Ogólnie przyjętym i stosowanym w wielu krajach standardem w obszarze planowania transportu jest modelowanie popytu za pomocą zaawansowanych modeli matematycznych. W tym celu wykorzystuje się rozbudowane narzędzia informatyczne, które pozwalają na przetwarzanie różnorodnych danych w celu określenia, ile osób i ładunków będzie w przyszłości poruszać się z wykorzystaniem istniejącej i planowanej infrastruktury. W przypadku inwestycji prowadzonych na istniejącej infrastrukturze, w szczególności dla przypadków mało złożonych, historycznie stosowane były tzw. wskaźnikowe metody prognozowania ruchu, oparte zasadniczo o badanie ruchu w stanie istniejącym i jego przetworzenie z wykorzystaniem różnych współczynników powiązanych (np. ich zmiana wskaźnikowa w powiązaniu np. z dynamiką PKB). Stosowanie metod wskaźnikowych nie jest jednak możliwe w przypadku bardziej skomplikowanych inwestycji infrastrukturalnych, np. w złożonych systemach aglomeracyjnych. Metody wskaźnikowe nie sprawdzą się również w przypadku budowy infrastruktury transportowej w nowym śladzie (czyli poza istniejącymi korytarzami) – dlatego, że na nich ruch w stanie istniejącym po prostu nie istnieje (jest równy 0). W ramach przygotowania inwestycji kolejowych CPK zdecydowano więc, że wszystkie analizy i prognozy ruchu będą wykonane z wykorzystaniem modeli makrosymulacyjnych wykonanych w specjalistycznym oprogramowaniu.
CZYM JEST MODEL RUCHU
Model ruchu jest matematycznym odwzorowaniem obrazu przemieszczeń osób i/lub towarów w założonym obszarze (np. kraj, województwo, aglomeracja) w przyjętej jednostce czasu (np. doba, godzina szczytu).
Model ruchu to narzędzie informatyczno-inżynierskie mające wkład z badań socjologicznych, które za pomocą odpowiednich formuł matematycznych odwzorowuje procesy zachodzące w systemie transportowym.
Model ruchu w swojej podstawowej formie przedstawiany jest jako obraz natężeń ruchu występujących na obszarze sieci infrastruktury w transporcie indywidualnym i zbiorowym. Pozwala on na odwzorowanie przemieszczeń z wykorzystaniem różnych środków transportu, np.: samochodów osobowych, ciężarowych, autobusów, pociągów, statków powietrznych, statków żeglugi śródlądowej i morskiej itp. W porównaniu z bardziej szczegółową mikrosymulacją model ten umożliwia całościowe spojrzenie na sposób funkcjonowania systemu transportowego, zdiagnozowanie jego istniejących oraz przyszłych problemów, a także ocenę efektywności różnych wariantów planowanych przedsięwzięć inwestycyjnych w transporcie. Dzięki temu planowanie i projektowanie systemu transportowego może odbywać się w sposób rzetelny, efektywny i świadomy.
Stosowanie modelowania makroskopowego pozwala między innymi na:
- weryfikację korzyści z przeprowadzenia planowanych inwestycji przy pomocy prognoz ruchu będących wynikiem modelowania
- badanie wpływu planowanych inwestycji na funkcjonowanie rynku przewozów w skali całego kraju
- podejmowanie decyzji inwestycyjnych z wykorzystaniem rekomendacji pochodzących z rzetelnych analiz.
ZAŁOŻENIA PMT
PMT jest makrosymulacyjnym modelem ruchu wykorzystywanym oraz rozwijanym przez CPK. Prace nad wdrożeniem modelu zostały zrealizowane przez CPK i pierwotnie koncentrowały się na znaczącej rozbudowie modelu opracowanego uprzednio w PLK S.A. PMT został zbudowany w środowisku (oprogramowaniu) PTV VISUM, które jest wykorzystywane przez wielu wiodących przewoźników i zarządców infrastruktury (m.in.: w Niemczech, Austrii, Szwajcarii, Holandii).
PMT jest modelem 4-stopniowym obejmującym typowe podejście do modelowania ruchu, tj. generację podróży, rozkład przestrzenny podróży, podział zadań przewozowych i rozkład ruchu na sieć. Model jest międzygałęziowy – uwzględnia on kilka gałęzi transportu (transport drogowy, transport kolejowy i transport lotniczy). Dzięki uwzględnieniu węzłów przesiadkowych podróże modelowane są z wykorzystaniem różnych środków transportu i zależności pomiędzy nimi. Model pozwala zatem na analizy konkurencyjności porównujące transport kolejowy z transportem drogowym, zarówno indywidualnym, jak i zbiorowym (autobusowym) czy też lotniczym. Pokazuje on także efekty synergii rozwoju systemu przewozów zbiorowych.
ZASIĘG PRZESTRZENNY PMT
Model został podzielony na rejony komunikacyjne (czyli rejony, z i do których poruszają się ludzie) z dokładnością do gmin, przy czym niektóre duże miasta są dodatkowo podzielone na więcej rejonów w celu zwiększenia dokładności odwzorowania źródeł i celów podróży. Zasięg przestrzenny PMT obejmuje terytorium Polski oraz obszary zagraniczne, w tym całe terytorium Litwy, Łotwy i Estonii, na co składa się łącznie ponad 2800 rejonów komunikacyjnych. Konieczność objęcia modelem obszarów zagranicznych wynika z potrzeby odwzorowania podróży transgranicznych.
Model PMT jako Model Europy Środkowo-Wschodniej odzwierciedla międzynarodowe potoki ruchu oraz:
- Obszary przygraniczne: Niemiec, Czech i Słowacji
- Najważniejsze lotniska regionu EŚW
- Kraje bałtyckie: Litwę, Łotwę i Estonię
- Przejścia graniczne z: Białorusią, Ukrainą oraz Obwodem Królewieckim
SCHEMAT DZIAŁANIA PMT
W zakresie warstwy podażowej modelu w PMT wykorzystano różnorodne dane wejściowe, takie jak charakterystyka sieci transportu drogowego i kolejowego, rozkłady jazdy w transporcie autobusowym i kolejowym czy dane o przewozach w transporcie lotniczym.
Jednymi z bardziej istotnych danych, jakie umożliwiają prowadzenie analiz z wykorzystaniem modelu, są tzw. zmienne objaśniające. Są to wszystkie dane i wskaźniki oraz charakterystyki związane z zagospodarowaniem przestrzennym analizowanych obszarów, które mają wpływ na wielkość ich potencjałów ruchotwórczych, a co za tym idzie – na wyniki analiz i prognoz ruchu generowanych przez model. Są to, m.in:
- dane demograficzne obejmujące m.in. liczbę mieszkańców, ich rozmieszczenie wraz ze zjawiskami migracyjnymi, strukturę wiekową itp.
- prognozy dynamiki PKB
- wskaźniki motoryzacji
- liczba miejsc pracy
- powierzchnie biurowe, powierzchnie noclegowe.
W przypadku danych demograficznych uwzględniono prognozę do roku 2060 GUS zakładającą trzy scenariusze prognostyczne: niski, średni oraz wysoki. Prognozy liczby ludności opracowane zostały dla obszaru każdej gminy w Polsce, co odzwierciedla zróżnicowanie w przyroście rzeczywistym oraz czasie w jakim następuje dla poszczególnych jednostek administracyjnych. Przekłada się to bezpośrednio na wyniki PMT w skali całego kraju (różne wyniki w zależności od scenariusza demograficznego), jak i w skali lokalnej, gdzie następują rozbieżności w dynamice zmian mobilności. Jest to istotne przy tworzeniu modeli prognostycznych w skali dziesięcioleci ponieważ wskazuje, jakie zmiany będą zachodzić w poszczególnych rejonach kraju na przestrzeni lat.
Prognozy demograficzne GUS do roku 2060 (z roku 2023)
Jednym z kluczowych elementów PMT jest model popytu, który został opracowany na podstawie wyników badań zachowań komunikacyjnych ludności (czyli tego, w jaki sposób ludzie korzystają z transportu). Pozyskane dane pochodzą z siedemnastu przeprowadzonych badań lokalnych oraz pozyskanych od GUS wyników badania ogólnokrajowego. Przekłada się to na próbę badania zachowań komunikacyjnych dla ok. 183 tys. osób (ok. 80 tys. gospodarstw domowych).
Uwzględnienie powyższych danych pozwoliło na zbudowanie modelu efektywnego, elastycznego i przyjaznego w aktualizacji.
ZAKRES PMT
W PMT zawarto dane dla szeregu horyzontów czasowych, obejmujących lata 2023, 2025, 2028, 2030, 2032, 2035, 2040, 2050 oraz 2060.
Model dla roku 2023 określany jest jako model stanu istniejącego, którego wyniki zostały zweryfikowane na podstawie dostępnych historycznych danych o ruchu w transporcie drogowym, kolejowym i lotniczym. Osiągnięto wysokie miary dopasowania wartości obliczonych przez model w stosunku do danych rzeczywistych, co pozwala stwierdzić, że model wiernie odwzorowuje rzeczywistość.
Dzięki temu wyniki obliczeń PMT dla przyszłych horyzontów czasowych można traktować jako wiarygodne źródło prognoz ruchu na potrzeby analiz transportowych pozwalających ocenić efektywność planowanych inwestycji.
W zakresie modelu sieci kolejowej w PMT odwzorowano szczegółowe parametry infrastruktury kolejowej dla stanu istniejącego (zarówno infrastruktury liniowej, jak i węzłów przesiadkowych) oraz założenia dla horyzontów prognostycznych takie, jak dopuszczalna prędkość, liczba torów, elektryfikacja itp.. Precyzyjnie odzwierciedlono lokalizację istniejących oraz planowanych punktów obsługi pasażerów wraz z zakładanymi latami realizacji poszczególnych inwestycji. W PMT zaimplementowano również dedykowany algorytm, który – bazując na szczegółowych parametrach dynamicznych taboru przypisanego do obsługi połączeń oraz zakładanej prędkości – pozwala na oszacowanie czasu przejazdu pociągów po sieci kolejowej w poszczególnych horyzontach czasowych. Do PMT został dodany moduł taryfowy, aby w bardziej bezpośredni sposób niż dotychczas uwzględnić ceny biletów w modelu podziału zadań przewozowych i rozkładzie potoków pasażerskich na sieć. Zostały w tym uwzględnione również koszty przejazdu transportem indywidualnym, dzięki czemu model będzie bardziej precyzyjnie odwzorowywał konkurencyjność różnych środków transportu.
WYNIKI PROGNOZ RUCHU
Na rysunku poniżej zobrazowano wyniki rozkładu podróży na sieć kolejową dla stanu istniejącego. Można zaobserwować, że obecnie ruch skoncentrowany jest przede wszystkim na kilku najważniejszych ciągach – zasadniczo tych łączących największe miasta i aglomeracje.
Jednocześnie można potwierdzić, że najbardziej obciążoną ruchem linią kolejową jest wybudowana w latach 70-tych XX w. Centralna Magistrala Kolejowa, która łączy Warszawę z południem Polski, a przede wszystkim z Krakowem i miastami Metropolii Górnośląsko-Zagłębiowskiej.
Rozkład potoków ruchu w transporcie kolejowym w stanie istniejącym
Wszystkie wymienione dane wejściowe oraz zestaw procedur PMT pozwalają na szacowanie liczby podróżnych w perspektywie długoterminowej.
Na rysunku poniżej zobrazowano prognozowany wzrost liczby pasażerów w zależności od wariantów infrastruktury:
DANE historyczne
W0 – wariant pesymistyczny – wariant odniesienia, brak inwestycji kolejowych CPK
W1 – wariant bazowy
W2 – wariant dynamicznego rozwoju rynku
W3 – wariant optymistyczny
Prognozowana liczba pasażerów w kolejowym transporcie dalekobieżnym w Polsce w zależności od wariantów infrastruktury
Na rysunku z prognozowaną liczbą pasażerów w kolejowym transporcie dalekobieżnym zaznaczono również zakres wyników prognoz ruchu w kolejnych horyzontach czasowych. Należy mieć bowiem na względzie fakt, iż rok do roku notuje się wzrosty liczby podróżnych w pociągach PKP Intercity, co z dużym prawdopodobieństwem występować może także w kolejnych latach i będzie miało również bezpośredni wpływ na prognozy ruchu. Ponadto liberalizacja rynku kolejowego oraz realizacja nowych inwestycji infrastrukturalnych (m.in. wypracowanych w ramach projektu Zintegrowana Sieć Kolejowa) mogą przyczynić się do dalszych wzrostów liczby podróżnych w kolei dalekobieżnej.
Prognozowana liczba pasażerów w kolejowym transporcie regionalnym i dalekobieżnym w Polsce w zależności od wariantów infrastruktury
Należy jednakże zauważyć, że w kolejnych latach prognostycznych zauważany jest spadek liczby pasażerów w kolei regionalnej, co uwarunkowane jest głównie spadkami liczby podróży w motywacjach obligatoryjnych (codziennych, np. dom-praca, dom-nauka) na dłuższych dystansach, na które znacząco wpływa depopulacja kraju. Tym niemniej – prognozy te mogą niedostatecznie odzwierciedlać rozwój kolei miejskiej czy aglomeracyjnej (rozdzielczość modelu krajowego), spowodowany wpływem miejskich polityk mobilności czy inicjatyw związanych z integracją taryfowo-biletową w miastach lub aglomeracjach. Działania te w znaczący sposób mogą wpłynąć na wzrost ogólnej liczby podróżnych w kolei regionalnej, ale winny być analizowane na poziomie modeli miejskich czy aglomeracyjnych. W związku z powyższym należy spodziewać się, że liczby pasażerów korzystających z kolei regionalnej mogą być wyższe niż wskazane na grafice. Należy jednak zaznaczyć, że będzie to oznaczało przyrost nieco krótszych podróży (5-15) km niż typowe podróże regionalne. Jednocześnie prognozuje się rosnącą liczbę podróży m.in. w motywacjach biznesowych i turystycznych, na które wpływają głównie zmiany gospodarcze.
Rozkład potoków ruchu w transporcie kolejowym według prognozy ruchu dla wariantu W1 w 2035 roku
PMT umożliwia prowadzenie analiz nie tylko w celu określania przepływów pasażerów na liniach kolejowych, ale także pozwala poszukiwać odpowiedzi na bardziej szczegółowe pytania, na przykład jakimi środkami transportu będą docierać pasażerowie do Portu Lotniczego CPK? Wstępne wyniki oszacowań pokazują, że można spodziewać się istotnego udziału kolei w dojeździe do CPK na poziomie nawet 40%. Jest to wartość porównywalna z udziałem dojazdów koleją do/z dużych zagranicznych lotnisk przesiadkowych (np. Monachium, Frankfurt, Amsterdam).
Oszacowanie udziału różnych środków transportu w dojeździe do CPK
PMT umożliwia również sprawdzenie podziału zadań przewozowych na relacjach pomiędzy poszczególnymi aglomeracjami. W horyzoncie prognostycznym 2035 w wariancie W1 zauważyć można wzrosty udziału podróży koleją w stosunku do stanu istniejącego (największe pomiędzy miastami, na które wpływać będzie nowa linia kolejowa „Y” m.in. ze względu na wysoce konkurencyjny czas przejazdu pociągami w stosunku do podróży samochodem osobowym, autobusem, czy samolotem).
Podział zadań przewozowych pomiędzy wybranymi aglomeracjami w Polsce
DO CZEGO MOŻNA ZASTOSOWAĆ PMT?
PMT jest kluczowym narzędziem o szerokich możliwościach wykorzystania w zakresie prowadzenia analiz transportowych oraz wykonywania prognoz ruchu. Jest stosowany w wielu etapach procesu inwestycyjnego – od planowania inwestycji, przez analitykę na etapie opracowań o charakterze studialnym, aż po ewaluację efektów realizowanych przedsięwzięć inwestycyjnych. PMT umożliwia analizę konkurencyjności oraz komplementarności transportu kolejowego.
Z uwagi na elastyczność Modelu lista możliwych zastosowań jest otwarta. Poniżej znajduje się kilka przykładów:
- Sieciowe prognozy ruchu umożliwiające określenie przepływów w sieci transportowej na poziomie ogólnopolskim z podziałem na różne gałęzie transportu. PMT jest w szczególności wykorzystywany w ramach projektu Zintegrowana Sieć Kolejowa (ZSK), gdzie wypracowywane są korytarze nowych linii kolejowych w Polsce w ujęciu regionalnym, międzyregionalnym i transgranicznym. ZSK umożliwia stworzenie spójnego i efektywnego planu rozwoju infrastruktury kolejowej, który odpowiada na rzeczywiste potrzeby transportowe kraju po 2035 roku. Integracja wyników PMT z pracami nad ZSK zapewnia, że planowane inwestycje będą odpowiadały prognozowanemu zapotrzebowaniu na usługi transportowe oraz przyczynia się do efektywnego wykorzystania środków inwestycyjnych, zwiększenia konkurencyjności transportu kolejowego i integracji kolei z innymi środkami transportu
- Horyzontalny Rozkład Jazdy – dzięki możliwości wykonywania symulacji dla wielu scenariuszy prognostycznych w ramach HRJ, PMT stanowi narzędzie służące weryfikacji rozpatrywanych założeń dla zintegrowanego cyklicznego rozkładu jazdy pociągów w skali kraju
- analizy eksploatacyjne dla nowych linii kolejowych – PMT umożliwia pozyskanie precyzyjnych informacji o założeniach prognostycznych rozkładów jazdy, które mogą być następnie weryfikowane pod kątem eksploatacyjnym na poziomie bardziej szczegółowych analiz ruchowo-eksploatacyjnych w mikrosymulacyjnych modelach ruchu kolejowego. W tym zakresie PMT jest wykorzystywany m.in. w ramach projektu Kolejowy Model Mikrosymulacyjny, którego celem jest np. identyfikacja wąskich gardeł w ramach sieci kolejowej wraz z weryfikacją rozwiązań je likwidujących, bądź minimalizujących ich wpływ
- pozyskiwanie finansowania dla inwestycji dzięki godnym zaufania wynikom prognoz ruchu, które stanowią solidną podstawę do pozyskiwania finansowania dla inwestycji. Dane z PMT są również wykorzystywane w ramach realizacji kompleksowych Analiz Kosztów i Korzyści, które nie tylko stanowią podstawę do aplikowania o środki zewnętrzne, ale również są pomocne w procesach podejmowania decyzji dot. realizacji wybranych inwestycji infrastrukturalnych
- zasilanie danymi różnorakich analiz związanych z planowaniem inwestycji infrastrukturalnych w ramach projektu Lokalne Huby Mobilności, gdzie na podstawie prognozowanych zmian potoków pasażerskich uwzględnia się potrzeb infrastrukturalne i organizacyjne istniejących i nowych węzłów przesiadkowych
- Studia Planistyczno-Prognostyczne – PMT znajduje zastosowanie na każdym etapie realizacji projektu. W procesie realizacji takich dokumentów kluczowa jest możliwość wykonania wiarygodnych prognoz ruchu, które pozwalają ocenić i porównać rozpatrywane warianty przedsięwzięcia inwestycyjnego
- analizy dostępności transportowej obejmujące m.in. badanie wpływu nowych linii kolejowych i przystanków lub ciągów drogowych na zachowania transportowe ludności.
GŁÓWNE ZMIANY W AKTUALNEJ WERSJI PMT
- Zmiana roku bazowego (odniesienia) z 2019 na 2023 rok
- Zmiana wersji oprogramowania z PTV Visum 18 na PTV Visum 2024
- Rozbudowa modelu PMT o obszar krajów bałtyckich – Litwę, Łotwę i Estonię (Rail Baltica)
- Rozbudowa modelu PMT o dodatkowe lotniska zagraniczne: Hamburg, Berlin, Praga, Ostrawa, Wiedeń, Budapeszt, Koszyce, Lwów, Wilno, Ryga, Tallin
- Najnowsze prognoz ruchu lotniczego IV kwartału 2024 roku
- Nowe prognozy – konieczność zaktualizowania symulacji do bardziej dynamicznego niż pierwotnie zakładano wzrostu ruchu na kolei
- Uwzględnienie w modelu wstępnej wersji Horyzontalnego Rozkładu Jazdy
- Prognozy ruchu dla horyzontów 2025, 2028, 2030, 2032 (otwarcie lotniska), 2035, 2040, 2050, 2060
- Rozbudowa modułu cenowego – bezpośrednie uwzględnienie w symulacjach opłat drogowych, kosztów paliwa i parkowania oraz cen biletów w transporcie zbiorowym
- Zmiana definicji wariantów prognoz:
- W0 – wariant pesymistyczny – wariant odniesienia, brak inwestycji kolejowych CPK
- W1 – wariant bazowy
- W2 – wariant dynamicznego rozwoju rynku
- W3 – wariant optymistyczny
- Przebudowa procedur modelu – optymalizacja, zwiększenie czytelności, zwiększenie precyzji obliczeń
- Rozbudowa modułu obliczeń czasów przejazdu, w tym dostosowanie do kalkulacji dla prędkości do 350 km/h
- Pilotażowo – wprowadzenie do PMT możliwości uproszczonego szacowania zużycia energii na cele trakcyjne
Jest to największa dotychczasowa aktualizacja PMT
KTO MOŻE KORZYSTAĆ Z PMT?
CPK udostępnia nieodpłatnie:
- Raport techniczny szczegółowo opisujący zawartość modelu i sposób jego budowy.
- Pasażerski Model Transportowy wraz z procedurami i zawartymi danymi
Model może być wykorzystywany przez zainteresowane instytucje takie jak: jednostki samorządu terytorialnego, profesjonalne podmioty (firmy konsultingowo-projektowe), przewoźnicy kolejowi czy organizatorzy transportu dla potrzeb planistycznych. W szczególności uwzględnienie uwarunkowań kolejowych zawartych w PMT w działalności planistycznej pozwoli na zharmonizowanie działań służących dla rozwoju transportu.
Udostępnienie Pasażerskiego Modelu Transportowego wymaga zawarcia umowy licencyjnej z CPK.
W przypadku chęci otrzymania któregoś ze wskazanych zbiorów prosimy o przesłanie informacji mailowej na adres [email protected] ze wskazaniem przedmiotu zainteresowania i celu jego zastosowania.