JAK MODELE TRANSPORTOWE WSPIERAJĄ PRACĘ ANALITYKÓW RUCHU?
14 listopada 2023
Michał Karwan, specjalista ds. analiz transportowych w Multiconsult Polska Wojciech Tworek, starszy specjalista ds. analiz transportowych w Multiconsult Polska
Praktyka analiz ruchu rozróżnia dwa rodzaje analiz – makro- i mikrosymulacyjne. Mikrosymulacje skupiają się najczęściej wokół konkretnych rozwiązań w obrębie jednego czy kilku skrzyżowań drogowych bądź układów torowych stacji kolejowych. Natomiast modele transportowe dotyczą analiz makrosymulacyjnych, obejmujących szeroką sieć transportową, jak krajowy czy wojewódzki układ drogowy.
Model transportowy to szczególnie użyteczne narzędzie dla określenia zasadności przeprowadzenia inwestycji infrastrukturalnej, zwłaszcza dla porównania sytuacji przed i po jej ewentualnej realizacji. Model pokazuje, czy określona droga zostanie w przyszłości nadmiernie obciążona ruchem i potrzebne będzie jej poszerzenie, czy też lepszym rozwiązaniem będzie np. budowa obwodnicy. Pozwala przewidzieć, czy na innych drogach może nastąpić wyraźny spadek ruchu, pośrednio sygnalizując, że niektórych elementów sieci nie trzeba przebudowywać. Modele dostarczają również informacji o ryzyku wystąpienia tzw. wąskich gardeł na skutek napływu dodatkowego potoku pojazdów.
Jak wzorcowo przeprowadzić analizę transportu?
Do realizacji analizy niezbędne jest przeprowadzenie i opracowanie szeregu pomiarów ruchu. Dopiero po zebraniu stosownych danych w terenie, można rozpocząć pracę w modelu transportowym. Procesy dostosowywania modelu pod konkretną inwestycję są zróżnicowane – mogą zająć od jednego do kilku tygodni, w zależności od jakości pomiarów ruchu, obszaru kalibrowania (im większy obszar, tym wolniejszy proces), a także właściwości dostępnego modelu ruchu. Kolejną kwestię stanowi uwzględnienie parametrów prognostycznych (jak będzie wyglądała dana inwestycja i sieć drogowa w prognozowanym okresie, danych demograficznych czy prognozowanego wzrostu PKB regionu) i przeliczenia modelu w odpowiedniej kombinacji wariantów oraz horyzontów czasowych. Ostatni etap to przygotowanie raportu z przeprowadzonej analizy wraz z prezentacją wyników.
Problematyka pomiarów ruchu
Idealnymi terminami na wykonywanie pomiarów są okresy reprezentatywne, czyli jesień – od października do listopada oraz wiosna – od marca do kwietnia. Sezon letni, czas świąteczny czy okołoświąteczny nie gwarantują wiarygodnych wyników. Zamawiający analizy często nie zdają sobie sprawy z tej zależności. Nierzadko obserwujemy sytuację, w której po opóźnionym postępowaniu przetargowym, podpisanie umowy z wykonawcą następuje późną wiosną lub jesienią, w efekcie czego harmonogram prac przewiduje natychmiastowe wykonanie pomiarów – na granicy okresu świątecznego lub wakacyjnego.
Co więcej, pomiary ruchu obrazują tylko pewien określony wycinek rzeczywistości, czyli wielkość i strukturę ruchu w okresie, w którym są wykonywane. A ruch – w zależności od okoliczności – może się zmieniać. Zmiana warunków pogodowych lub kolizja na drodze może skutkować innym rozłożeniem przepływów. Najbardziej wiarygodne byłyby pomiary przeprowadzone na przestrzeni wielu miesięcy. Wykonanie takich badań angażowałoby jednak wiele środków finansowych oraz znacząco wydłużało czas analiz przedinwestycyjnych.
Kalibracja w modelach transportowych
Kalibracja modelu ma na celu jak najdokładniejsze odwzorowanie rzeczywistości. Oznacza to odbicie prawdziwej ścieżki przemieszczeń (pod względem przestrzennym oraz ilościowym) w modelu. W dalszym etapie analiz procentuje to dokładniejszą prognozą ruchu.
Obszar kalibracji zależy od przedmiotu analizy. Jeśli będzie to budowa nowego odcinka drogi ekspresowej przebiegającej przez dwa województwa, to taki szeroki obszar będzie zawierał układ drogowy, w którego skład wejdą najbliższe trasy najwyższej klasy (autostrady, drogi ekspresowe) oraz wszystkie inne drogi znajdujące się wewnątrz niego. Budowa odcinka będzie wpływała na lokalny układ drogowy, ale dla sieci infrastrukturalnej oddalonej o setki kilometrów nie będzie miała istotnego znaczenia. Tam proces kalibracji będzie zbędny. Obszar kalibracji dobiera się w taki sposób, aby dostosować model do wykonanych pomiarów na obszarze, gdzie wpływ inwestycji na otoczenie jest dostatecznie wyraźny i istotny.
Wyzwania w analizach transportowych
Przewidywanie przyszłości rozwiązań transportowych stanowi wyzwanie. Przypomina trochę prognozowanie pogody, gdzie bierze się pod uwagę wiele zmiennych. Model ruchu bazuje na matematycznych równaniach i zależnościach, w oparciu o dostępne dane. Procedury obliczeniowe zapewniają, że model zachowuje się racjonalnie – np. jeśli skraca się czas przejazdu, wtedy automatycznie liczba pojazdów lub pasażerów na danym odcinku rośnie. Model pokazuje sieć transportową w typowym okresie jej działania, bez żadnych nieprzewidzianych zdarzeń. W rzeczywistości wystarczy, że zakupiony tabor kolejowy okaże się awaryjny, przejazd do stacji kolejowej zostanie utrudniony albo rozkład jazdy ulegnie destabilizacji, by zakłócić poprawne działanie sieci. Co więcej, w oparciu o odnotowane trendy, które np. odzwierciedlają systematyczny spadek liczby ludności na przestrzeni danego okresu, w założeniach modelowych adekwatnie zakłada się utrzymanie takich niskich wskaźników. Jednak na faktyczną liczbę ludności, która korzysta z systemu komunikacyjnego, wpływają również nieoczekiwane okoliczności, które „zaburzają” zaobserwowane, długookresowe tendencje, np. wojna w Ukrainie ze skutkiem nagłego napływu ludności do Polski.
Aktualizacja analiz
Dostępność i adekwatność modeli transportowych przypomina proces iteracyjny. Obecnie dąży się do tego, aby zamawiający (podmioty publiczne) dysponowali własnymi modelami ruchu, które będą udostępniali wykonawcom. Trzeba jednak pamiętać, że modele się dezaktualizują i z biegiem czasu wymagają przebudowy bądź wymiany. Ponadto model transportowy oparty jest na wynikach badań mobilności danego obszaru (w tym na pogłębionych wywiadach ankietowych i pomiarach ruchu), a takie wyniki z czasem stają się nieaktualne – pojawiają się nowe trasy, miejsca pracy, zmienia się zagospodarowanie przestrzenne oraz nawyki transportowe. Dlatego też co jakiś czas, najczęściej co kilka lat, zamawiane są aktualizacje bądź nowe modele ruchu.
Korzyści z prowadzenia analiz
Modele transportowe pomagają w precyzyjny sposób prognozować przyszłe przepływy ludzi i pojazdów. Dzięki prawidłowo przeprowadzonym prognozom ruchu i późniejszym analizom mikrosymulacyjnym inwestor może uniknąć nietrafionych przedsięwzięć i rozstrzygnąć, przynajmniej niektóre, dylematy inwestycyjne. Korzyści, jakie płyną z przeprowadzenia analiz transportowych, świetnie obrazuje wykonana analiza modernizacji około 25 km drogi z zachodu na północ Polski. Wyniki liczbowe pokazały tu, że czas przejazdu pojazdów na sieci drogowej po realizacji inwestycji, paradoksalnie, lekko się wydłuża. Z reguły przy tego typu projektach oczekuje się wykazania korzyści – w wyniku poprawy warunków na zmodernizowanej drodze czas podróży powinien ulec skróceniu. W tym przypadku okazało się jednak, że poprawa jakości tej drogi spowodowała wzrost atrakcyjności trasy dla pojazdów ciężarowych, do czego przyczyniły się także wysokie stawki opłat w korytarzu sąsiedniej autostrady. Pojazdy ciężarowe, które nie osiągają tak wysokich prędkości, jak samochody osobowe czy dostawcze „przeniosły się” na tę dwupasową drogę, mimo wydłużenia czasu przejazdu, unikając opłat za przejazd autostradą. Prognoza ta ujawniła zjawisko, które trudno byłoby bez niej przewidzieć, umożliwiając przeprowadzenie działań zapobiegających niekorzystnym zmianom.