Czy cyfrowe bliźniaki sieci kolejowej to przyszłość projektowania infrastruktury?

23 września 2025

Wojciech Tworek, Łukasz Paszkowiak, Bartłomiej Kryca, specjaliści ds. analiz transportowych, Multiconsult Polska

Nowoczesna infrastruktura transportowa jest jednym z kluczowych elementów niezbędnych do rozwoju gospodarczego i społecznego. Inżynierowie ruchu pracujący nad skutecznymi rozwiązaniami transportowymi dysponują obecnie różnorodnymi narzędziami analitycznymi. Jednym ze sposobów badania transportu kolejowego i drogowego są analizy mikroskopowe, które pozwalają ocenić efektywność istniejących bądź dopiero planowanych rozwiązań ruchowych.

W odróżnieniu od analiz makroskopowych analizy mikroskopowe skupiają się na szczegółowym i wiernym odtworzeniu konkretnego przypadku. Pozwalają przeprowadzić symulacje ruchowe, na podstawie których wyciągane są wnioski oraz tworzone rekomendacje rozwiązań technicznych.

Modele kolejowe w projektowaniu infrastruktury

Analizy, w zależności od rodzaju środków transportu, wykonywane są różnymi narzędziami – od arkuszy kalkulacyjnych, po specjalistyczne oprogramowanie symulacyjne.

Analizy mikrosymulacyjne w transporcie kolejowym na dużą skalę stosuje się w Polsce już od 10 lat. Pozwalają one nie tylko usprawnić proces projektowania rozwiązań infrastrukturalnych, ale także wykrywać na wczesnym etapie potencjalne problemy ruchowe, przyczyniając się do minimalizacji ryzyka błędów podczas wykonywania dokumentacji projektowej. Zastosowanie modeli zwiększa efektywność prac oraz redukuje koszty związane z błędnymi założeniami inwestycyjnymi.

Na co pozwala cyfrowy bliźniak sieci?

Kolejowy model mikrosymulacyjny jest uporządkowanym i zaimplementowanym do narzędzia analitycznego zbiorem danych, które pozwalają stworzyć cyfrowego bliźniaka części obszaru sieci kolejowej, umożliwiając prowadzenie badań odbywającego się tam ruchu. Model mikrosymulacyjny tworzy się na podstawie 3 modułów:

• infrastrukturalnego,
• rozkładowo-symulacyjnego,
• analityczno-wynikowego.

Moduł infrastrukturalny pozwala odwzorować linie kolejowe poprzez stworzenie układów torowych wraz ze wszystkimi urządzeniami umożliwiającymi prowadzenie ruchu po sieci kolejowej. Moduł daje możliwość odwzorowania realnych linii kolejowych, jak również wariantów inwestycyjnych, pozwalających sprawdzić ruch kolejowy w przypadku zmiany układów torowych czy zabudowania innego systemu sterowania ruchem.

Moduł rozkładowo-symulacyjny umożliwia kalibrację odwzorowanej sieci kolejowej oraz sprawdzanie wariantów inwestycyjnych przez analizę rozkładowych czasów jazdy pociągów wytrasowanych w modelu na podstawie stworzonej na potrzeby badania oferty przewozowej. Taka symulacja oferty przewozowej uwidacznia wiele elementów ruchu pociągów, które są nie do przewidzenia na „papierze”. Podczas symulacji możemy na przykład zaobserwować:

• brak przepustowości linii kolejowych dla planowanego rozkładu jazdy,
• źle dobrane odstępy blokowe, czyli odległości pomiędzy semaforami, powodujące problemy w płynnym ruchu pociągów,
• generowanie opóźnień oraz ich zwiększanie na postojach handlowych pociągów,
• niewłaściwą geometrię linii dla pociągów towarowych,
• nadmierne obciążenie infrastruktury punktowej, np. poszczególnych rozjazdów.

Moduł pozwala również symulować przypadki losowe, czyli wprowadzać różne scenariusze opóźnień, w zależności od tego, co jest celem badania. Takie symulacje można stosować do badania różnych zdarzeń na liniach, np. zamknięć torowych, awarii taboru lub testowania niwelowania opóźnień.

Moduł analityczno-wynikowy zbiera wyniki wszystkich przeprowadzonych w modelu symulacji, umożliwiając ich prezentację w wersji graficznej oraz liczbowej. Tak pozyskane dane są wykorzystywane do weryfikacji rozwiązań projektowych. Analitycy badając zależności ruchowe na „zamodelowanym” obszarze, próbują zlokalizować elementy infrastruktury potencjalnie negatywnie wpływające na ruch pociągów.

Wirtualne testowanie rozkładów jazdy

Posiadając cyfrowego bliźniaka, analityk ma do dyspozycji rozbudowane narzędzie, przy pomocy którego jest w stanie zbadać przyjęte założenia na etapie prac przedprojektowych. Korzysta przy tym m.in. z:

• oferty przewozowej na danym obszarze oraz ułożonego na jej podstawie rozkładu jazdy,
• pojedynczych oraz wielokrotnych symulacji,
• informacji o przepustowości na liniach kolejowych,
• danych dotyczących obciążenia infrastruktury,
• charakterystyk trakcyjnych taboru,
• informacji na temat punktualności oraz opóźnień pociągów.

Stworzony w czasie prac nad modelem rozkład jazdy pozwala na identyfikowanie zdolności układów torowych do trasowania pociągów. Jest to pierwszy stopień badań, dzięki którym analityk może przewidzieć problemy w infrastrukturze liniowej oraz punktowej. Z kolei symulacje pojedyncze oraz wielokrotne pozwalają na wizualizację procesów operacyjnych w czasie rzeczywistym, co umożliwia identyfikację wpływu nieprzewidzianych zdarzeń na sieci kolejowej na zakłócenia ruchowe.

Dzięki dostępnym obecnie narzędziom analitycznym planiści transportu współpracujący z zespołem projektowym mogą podejmować trafniejsze decyzje o kształcie projektowanej infrastruktury kolejowej. Cyfrowe bliźniaki umożliwiają sprawną wymianę informacji oraz ścisłą współpracę międzybranżową. Efektem tych procesów jest lepsza dokumentacja oraz skuteczniejszy proces inwestycyjny.