Agnieszka Tubis, Sylwia Werbi#ska-Wojciechowska
Politechnika WrocEawska, WydziaE Mechaniczny, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn
ZAGADNIENIE OCENY NIEZAWODNO+CI
SYSTEMU DROGOWEGO TRANSPORTU
PASA/ERSKIEGO. STUDIUM PRZYPADKU
RMkopis dostarczono: kwiecieO 2013
Streszczenie: W pracy skupiono siM na zagadnieniu oceny niezawodnoRci systemów transportowych, ze szczególnym uwzglMdnieniem charakterystyki nieuszkadzalnoRci procesu transportowego. W pierwszym kroku przeanalizowano problem definicji nieuszkadzalnoRci procesu transportowego. Ponadto, w oparciu o przeprowadzone badania literaturowe wyróWniono szeRX podstawowych grup miar oceny funkcjonowania systemów transportowych obejmujYcych obszary: jakoRci, bezpieczeOstwa, inWynierii ruchu, efektywnoRci, spraw socjalnych, oraz ekonomiczny. Przedstawiono takWe wyniki badaO wybranych systemów drogowego transportu pasaWerskiego, obejmujYcych obszar terminowoRci realizacji przejazdów oraz gotowoRci przewoZników do zabezpieczania sytuacji awaryjnych.
S3owa kluczowe: nieuszkadzalnoRX, system transportowy, system pomiaru
1. WPROWADZENIE
Jednym z czMRciej analizowanych problemów w literaturze teorii niezawodnoRci i odnowy jest zagadnienie oceny poziomu funkcjonowania systemów transportowych.
RozpatrujYc dowolny system transportowy, w którym podstawowY funkcjY jest realizacja procesu przemieszczania ludzi lub materia#ów z miejsca A do miejsca B w sposób bezpieczny, efektywny, oraz ekologiczny [10], podstawowe decyzje w analizowanym obszarze moWna zaklasyfikowaX do trzech gEównych grup:
" zadania utrzymania systemu technicznego w stanie zdatnoRci funkcjonalnej, obejmujYce strategie utrzymania infrastruktury transportowej, obiektów transportowych oraz systemów sterowania ruchem;
" zadania zapewnienia bezpieczeOstwa systemu technicznego (unikanie zdarzeO niebezpiecznych oraz zabezpieczenie przed skutkami zdarzeO niebezpiecznych); " zadania zwiYzane z zapewnieniem funkcjonalnoRci systemu transportowego
JednoczeRnie, zapewnienie funkcjonalnoRci systemu transportowego rozumiane jest jako zdolno%& tego systemu do zaspokojenia wymaga' zwi(zanych z mobilno%ci( pasa)erów/#adunków czy niezak#óconym przep#ywem osób i rzeczy w czasie i przestrzeni [10, 13] z uwzglMdnieniem m.in. socjalnych czy ekonomicznych celów spoEeczeOstwa, jak np.:
" dostMpnoRX Rrodków transportu,
" wymagania zwiYzane z obowiYzujYcymi regulacjami prawnymi, " zasada sprawiedliwoRci spoEecznej,
" czynniki Rrodowiskowe (ekologia), " realizowana praca przewozowa, " bezpieczeOstwo i ochrona.
Ponadto, identyfikacja systemu transportowego wymaga znajomoRci podstawowych elementów, jak [10, 13] (rysunek 1):
" infrastruktura;
" komponenty systemu (tabor) – wiedza o ich typie, iloRci, charakterystykach niezawodnoRciowych;
" zasoby ludzkie; " przepEywy informacji;
" realizowane zadania operacyjne oraz obsEugiwania, jak równieW zasady ich organizacji;
" elementy wpEywajYce na procesy podejmowania decyzji w systemie.
! Rys. 1. System transportowy i jego elementy [13, 25]
W zwiYzku z tym, model systemu transportowego (MST) wymaga odwzorowania czterech podstawowych jego wEaRciwoRci, tj.: struktury, charakterystyk elementów struktury, potoku ruchu oraz organizacji [13, 14]:
MST = <G, F, P, O> (1) gdzie:
F – zbiór funkcji okreRlonych na wMzEach i (lub) Eukach grafu struktury P – potok ruchu
O – organizacja systemu transportowego
Na potrzeby modelowania systemów transportowych przyjMto, We ich struktura moWe byX przedstawiona w postaci grafu G, tj. [14]:
G = <W, L> (2) gdzie:
W – zbiór wyróWnionych wMzEów, W = {1, 2, 3, …., i,….., j, ….I}
L – zbiór Euków grafu G, zdefiniowany jako L = {l: i, j j L}, gdzie <i, j> oznacza bezpoRrednie poEYczenie transportowe miMdzy wMzEami i oraz j
W przypadku oceny podstawowych charakterystyk (takWe niezawodnoRciowych) procesu funkcjonowania systemu transportowego, definicja koncepcji MTS moWe zostaX zmieniona, tj. [1]:
MTS = <G, FW, FL> (3) gdzie:
G – graf systemu opisany formuEY (2)
FW = {f1, f2,…, fn, …, fN}– zbiór funkcji zdefiniowanych dla wMzEów sieci
FL = {g1, g2,…, gk, …, gK}– zbiór funkcji zdefiniowanych dla Euków sieci
W analizowanym modelu systemu parametry fn(i) orz gk(i, j) moWna zinterpretowaX (np. w sensie technicznym, ekonomicznym czy matematycznym).
JednoczeRnie podstawowe charakterystyki oceny procesu funkcjonowania systemu transportowego obejmujY [16]:
" gotowoRX systemu (availability) lub gotowoRX operacyjnY (operational readiness), " niezawodnoRX (dependability),
" bezpieczeOstwo (safety).
W pracy skupiono siM na zagadnieniu oceny niezawodnoRci systemów transportowych, ze szczególnym uwzglMdnieniem charakterystyki nieuszkadzalnoRci procesu transportowego. Dlatego teW, celem pracy jest okreRlenie podstawowych miar nieuszkadzalnoRci w obszarze funkcjonowania systemów transportu drogowego pasaWerskiego w odniesieniu do wymagaO klienta oraz potrzeb przewoZnika. W zwiYzku z tym, w kolejnym punkcie skupiono siM na definicji niezawodnoRci procesu transportu pasaWerskiego przedstawiajYc przeglYd literatury z badanego obszaru. NastMpnie, omówiono problematykM doboru systemu oceny transportu drogowego pasaWerskiego. PozwoliEo to na zaproponowanie podstawowych miar nieuszkadzalnoRci procesu transportu drogowego pasaWerskiego wraz z ich omówieniem na przykEadzie wykonanych badaO funkcjonowania drogowych systemów transportowych.
2. NIEZAWODNO+6 SYSTEMU TRANSPORTU
PASA/ERSKIEGO
NiezawodnoRX dowolnego systemu technicznego jest definiowana jako jego zdolno%& do realizacji zada' operacyjnych bez postoju wywo#anego uszkodzeniem, w za#o)onym okresie czasu i w ustalonych warunkach [9]. JednoczeRnie jest ona RciRle powiYzana z trzema podstawowymi charakterystykami – nieuszkadzalnoRciY (reliability), obsEugiwalnoRciY (maintainability) oraz zdolnoRciY do wsparcia logistycznego (supportability) (tabela 1).
Tablica 1 Podstawowe charakterystyki niezawodno7ci [22, 28]
Cecha Definicja
NieuszkadzalnoRX funkcjonowania nie przerwanego uszkodzeniem w trakcie realizacji zadania rozumiana jako wEasnoRX obiektu, charakteryzujYca jego zdolnoRX do
ObsEugiwalnoRX
definiowana jako zdolnoRX obiektu do utrzymania lub odtworzenia (w danych warunkach) stanu, w którym moWe on realizowaX wymagane funkcje, przy zaEoWeniu, We obsEuga jest przeprowadzana z zachowaniem ustalonych procedur i
Rrodków ZdolnoRX do
wsparcia logistycznego
zwiYzana przede wszystkim z zapewnieniem niezbMdnych Rrodków obsEugi przy okreRlonej polityce obsEugi, w chwili i miejscu wynikajYcych z warunków
uWytkowania i obsEugiwania
W obszarze funkcjonowania systemów transportowych, podstawowym celem procesu transportowego jest realizacja zadania przewozowego. Pozwala to na okreRlenie podstawowych elementów oraz uczestników procesu transportu pasaWerskiego (rysunek 2).
Rys. 2. Model procesu transportu pasaWerskiego [19]
W zwiYzku z tym niezawodnoRX systemu transportowego pasaWerskiego moWna okreRliX w odniesieniu do jego zdolno%ci do zapewnienia mo)liwo%ci podró)owania z miejsca A do miejsca B w okre%lonym czasie i warunkach u)ytkowania [2]. Taka definicja oznacza koniecznoRX analizy niezawodnoRciowej systemu transportowego pasaWerskiego w odniesieniu do czterech obszarów [2, 15, 29]:
" zawodnoRci Rrodków transportu – obejmujYcego m.in. oszacowanie intensywnoRci uszkodzeO, czy optymizacjM zadaO obsEugiwania;
" zawodnoRci infrastruktury – w odniesieniu np. do niezawodnoRci sieci transportowej, czy niezawodnoRci systemu zasilania;
" wystMpowania niepoWYdanych zdarzeO losowych; " podejmowania bEMdnych decyzji przez decydentów.
Ponadto, istotnym elementem w analizowanym zagadnieniu jest minimalizacja opóZnieO czasu podróWy [2]. Dlatego teW, niezawodnoRX systemu transportu pasaWerskiego moWna zdefiniowaX jako jego zdolno%& do planowej realizacji zada' operacyjnych w okre%lonym przedziale czasu. JednoczeRnie, pojMcie miary niezawodnoRci systemu transportu pasaWerskiego okreRla prawdopodobie'stwo, )e system zrealizuje zapotrzebowanie na us#ugi przewozowe w sposób niezak#ócony zdarzeniami niepo)(danymi zwi(zanymi z wyst(pieniem zawodno%ci %rodków transportu, infrastruktury lub innych zasobów transportowych w wymaganym czasie [29].
JednY z pierwszych prac przeglYdowych z obszaru niezawodnoRci systemów transportowych jest [8], gdzie autorzy przedstawiajY przeglYd literatury m.in. z obszaru niezawodnoRci realizacji usEugi transportowej (service reliability). Ponadto, przedstawiajY klasyfikacjM systemów transportowych, jak równieW wskazujY kierunki przyszEych badaO w analizowanym obszarze. Inne prace, przedstawiajYce m.in. przeglYd literatury w badanym obszarze to na przykEad [2, 19].
W pracy [2] zdefiniowano trzy obszary niezawodnoRci systemu transportowego:
" niezawodnoRX realizowanych poEYczeO (terminal reliability) – oznaczajYcY prawdopodobieOstwo, We wszyscy pasaWerowie dotrY do celu;
" niezawodnoRX czasu podróWy (travel time reliability) – prawdopodobieOstwo dotarcia do celu w zaEoWonym przedziale czasu;
" niezawodnoRX realizacji zapotrzebowania pasaWerów sieci transportowej (capacity reliability) – w odniesieniu do jej przepustowoRci.
Z kolei w pracy [19] omówiony zostaE przeglYd literatury z obszaru modelowania niezawodnoRci Rrodków transportu, czy niezawodnoRci infrastruktury. Przedstawiono równieW zagadnienie dostMpnoRci danych eksploatacyjnych, niezbMdnych w procesie analizy niezawodnoRci dowolnego systemu transportowego.
Ponadto, na uwagM zasEuguje zagadnienie nieuszkadzalnoRci sieci transportowej (transport network reliability). PrzeglYd literatury z obszaru oceny niezawodnoRci i gotowoRci sieci z wykorzystaniem metod Monte Carlo przedstawiono w pracy [27]. RównieW w pracy [21] skupiono siM na zagadnieniu modelowania niezawodnoRci sieci. Natomiast w pracy [18] poddano analizie problem niezawodnoRci sieci infrastruktury krytycznej.
Analiza niezawodnoRci miejskiej sieci transportowej zostaEa z kolei przedstawiona w pracy [5], gdzie autorzy skupili siM na podatnoRci sieci transportowej na wystMpowanie trzMsieO ziemi. Z kolei w pracy [24], autorzy opracowali model funkcjonowania autobusowej sieci transportowej z wykorzystaniem metody DEA (Data Envelopment Analysis).
JednoczeRnie, istotnym zagadnieniem w obszarze modelowania niezawodnoRci systemów transportowych jest okreRlenie miar oceny ich funkcjonowania. Z jednej strony, przedsiMbiorcy zainteresowani sY ocenY caEkowitych kosztów operacyjnych poniesionych w badanym okresie czasu. Z drugiej, pasaWer bMdzie zainteresowany terminowoRciY i pewnoRciY realizacji usEugi transportowej [19]. Dlatego teW, w obszarze oceny niezawodnoRci funkcjonowania systemów transportowych kryteria oceny mogY dotyczyX:
" kosztów operacyjnych w jednostce czasu,
" gotowoRci systemu/procesu do realizacji podstawowych zadaO, " czasu opóZnienia realizacji usEugi transportowej,
" efektywnoRci procesu transportowego.
W pracach [30, 31], autorzy zajMli siM problemem oceny funkcjonowania sieci transportowej z wykorzystaniem wybranych miar. W pracy [30] autorzy oceniali niezawodnoRX jednej trasy sieci transportowej na podstawie informacji o natMWeniu ruchu. Opracowany model, bazujYcy na niezawodnoRci czasu podróWy, niezawodnoRci czasu dotarcia do celu oraz prawdopodobieOstwie braku opóZnienia, zostaE zweryfikowany na podstawie danych z procesu operacyjnego systemu transportu miejskiego w Rydze. Z kolei, w pracy [31], przedstawiono piMX podstawowych obszarów oceny niezawodnoRci systemu transportowego: nieuszkadzalnoRX sieci (connectivity reliability), niezawodnoRX (pewnoRX) czasu podróWy, moWliwoRX realizacji zapotrzebowania na przewozy, pewnoRX transportu do miejsca przeznaczenia pasaWera (direct reliability), oraz prawdopodobieOstwo opóZnienia Rrodka transportu (waiting time reliability). JednoczeRnie autorzy zaproponowali metodM oceny niezawodnoRci systemu transportu miejskiego opartY na przedstawionych miarach oraz bazujYcY na zastosowaniu teorii zbiorów rozmytych.
Ponadto, w literaturze teorii niezawodnoRci znanych jest wiele modeli dotyczYcych niezawodnoRci czasu podróWy (travel time reliability models). PrzeglYd literatury w badanym obszarze zostaE przedstawiony w pracy [33], gdzie niezawodnoRX czasu podróWy zdefiniowana zostaEa w kontekRcie powtarzalnoRci realizacji czasów przewozu podczas wielokrotnych podróWy pasaWerów. Analiza opóZnieO czasu podróWy miejskich systemów transportu autobusowego zostaEa przedstawiona m.in. w pracach [11, 12]. W publikacjach tych autorzy traktujY niezawodnoRX jako wskaZnik oceny poziomu realizacji usEugi transportu publicznego. Natomiast w pracach [7, 17] przedstawiono problem niezawodnoRci funkcjonowania systemów transportu kolejowego ze szczególnym uwzglMdnieniem opóZnieO czasowych realizowanych usEug.
PodsumowujYc, w oparciu o studia literaturowe moWliwe jest okreRlenie zaleWnoRci funkcji niezawodnoRci systemu transportowego od:
" funkcji niezawodnoRci Rrodków transportu
" funkcji niezawodnoRci infrastruktury systemu transportowego " funkcji niezawodnoRci procesu transportu pasaWerskiego
" funkcji niezawodnoRci realizowanych procesów organizacji i zarzYdzania
JednoczeRnie, z punktu widzenia budowy systemu oceny poziomu funkcjonowania transportu drogowego pasaWerskiego, niezawodnoRX procesu transportu pasaWerskiego zaleWy od [19]:
" jakoRci realizowanego procesu (brak uszkodzeO) " gotowoRci systemu transportowego
" czasu realizacji procesu transportowego
" caEkowitych kosztów realizacji procesu transportowego
3. SYSTEM OCENY TRANSPORTU DROGOWEGO
PASA/ERSKIEGO
Istotnym narzMdziem wspierajYcym proces oceny systemów logistycznych, w tym równieW systemu transportu pasaWerskiego, staje siM obecnie pomiar iloRciowy oparty na dedykowanym zbiorze wskaZników i mierników. W literaturze Rwiatowej odnaleZX moWna liczne publikacje dotyczYce definiowania zakresu wskaZników wykorzystywanych do oceny systemów transportu pasaWerskiego drogowego, kolejowego, wodnego, bYdZ teW lotniczego [6, 23, 25, 26]. Dobór wskaZników bMdYcych przedmiotem prowadzonych analiz uzaleWniony jest nie tylko od rodzaju wykorzystywanego Rrodka transportu, ale równieW od procesów towarzyszYcych realizacji usEugi transportowej oraz potrzeb informacyjnych decydentów zaangaWowanych w proces planowania i organizacji tej usEugi. Z tego teW wzglMdu budowany system oceny, oparty na wskaZnikach, musi posiadaX swój indywidualny charakter dedykowany dla danej gaEMzi transportu (rysunek 3). Badania literatury Rwiatowej, przeprowadzone przez autorki, pozwoliEy wyróWniX podstawowe grupy wskaZników, wykorzystywanych przy ocenie drogowego transportu pasaWerskiego (tabela 2).
Rys. 3. Model systemu transportu drogowego dla potrzeb projektowania systemu oceny jego funkcjonowania [6, 25]
Tablica 2 Podstawowe grupy miar oceny funkcjonowania systemów transportowych [3, 4, 20, 24, 32]
Lp. Grupa wska?ników Przyk3adowe miary oceny
1 Miary jakoRci CzystoRX Ocena obsEugi: " zachowanie personelu " wyglYd personelu " intensywnoRX obsEugi Komfort pasaWerów:
" Rrednia temperatura w autobusie
" komfort siedzeO i moWliwoRX odpoczynku Informacja pasaWerska:
" dostMpnoRX informacji przed i w trakcie podróWy Systemy bezpieczeOstwa:
" bezpieczeOstwo podczas podróWy " bezpieczeOstwo na dworcu
2 Miary bezpieczeOstwa
rrednia liczba wyroków sYdowych (uznania winnym) przypadajYcych na kierowcM w ciYgu roku
UdziaE pojazdów mEodszych niW 5 lat w ogólnej liczbie Rrodków transportu
Mechaniczne uszkodzenia podczas jazdy na 106 wozokilometrów
w roku
Liczba wypadków Rmiertelnych
Liczba wypadków z obraWeniami powaWnymi/ nieznacznymi Wypadki Rmiertelne na 106 wozokilometrów w roku
3 Miary spoEeczne Liczba pasaWerów z biletami normalnymi / ulgowymi rrednia absencja kierowcy w roku
4 Miary ekonomiczne
rredni koszt przewozu przypadajYcy na 1. kurs rredni przychód z kursu
Koszty caEkowity przypadajYcy na pasaWera
5 Miary inWynierii ruchu
rrednia prMdkoRX komunikacyjna rrednia odlegEoRX przejazdu pasaWerów rredni czas przejazdu pasaWerów
rrednia liczba pasaWerów przewiezionych w kursie/ w pojeZdzie Maksymalna liczba pasaWerów wsiadajYcych/ wysiadajYcych na przystanku
Maksymalna/ minimalna liczba pasaWerów przypadajYca na kurs 6 Miary efektywnoRci Przejechane wozokilometry
PewnoRX/dokEadnoRX rozkEadu jazdy
DefiniujYc zakres wskaZników dla systemu oceny transportu pasaWerskiego naleWy uwzglMdniX równieW cel prowadzonych pomiarów. MoWna bowiem prowadziX ocenM skupionY wyEYcznie na jednym obszarze pomiarowym, np. ocena jakoRci przewozu, lub teW zdefiniowaX bardziej kompleksowy zakres dokonywanych analiz, np. pomiar logistyczny, uwzglMdniajYcy wskaZniki z wielu obszarów, dotyczYcych m.in. rentownoRci realizowanych usEug, dopasowania bazy transportowej do wystMpujYcego popytu, obsEugi klienta, czy bezpieczeOstwa przewozu [26].
4. NIEZAWODNO+6 SYSTEMU TRANSPORTU
DROGOWEGO PASA/ERSKIEGO
Definicja niezawodnoRci systemu transportu pasaWerskiego (równieW drogowego), przedstawiona w punkcie 2. danej pracy, wymusza interdyscyplinarny charakter zakresu prowadzonej oceny jego funkcjonowania. W procesie oceniajYcym niezbMdne bMdzie bowiem wykorzystanie wskaZników pochodzYcych z róWnych obszarów pomiarowych, zarówno o charakterze inWynierskim, jak i menedWerskim. UwzglMdniajYc bowiem podstawowe charakterystyki oceny procesu funkcjonowania systemu transportowego naleWy zauwaWyX, iW:
" do analiz dotyczYcych gotowoRci systemu i gotowoRci operacyjnej wykorzystywane bMdY pomiary dotyczYce jakoRci obsEugi, inWynierii ruchu oraz pomiar socjalny; " przy badaniu bezpieczeOstwa systemu posEuWY wyniki pomiaru jakoRci
i bezpieczeOstwa;
" analizy dotyczYce niezawodnoRci systemu oparte zostanY na miarach bezpieczeOstwa, inWynierii ruchu, jakoRci, efektywnoRci oraz socjalnych.
DefiniujYc obszar pomiarów dotyczYcych niezawodnoRci systemu transportu pasaWerskiego drogowego, autorki wyróWniEy dwie podstawowe grupy wskaZników, a mianowicie:
" wskaZniki dotyczYce niezawodnoRci realizacji usEugi przewozu oraz
" wskaZniki dotyczYce niezawodnoRci systemu informacyjnego zwiYzanego z przewozem.
Na rysunkach 4 i 5 przedstawiono propozycjM przypisania wybranych wskaZników, wykorzystywanych przy pomiarach przewozów pasaWerskich, do zdefiniowanych obszarów niezawodnoRci opisywanego systemu transportowego.
Rys. 4. Podstawowe wskaZniki dla oceny niezawodnoRci realizacji usEugi przewozowej [3, 33]
Rys. 5. WskaZniki dla oceny niezawodnoRci systemu informacyjnego [3, 4, 5, 33]
NIEZAWODNO+6 REALIZACJI USBUGI
PRZEWOZOWEJ
•TerminowoRX przewozu
•KompletnoRX realizacji usEugi wzglMdem rozkEadu jazdy •Poziom koordynacji przewozów poRrednich
NiezawodnoRX procesu
•rrednia liczba wypadków zawinionych przez kierowcM w ciYgu roku •rrednia absencja kierowcy w miesiYcu / roku
•rrednia liczba spóZnieO kierowcy w miesiYcu / roku •rrednia liczba skarg zEoWonych na kierowcM w ciYgu roku
NiezawodnoRX personelu
•Proporcja pojazdów mEodszych niW 5 lat
•Uszkodzenia pojazdu w trakcie przewozu na 106pojazdo - kilomentów
w roku
•rredni roczny przebieg przypadajYcy na jeden eksploatowany pojazd •rrednia liczba kursów odwoEanych z powodu braku sprawnego pojazdu
w roku
NiezawodnoRX infrastruktury
NIEZAWODNO+6 SYSTEMU
INFORMACYJNEGO ZWIFZANEGO Z
PRZEWOZEM
DostGpno7H informacji przed podróJK DostGpno7H do informacji elektronicznej DostGpno7H do informacji telefonicznej DostGpno7H do informacji personalnej DostGpno7H do informacji w trakcie podróJy Wiarygodno7 H informacji Aktualno7H informacjiAnalizujYc przedstawiony powyWej zestaw wskaZników naleWy zauwaWyX, iW ocena niezawodnoRci realizacji usEugi przewozowej opiera siM w wiMkszoRci na danych iloRciowych, które powinny byR rejestrowane w systemach informacyjnych przewoZników. Natomiast pomiar niezawodnoRci systemu informacyjnego zwiYzanego z realizacjY procesu przewozowego w duWej czMRci moWe wynikaX z subiektywnej oceny osoby przeprowadzajYcej badanie (w oparciu o dostMpne dane) lub subiektywnych odczuX pasaWerów, wRród których przeprowadzany byE wywiad na ten temat.
NaleWy równieW podkreRliX, iW wskaZniki przypisane do obu systemów oceny niezawodnoRci transportu pasaWerskiego drogowego stanowiY jedynie miary przykEadowe. Poszczególne obszary niezawodnoRci systemu mogY byX rozbudowywane stosownie do potrzeb informacyjnych decydentów oraz moWliwoRci pomiarowych systemów informacyjnych stosowanych przez przewoZników.
5. STUDIUM PRZYPADKU
Ocena niezawodnoRci procesu transportu drogowego zostaEa przeprowadzona dla przedsiMbiorstwa transportu miejskiego funkcjonujYcego w jednym z miast Polski – mieRcie X. Analiza oceny niezawodnoRci procesu zostaEa wykonana w dwóch okresach czasowych (2002-2004 oraz 2009-2010), wskazujYc jakie parametry oceny realizacji zadaO przewozowych byEy w danym czasie istotne dla managerów zarzYdzajYcych eksploatacjY w przedsiMbiorstwie. W badaniach skupiono siM na problemie oceny podstawowych charakterystyk uWytkowania pojazdów wpEywajYcych na terminowoRX czy poziom realizacji rozkEadu jazdy. Ponadto oceniono podstawowe charakterystyki niezawodnoRci infrastruktury.
Analizowane przedsiMbiorstwo dysponuje okoEo 300 autobusami (przede wszystkim autobusy typu solo oraz przegubowe), które w ciYgu roku przejeWdWajY okoEo 34 mln kilometrów po trasach komunikacji publicznej w mieRcie X. Eksploatowany tabor autobusowy ma róWny wiek. WyróWnia siM pojazdy, które zostaEy zakupione w latach 1985-1986, a sY teW autobusy z roku 2003. PrzykEadowy stan taboru firmy przewozowej w roku 2004 przedstawia tablica 3.
Tablica 3 Stan taboru w analizowanym przedsiGbiorstwie (1.07.2004r.)
Rok zakupu Liczba autobusów ogóEem
1985 4 1986 14 1987 14 1988 12 1989 14 1990 13 1991 6 1993 17 1994 17 1995 24
cd. tablicy 3 1996 75 1998 18 2000 3 2001 41 2002 33 2003 14 Razem 319
Zgodnie z przedstawionY specyfikacjY, udziaE pojazdów mEodszych niW 5 lat wynosiE w 2004 roku 28,53%. JednoczeRnie w roku 2007, 20 autobusów z lat 80. XX w. zostaEo wymienionych na nowe autobusy marki Volvo. JednakWe udziaE pojazdów nie starszych niW 5 lat wyniósE jedynie 10,65%. W 2009 tabor autobusowy powiMkszyE siM o 100 autobusów marki Mercedes, przy jednoczesnym wycofywaniu z eksploatacji najstarszych pojazdów, co pozwoliEo na poprawM danego wskaZnika do poziomu okoEo 37%.
W pierwszym analizowanym okresie eksploatacji taboru autobusowego, w ramach oceny funkcjonowania systemu transportowego skupiano siM przede wszystkim na ocenie niezawodnoRci pojazdów. PrzykEadowo, iloRX uszkodzeO autobusów w badanym okresie zostaEa przedstawiona na rys. 6.
Rys. 6. IloRX uszkodzeO w poszczególnych latach
W danym okresie czasu dokonanie oceny niezawodnoRci autobusu wymagaEo znacznego ograniczenia iloRci ocenianych wskaZników. Przyjmowano nastMpujYce zaEoWenia:
" autobus ocenia siM na poziomach dekompozycji, np. pojazd, ukEad, element;
" zakEada siM dwa stany niezawodnoRci dla kaWdego poziomu dekompozycji: stan zdatnoRci i niezdatnoRci;
" wskaZniki niezawodnoRci opisujY przebywanie pojazdu w danym stanie lub zjawisko zmiany stanu. Rok 2002; 649 Rok 2003; 600 Rok 2004 (do maja); 200
Ilo34 uszkodze9 w poszczególnych latach
Rok 2002 Rok 2003 Rok 2004 (do maja)
Z ag ad nie nie o ce ny n ie za w od no Rc i s ys te m u d ro go w eg o t ra ns po rtu p as aW ers kie go . S tu diu m … 15 3 Po ds ta w ow a oc en a nie za w od no Rc i uk Ea dó w fu nk cjo na ln yc h pr zy kEa do w eg o au to bu su s olo p rz es ta w io na z os ta Ea n a r ys un ka ch 7 -9 . Z go dn ie z w yn ik am i b ad aO , d o sEa by ch niw a uto bu su n ale Wa Ey : u kEa d e le ktr yc zn y, na dw oz ie z d rz w ia m i i w yp os aW en ie w nM trz a, d h am ulc ow y, ele ktr yc zn y o ra z o gu m ie nie . R ys 7 . r re dn i p rz eb ie g d o p ie rw sz eg o u sz ko dz en ia [1 0 4 k m ] R ys . 8 . r re dn ia p ra co ch Eo nn oR X j ed ne j n ap ra w y [ rb h] 0 2 4 6 8 10 21 14 16 18 20 Tylny most WaE napFd. UkE. kierow.
Zaw. i stab. tyl.
Zaw. przednie UkE. wydechu Silnik UkE. smarowania Skrzynia biegów UkE. hydaruliczny Nadwozie A UkE. chlodzenia SprzFgEo UkE. pneumatyczny Ogrzew. i klimat. Nadwozie B UkE. zasilania KoEa jezdna UkE. elektryczny OsprzFt silnika UkE. hamulcowy L [10^4 km] 0 2 4 6 8 10 12 14 Tylny most WaE napFd. UkE. kierow.
Zaw. i stab. tyl.
Zaw. przednie UkE. wydechu Silnik UkE. smarowania Skrzynia biegów UkE. hydaruliczny Nadwozie A UkE. chlodzenia SprzFgEo UkE. pneumatyczny Ogrzew. i klimat. Nadwozie B UkE. zasilania KoEa jezdna UkE. elektryczny OsprzFt silnika UkE. hamulcowy
Rys. 9. rredni czas jednej naprawy [h]
W kolejnych latach przedsiMbiorstwo z coraz wiMkszY uwagY zaczMEo patrzeX na problem niezawodnoRci realizowanych usEug przewozowych. PozwoliEo to m.in. na ocenM podstawowych charakterystyk uWytkowania autobusów (tablica 4).
Tablica 4 Podstawowe charakterystyki uJytkowania autobusów typu solo
Charakterystyka Sposób wyznaczenia Autobusy typu solo
2009 2010 WspóEczynnik gotowoRci (%) ! ! " #$ %&&' 68 69 UdziaE postojów (%) () * $ %&&' 16 20
Wykorzystanie czasu pracy (%) +
*
$ %&&' 83 79
rredni dobowy czas pracy (h) *
,*$ %&&' 16,1 16,3
rredni dobowy czas jazdy (h) +
,*
$ %&&' 13,5 13
rrednia prMdkoRX techniczna (km/h)
-+
$ %&&' 19 19,5 gdzie:
TU – czas przebywania w systemie uWytkowania TO – czas przebywania w systemie obsEugiwania
Tzw – czas przebywania w stanie postoju pod zaEadunek lub wyEadunek Tj – czas przebywania w stanie jazdy
Tr – czas przebywania w stanie pracy Dr – liczba dni roboczych
L – przebieg pojazdu 0 1 2 3 4 5 6 T y ln y m o s t W a E n a p F d . U k E. k ie ro w . Z a w . i s ta b . ty l. Z a w . p rz e d n ie U k E. w y d e c h u S il n ik U k E. s m a ro w a n ia S k rz y n ia b ie g ó w U k E. h y d a ru li c z n y N a d w o z ie A U k E. c h lo d z e n ia S p rz F g Eo U k E. p n e u m a ty c z n y O g rz e w . i k li m a t. N a d w o z ie B U k E. z a s il a n ia K o Ea j e z d n a U k E. e le k tr y c z n y O s p rz F t s il n ik a Uk E. h a mu lco w y T n [h ]
Z kolei liczba przepracowanych wozogodzin przez autobusy typu solo zostaEa przedstawiona na rys. 10. W tym czasie zanotowano 89 w 2009 i 125 uszkodzeO w 2010 roku uszkodzeO danych pojazdów.
Rys. 10. Liczba przepracowanych wozogodzin przez autobusy typu solo
W okresie caEego roku widoczne sY! wahania w iloRci wyjeWdWonych godzin. Dla sprawdzenia poprawnoRci wyników przedstawiono w tablicy 5 podstawowe dane statystyczne.
Tablica 5 Zestawienie danych statystycznych dotyczKcych wozogodzin
2009 2010
+rednia liczba przepracowanych wozogodzin 4847,44 4986,23
Odchylenie standardowe 202,06 227,54
Wspó3czynnik zmienno7ci 0,04 0,04
WartoRci przedstawione w tablicy potwierdzajY dokEadnoRX wykonanych pomiarów. Dane w próbce nie róWniY siM od siebie w znaczny sposób. RóWnice jakie wyniknMEy pomiMdzy 2009 i 2010 rokiem muszY mieX podEoWe logistyczne.
JednoczeRnie zwrócono uwagM na wEaRciwY organizacjM procesów obsEugiwania. W badanym okresie przeprowadzono EYcznie 1592 obsEugi. Za czynnoRci obsEugowe przyjMto np.: wymianM Warówki, odbudowM pojazdu po wypadku komunikacyjnym. rredni czas miedzy naprawami to 9 dni, ale w 63% pojazdów naprawiano nie przekraczajYc 8 dni uWytkowania. Histogram okresu miMdzy kolejnymi operacjami obsEugiwania dla autobusów typu solo przedstawiono na rys. 11.
Rys. 11. Histogram okresu miMdzy obsEugami autobusów typu solo
Przedstawiona powyWej ocena niezawodnoRci moWe byX uzupeEniona o podstawowY analizM dotyczYcY zuWycia materiaEów eksploatacyjnych oraz zuWycia paliwa. JednoczeRnie, odnoszYc siM do proponowanego systemu oceny transportu drogowego pasaWerskiego i wyróWnionych podstawowych miar w obszarze jego niezawodnoRci, w analizowanym przedsiMbiorstwie nie gromadzi siM danych odnoRcie niezawodnoRci systemu informacyjnego. Dlatego teW w przyszEoRci, niezbMdne jest uzupeEnienie bazy danych eksploatacyjnych aby moWliwe byEo dokonanie peEnej oceny niezawodnoRci realizowanych procesów wybranego systemu transportu drogowego pasaWerskiego.
6. PODSUMOWANIE
WEaRciwie zaprojektowany system pomiaru procesu funkcjonowania dowolnego systemu transportowego powinien uwzglMdniaX jego podstawowe cele operacyjne i strategiczne. Jednym z obszarów oceny poziomu funkcjonowania systemów transportowych jest ich niezawodnoRX. W chwili obecnej prawidEowa ocena niezawodnoRci systemu/procesu transportowego pozwala na sprawnY i efektywnY realizacjM zadaO przewozowych.
JednoczeRnie, przeprowadzone badania literaturowe wskazujY, We w analizowanym obszarze moWna wyróWniX wiele miar oceny niezawodnoRci. W pracy skupiono siM jedynie na przedstawieniu wybranych miar oceny wskazanych czterech newralgicznych elementów systemu transportowego. W artykule autorzy kontynuujY prace badawcze zwiYzane z doborem systemu oceny drogowego transportu pasaWerskiego, przedstawione m.in. w pracy [26] oraz nieuszkadzalnoRci procesu transportowego, omówione w pracy [19].
Bibliografia
1. Ambroziak T., Pyza D.: Selected aspects of transportation system modeling. Total Logistics Management, Vol. 1. 2008.
2. Berdica K.: An introduction to road vulnerability: what has been done, is done and should be done. Transport Policy, Vol. 9, 2012, pp. 117-127.
3. Bryniarska Z., Starowicz W.: Wyniki badaO systemów publicznego transportu zbiorowego w wybranych miastach, Kraków, Wyd. PiT, 2010.
4. Chang H-L., Yeh Ch-Ch.: Factors affecting the safety performance of bus companies - The experience of Taiwan bus deregulation, Safety Science, 43, 2005, pp. 323-344.
5. Chunguang L., Huiying G.: Reliability analysis of urban transportation system. Proceedings of the Twelfth World Conference on Earthquake Engineering, Auckland, New Zeland, 2000.
6. Dajani J. S., Gilbert G.: Measuring the performance of transit systems, Transportation Planning & Technology, vol. 4, 1978, pp. 97-103.
7. Dazi G., Savio S., Firpo P.: Estimate of components reliability and maintenance strategies impact on trains delay, Proceedings of 21st European Conference on Modelling and Simulation ECMS 2007.
8. Dhillon B. S., Hashim K. L.: On transit system reliability. Vehicular Technology Conference, 1983. 33rd IEEE, 25-27 May 1983.
9. DoD Guide for Achieving Reliability, Availability and Maintainability. Department of Defense, Washington D.C. 2005.
10. Fricker J. D., Whitford R. K.: Fundamentals of Transportation Engineering. A Multimodal Systems Approach. Inc. Upper Saddle River, New Jersey, USA, 2004.
11. Islam K., Vandebona U.: Reliability analysis of public transit system, Proceedings of 12th WCTR, July
11-15, 2010, Lisbon, Portugal.
12. Islam K., Vandebona U: Reliability Analysis of Public Transit Systems Using Stochastic Simulation, 33rd
Australasian Transport Research Forum Conference, 29 September – 1 October, 2010, Canberra.
13. Jacyna M.: Modelowanie i ocena systemów transportowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2009.
14. Jacyna M.: Wybrane zagadnienia modelowania systemów transportowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2009.
15. Jodejko A., Molecki B.: Method for definition of the number of spare vehicles on case of tram network in Wroclaw. City and Regional Transportation, No. 1, 2008.
16. Kutz M. (ed.): Handbook of transportation engineering. M. McGraw-Hill Companies, Inc., 2004.
17. Landex A.: Reliability of Railway Operation, Proceedings from the Annual Transport Conference at Aalborg University, 2012.
18. Liu X., He W., Zheng L.: Transportation Cyber-Physical Systems: Reliability Modeling and Analysis Framework. National Workshop for Research on High-Confidence Transportation Cyber-Physical Systems: Automotive, Aviation and Rail. November 18-20, Washington, Dc, 2008.
19. MEyOczak M., Nowakowski T., Restel F., WerbiOska-Wojciechowska S.: Problems of reliability analysis of passenger transportation process. [in:] Reliability, Risk and Safety, Papazoglu A. and Zio E. (eds.), Taylor & Francis Group, London, 2010.
20. Nathanail E.: Measuring the quality of service for passenger on the hellenic railways. Transportation Research Part A, 42, 2008, pp. 48-66.
21. Nicholson A.: Transport Network Reliability Measurement and Analysis. Revista Transportes, Vol. 11, No. 3, 2003.
22. Nowakowski T.: Problemy modelowania niezawodnoRci sieci transportowych. [w]: Strategie i logistyka organizacji sieciowych. Witkowski J. (red.), Prace Naukowe AE we WrocEawiu nr 1078, WrocEaw 2005. 23. Schmidt K., Miodrag Z., Geiger C.: Development of a Performance Measurement System for
Forwarders, World Academy of Science Engineering and Technology, 30, 2009, pp. 1119-1124.
24. Sheth Ch., Triantis K., Teodorovic D.: Performance evaluation of bus routes: A provider and passenger perspective. Transportation Research, Part E: 43, 2007.
25. Tsolakis D., Thoresen T.: A framework for demonstrating that road performance meets community expectations, Road & Transport Research, vol. 7, no. 3, 1998, pp. 79-85.
26. Tubis A., WerbiOska-Wojciechowska S.: Passenger transportation processes performance measurement system. A case study of road transport. ArtykuE przygotowany na konferencjM II Carpathian Logistics Congress CLC’2012, 7.-9.11.2012r., Jesenik, Republika Czeska.
27. Wang H., Pham H.: Survey of reliability and availability evaluation of complex networks using Monte-Carlo techniques. Microelectronics Reliabilty, Vol. 37, No. 2, pp. 187-209.
28. WaWyOska-Fiok K., JaZwiOski J.: NiezawodnoRX systemów technicznych. PWN, Warszawa 1990.
29. WerbiOska S.: Model wsparcia logistycznego systemu eksploatacji Rrodków transportu. Rozprawa doktorska, PWr., WrocEaw, 2008.
30. Yatskiv I., Pticina I., Savrasovs M.: Urban public transport system’s reliability estimation using microscopic simulation. Transport and Telecomunication, Vol. 43, No. 9, 2012.
31. Yikui M., Xiangrong Q.: A Study on the Reliability Evaluation of Urban Transit System. Proceedings of 2nd International Conference on Power Electronics and Intelligent Transportation System, 2009.
32. Zhao Y., Triantis K., Murray-Tuite P., Edara P.: Performance measurement of a transportation network with a downtown space reservation system: A network-DEA approach. Transport Research Part E, Vol. 47, 2011, pp. 1140-1159.
33. Zheng L., Hensher D. A., Rose J. M.: Willingness of pay for travel time reliability in passenger transport: A review and some new empirical evidence. Transportation Research Part E, 46, 2010, pp. 384-403.
ISSUE ON RELIABILITY ASSESSMENT OF ROAD PASSENGER TRANSPORTATION SYSTEM PERFORMANCE. CASE STUDY
Summary: In the article authors are interested in the issues of transportation systems dependability assessment. The focus is on reliability analysis of passenger transportation process. In the first step of research analysis, transportation process reliability is defined. Moreover, based on the literature review there are defined six main groups of transportation system performance measures. The investigated performance metrics’ groups include: quality, safety, traffic engineering, effectiveness, social, and economical measures. Moreover, there are also chosen road passenger transportation systems performance analyses’ results provided. The research analyses are focused on transportation process performance timeliness and carriers availability in the emergency situation occurrence.
