných statků, možnost vzniku konfliktu zájmových skupin, výrazná politicko-společenská funkce dopravy, aj. Stejně tak je mnoho problémů obecných, patři mezi ně obtíže související s peněžní kvantifikací externích nákladů nebo interdisciplinárnost tohoto problému (externality lze jen stěží řešit pouze z pozice současných znalostí ekonomie, neboť škody způsobuje především v jiných oborech lidské činnosti než je doprava sama– např. zdravotnictví, bydlení, aj.). Externality v dopravě jsou potom zkoumány s cílem plně internalizovat externí náklady do nákladů jejich původce. Pokud by měla být důsledně dodržena zásada „Uživatel platí“, měla by internalizace externalit zásadní dopad na většinu obyvatel (zdražení by postihlo silniční dopravu – autobusovou, individuální i nákladní – a stejně tak dopravu železniční, která je sice šetrnější k životnímu prostředí, ale kde velkým problémem je kapitálová náročnost infrastruktury a externí náklady plynoucí z její údržby a modernizace. Vezmeme-li v úvahu, že železniční a silniční doprava je v České republice zdrojem zaměstnání pro cca 300 tis. obyvatel a další cca 3 mil. jsou uživateli IAD, nebude snadné politicky prosadit zvyšování cen v dopravě, které se bude promítat do provozních nákladů a dále do cen tarifů, jízdného či PHM, a to i s ohledem na mezinárodní konkurenceschopnost České republiky. Cílem této internalizace je potom působení na rozložení proporcí dopravního systému, resp. na změnu přepravních podílů, které v současnosti vykazují dva základní obory dopravního systému České republiky – doprava silniční a železniční. Je otázkou, jak případná cenová úprava může tento poměr změnit vzhledem k tomu, že je pouze jedním z faktorů, který ovlivňuje rozhodování cestujícího, příp. přepravce při volbě dopravního prostředku. Minimálně ale hovoříme o nutnosti včlenit do ceny přepravního výkonu informaci o jeho náročnosti na životní prostředí a infrastrukturu. 2. PROBLÉMY SPOJENÉ S EXTERNALITAMI Zůstává otázkou, jakým způsobem tuto internalizaci provést a z toho vyplývají následující dvě podotázky: a) V jaké výši provést internalizaci, potom ovšem nestačí problém externalit zužovat pouze na jejich peněžní kvantifikaci, ale je nutné vnít i jejich souvislost s politickým prostředím, které o internalizaci rozhoduje. Zde nepochybně dochází ke konfliktu jednotlivých zájmů2, Jiným problémem zůstává, jak 2

Z prohlášení ČESMADU k zavedení el. mýta například vyplývá, že silniční dopravci požadují jako protiváhu snížení nebo zrušení silniční daně, převod výběru z elektronického mýta zpět do silniční infrastruktury, zrušení křížového financování (kdy z prostředků vybraných v silniční dopravě je financována železniční síť), aj. Železnice oproti tomu už delší dobu požaduje, aby si silniční doprava hradila veškeré (!) náklady spojené s infrastrukturou.

- 99 -

konflikt zájmů může ovlivnit proces internalizace externalit (hezká definice říká, že konflikt zájmů je uvědomovaný rozdíl zájmů, hodnot, potřeb, resp. přesvědčení, že existující požadavky nelze uspokojit současně). Tento proces je pravidelně začleňován do dopravních politik ať už České republiky nebo Evropské unie a je prosazován pod hesly „Ať platí uživatel“ v případě dopravní infrastruktury nebo „Ať platí znečišťovatel“ v případě poškozování životního prostředí, přičemž požadavkem je, aby uživatelé dopravy hradily úplné náklady spojené s dopravními výkony. Přesto k žádnému takovému procesu nedochází s výjimkou pravidelného zvyšování spotřební daně, které ovšem s vlastní internalizací souvisí jen hodně vzdáleně. Internalizace externalit je více než ekonomickou otázkou spíše problémem politické (nebo společenské) volby. V konečném důsledku záleží na politické reprezentaci (přičemž je stále mít na zřeteli, že na její představitele je nutné nahlížet z pozic teorie veřejné volby jako na osoby, které jako každé ekonomické jednotky mají za cíl maximalizaci vlastního užitku), zda taková opatření zavede. Následující obrázek proto ukazuje, v jakém prostředí se politická reprezentace pohybuje a co vše ovlivňuje její rozhodování:

Makroekonomické dopady

Požadavky na harmonizaci v dopravě

Politická reprezentace

Preference obyvatel

Jednotliví dopravci

Lobistické skupiny

Stavební organizace

Ekologická hnutí

Obr. 2. – Zájmové skupiny v dopravě

b) Jakými daněmi internalizaci provést, zde se jako aktuální zdá být problém spotřební daně a jejího dalšího přerozdělování v rámci státního rozpočtu a možnost zavádění tzv. účelových daní v dopravě. Dopravní infrastruktura nebo veřejná doprava jsou považovány za veřejné statky a financovány z veřejných zdrojů, přesto je zajímavé vlastnosti těchto statků

- 100 -

srovnat s vlastnostmi, kterými jsou standardní veřejné statky definovány. Veřejný statek je definován jako statek, který se vyznačuje těmito znaky3: • nevylučitelnost ze spotřeby, tj. není možné nikoho vyloučit ze spotřeby daného statku, nebo to možné je, ale pouze za cenu vysokých nákladů. • nerivalita (nedělitelnost statku), tj. spotřeba statku jedním jedincem nemá vliv na spotřebu jiného jedince. Pokládáme-li si otázku, zda je dopravní infrastruktura veřejným statkem, je nutné už v úvodu konstatovat, že to není totožné s otázkou, zda lze dopravní infrastrukturu financovat ze soukromých zdrojů. To možné je, nicméně stejně nakonec dojdeme k faktu, že soukromý sektor, podílející se na rozvoji infrastruktury, vyžaduje své investice od státu a za důkladnější rozbor by potom stála otázka transakčních nákladů tohoto typu financování (tedy Public Private Partnership). Budeme-li na položenou otázku hledat odpověď v intencích uvedené definice, můžeme konstatovat, že dopravní infrastruktura veřejným statkem není, protože: • dopravní infrastruktura není nerivalitní statek, tj. spotřeba jednoho jejího uživatele má dopad na možnosti spotřeby uživatelů ostatní. Kdyby tomu tak nebylo, nemohly by existovat ani kongesce, ani dopravní nehody. Jakýkoli uživatel je v každém okamžiku fakticky nebo potenciálně omezován jiným uživatelem. • dopravní infrastruktura není tzv. nevylučitelný statek, jinými slovy jakéhokoli jedince je možné z její spotřeby vyloučit a to buď legislativní cestou - např. nevydáním řidičského oprávnění nebo cestou ekonomickou, kdy je možné nastavit takové parametry cen PHM, které nebude-li cestující ochoten akceptovat, nebude schopen vstupu na dopravní infrastrukturu. Potom je pochopitelně otázkou, jak se s uvedeným zjištěním vypořádat. Jednou s možných odpovědí je využití tzv. účelového zdanění. Účelová daň je taková daň, jejíž výnos je účelově vázán na financování konkrétního veřejného statku nebo služby. Jde o takový typ daně, který si v sobě nese informaci o způsobu jejího dalšího použití. Jejich alternativou jsou tzv. globální daně (tj. financování veřejných statků z globálních rozpočtů). Jejich význam je v současnosti větší a je oprávněné předpokládat, že tomu tak bude i v budoucnosti a to zejména pro financování takových statků, které se svou charakteristikou blíží definici čistého veřejného statku, jako je např. veřejné osvětlení, národní obrana, aj., tedy u takových statků, kde by zavedení 3

Je nutné poznamenat, že ideální (čisté nebo dokonalé) veřejné statky neexistují podobně jako neexistují ideální veličiny např. ve fyzice, zavedení těchto pojmů pouze pomáhá pouze k lepšímu pochopení problematiky veřejných statků a externalit.

- 101 -

účelového zdanění buď nebylo technicky možné nebo by bylo spojeno s velkými transakčními náklady. Jak s alternativou globálního financování je tedy možné uvažovat se zdaněním účelovým4. Tento způsob zdanění má dvě nesporné výhody: • uživatel přesně ví, kolik platí a pravidla spotřeby statků, které jsou vesměs považovány za veřejné, se blíží pravidlům, kterými se řídí spotřeba statků soukromých (tato problematika bude zmíněna a blíže osvětlena v další části této práce). Je nutné si ovšem uvědomit, že účelové daně je možné uložit pouze na spotřebu takových veřejných statků, jejíchž charakter plně neodpovídá definici veřejného statku (tj. nevylučitelnost ze spotřeby, nedělitelnost veřejných statků). • stát a jeho úředníci mají omezenou možnost rozhodovat o využití daní, jejichž účel a způsob dalšího použití je již dopředu dán příslušným zákonným opatřením. Občan (poplatník) tak má širší možnost volby – nejenom v rámci volebního systému, kdy vybírá z předložených volebních programů, ale také vlastní spotřebou, kdy platbou za využívání konkrétního statku financovaného státem zároveň rozhoduje o využití těchto poplatků (jinými slovy tedy neplatí za něco, co nevyužívá). V případě globálních daní je občan z dalšího rozhodování téměř stoprocentně vyloučen. Důležitým poznáním je fakt, že řešení externalit bude souviset se způsobem zpoplatnění uživatelů dopravy a způsobem financování jednotlivých částí dopravního sektoru. Důležité je v tomto smyslu zavedení dvou možností: tzv. globálního financování (z obecných daní) těch veřejných statků, které jsou financovány z veřejných zdrojů z jejich podstaty (vykazují dvě základní vlastnosti - nerivalitu a nedělitelnost). Na druhou stranu účelové zdanění (financování) je možné u těch statků, které sice formálně veřejnými statky nejsou, z veřejných zdrojů jsou ale financovány z jiných důvodů (dopravní infrastruktura, zdravotnictví, veřejnoprávní 4

V dopravě je to nesporně otázka spotřební daně, která má fiskální povahu, jejím cílem je tedy naplnit státní rozpočet a s výjimkou její části, která je odváděna do SFDI a využita na financování dopravní infrastruktury, je daní neúčelovou. Je zajímavé, co k problematice spotřební daně poznamenává J. Buchanan [1]: „Systém používající účelového zdanění je analogický situaci, ve které se jednotlivec obvykle nachází jakožto kupující na trhu soukromého zboží. V některých případech jsme dokonce tuto tržní situaci používali jako měřítko hodnocení možné racionality. V tržním prostředí jednotlivec obvykle kupuje v jednom okamžiku samostatně jedno zboží, rozhodnutí například o množství cukru, který za týden spotřebuje, provádí nezávisle na rozhodnutí o množství benzínu nebo piva, ačkoliv zde samozřejmě fungují doplňkové a substituční poptávky. Avšak pouze fiskální soustava, která by se vyznačovala skutečně zásadním oddělením svých zdrojů, by umožňovala jednotlivci jako účastníkovi politických rozhodnutí dosáhnout pozice alespoň přibližně srovnatelné s jeho pozicí na trhu. Systém globálního financování je analogický takové tržní situaci, kdy je jednotlivec nucen nakoupit balík zboží, který obsahuje různé součásti, vybrané nezávisle na jeho vlastních preferencích.“

- 102 -

televize, aj.). U účelových daní je základním požadavkem dosáhnout takového způsobu zdanění a financování dopravy, kde by o veřejných statcích bylo rozhodováno na podobném principu, jako se na soukromých trzích rozhoduje o soukromých statcích a kde hlavní slovo má jejich uživatel. 3. MOŽNOST ZAVEDENÍ MÝTNÉHO V CENTRU PRAHY 3.1. Základní východiska Systémy mýtného placeného za vstup do městských center jsou v poslední době často diskutovaným způsobem, jak regulovat v těchto částech měst individuální dopravu a to především z hlediska regulace kongescí a snížení množství emisí vyprodukovaných automobilovou dopravou. V neposlední řadě jde i o zvýšení kvality tzv. pěší dopravy. I pro tento případ platí, že určovat úroveň mýtného na základě kvantifikace externích nákladů z kongescí a emisí je velmi obtížné, ne-li nemožné. Proto byl pro tento případ zvolen přístup tzv. standardů životního prostředí, tj. přístup, který je založen na snaze dosáhnout výší poplatku požadovaný stav (např. úrovně intenzit dopravy v centru města) a výše mýtného určována na základě funkčního vztahu: PM = f (∆I, T), kde : (1) PM ............výše mýtného ∆I............. snížení intenzit individuální automobilové dopravy

T...............čistý příjem veřejných rozpočtů z mýtného (daný rozdílem celkových příjmů a nákladů na výstavbu a provoz tohoto systému, to znamená transakčních nákladů) Základním východiskem je tedy předpoklad, že stanovení výše mýtného je politickou (společenskou) volbou a předpokládá se, že se vzrůstající výší mýtného bude klesat intenzita dopravy v centru a v návaznosti na to reagovat výběr z mýtného. Obecně lze stanovit úlohu velikosti poplatku následujícím způsobem. V prvním kroku je nutné zvolit oblast, která bude z daného města určena ke zpoplatnění. Do této oblasti vstupují jednotlivé přepravní proudy I1 , I 2 , .....až I n , přičemž základním úkolem je zjistit, jak tyto přepravní proudy budou reagovat na zavedení vstupního poplatku. Pro tuto chvíli předpokládejme, že pokles bude odpovídat exponenciální funkci, tedy že: I´i = I i ⋅ e − c⋅PM

(2)

I i .........intenzita na i-tém vstupu před zavedením mýtného

c...........koeficient, záporné znaménko naznačuje předpoklad poklesu intenzit dopravy po zavedení poplatku

- 103 -

Úroveň intenzit dopravy

I´i = I i ⋅ e − c⋅PM

Cena mýtného

Graf 1. Průběh poklesu intenzit dopravy po zavedení mýtného

3.2. Otázka mýtného jako politické volby Jako v případě zavádění jakýchkoli daní a poplatků i otázka zavedení mýtného je věcí politické volby (pomiňme možnost, že je možné na toto téma vypsat referendum). I zde bude nepochybně docházet ke konfliktu zájmů a politická reprezentace bude mít tendenci volit takové řešení, které jí přinese maximální užitek. V zásadě je proces takové volby vyjádřen na obrázku 3., přičemž ve stručnosti je možné říct, že existují tři podstatné otázky: zavedení mýtného vůbec, otázka jeho výše a problém rozdělení prostředků, tj. čistého příjmu veřejných rozpočtů z mýtného. K výši mýtného je třeba zdůraznit, že je předpokládána pohyblivá částka, která odráží potřeby města (může tedy dojít k jejímu zvýšení v případě potřeby výrazněji omezit individuální dopravu a naopak - systém vybírání příjmů z mýtného a jeho nastavení tedy funguje na principu pokus-omyl)

- 104 -

Zavedení mýtného

ANO

Politická volba Možnost využití

NE

Výše mýtného

Pohyblivá výše Zájmy města Intenzita dopravy

Čistý příjem

Využití prostředků

Možnosti využití - účelové: • financování MHD • dopravní infrastruktura města • jiné využití

Obr. 3. Politický proces při zavádění mýtného

Na bližší podrobnosti o způsobu stanovení poplatku není v tomto článku prostor, omezím se proto jen na stručné matematické vyjádření s tím, že bližší informace je možné získat v uvedené literatuře [2] : T = PM ⋅ (a + b ⋅ e − cPM ) − n

(3)

a,b,c,n jsou konstanty, PM je cena mýtného a T výše příjmů veřejných rozpočtů z mýtného. Derivací této funkce podle PM a položení této derivace rovno nule poté získáme optimální výši ceny mýtného: dT = 0 ⇒ PMOpt dPM

(4)

I mýtné vyžaduje být koncipováno jako účelový poplatek, tj. jeho výběr musí být vázán na financování konkrétního veřejného statku a tento vztah musí být dopředu jasně veřejně deklarován. Je potom otázkou, zda vybrané prostředky použít na - 105 -

výstavbu městských okruhů nebo na zkvalitnění veřejné dopravy (může to být též otázka v referendu). Pokud se ale podržíme základního důvodu, proč se systémy mýtného zavádí, a to je zlepšení dopravy v centru města, pak jednoznačně je v tomto případě nutné dát přednost veřejné dopravě. Využití prostředků z výběru mýta musí být každopádně viditelné a jednou z důležitých stránek je komunikace politiků s veřejností. 4. ZÁVĚR Teorie veřejné volby přinesla (ve druhé polovině dvacátého století) poukaz na to, že politici, kteří o veřejných statcích a externalitách rozhodují, se nechovají v rámci pomyslného obecného blaha, ale jejich motivy jsou stejné, jako motivy účastníků klasického trhu a standardních tržních vztahů, tedy maximalizace vlastního užitku. Teorie veřejné volby tedy hledá takové opatření a taková pravidla pro hospodaření s veřejnými financemi, která by pravomoci politiků omezila. Že se toto nedaří, dokazuje např. rostoucí podíl státních rozpočtů na HDP vyspělých zemí. Nicméně tento článek si klade za cíl nalézt určitá pravidla o hospodaření s daňovým výběrem v dopravě a snaží se úhlem této problematiky vidět i velmi diskutovanou otázku externalit v dopravě. Závěry, které přináší, jsou tyto: 1. Doprava a její jednotlivé prvky jsou takovým typem veřejných statků, kde je možné uplatnit přímý vztah mezi spotřebou daného statku a cenou za jeho užívání. 2. Toto poznání umožňuje aplikovat v dopravě tzv. účelové daně, tj. daně, jejichž výnos je účelově vázán na financování konkrétního veřejného statku. 3. To v dopravě především znamená zvážit funkci spotřební daně jako daně fiskální a z větší části neúčelové. Její rozdělení na daň silniční a daň ekologickou (environmentální) státu dopředu určuje, v jakých oblastech tento daňový výnos využít. 4. Lze doporučit využít pro financování dopravy tzv. fondový systém, ve kterém příslušné organizace zajišťují financování jednak dopravní infrastruktury a jednak financování negativních důsledků, které doprava přináší. 5. Charakter účelových daní je takový, že tato daň má v sobě obsaženu informaci o svém dalším využití. Pokud by výsledkem takového procesu mělo být zvýšení daňové zátěže v dopravě, případně cen v dopravě, měl by stát hledat takové úspory, aby zároveň mohl tento růst kompenzovat snížením ostatních daní (tedy daní globálních). Na úplný závěr dodávám, že tento článek by nemohl vzniknout bez laskavé podpory grantového projektu Optimalizace sítí a síťových procesů č. 103/05/2043 GAČR.

- 106 -

5. POUŽITÁ LITERATURA [1] Buchanan, J.: Veřejné finance v demokratickém systému, Computer Press, Brno, 1998 [2] Říha, Z.: Externality v dopravě z pohledu ekonomické teorie, disertační práce, FD ČVUT Praha, 2005 [3] Hampl, M.: Trojí přístup k veřejným statkům, Finance a úvěr, 2001, č. 2 [4] Kunst, J.: Harmonizace a zpoplatnění dopravní infrastruktury a její financování, In Sborník konference Železnice jako součást dopravního integrovaného systému, FD ČVUT Praha, květen 2004 [5] Drdla P.: Kvalita v městské a příměstské dopravě. In Sborník příspěvků z 1. vědecké konference s mezinárodní účastí Kvalita dopravních a přepravních procesů a služeb, s. 16, Pardubice, (2000). ISBN 80-7194-259-6 6. ANOTACE Článek se zabývá problémy, které vznikají při řešení externalit v dopravě. Článek se snaží ukázat, že většinu těchto problémů je nutné analyzovat v politické dimenzi. Jednotlivé problémy jsou následně analyzovány z pohledu teorie veřejné volby a ukázány na dvou příkladech: internalizaci externích nákladů v dopravě a zavedení mýtného v Praze. 7. ABSTRACT The paper deals with problems, which rise when solving transportation externalities. The paper tries to demonstrate, that majority of those problems is necessary to analyze in the political dimension. Individual problems are analyzed from a view of public choice theory and shown in two examples: the first example is the internalization of external costs and the second problem is the implementation of the tolling system in Prague.

- 107 -

SPECIFIKACE KRITÉRIÍ PRO VÝBĚR DRUHU DOPRAVY V NÁKLADNÍ DOPRAVĚ Andrea Seidlová1 1. ÚVOD Rozhodování o výběru druhu dopravy při konkrétních přepravách patří k vícekriteriálním problémům. V praxi je zvykem považovat za vrcholové kritérium náklady dodání nebo rychlost dodání, takže řešení bývá zpravidla převedeno na monokriteriální. Takový pohled však nemusí přinášet maximální efektivitu. Správné rozhodnutí může v konečném důsledku přispět nejen ke snížení nákladů na oběh zboží, ale také ke snížení zatížení životního prostředí a lepšímu využití kapacity jednotlivých druhů dopravy. 2. VÝZNAM KRITÉRIÍ PRO ROZHODOVÁNÍ O VÝBĚRU DRUHU DOPRAVY Kritéria reprezentují faktory, které mohou podstatným způsobem ovlivnit výsledek rozhodování, proto musí být věnována dostatečná pozornost jejich výběru. Výběr kritérií záleží především na odbornosti rozhodujících osob a může mu předcházet předběžný průzkum uskutečněný příslušnými odborníky. Podle jednotlivých vybraných kritérií se pak vyhodnocují, porovnávají nebo uspořádávají dané varianty. Seznam kritérií by měl být proto dostatečně vyčerpávající a úplný. Z uvedeného plyne, že každý rozhodovací subjekt si může definovat kritéria vlastní a kritéria, která jsou důležitá pro jeden subjekt nemusí být stejně důležitá pro jiný. Jednotlivá kritéria mohou být vyjádřitelná v podobě měřitelných vlastností (fyzikální, technické, technologické, ekonomické vlastnosti), ale mohou mít i povahu subjektivní – exaktně neměřitelnou (např. pověst podniku, vztahy mezi jednotlivými účastníky rozhodovacího procesu, spokojenost zákazníků). Existuje velké množství kritérií, která mohou proces výběru dopravy ovlivnit a jejich význam se mění v průběhu času. Vzhledem k tomu, že práce s příliš velkou množinou kritérií bývá komplikovaná, kritéria se často slučují do skupin podle společných znaků. Nicméně jsou kritéria, kterým se téměř vždy přisuzuje rozhodující vliv (zejména ekonomická a časová). V praxi se výběr dopravy řeší i tak, že se stanoví určitá úzká množina kritérií, na základě které se porovnají jednotlivé varianty a pokud 1

Ing. Andrea Seidlová, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, 53210 Pardubice, E-mail: [email protected]

- 108 -

se nenajde jednoznačně nejlepší varianta, přidávají se kritéria další. U tohoto přístupu ale hrozí, že původní množina kritérií nemusí být dostatečně vypovídající. 3. SPECIFIKACE KRITÉRIÍ V následujícím textu budou definována možná kritéria při všeobecném řešení výběru druhu dopravy (neuvažuje se specifický požadavek na přepravu). Ekonomická kritéria Ekonomická kritéria jsou měřitelná v peněžních jednotkách a mohou být vyjádřena v podobě nákladů, resp. cen. Náklady umožňují finanční vyjádření všech prostředků a práce vynaložených na dodání zboží od odesílatele k příjemci a jsou zpravidla základem pro stanovení ceny. Dopravce může stanovit cenu za přepravu na základě kalkulace úplných vlastních nákladů, domluvy s přepravcem nebo tarifních sazeb. Pro přepravce cena stanovená dopravcem představuje část nákladů na dodání a právě tyto náklady jsou nejvíce používaným ekonomickým kritériem při rozhodování o výběru druhu dopravy. Časová kritéria Časová kritéria patří zpravidla k nejdůležitějším kritériím, rozhodující jsou zejména pro některé druhy přepravovaného zboží (např. rychle zkazitelné) nebo při využití některých technologií (např. Just-in-time). Celkový čas dodání je ovlivněn rychlostí uskutečnění jednotlivých činností v průběhu procesu dodání. Čas přepravy je ovlivněn rychlostí použitých druhů dopravy a vzdáleností přepravy. Charakteristiky přepravovaného zboží Vymezují nároky na výběr určitého typu dopravního prostředku, mají vliv na využití nosnosti a ložného prostoru dopravního prostředku. Umožňují určit způsob balení a manipulace, požadavky na čas dodání, skladnost, citlivost zboží na znehodnocení. Bezpečnost zásilky Bezpečnost zásilky je dána pravděpodobností ztrát nebo poškození nákladu během přepravy. Ovlivňuje ji zejména citlivost nákladu k těmto jevům, vzájemná interakce nákladu, dopravního prostředku a dopravní cesty, četnost překladních, manipulačních a skladovacích operací, společenské vlivy (např. kriminalita, stávky, válečné konflikty) a přírodní jevy (např. počasí). Při rozhodování o výběru druhu dopravy může hrát důležitou roli také možnost sledování zásilky v průběhu procesu dodání a způsob a čas řešení ztrát a poškození u jednotlivých druhů dopravy. Technicko-provozní charakteristiky dopravního oboru Technicko-provozní charakteristiky určují rozsah možného využití jednotlivých druhů dopravy pro určité druhy nákladu a přepravní technologii. Na základě porovnání - 109 -

požadavků na přepravu a technicko-provozních charakteristik je u některých přeprav možné některé druhy dopravy pro přepravu jednoznačně vyloučit. Informační a komunikační služby Informační systémy zabezpečují především rychlý a efektivní sběr, zpracování a vyhodnocování údajů a komunikační systémy zase umožňují vzájemnou komunikaci a výměnu informací mezi jednotlivými subjekty, zúčastněnými na procesu dodání. Informační a komunikační služby mohou tedy zjednodušit a urychlit řízení a organizaci celého procesu dodání. Nabídka těchto služeb v rámci jednotlivých dopravních oborů má pro rozhodovací subjekt význam, pokud je sám aktivně využívá, resp. disponuje možnostmi na jejich využití. Charakteristiky trhu Z hlediska charakteristik trhu má na rozhodování o výběru druhu dopravy vliv zejména nabídka dopravních služeb v dané oblasti a platná legislativa vztahující se k dopravě. I když výběr dopravce je možné chápat jako samostatný rozhodovací proces, i při výběru druhu dopravy by měl rozhodovací subjekt posoudit alespoň strukturu a počet dopravců a nabídku jejich služeb na daném trhu. Při samotném výběru dopravce by se měl pak zaměřit na konkrétní charakteristiky dopravců. Životní prostředí Vliv jednotlivých druhů dopravy na životní prostředí vyjadřují tzv. externality (zábor půdy, dopravní nehody, exhalace, kongesce, hluk, vibrace). Odstranění těchto nežádoucích účinků je značně nákladné a tyto náklady nejsou kryty účastníky dopravy, ale z větší části je nese společnost. Vzhledem k tomu, že každý druh dopravy ovlivňuje životní prostředí v jiné míře, nejsou stejné ani podmínky konkurence na dopravním trhu. Tento problém je jednou z klíčových oblastí evropské dopravní a ekologické politiky. Jeho řešení je možné zejména regulačními opatřeními, které umožní převést náklady na externality do vlastních nákladů dopravců (tzv. internalizace externích nákladů). Lze tedy říct, že při rozhodování o výběru druhu dopravy by kritéria životního prostředí měla podstatně větší význam, pokud by se účastníci dopravních a přepravních procesů museli nějakým způsobem podílet na nákladech na odstraňování negativního vlivu dopravy na životní prostředí. Ostatní faktory Z ostatních faktorů mohou mít na výběr druhu dopravy vliv zejména mimořádné události, které se mohou týkat pouze některého druhu dopravy, určitých segmentů trhu, nebo mohou mít globální charakter.

- 110 -

4. SEZNAM KRITÉRIÍ V tabulce 1 je uveden přehled jednotlivých skupin kritérii a definice možných kritérií, která mohou mít vliv na výběr druhu dopravy. Výběr množiny kritérií při rozhodování záleží na rozhodovacím subjektu, který ji může podle vlastních potřeb zužovat nebo rozšiřovat. Tabulka 1: Přehled možných kritérií při výběru druhu dopravy Skupina kritérií Ekonomická kritéria

Časová kritéria

Možná kritéria celkové náklady dodání

jednotkové náklady dodání celkový čas dodání čas přepravy dodací lhůta časová spolehlivost

Charakteristiky přepravovaného zboží

parametry vlastnosti způsob balení nároky na manipulaci velikost jedné zásilky sezónnost

Definice Skládají se z nákladů na jednotlivé činnosti procesu dodání od odesilatele k příjemci (zejména přeprava, překládka, manipulace, balení, skladování zboží). Podíl celkových nákladů na jednotku množství přepravovaného zboží. Celkový čas potřebný na dodání zásilky od odesilatele k příjemci. Skládá se z časů trvání jednotlivých činností procesu dodání. Čas potřebný na přepravu určitým/i druhem/druhy dopravy. Vychází z rychlosti dopravy a přepravní vzdálenosti. Stanovená lhůta ve které se musí dodat zboží příjemci. Schopnost dopravy dodržet stanovenou dodací lhůtu. Rozměry, hmotnost, resp. objemová sypná hmotnost. Fyzikálně-chemické vlastnosti přepravovaného nákladu. Typ, resp. druh obalu a jeho vlastnosti. Nároky na rozsah manipulace a použití speciálních manipulačních prostředků. Rozměry a hmotnost zásilky, případně možnost rozdělení nebo sdružení. Sezónní charakter nákladu, tj. výskyt přepravních požadavků v průběhu roku.

- 111 -

Tabulka 1: Přehled možných kritérií při výběru druhu dopravy - pokračování Skupina kritérií Bezpečnost zásilky

Možná kritéria ztráty a poškození při přepravě možnost sledování zásilky

kapacita Technickoprovozní charakteristiky bezpečnost dopravního oboru pravidelnost flexibilita rychlost dostupnost spolehlivost Informační a komunikační služby

možnosti využití informačních systémů elektronická výměna dat

Charakteristiky trhu

míra konkurence platné předpisy pokrytí trhu/dosah

Životní prostředí

struktura a počet dopravců vliv druhu dopravy na životní prostředí energetická náročnost

Ostatní faktory

počasí mimořádné události

Definice Možnost výskytu ztrát nebo poškození zboží v průběhu přepravy, způsob řešení. Možnost sledovat zásilku v průběhu procesu dodání s využitím dostupných telematických prostředků (např. satelitní sledování). Přepravitelné množství zboží za zadaných podmínek. Bezpečnost dopravního oboru z hlediska výskytu nehod a jejich následků, bezpečnost dopravních prostředků. Možnost pravidelných přeprav. Schopnost přizpůsobit se potřebám přepravce. Je dána technickými vlastnostmi dopravních prostředků, organizací a technologií práce. Je dána technickou základnou příslušného dopravního oboru. Vychází z definovaného směru a trasy přepravy. Spolehlivost z hlediska využití dopravní cesty a možných provozních poruch. Možnost využití informačních a komunikačních systémů pro organizaci, sledování, řízení a koordinaci činností procesu dodání. Možnost elektronického zpracování a výměny standardních dokladů. Konkurence mezi jednotlivými druhy dopravy, resp. v rámci jednoho dopravního oboru. Právní předpisy, regulativní opatření státu. Hustota dopravní sítě, dostupnost jednotlivých oborů v dané oblasti. Možnost využití alternativních tras přepravy. Zaměření dopravců, nabídka doplňujících služeb, dostupnost specializovaných zařízení. Zábor půdy, dopravní nehody, exhalace, kongesce, hluk, vibrace. Spotřeba energie na určitý objem přepravy, přepravní výkon nebo vzdálenost. Závislost jednotlivých druhů dopravy na meteorologických vlivech.

Např. stávky, válečné konflikty, povodně, sněhové kalamity.

- 112 -

5. ZÁVĚR Výběr vhodného druhu dopravy při konkrétních přepravách může ovlivnit kvalitu celého procesu dodání zboží od odesilatele k příjemci. Čistě ekonomický přístup k řešení tohoto problému, který se v praxi často aplikuje, v současnosti už je nepostačující, protože zákazníci začínají klást důraz více na kvalitativní stránku poskytovaných služeb. Náklady je potřebné stále považovat za jedno z rozhodujících ekonomických kritérií ale je nutné posuzovat jej v souvislosti s dalšími kritérii. Při rozhodnutí pouze na základě nákladů se může stát, že konkrétní přeprava prostřednictvím vybraného druhu dopravy bude sice nejlevnější, ale neuspokojí zákazníka z hlediska kvality služeb (např. z hlediska zajištění bezpečnosti zásilky, dodržování stanovených časů, složitosti vyřizování dokumentace). Pro přepravce (zasilatele) to z delšího časového hlediska může způsobit ztrátu nespokojených zákazníků, kteří se obrátí na jiného poskytovatele služeb, schopného zajistit jim požadovaný servis včetně výběru vhodného druhu dopravy. Vhodnou úpravou nebo změnou rozhodovacího modelu může být důsledné uplatnění systematického přístupu k rozhodování a využití metod umožňujících dostatečnou objektivizaci řešení – zejména z oblasti vícekriteriálního rozhodování. 6. POUŽITÁ LITERATURA [1] PREMEAUX, S. R.; Motor Carrier Selection Criteria: Perceptual Differences between Shippers and Motor Carriers. Transportation Journal, 2002, Vol 42, No. 2, s. 28-38. [2] VANNIEUWENHUYSE, B.; GELDERS, L.; PINTELON, L. An Online Decision Support System for Transportation Mode Choice. Logistics Information Management, 2003, Vol. 16, No. 2, s. 125-133. 7. ANOTACE Rozhodování o výběru druhu dopravy při konkrétních přepravách patří k vícekriteriálním problémům. V příspěvku je definovaná široká množina možných kritérií pro rozhodování o výběru druhu dopravy v nákladní dopravě, která je dále rozčleněná do skupin podle charakteru kritérií. 8. ABSTRACT Transportation mode choice is ranked among the multicriterial problems. The costs and time are considered frequently as top criteria and the problem is being solved monocriterial. But such solving needn’t come to the maximal effect. In this paper, there is defined a broad set of criteria for freight transportation mode choice. These criteria are structured in groups according to their character.

- 113 -

ZRANITELNOST DOPRAVNÍ SÍTĚ, IDENTIFIKACE SLABÝCH MÍST NA DOPRAVNÍ SÍTI Miroslav Slivoně1 1. ÚVOD Zkoumání zranitelnosti dopravní sítě se zaměřuje na následky selhání místa na dopravní síti bez ohledu na pravděpodobnost tohoto selhání. Neuvažování pravděpodobnosti selhání má svou logiku – existují totiž hrozby, které lze předvídat jen velice těžko (válečný konflikt, sabotáž, teroristický útok). V některých případech může být pravděpodobnost selhání určitého místa velice nízká a vliv tohoto selhání na výkonnost dopravní sítě jako celku zanedbatelný (uvažovaná dopravní síť tedy nemá z hlediska spolehlivosti závady), ale nepříznivý dopad pouze na určitou část dopravní sítě může být značný. Selhání jednoho nebo několika málo míst na dopravní síti může za nepříznivých okolností zapříčinit úplné odříznutí některého dopravního uzlu nebo oblasti od okolí. 2. KONCEPT ZRANITELNOSTI DOPRAVNÍ SÍTĚ Koncept zranitelnosti je možné aplikovat na spojení mezi dvojicí míst na dopravní síti, na dostupnost z určitého místa do jiných částí dopravní sítě nebo do sítě jako celku. Existuje řada různých přístupů k definování zranitelnosti, jedna z možných definic je následující: Uzel je zranitelný, pokud selhání (resp. degradace většího rozsahu) relativně malého počtu úseků podstatně omezí dosažitelnost tohoto uzlu. Pod pojmem dosažitelnost rozumíme možnost dosažení dané lokace (resp. služby, aktivity) s vynaložením přijatelných nákladů (tzn. peněz, ujeté vzdálenosti, času, úsilí apod.). Rozeznáváme dosažitelnost relativní a integrální. Relativní dosažitelnost popisuje stupeň spojení mezi dvojicí daných míst (např. dosažitelnost havarijního střediska z daného místa). Relativní dosažitelnost Aij mezi dvěma body i a j je tedy dána jako Aij = Cij , kde Cij je separace (vzdálenost, čas, náklady) mezi dvěma body. Integrální dosažitelnost popisuje propojení mezi daným bodem a všemi ostatními body (službami, aktivitami) v rámci regionu nebo celé sítě. Vypočítá se jako suma relativních dosažitelností místa i přes všechny body j: AI i = ∑ Aij . j

1

Ing. Miroslav Slivoně, Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení v dopravě, Studentská 95, 53210 Pardubice, Tel.: +420 466 036 198, E-mail: [email protected]

- 114 -

3. HEURISTICKÁ METODA URČENÍ ZRANITELNÝCH ÚSEKŮ V DOPRAVNÍ SÍTI Autorem metody je M. A. P. Taylor (1979), který ji nazývá metodou podmíněné pravděpodobnosti; metoda vychází z algoritmu navrženého R. B. Dialem (1971). Předpokládejme, že pravděpodobnost použití cesty R(i, j) z uzlu i do uzlu j, je přímo úměrná pravděpodobnosti užití všech úseků e v cestě R(i, j). Potom platí: P{R (i, j )} = K ⋅ ∏ g (e) = K ⋅ G ( R (i, j )) , (1) e∈R ( i , j )

kde K je konstanta, g(e) je pravděpodobnostní funkce užití úseku, G(R) je pravděpodobnostní funkce užití cesty. Pro g(e) přirozeně platí, že 0 ≤ g(e) ≤ 1. Vhodnou funkcí pro g(e) je: g(e) = exp(-α z(e)) pokud e leží na akceptovatelné cestě (2) g(e) = 0 v ostatních případech kde z(e) ≥ 0 je rozdíl mezi cestovními náklady vyvolanými použitím úseku e spojujícího uzly r a s a náklady vyvolanými použitím minimální cesty mezi r a j. Pokud tedy z(e) = 0, pak úsek e leží na minimální cestě. Parametr α odráží citlivost cestujícího na cestovní náklady. Pokud bude hodnota α blízká nule, budou se cestující pohybovat po celém spektru existujících cest, zatímco vyšší hodnoty α budou znamenat větší citlivost na cestovní náklady a cestující se budou spíše soustředit na nejkratší cestu. Kritérium pro akceptovatelnou cestu bude následující: Akceptovatelná cesta bude taková cesta, ve které pro každý následující uzel platí, že jeho vzdálenost od cíle je menší než vzdálenost předcházejícího uzlu od cíle. Pokud V(r, j) bude vzdálenost uzlu r od cíle cesty j (tj. minimální cestovní náklady z r do j), pak úsek e bude na akceptovatelné cestě, pokud V(r, j) > V(s, j). Rozdíl nákladů z(e) je roven z(e) = V(s, j) + c(e) – V(r, j), (3) kde c(e) jsou cestovní náklady přesunu po úseku e. Pokud se úsek e nachází na minimální cestě mezi i a j, pak z(e) = 0, protože platí, že V(r, j) = V(s, j) + c(e). Vztah (1) vyjadřuje způsob výpočtu pravděpodobnosti použití cesty R(i, j) mezi uzly i a j. Pravděpodobnost, že úsek e bude použitý pro cestu mezi uzlem i a uzlem j, se vypočítá jako suma pravděpodobností použití všech cest mezi i a j, které obsahují úsek e, tj. (4) P{e, (i, j )} = ∑ P{R(i, j )} R (i , j ) : e∈ R (i , j )

Praktické využití tohoto způsobu výpočtu pravděpodobnosti použití úseku e je obtížné, protože je potřeba identifikovat všechny akceptovatelné cesty mezi uzly i a j. Nicméně podmíněná pravděpodobnost využití úseku e na cestě mezi i a j za podmínky, - 115 -

že cesta bude procházet uzlem r P{e, (i, j ) | r} , může být spočítána pomocí efektivního rekurzivního algoritmu, aniž by bylo potřeba určit všechny akceptovatelné cesty. Tato podmíněná pravděpodobnost bude rekurzivně vypočtena pomocí váhové funkce úseku w(e): w(e) = g (e) pokud s = j (cílový uzel) (5) w(e) = g (e) ⋅

∑ w(l )

pro ostatní s

l∈β (s)

kde suma

∑ w(l )

je součet váhových funkcí všech úseků l, které mohou být

l ∈β ( s )

použity k opuštění uzlu s. Pro výpočet P{e, (i, j ) | r} platí: P{e, (i, j ) | r} =

w(e) ∑ w(l )

(6)

l ∈β (r )

Hodnoty funkce w(e) mohou být spočítány rekurzivně při posunování polohy uzlu s od uzlu j podle topologického pořadí (tj. zvyšující se hodnoty V(s, j)). Vypočtené pravděpodobnosti P{e, (i, j ) | r} pro jednotlivé úseky e mohou být využity jako indikátory klíčového významu úseků z hlediska zranitelnosti dopravní sítě. Platí, že čím vyšší je hodnota pravděpodobnosti P{e, (i, j ) | r} , tím více nepříznivé budou následky v případě poruchy tohoto úseku. Ve všeobecnosti se dá říct, že porucha jakéhokoli úseku s P{e, (i, j ) | r} > 0,5 negativně ovlivní výkonnost dopravní sítě, ale celkový efekt nemusí být nijak velký. Skutečně kritická, zranitelná místa na dopravní síti mají hodnotu P{e, (i, j ) | r} ještě vyšší. 4. ZÁVĚR Účelem analýzy zranitelnosti dopravní sítě je jednak odhalit slabá místa, ve kterých je síť zranitelná a jejichž selhání bude mít značné negativní následky, a jednak navrhnout nápravná opatření (typu vybudování nového úseku) vedoucí ke zvýšení robustnosti sítě. Princip uvedené metody analýzy zranitelnosti dopravní sítě je jednoduchý, z hlediska výpočetní náročnosti je metoda efektivní i v rozsáhlých sítích. Metoda vyhodnocuje zranitelnost z pohledu dosažitelnosti dvou míst i a j (tedy z hlediska relativní dosažitelnosti). Zranitelnost z pohledu integrální dosažitelnosti je možné analyzovat opakováním algoritmu pro všechny zkoumané uzly j. Slabinou metody je nutnost formulace kritéria pro akceptovatelnou cestu, což není jednoduché. Formulace uvedená výše v textu je použitelná pro řídké dopravní sítě na úrovni regionu nebo státu; pro husté dopravní sítě typické pro městské aglomerace se nehodí. - 116 -

5. POUŽITÁ LITERATURA [1] M. G. H. Bell, Y. Iida: The Network Reliability of Transport, Proceedings of the 1st International Symposium on Transport Network Reliability, Oxford, 2003 [2] G. M. D’Este, M. A. P. Taylor: Network Vulnerability: An Approach to Reliability Analysis at the Level of National Strategic Transport Networks, In: [1] 6. ANOTACE Příspěvek se zabývá problematikou zranitelnosti dopravní sítě a identifikace slabých míst na dopravní síti. V textu je popsána metoda analýzy sítě z hlediska zranitelnosti jejích úseků. 7. ABSTRACT The text deals with problems of vulnerability of the transport network and identification of weaknesses of the network. There is described a method of analysis of transport network from the point of view of vulnerability of its links in the text. Příspěvek vznikl za podpory Institucionálního výzkumu „Teorie dopravních systémů“ (MSM 0021627505) Univerzity Pardubice.

- 117 -

ALOKACE SANITNÍCH VOZŮ DO STŘEDISEK ZDRAVOTNICKÉ ZÁCHRANNÉ SLUŽBY Miroslav Slivoně1 1. ÚVOD Optimální rozmístění stanic zdravotnické záchranné služby (dále ZZS) patří mezi nejčastěji uváděné aplikace lokačních úloh. Z pohledu teorie grafů se jedná o hledání tzv. váženého n-centra grafu. Pro tuto úlohu není znám žádný polynomiální algoritmus řešení, ale byla publikována řada heuristických algoritmů, od jednoduchých postupů až po genetické algoritmy či heuristiky tabu search. Tento text se však dále zabývá odlišnou úlohou, která však na již zmíněný lokační problém může navazovat. Jedná se o alokaci sanitních vozů do jednotlivých (již existujících nebo plánovaných) středisek ZZS na základě metody, která je navržena v [1]. Hlavním ukazatelem kvality systému ZZS je čas, za který je schopen lékař dorazit k pacientovi. Tento čas je z největší části tvořen dobou jízdy ze stanice ZZS na místo potřeby, jeho nezanedbatelnou složkou je však i prodleva před vlastním výjezdem, tj. doba, která uplyne od chvíle, kdy se volající dovolá k dispečerovi až po chvíli výjezdu sanitního vozu. Zahrnuje tedy dobu strávenou na telefonu při zjišťování adresy a závažnosti případu, čas strávený při rozhodování o konkrétní posádce, která k případu pojede, čas na její vyrozumění, na dosažení vozu apod. Prvořadým aspektem při návrhu optimálního systému poskytování ZZS je poskytnout kvalitní „pokrytí“ uvažované oblasti, které může být definováno jako schopnost dorazit k části α všech případů v čase δ minut nebo kratším (např. k 90% případů v čase pod 9 minut). Pro dosažení co největší přesnosti modelu je vhodné obě veličiny tvořící čas potřebný k dosažení pacienta (tedy jízdní dobu a prodlevu před výjezdem) modelovat jako náhodné veličiny. Význam stochastického přístupu k modelování těchto veličin ilustruje následující numerický příklad: V menší městské aglomeraci se nachází jediná stanice ZZS, požadovaný standard pro dosažení pacienta je 9 minut. Aglomerace je rozdělena na tři oblasti O1, O2 a O3, z každé oblasti pochází za uvažovanou časovou periodu 100 požadavků o pomoc. Jízdní doby mezi stanicí ZZS a jednotlivými oblastmi mají střední doby 5,5, 7,5 a 9,5 min, směrodatná odchylka je 40% jízdní doby. Prodleva před výjezdem je 1

Ing. Miroslav Slivoně, Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení v dopravě, Studentská 95, 53210 Pardubice, Tel.: +420 466 036 198, E-mail: [email protected]

- 118 -

nezávislá na jízdní době a má střední hodnotu 2,5 min a směrodatnou odchylku 1 min. Empiricky zjištěné distribuční funkce délky jízdní doby, prodlevy před výjezdem a součtu obou časů autoři metody aproximovali distribuční funkcí logaritmicko normálního rozdělení pravděpodobnosti s příslušnými parametry. V tabulce 1 jsou patrné rozdíly mezi jednotlivými přístupy k modelování obou časů. Většina existujících modelů uvažuje deterministickou prodlevu před výjezdem (model 4), nejlépe však odráží realitu model 6. Jízdní doba

Prodleva před výjezdem

O1

O2

O3

Počet pacientů dosažených v čase pod 9 min

1

D

N

1

1

0

200

2

S

N

0,929

0,747

0,521

219,7

3

D

D

1

0

0

100

4

S

D

0,734

0,429

0,214

137,8

5

D

S

0,857

0,129

0

98,5

6

S

S

0,708

0,426

0,229

136,3

Model

Pravděpodobnost dosažení pacienta v čase pod 9 min

D – deterministická, S – stochastická, N - neuvažována Tabulka 1: Různé přístupy k modelování jízdní doby a prodlevy před výjezdem

2. FORMULACE MODELU Vstupní data modelu: • Množina S, jejímiž prvky je m stanic ZZS (indexovány i) a množina N, skládající se z n obsluhovaných uzlů (indexovány j). • Četnost výjezdů λj pro každý obsluhovaný uzel j. λ = ∑ λ j je počet výjezdů j∈N

λj je pak podíl z celkového počtu výjezdů pro jednotlivé λ uzly j. Čestnost výjezdů λj je možné získat na základě vyhodnocení statistik pro danou oblast. • Pro každý obsluhovaný uzel j je znám seznam m stanic podle toho, v jakém pořadí budou daný uzel obsluhovat (pokud nebude stanice na prvním místě v seznamu schopna výjezdu, bude kontaktována stanice další v pořadí atd.). Postup při sestavě tohoto pořadí je nastíněn v dalším textu. • Distribuční funkce Hij (t) jízdní doby Tij z i-té stanice do uzlu j (v pořadí prioritního seznamu stanic pro uzel j). Distribuční funkci je možné zjistit empiricky a aproximovat vhodnou distribuční funkcí, v tomto případě logaritmicko-normální.

pro celou síť, h j =

- 119 -

• Distribuční funkce Fij prodlevy před vlastním výjezdem. Taktéž dobře aproximovatelná logaritmicko-normální distribuční funkcí. • Parametry δ a α specifikující nároky na kvalitu pokrytí – požadavek musí být uspokojen nejpozději do δ časových jednotek s pravděpodobností alespoň α. • Pravděpodobnost ρi úplného vytížení stanice i (ve stanici i není k dispozici žádný volný sanitní vůz), a hodnoty Qij pro každý pár stanice – uzel umožňující vyjádřit vztah mezi vytížením jednotlivých stanic (hodnoty Qij rovny 1 odpovídají předpokladu, že pravděpodobnost úplného vytížení stanice je nezávislá na stavu ostatních stanic v systému). Hodnoty ρi ∈ (0, 1) a Qij > 0. Určení hodnot ρi a Qij je problematické, autoři tohoto modelu použili k jejich odhadu speciální iterativní algoritmus, který je podrobně popsán v [1]. Určení pořadí stanic ZZS pro jednotlivé uzly Požadavek vycházející z uzlu j je obsloužen sanitním vozem z i-té stanice podle pořadí stanic pro uzel j. Pravděpodobnost wij toho, že požadavek bude obsloužen za δ δ

nebo méně časových jednotek se vypočítá jako wij =

∫H

ij

(δ − x)dF ( x) . Pořadí stanic

x =0

pro uzel j se potom určí jako posloupnost stanic seřazených podle klesající hodnoty pravděpodobnosti wij. Některé studie dokazují, že toto uspořádání nemusí být vždy optimální, ale je optimu dostatečně blízké. Formulace problému Nechť xi je počet sanitních vozidel umístěných ve stanici i a nechť xij je počet vozidel umístěných v i-té stanici pořadí pro uzel j. Vektor (x1j, x2j, …, xmj) je permutace z (x1, x2, …, xm) pro jednotlivé j. Podobně ρij nechť je pravděpodobnost vytížení pro stanici na i-tém místě seznamu uzlu j. Úloha je formulována jako: max s ( x) ≡ ∑ h j ⋅ s j ( x) , (1) j∈N

za podmínek

z ( x ) ≡ ∑ xi = b ,

(2)

xi ≥ 0, xi ∈ Z

(3)

i∈S

kde

∀i ∈ S ,

s j ( x) = ∑ f ij ( x) wij

∀ j∈N ,

(4)

i∈S

x

f ij ( x) = Qij (1 − ρ ujuj ) ∀ i ∈ S , j ∈ N

(5)

Účelová funkce (1) maximalizuje kvalitu předpokládaného „pokrytí“ s(x) při zohlednění podmínky, že celkový počet vozidle je z(x) rovné dané konstantě b. Hodnota hj udává, jak již bylo uvedeno výše, podíl výjezdů připadajících na uzel j. Ukazatel pokrytí systému s(x) je tak určena jako vážený součet pokrytí jednotlivých uzlů sj(x), které je vypočítáno podle vztahu (4). Ve výpočtu pokrytí uzlu j figuruje fij(x), což je pravděpodobnost toho, že požadavek uzlu j bude obsloužen vozidlem - 120 -

ze stanice na i-tém místě v pořadí stanic pro tento uzel. Tato pravděpodobnost je vypočítána, jak je patrné ze vztahu (6) jako výsledná pravděpodobnost toho, že všechny vozidla ze stanic (i-1), které jsou na místech před stanicí na i-tém místě, jsou obsazena, alespoň jedno vozidlo ze stanice na i-tém místě v pořadí je volné, a hodnoty Qij vyjadřující vztah mezi vytížením jednotlivých stanic. Lze dokázat, že pokud bylo pořadí stanic pro jednotlivé uzly určeno tak, jak je uvedeno výše a pokud hodnoty Qij a ρi jsou stanoveny nezávisle na x, pak je s(x) konkávní funkcí x. Protože omezující podmínky jsou navíc lineárními funkcemi, lze problém řešit jako úlohu konvexního programování. 3. ZÁVĚR Uvedený postup optimalizace může navazovat na poměrně často uváděné modely lokačních úloh na hledání center grafů. Metodu je možné modifikovat i pro ostatní typy havarijních středisek. 4. POUŽITÁ LITERATURA [1] Ingolfsson A., Budge B., Erkut E.: Optimal Ambulance Location with Random Delays and Travel Times, Edmonton, Alberta (revision 2 April 2005) 5. ANOTACE V textu je prezentována metoda alokace konkrétního počtu vozidel ZZS do již známé sítě stanic za účelem co nejlepšího pokrytí uvažovaného systému. Uvedený model je stochastický (uvažuje náhodné jízdní doby i náhodné zpoždění před výjezdem), tudíž by měl dobře odpovídat skutečnosti. 6. ABSTRACT There is presented an optimization model for allocating a specified number of ambulances to stations with known locations so as to maximize system-wide expected coverage. The introduced model is probabilistic (considering both random travel times and random pre-travel delays) and should be a good representation of reality. Příspěvek vznikl za podpory grantového projektu GA ČR číslo 103/05/2043 „Optimalizace sítí a síťových procesů“

- 121 -

SYSTÉM VNITROPODNIKOVÉ LOGISTIKY Jaromír Široký1 1. ÚVOD Systém vnitropodnikové logistiky, který se nazývá Unicar, spočívá v dopravě vozidel s kontejnery po speciální kolejové dráze a pomáhá tak při doručování zásob a jiných materiálů v podniku. Jeho uplatnění je např. ve zdravotnictví, průmyslové výrobě či úřadech a bankách. Jeho konstrukce a provoz umožňuje zavedení v různých budovách (od výrobních hal až po administrativní budovy). Je vyráběn v různých modifikacích v závislosti na druhu dopravovaného materiálu a nároků prostorového uspořádání dráhy v budovách. Široká škála kontejnerů vychází vstříc i speciálním přáním zadavatelů. 2. KOMPONENTY SYSTÉMU UNICAR Hlavními součástmi vedle samotné kolejové dráhy jsou dopravní jednotky, které jsou tvořeny dopravním kolejovým prostředkem a kontejnerem pro přepravu daného materiálu, dále napájecí a ovládací prvky, které slouží k samotnému pohybu vozidel a řízení provozu. Vozidla jsou poháněna samostatně, v každém je pohonná jednotka, která umožňuje pohyb po kolejové dráze. Kolejová dráha je speciálně upravena pro dopravu těchto vozidel.

Obr. 1: Detail kolejové dráhy

Samotná dráha může být uspořádána dle přání zákazníka. Od základního typu, který umožňuje jen přímou dopravu vozidel mezi dvěma koncovými stanicemi s případnými mezizastávkami až po složité sítě, kde je možno zajistit oboustranný pohyb vozidel s možností různých samostatných obvodů pomocí speciálních výhybek. 1

Ing. Jaromír Široký, PhD., Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra technologie a řízení dopravy, Studentská 95, 532 10 Pardubice, Tel.: +420 466 036 199, Fax: +420 466 036 303, E-mail: [email protected]

- 122 -

Lehká hliníková konstrukce umožňuje trasování kolejové dráhy jak v horizontální, tak vertikální poloze. Díky nízké hmotnosti je možno zavěsit tuto vodící dráhu na stropy, schodiště a šachty. Ohebný systém kolejí může být také nainstalován v existujících historických stavbách. Systém klade nízké nároky na stavební úpravy. V příčném pohledu dráhu tvoří dva spojený profily T (celkový profil dráhy je U), které slouží k bezpečnému upevnění koleček pojízdných vozidel ke dráze. Každá dráha je vybavena dvěma vodivými kolejnicemi, které slouží k napájení (obvykle 24 V), jedné kontrolní kolejnice pro řízení provozu a identifikaci polohy vozidla a ozubené dráhy, která slouží k samotnému pohybu vozidel po dráze. Řízení pomocí počítačové techniky systému monitoruje napájení přes přenosovou jednotku spínače a může v ojedinělých případech vypnout napájení. Pomocí doplňkového záchranného systému mohou být odpojeny napájecí obvody jak primární, tak sekundární koleje. Jednotlivé díly dráhy jsou spojeny sponami. Uchycení dráhy je pomocí bočních upevňovacích lišt, které umožňují uzpůsobit vlastní dopravu vozidel dle stavebního uspořádání budovy. Přímé úseky dráhy se vyrábějí v délce 10 a 20 stop. Oblouky dráhy s pevným rádiem 15°, 30°,45° a 90° se montují jen ve vodorovném uložení. Ohybné části dráhy pak slouží k vertikální změně trasy. Podobně jako u oblouků jsou jednotlivé díly ohybů montovány se čtyřmi druhy rádiů. Umístění ohybů při trasování dráhy pak umožňuje pohyb vozidel jak po vnitřní dráze ohybu, tak po vnější straně. Kvůli pevným poloměrům dráhy je systém velmi kompaktní a může být proto nainstalován v nových nebo již existujících budovách. Výhody vodící dráhy lze shrnout do následujících bodů: • Lehká hliníková konstrukce, • Přizpůsobivý modulový tvar, • Nízké napětí (bezpečnost provozu), • Praktický vzhled pro použití v jakékoliv zástavbě, • Snadné tvarování ve svislém i vodorovném uspořádání.

- 123 -

Obr. 2: Příklad uspořádání sítě Unicar Systém spojuje princip potrubních dopravních systémů s výhodami systémů dopravy kontejnerů. Tato kombinace umožňuje dopravu materiálu většího množství a těžší hmotnosti, než které je možno přepravovat v omezeném prostoru potrubních systémů. To znamená zejména rychlou jízdu a s tím související krátkou dobu oběhu kontejneru mezi místy nakládky a vykládky. Tím odpadají dlouhé čekací doby pro zpracování požadavků na přemístění. 3. KONTEJNERY Všechny typy kontejnerů se mohou pohybovat jak vodorovným tak i svislým pohybem. Většina typů kontejnerů je uzpůsobena pro dopravu materiálu střední velikosti s hmotností až 15 kg. Podvozek (vlastní vozidlo), na který je možno přidělat kontejner podle požadavků zákazníka je opatřen vlastním pohonem a řídícím systémem pro řízení samotného provozu a eliminaci kolizí jednotlivých vozidel. Podvozky s velkým množstvím typů kontejnerů mohou být ovládány elektromechanicky nebo alternativně pomocí nejnovější počítačové technologie.

- 124 -

Obr. 3: Kontejner systému Unicar

Vozidlo je permanentně napájeno 24 V. Kontejnery je možno rozdělit do dvou základních skupin a to na standardní a speciální pro těžký náklad. Standardní kontejnery jsou uzpůsobeny pro přepravu nákladu o hmotnosti do 18 kg a dosahují rychlosti do 0,5 m.s-1 (horizontální pohyb). Rychlost je ve vertikálním směru nahoru snížena na cca 0,4 m.s-1, jízda dolů pak může být uskutečněna až rychlostí 0,6 0,5 m.s1 . Kontejnery určené pro těžší náklad mohou pojmout až 25 kg. U těchto druhů je nepatrně snížena rychlost oproti předcházejícímu typu. Vozidla jsou vybavena 8 kolečky které zajišťují pevné a stabilní zajištění jízdy v kolejové dráze. Upevnění těchto koleček pak umožňuje vyjmutí vozidla z dráhy obsluhou v jakémkoliv místě. Pro zlepšení přenosu tažné síly jsou kola vozidla vybavena gumovým okolkem. Standardní vozidla vyhovují dvou základním konstrukcím kontejnerů. V prvním případě je kontejner pevně přichycen k vozidlu a není možno ho odejmout. Druhý způsob spočívá ve stavebnicovém uspořádání, kdy je možno pomocí zajišťovacích západek nasunout na vozidlo jakýkoliv kontejner. Každý podvozek je opatřen vestavěným nárazníkem, který slouží ke spojování více kontejnerů do sebe a tlumí nárazy ostatních vozidel ve sběrných stanicích. Základní typy kontejnerů: • Užitkový kontejner – kontejner je opatřen plexisklem, které slouží ke kontrole nákladu během přemístění. Vnitřní objem je cca 27 dm3. • Otevřený kontejner (jednostranný) – slouží ke snadnému naložení či vyložení nákladu z jedné strany. - 125 -

• •

Otevřený kontejner (oboustranný) – dovoluje snadný přístup k nákladu z obou stran dráhy. Otočný kontejner (360°) – zajistí díky otočnému čepu v konstrukci kontejneru vždy svislou polohu kontejneru a nákladu během jakékoliv přepravy (svisle, nahoru, dolů). Snímatelné víko pak dovoluje nakládku kontejneru z obou stran. Vnitřní objem je orpoti užitkovému kontejneru čtyřnásobný.

Obr. 4: Otočný kontejner a speciální kontejner otočný

•

Speciální kontejner otočný – spojuje konstrukci klasické ho a otočného kontejneru. Spočívá v klasické konstrukci užitkového kontejneru, ve kterém je otočný čep, který zajišťuje vodorovnou přepravu nákladu. Využívá se zejména v nemocnicích např. pro přepravu krevních vzorků mezi jednotlivými laboratořemi.

4. VYUŽITÍ SYSTÉMU UNICAR V PRAXI Využití systému Unicar je různorodé. Dá se zavést v administrativních budovách, kde je možno tímto systémem přepravovat mezi jednotlivými odděleními poštovní listiny, tiskopisy, různá data či malé zboží. K tomu jsou uzpůsobeny kontejnery pro maximální hmotnost 15 kg. I pro uživatele je zajištěna jednoduchá obsluha v jednotlivých stanicích pomocí dotykové obrazovky ovládacího panelu řídící jednotky. Unicar může být vybavený systémem ADAL, který umožňuje mimo jiné automatickou vykládku kontejneru. Při přetížení dané stanice je možno tímto systémem přesměrovat určité zásilky k jiným přepážkám a tím se dociluje větší dostupnost daného systému. Další uplatnění je např. v knihovnách. Zde může systém Unicar zprostředkovat rychlé spojení mezi jednotlivými stanicemi představující jednotlivé výpůjční přepážky, archívy nebo čítárny. To urychlí proces objednávek a odlehčí i práci knihovníků. Vrácené knihy jsou pak rychleji uskladňovány. Samoobslužná doprava pak snižuje čekací dobu v knihovně. Speciální kontejnery pak mohou kromě knih bezpečně přepravovat CD nosiče či DVD. Některé kontejnery jsou konstruovány jako otočné a - 126 -

zabezpečují v horizontální poloze uložené knihy, i když je dráha vedena svisle (ve smyčkových stanicích či zavěšena u stropu). Mezi výhody systému patří zejména rychlé zpracování objednávek, čímž je docílen rychlý výběr, určitá redukce obslužného personálu apod. K dalším výhodám patří stavebnicový charakter dráhy, který umožňuje lehkou a rychlou instalaci jak ve stávajících budovách, tak i v nově budovaných zařízení či historických objektech. Dle charakteru nákladu je možno využít více druhů kontejnerů, pro lehčí zásilky se využívají kontejnery do hmotnosti 10 kg, pro těžší zásilky (zejména knihy) pak mohou posloužit kontejnery do hmotnosti 25 (tzv. Multicar) případně až 30 kg (tzv. Multilift).

Obr. 5: Unicar v knihovnách – samovolné vyložení nákladu

Systém Unicar je využitelný i v obchodních řetězcích a to zejména pro přemístění zboží mezi skladem a prodejními plochami supermarketů či menších obchodů. V některých případech mohou nahradit i stávající dopravní systémy, např. pro přepravu peněz. K tomuto účelu se v současné době v obchodní síti Makro používá systém potrubní dopravy, ve kterém je každá pokladna napojena na potrubní dráhu a po uzavření pokladny jsou tržby z pokladen posílány právě potrubní poštou k dalšímu zpracování. Pro zboží obchodního charakteru jsou pak uzpůsobeny speciální kontejnery o celkové hmotnosti až do 60 kg, ovšem zde je podmínka dopravy pouze v horizontálním směru. Ve vertikálním směru je omezena hmotnost kontejneru na 30 kg. Velmi rozšířený je systém Unicar v nemocnicích a zdravotnických zařízeních. Zde se využívá zejména jeho rychlosti pro spojení mezi jednotlivými stanicemi a hlavní výhodou je úspora obslužného personálu. Systém je v těchto zařízeních v provozu celých 24 hodin. Pro tyto účely se používají kontejnery, které jsou speciálně upraveny a určeny pro přepravu např. krevních či laboratorních vzorků. Je možno použít i kontejnery pro přepravu rentgenových folií, nálezů, záznamů, léků či krevních - 127 -

láhví. Použití systému také splňuje vysoké nároky na čistotu provozu a splňuje hygienické normy na jednotlivých pracovištích. Rovněž v průmyslové výrobě nachází systém Unicar své uplatnění. Pro jednotlivé technologické operace, které v podnicích probíhají, může být standardní podvozek přizpůsoben pro použití velkého množství nosičů či kombinaci několika druhů kontejnerů. Například při výrobě tiskových desek našel systém velké uplatnění. Kontejnery přepravují automaticky k lisovacím strojům tyto desky. Kontejner se speciálním nosičem uveze až 16 desek najednou přímo k lisovacímu stroji. Další využití je například při dopravě farmaceutických produktů, nářadí, náhradních dílů, technických výkresů a technické dokumentace, datových médií, atd. Díky stavebnicovému uspořádání je možno na základě změn technologie výroby upravit i danou kolejovou dráhu a uzpůsobit ji novým požadavkům výrobní linky. Samozřejmě jsou zde splněny i bezpečnostní požadavky, zejména v případě vzniku požáru ve výrobě. K tomu je dráha vybavena ohnivzdornými dveřmi, které zabraní v případě vzniku požáru jeho rozšíření. Jak již bylo výše zmíněno, systém je dále využitelný např. v bankách, peněžních ústavech či institucích, kde jsou kladeny vysoké nároky na bezpečnost přepravy různých cenností či důležitých dokumentů. Zde je pak doplněn systém řídícím a kontrolním zařízením, která umožňují přístup jen na základě čipových karet a přístupového kódu jednotlivých účastníků. Kontejnery jsou opatřeny elektronickým zámkem, který zabraňuje nedovolenému vniknutí do kontejneru během přepravy. Centrální počítač dohlíží a lokalizuje každý kontejner napříč celé trasy. Operátor má případně možnost manuálně pozměnit zadanou trasu podle náhlých změn v systému. 5. ZÁVĚR Využití systému Unicar v různých odvětvích ukázalo, že systém není náročný na stavební úpravy budov a zařízení a díky stavebnicovému uspořádání je jeho montáž a provoz velice jednoduchý. Z hlediska architektury nenaráží na nějaké překážky, vzhledově působí velice decentně a nenarušuje okolí. Systém dobře kombinuje dopravní řešení a design. 6. POUŽITÁ LITERATURA [1] Mojžíš, V., Cempírek, V., Tuzar, A., Široký, J. Logistické technologie. Skriptum DFJP, Univerzita Pardubice, Pardubice 2003, ISBN 80-7194-469-6. [2] Cempírek, V., Široký, J. Veletrh Transport a Logistika, Logistika. roč. XI, dvojčíslo 7-8, s.52-54, Economia Praha, ISSN 1211-0957. [3] Featuring Telelift Products [online]. c2005 [cit. 2005-07-20]. Dostupné z . [4] Cempírek, V., Široký, J. Mnichovský veletrh, Doprava a silnice, roč. XII, č. 7, s. 24-25, Springer Media CZ, s.r.o, ISSN 1212-3277. - 128 -

7. ANOTACE Příspěvek se zabývá optimalizací logistických a distribučních procesů v různých výrobních podnicích a institucích. Je zde popsán systém vnitropodnikové logistiky Unicar. Spočívá v dopravě vozidel s kontejnery po speciální kolejové dráze a pomáhá tak při doručování zásob a jiných materiálů v podniku 8. ABSTRACT The Unicar in-house logistics system is a very flexible and versatile rail-bound conveying system. The System is designed using an assortment of track (including bends and curves), transfer units, vehicles, containers, power supply and controls. The vehicles are individually propelled, pulling power from brass rails located within the track. This system product line is a light load horizontal and vertical conveyor system, which meets many of the material transport demands of today's modern company. Příspěvek vznikl za podpory Institucionálního výzkumu „Teorie dopravních systémů“ (MSM 0021627505) Univerzity Pardubice.

- 129 -