Zakończyliśmy kolejny etap prac nad krajowym modelem transportowym (ZMR)

Zgodnie z zapowiedziami, w CUPT zostały zakończone zasadnicze prace nad Zintegrowanym Modelem Ruchu w części prognostycznej.

Wyniki opracowanego narzędzia będą wspierały procesy decyzyjne i planistyczne w transporcie na szczeblu krajowym oraz regionalnym. Zadanie było realizowane od połowy 2018 r. z udziałem ekspertów CUPT, konsultanta zewnętrznego, a także doradców z zakresu modelowania ruchu oraz planowania transportu. Dzięki opracowanemu narzędziu, możliwe będzie m.in. pozyskanie funduszy unijnych na rozwój transportu w ramach nowego budżetu unijnego na lata 2021-2027.

Czym jest Zintegrowany Model Ruchu?

Zintegrowany Model Ruchu jest kompleksowym narzędziem przeznaczonym do wsparcia planowania transportu (w tym zarządzania popytem i wsparcia zarządzania podażą) zarówno na poziomie strategicznym kraju, jak również na poziomie regionalnym czy lokalnym.

Opracowany model bazowy na rok 2015 oraz wersja na rok 2019 są 4 stopniowymi modelami pasażerskimi, uwzgledniającymi ruch towarowy na drogach. Na podstawie tych modeli opracowano modele prognostyczne obejmujące rok 2025 – jako wariant domykający stan infrastruktury transportowej oraz rok 2030 – jako wariant prognostyczny. Docelowo planuje się również opracowanie prognoz na lata 2040 i 2050, definiując je jako odległe horyzonty czasowe niezbędne do prognozowania efektywności inwestycji.

Jaki jest cel opracowania Zintegrowanego Modelu Ruchu?

Podstawowym celem opracowania ZMR jest wsparcie ministerstw i innych instytucji, w tym spółek i organizacji świadczących usługi publiczne w sektorze transportu, w procesie planowania oraz podejmowaniu decyzji inwestycyjnych zapewniających wiarygodną, dostępną, bezpieczną, komfortową oraz odporną infrastrukturę transportową, zaplanowaną na poziomie stymulującym rozwój gospodarczy kraju i pozwalającym na redukcję kosztów zewnętrznych.

ZMR jest narzędziem wspierającym wypełnienie warunku podstawowego Komisji Europejskiej w zakresie finansowania inwestycji transportowych w perspektywie 2021-2027. Wśród tych warunków znalazło się m.in. określenie stanu obecnego i przyszłego planowanej infrastruktury transportowej uwzględniającej m.in. analizę ruchu i ocenę ekonomiczną opartą na analizie popytu i modelowaniu ruchu.

ZMR jest również modelem przygotowanym do wspierania planowania na poziomie regionalnym i lokalnym, które może wynikać zarówno z modelu krajowego jak i powstających modeli regionalnych. ZMR będzie stanowił model bazowy i wyjściowy dla planowania regionalnego i lokalnego.

Jednym z kluczowych celów ZMR jest stworzenie scenariuszy prognostycznych pozwalających na określenie stanu sieci transportowej Polski w przyszłości.

Szerokie zastosowanie modelu będzie służyło przeprowadzeniu kompleksowych analiz m.in. w zakresie:

• wrażliwości instrumentów polityki transportowej,
• emisyjności transportu w tym zmian klimatycznych (zgodnie z założeniami Europejskiego Zielonego Ładu),
• zarządzania aktywami dla właścicieli infrastruktury (podażą infrastruktury),
• przewozu towarów i logistyki,
• użycia alternatywnych źródeł energii i paliw,
• zrównoważonego rozwoju,
• zarządzania kryzysowego.

Z jakich elementów składa się Zintegrowany Model Ruchu?

Opracowane modele na rok 2015 i 2019 są 4 stopniowymi modelami pasażerskimi, uwzgledniającymi ruch towarowy na drogach. Są to modele oparte o częstotliwości (headway-based), uwzględniające zmienne objaśniające takie jak m.in.: liczba ludności, demografia, PKB, udział osób zmotoryzowanych oraz zawierające:

• kompleksowo i poprawnie topograficznie odzwierciedloną sieć drogową oraz uproszczone kodowanie skrzyżowań;
• siatkę połączeń publicznego transportu zbiorowego: sieć kolejowa, połączenia autobusowe;
• sieć dróg śródlądowych, porty morskie oraz porty lotnicze uwzględnione potencjałowo;
• 7 motywacji podróży;
• koszt uogólniony uwzględniający czas, odległość, opłaty;
• uproszczony model zewnętrzny (uwzgledniający ruch tranzytowy).

w ramach ZMR zostały opracowane następujące elementy:

Model podaży obejmujący istniejącą i planowaną sieć infrastruktury transportowej, w tym sieć drogową oraz sieć transportu publicznego: kolej i autobusy w podziale na rejony komunikacyjne zgodne z podziałem kraju na gminy, a w przypadku miast powyżej 100 tys. mieszkańców podzielone na mniejsze rejony w celu lepszego odwzorowania rozkładu ruchu na sieć. W ramach sieci drogowej zostały uwzględnione autostrady, drogi ekspresowe, drogi krajowe, drogi wojewódzkie, drogi powiatowe oraz w miarę potrzeb uszczegółowione zostały drogi wewnątrz miast. W celu lepszego odwzorowania wyboru tras zdecydowano się na uproszczone kodowanie skrzyżowań w zależności od klas krzyżujących się dróg, a w zależności od relacji na skrzyżowaniu zostały uwzględnione odpowiednio dodatkowe koszty przejazdu (szczególnie dla relacji podporządkowanych). Natomiast sieć transportu zbiorowego zakodowano jako trasy a rozkład ruchu odbywa się w oparciu o przyjętą dobową częstotliwość kursowania (headway-based assignment). Dla połączeń kolejowych wyodrębniono segmenty: Premium (IC EIP, EIC), Międzyregionalny (IC TLK), Regionalny (np. Przewozy Regionalne, Koleje Mazowieckie, PKP SKM Trójmiasto). Siatka połączeń transportu autobusowego uwzględnia połączenia międzygminne i międzypowiatowe w dwóch segmentach: autobus dalekobieżny oraz autobus/mikrobus. Podejście kodowania transportu zbiorowego w oparciu o częstotliwości kursowania umożliwia efektywne podejście do tworzenie scenariuszy prognostycznych w przyszłych horyzontach czasowych, w sytuacji braku wiedzy o dokładnych rozkładach jazdy wynikających z przyszłych inwestycji lub planów rozwoju siatki połączeń.

Model popytu ZMR bazuje na podejściu 4 stopniowym. Symulacja podróży odbywa się w następujących krokach:
Generacja podróży – w każdym rejonie komunikacyjnym określana jest produkcja czyli ile podróży odbywają wszyscy mieszkańcy danego rejonu oraz atrakcja czyli ile podróży przyjeżdża do każdego rejonu.
Rozkład przestrzenny – określana jest macierz podróży czyli ile podróży jest odbywanych pomiędzy każdą parą rejonów.
Podział zadań przewozowych – określane jest jaki udział podróży odbywa się danym środkiem transportu (Komunikacja Zbiorowa lub Komunikacja Indywidualna).
Rozkład ruchu na sieć – określenie tras przejazdu pomiędzy wszystkimi parami rejonów uwzględniając dostępne środki transportu, czas przejazdu, odległość, koszt pieniężny.

Aby jak najlepiej odwzorować zachowania komunikacyjne podróżnych wprowadzono w zależności od etapu następujące segmenty:

Motywacje podróży:
Obligatoryjne: Dom – Praca, Dom – Szkoła, Dom – Uczelnia.
Nieobligatoryjne: Dom – Biznes, Dom – Inne, Biznes niezwiązany z domem, Inne niezwiązane z domem.
Grupy wiekowe: wiek przedprodukcyjny, wiek produkcyjny, wiek poprodukcyjny.
Dostępność samochodu lub brak dostępności samochodu.
Miejsce zamieszkania: Warszawa, miasto wojewódzkie, miasto na prawach powiatu, stolica powiatu, gmina miejska, gmina wiejska, gmina miejsko – wiejska.
Podróż krótka, podróż długa.

Poniżej przedstawiono odwzorowanie graficzne 7 motywacji w modelu:

Motywacja Dom-Biznes

Motywacja Dom-Inne

Motywacja Dom-Praca

Motywacja Dom-Szkoła

Motywacja Dom-Uczelnia

Motywacja Inne niezwiązane z domem

Motywacja Biznes niezwiązany z domem

Powyższa segmentacja pozwoliła lepiej odwzorować na przykład ruchliwość mieszkańców miast wojewódzkich w porównaniu do ruchliwości mieszkańców gmin wiejskich lub wybory środka transportu w zależności od dostępności samochodu.

W związku z inną charakterystyką podróży nieobligatoryjnych, a szczególnie długich podróży pomiędzy największymi ośrodkami biznesowymi w Polsce wprowadzono na etapie dystrybucji ruchu autorski model bazujący na modelu Vomberga. Dla podróży obligatoryjnych zastosowano najczęściej stosowany model grawitacyjny.

Ponadto, na potrzeby Zintegrowanego Modelu Ruchu opracowano metodykę kosztu zgeneralizowanego umożliwiającego sprowadzenie do wspólnego mianownika podstawowych elementów porównawczych dla wyboru środka transportu tj: czas podróży (min), odległość (km), koszt (PLN).

Modele prognostyczne – Modele prognostyczne zawierają analogiczną strukturę obliczeniową jak ta zastosowana w modelu bazowym – czyli pełną procedurę obliczeniową dla modelu popytu oraz rozkładu ruchu na sieć. Zgodnie z założeniem wariant na rok 2025 został zbudowany jako referencyjny scenariusz prognostyczny, zakładający rozwój infrastruktury w zakresie inwestycji przesądzonych. Będzie on stanowił podstawę do sporządzania prognoz kierunkowych, w których będzie można definiować i sprawdzać dowolne konfiguracje inwestycji infrastrukturalnych.

Opracowując prognozy na lata 2025 oraz 2030 założono m.in. aktualizację zmiennych objaśniających oraz rozwój infrastruktury.

W odniesieniu do niektórych zmiennych objaśniających, takich jak liczba ludności czy PKB opracowano we współpracy z ekspertami kilka wariantów możliwych trendów rozwoju, w tym pesymistyczny, realistyczny i optymistyczny. Dodatkowo, zdefiniowano i zaprognozowano zmienne objaśniające służące do przeprowadzenia analiz na lata 2025, 2030, 2040 oraz 2050. W przypadku natomiast zmian w infrastrukturze stosowne konsultacje odbyły się z głównymi interesariuszami infrastruktury transportowej. W ramach przyjętych ogólnych założeń zakłada się, iż model będzie reagował na zmiany zachowania pasażerów w szczególności:

• zmian na sieci (nowa/zmodernizowana infrastruktura i wynikające z niej zmiany parametrów, usług transportu publicznego),
• zmian społeczno-gospodarczych.

Prognoza ruchu na wszystkich środkach transportu na rok 2030

Model towarowy ZMR – oparty na modelu ruchu towarów przygotowanym w ramach opracowania pn. Analiza sektora transportu wodnego śródlądowego w zakresie wynikającym z modernizacji Odrzańskiej Drogi Wodnej oraz Drogi Wodnej rzeki Wisły został opracowany dla stanu istniejącego na 2015 r. Model towarowy ZMR został zintegrowany z modelem pasażerskim ZMR w zakresie sieci – modele posiadają tożsamą sieć bazową oraz prognostyczną. Mając na uwadze sezonowość procesów transportowych w ruchu towarowym analiza została przeprowadzona w ujęciu rocznym. Oznacza to, że zarówno wielkości opisujące drogowe przewozy towarowe, jak i wielkości opisujące przewozy towarowe kolejowe oraz przewozy transportem wodnym śródlądowym odnoszą się do okresu całego roku 2015. Przewozy towarowe przedstawione są w tonach w ujęciu rocznym. Rejonami transportowymi w modelu towarowym ZMR są obszarowo powiaty. Za dodatkową kategorię rejonów komunikacyjnych uznano porty morskie (generatory ruchu zewnętrznego) oraz porty śródlądowe, umożliwiające wykonywanie transportu kombinowanego. Model towarowy ZMR uwzględnia przewozy transportem drogowym, kolejowym oraz wodnym.

Prognoza ruchu towarowego na sieci drogowej, kolejowej i śródlądowej na rok 2030

Jakie są możliwości wykorzystania modelu na poziomie regionalnym?

Opracowany model ruchu umożliwia regionom zbudowanie własnego narzędzia w przypadku braku własnego modelu regionalnego. Z modelu krajowego można wyciąć interesujący dany region fragment i następnie go uszczegółowić. Gotowe są formuły ruchotwórcze, macierze przemieszczeń, co pozwoli na opracowanie modeli regionalnych. Doszczegółowienie modelu krajowego polega na:

• uszczegółowieniu sieci transportowej,
• zebraniu pomiarów lokalnych: pomiary ruchu, liczby pociągów, autobusów czy napełnień środków transportu,
• lokalnej kalibracji do pomiarów ruchu w danym województwie polegającej np. na weryfikacji i prowadzeniu korekt w lokalnej ruchliwości w danym regionie, podłączeń (konektory), szczegółowego kodowania sieci.

W przypadku dostępu do własnego modelu, model krajowy ZMR będzie bardzo dobrym zbiorem danych do analizy podróży zewnętrznych oraz do aktualizacji modelu regionalnego. Możliwe będzie sprawdzenie spójności z ZMR np. poprzez porównanie parametrów lub wyników dla stanu obecnego i okresów prognostycznych.

Po ukończeniu wszystkich prac, w tym opracowaniu niezbędnej dokumentacji technicznej, ZMR będzie mógł być udostępniany zainteresowanym podmiotom na zasadzie umowy licencyjnej.