Twin hub network
Identificatie van kansrijke netwerken
Ekki Kreutzberger
TU Delft, Faculteit Bouwkunde - OTB
e.d.kreutzberger@tudelft.nl
Rob Konings
TU Delft, Faculteit Bouwkunde - OTB
j.w.konings@tudelft.nl
Cathy macharis
Vrije Universiteit Brussel, Research Group MOBI
Cathy.Macharis@vub.ac.be
Dries Meers
Vrije Universiteit Brussel, Research Group MOBI
Dries.Meers@vub.ac.be
Bijdrage aan de Vervoerslogistieke Werkdagen 27 en 28 november 2014, Breda
Samenvatting
Twin hub network. Identificatie van kansrijke netwerken
Twin hub network gaat over de bundeling rail container stromen van en naar de zeehavens Rotterdam en Antwerpen en van kleinere zeehavens in de range Duinkerke – Amsterdam. Door de bundeling moet het mogelijk worden om grotere treinladingen en/of hogere treinfrequenties te organiseren en meer inland terminals te bedienen. Grotere treinladingen impliceren een efficiënter gebruik van het spoor. Intermodal spoorvervoer wordt concurrerender, er vindt modal shift plaats, goederenvervoer wordt duurzamer, en de territoriale / economische cohesie neemt toe. Ook nemen regionale dispariteiten af omdat Twin hub network ook kleinere stromen, zeehavens en inland terminals van (beter) spoorvervoer voorziet.
De bundeling moet plaats vinden door hub-en-spoke netwerken. De hubs bevinden zich in de
zwaartepunten van de stromen, namelijk in de regio’s Antwerpen en Rotterdam (en wellicht ook Nord-pas-de-Calais). Op termijn, wanneer het Twin hub netwerk zich ontwikkelt tot iets van enige omvang, bestaan er tal van havenoverschrijdende hub-en-spoke netwerken. Sommige daarvan lopen via de hub Antwerpen, andere via de hub Rotterdam.
De vraag is nu welke terminals het Twin hub netwerk moet gaan verbinden en welke hubs gebruikt worden. Een netwerkontwerp vraagstuk dus. In het project valt de vraag uiteen in een korte en een lange termijn vraagstuk. Bij de korte termijn gaat het om de keuze van treinverbindingen voor de pilot in het project. Bij de lange termijn gaat het om de vertaalslag van een stromenmatrix in een set van transportdiensten waaronder Twin hub transportdiensten. Deze paper geeft een overzicht van de aanpakken (Model identificatie kansrijke regio’s, keuzes en onderbouwing pilot netwerk, Euroterminal model, bundling tool, modal shift analyse) en hun onderlinge relatie. De paper geeft ook een summier beeld van enkele resultaten, zoals het pilot netwerk en een voorlopig lange-termijn netwerk.
1. Inleiding Het concept
Twin hub network gaat over de bundeling rail container stromen van en naar de zeehavens Rotterdam en Antwerpen en van kleinere zeehavens in de range Duinkerke – Amsterdam. De laadeenheden uit beide havenregio’s reizen op gemeenschappelijke delen van de route in dezelfde trein. Door de bundeling moet het mogelijk worden om grotere treinladingen en/of hogere treinfrequenties te organiseren en meer inland terminals te bedienen. Grotere treinladingen impliceren een efficiënter gebruik van het spoor. Intermodal spoorvervoer wordt concurrerender, er vindt modal shift plaats, goederenvervoer wordt duurzamer, en de territoriale / economische cohesie neemt toe. Ook nemen regionale dispariteiten af omdat Twin hub network ook kleinere stromen, zeehavens en inland terminals van (beter) spoorvervoer voorziet.
De bundeling moet plaats vinden door middel van hub-en-spoke netwerken. Een hub-en-spoke netwerk is een voordelig type complex bundelingsnetwerk (= bundelingstype zonder directe treinen) omdat het rail deel alleen uit het verplaatsingsnetwerk bestaat en niet ook lokale netwerkdelen bevat. De treinen zijn overal in wezen lang waardoor de tractiekosten door vele laadeenheden betaald worden waardoor de treinkosten per laadeenheid relatief laag zijn.
Het Twin hub netwerk bestaat uit vele havenoverschrijdende hub-en-spoke netwerken. In ieder daarvan vertrekken treinen uit verschillende zeehavens of verschillende rail terminals van een
zeehaven en rijden naar een gemeenschappelijke hub waar ze onderling laadeenheden uitwisselen om vervolgens door te rijden, ieder naar en andere eindterminal v.v. De hubs bevinden zich in de
zwaartepunten van de stromen, namelijk in de regio’s Antwerpen en Rotterdam (en wellicht ook Nord-pas-de-Calais). Sommige hub-en-spoke netwerken maken gebruik van de hub Antwerpen, andere van de hub Rotterdam. De keuze hangt onder meer af van de geografische oriëntatie van de
desbetreffend hub-en-spoke netwerk. Wij noemen ieder hub-en-spoke netwerk een Twin hub netwerk en gebruiken Twin hub netwerk ook als overkoepelende term voor alle hub-en-spoke netwerken in het kader van Twin hub.
Het project
Het Twin hub project bestaat uit vier werkpakketten (WPs): 1) de identificatie van kansrijke hub-en-spoke netwerken 2) het testen van het concept in een pilot, 3) het verkennen van de ideale
infrastructuur wanneer Twin hub zich zou ontwikkelen tot een netwerk van substantiële omvang en 4) de maatschappelijke baten van het concept.
De identificatie van kansrijke Twin hub netwerken
De identificatie van kansrijke Twin hub netwerken (WP 1) is het onderwerp van deze paper. Ze richt zich op de korte termijn, dus welke terminals het pilot netwerk verbindt, en op de lange termijn, dus
wat het grotere aantal hub-en-spoke netwerken verbindt. In beide gevallen vormen de stromen van en naar Antwerpen, Rotterdam en de andere zeehavens, het uitgangspunt. Deze paper geeft een overzicht van de aanpakken in WP 1 en hun onderlinge relatie: model identificatie kansrijke regio’s (par. 2), keuzes en onderbouwing pilot netwerk (par. 3), modal shift analyse (par. 4), Euroterminal model (par. 5), Bundelingstool (par. 6) en hun onderlinge relatie. De paper geeft ook een summier beeld van enkele resultaten, zoals het pilot netwerk en een voorlopig lange-termijn netwerk. Paragraaf 7 vat samen en bevat de conclusies.
2. Identificatie kansrijke Twin hub regio’s
Voor sommige aanpakken begint de identificatie van kansrijke Twin hub netwerken met de identificatie van kansrijke Twin hub regio’s. Met een beeld van kansrijke regio’s konden de rail operators in de pilot discussiëren over pilot verbindingen. Het beeld van de regio’s hielp de rail operators om gericht verbindingen te selecteren die zij in het kader van het pilot netwerk willen aanbieden. In de modelmatige aanpakken bespaart de kennis van kansrijke regio’s het zoeken naar verbindingen tussen de havens en niet kansrijke regio’s.
Het criterium voor de selectie van kansrijke regio’s was een drempelwaarde voor de omvang van vervoersstromen. Waar de bundeling van huidige unimodale wegvervoerstromen tussen Antwerpen en Rotterdam (en optioneel van enkele inlandregio’s in Engeland) en achterlandregio’s tot een stroom van minimaal 20.000 TEU per jaar in twee richtingen leidde was een verbinding en dus regio kansrijk. Deze drempel is het product van 3 diensten per week en richting, 600m lange treinen en een
beladingsgraad van (minimaal) 90% in één richting en 60% in de andere. Het resultaat is een band van regio’s langs de westelijke grens van Duitsland (t/m b.v. Hannover) en langs de Frans-Belgische grens plus enkele (NUTS 2) regio’s in Polen en de regio Lyon (zie Konings et al. 2014, en Kreutzberger en Konings, 2013).
3. Pilot netwerk
Handmatige aanpak
Met kennis van de kansrijke regio’s hebben de rail operators in het project gekozen welke
verbindingen ze willen aanbieden. De onderzoekers in het project konden de keuze beïnvloeden, maar de operators hadden omdat ze het commerciële risico dragen het laatste woord in de keuze, mits hun keuzes voldeden aan de partnership agreement. Een centrale uitdaging was dat de keuzes tot een consistent geheel leiden, en in de implementatie dat de treindiensten ongeveer gelijktijdig opstarten. Immers de treinlading en frequentie van de ene trein hangt af van die van de andere.
Is dit gelukt? Het in 2013 besloten pilot netwerk was consistent, maar de gelijktijdige implementatie is niet gelukt. De Engelse operator zou een trein London-Antwerp (Mainhub)-Rotterdam (RSC) runnen (met extensie door andere treinen naar o.a. West Midlands), de Belgisch/Zwitserse operator een trein
Basel-Antwerpen (Mainhub)-Antwerpen (Zomerweg) (met extensie door andere treinen naar Vorarlberg in Oostenrijk), de Belgisch/Zwitserse operator een trein Stuttgart-Antwerpen (Mainhub)-Rotterdam (RSC) en de Nederlandse operator een trein Antwerpen (Mainhub)-(Mainhub)-Rotterdam (RSC)-Slaskie (in Polen). De gezamenlijke hub was Antwerpen Mainhub (afb. 1 A). Van hieruit kon de laadeenheid naar overal overstappen en kon worden voorkomen dat een trein in Rotterdam zowel op RSC en op de Maasvlakte moet stoppen. Dit netwerk werd gauw vereenvoudigd door Antwerpen uit de omloop van de Polen trein te schrappen en de Polen trein via Rotterdam RSC aan te takken op de Engelse trein en dus het pilot netwerk.
Afbeelding 1 Twin hub Pilot netwerken 2013 en 2014 (Bron: Kreutzberger en Konings, 2014)
Slaskie Daventry,
West Midlands London Barking Wolfurt , Vorarlberg Stuttgart Rotterdam RSC Antwerp Dourges
Rotterdam
Maasvlakte
Slaskie, Poland
London Barking
Frenkendorf near Basel Wolfurt, Vorarlberg Stuttgart Rotterdam RSC
Rotterdam Maasvlakte Antwerp
Zomerweg Antwerp Mainhub
Basel
Pilot 2013
B
Slaskie Daventry,West Midlands London Barking Basel Wolfurt , Vorarlberg Stuttgart Rotterdam RSC Antwerp Dourges Rotterdam
Maasvlakte
Slaskie, Poland
London Barking
Frenkendorf near Basel Wolfurt, Vorarlberg RSC
Rotterdam
M.vlakte LEGEND Pilot connection Begin-and-end terminal Begin-and-end terminal also functioning as hub in the pilot network
Antwerp Zomerweg Dourges Avignon Marseille Bayonne Bordeaux Toulouse Perpignan Le Havre Duin-kerke Zee- brugge Daventry, West Midlands Poznan, Poland Non-pilot connection Europoort
Pilot 2014
Het opstarten van dit pilot netwerk is op 1 treindienst na niet gelukt. De ene treindienst werd na 3 maanden weer stopgezet. In 2014 werd opnieuw geprobeerd een pilot netwerk op te tuigen. Er werd een ander pilot netwerk besloten, mede vanwege een nieuwe firma in de pilot en ook omdat het beeld van klanten wijzigde. Het nieuwe plan komt neer op een volledige deconcentratie van de hubfunctie van één hub naar drie hubs. Ieder rail operator gebruikt een andere terminal als hub: de Engelse de terminal Dourges, de Belgisch/Zwitserse Antwerpen (Zomerweg), de Nederlandse Rotterdam (RSC) (afb. 1 B). De uitwisseling tussen de pilottreinen is beperkt terwijl er veel wordt uitgewisseld tussen pilot- en niet-pilottreinen.
Voor beide pilot netwerken (2013 en 2014) werden de kosten van trein- en andere voertuigdiensten in beeld gebracht. De rail operators hebben operationele gegevens aangeleverd (zoals omlooptijden van treinen, aantal wagensets), de treinkosten per omloop, de kosten van de last mile en de (mix van) types laadeenheden. Onderzoekers in het project hebben al deze gegevens op plausibiliteit gecheckt. De railkosten werden inzichtelijk gemaakt door een reconstructie daarvan met behulp van het railkostenmodel RACOM. De onderzoekers hebben vervolgens de deur-tot-deur kosten van pilot verbindingen en referentie verbindingen (= wegvervoer-shortsea-trein voor Engeland-Polen en unimodaal wegvervoer voor alle andere verbindingen) vergeleken. Waren de deur-tot-deur kosten per laadeenheid van de pilot verbindingen niet hoger, werd de pilot dienst als concurrerend (“feasible”) verklaard. Bij afwezigheid van modal shift berekeningsresultaten is een sensitiviteitsberekening uitgevoerd die in beeld brengt hoe of de pilotdiensten nog concurrerend zijn wanneer slechts 50%, 30% of 20% van de potentiele stromen voor spoor kiezen (afb. 2 voor pilot 2014). De modal shift analyse moet inzicht geven welk niveau hier van toepassing is.
Enkele resultaten zijn dat de meeste railverbindingen concurrerend zijn. Voor Engeland-Rotterdam is dit slechts gedeeltelijk het geval vanwege de shortsea in de referentieketens. London-Rotterdam is nooit concurrerend. West-Midlands-Rotterdam kan concurrerend zijn als de juiste terminal in Engeland wordt gekozen (in de pilot was dit met Daventry die ver af ligt van het kerngebied in de regio niet het geval). Engeland-Antwerpen rail verbindingen hebben meer kans op slagen omdat de relevante shortsea booten Zeebrugge en niet Antwerpen aandoen. Dit vereist in België een landverbinding die de all-rail verbinding gauw concurrerend maakt. In alle gevallen gaat de nieuwe Europese verordening SECA met ingang van 2015 de brandstofkosten van shortsea substantieel verhogen. Sommige experts verwachten een verhoging van 50%. Wat voor Engeland-Rotterdam of Engeland-Antwerpen geldt, geldt ook voor verdergaande verbindingen waarbij op het continent rail wordt gebruikt. Een all-rail verbinding Engeland-Polen via Rotterdam kan niet concurreren met een weg-shortsea-rail verbinding via Rotterdam als al het Engeland-Rotterdam deel niet concurrerend is.
Andere belangrijke uitkomsten zijn dat het type laadeenheid van groot belang is voor de
concurrentiekracht van de all-rail verbindingen (afb. 2). Hoe groter de laadeenheid, hoe groter de vaste
Afbeelding 2 De concurrentiekracht van het piltonetwerk 2014 per verbinding (Bron: Kreutzberger en Konings, 2014)
treinkosten per laadeenheid, terwijl de grootte van de laadeenheid nauwelijks effect heeft op de wegkosten per laadeenheid.
Zeer belangrijk voor deze paper is dat het pilot netwerk 2014 eerder lijkt op een Twin hub netwerk in de 2e fase dan op het bedoelde pilot netwerk. De rail operators hebben zich niet laten overhalen tot
uitvoering van het bedoelde pilot netwerk. Dit is bij nader inzien niet geheel verrassend omdat de operators gerekruteerd op basis van hun bereidheid om in een trein in de pilot te laten lopen, maar zonder de zekerheid te hebben dat de netwerk strategieën van de operators vanzelf een consistent pilot netwerk zouden opleveren.
51 x 1,7 TEU load units per train
Eastbound westbound IM chain is IM chain is From / to competitive competitive
Daventry Rdam RSC feasible feasible Slaskie feasible feasible Bordeaux feasible feasible Bayonne feasible feasible Toulouse feasible feasible Perpignan feasible feasible Avignon feasible feasible Marseille feasible feasible London Bordeaux feasible feasible Bayonne feasible feasible Toulouse feasible feasible Perpignan feasible feasible Avignon feasible feasible Marseille feasible feasible Antwerp Frenkendorf feasible feasible Vorarlberg feasible feasible Rdam Mv Frenkendorf feasible feasible Vorarlberg feasible feasible Rdam RSC Slaskie feasible feasible Bordeaux Slaskie feasible feasible Bayonne Slaskie feasible feasible Toulouse Slaskie feasible feasible Perpignan Slaskie feasible feasible Avignon Slaskie feasible feasible Marseille Slaskie feasible feasible
feasible = feasible given flow share of 20% feasible = feasible given flow share of 30% feasible = feasible given flow share of 50% feasible = feasible given flow share of 100% feasible = almost feasible given flow share of 100%
= not feasible
A
40 x 45' load units per train
Eastbound westbound IM chain is IM chain is From / to competitive competitive
Daventry Rdam RSC Slaskie
Bordeaux feasible feasible Bayonne feasible feasible Toulouse feasible feasible Perpignan feasible feasible Avignon feasible feasible Marseille feasible feasible London Bordeaux feasible feasible Bayonne feasible feasible Toulouse feasible feasible Perpignan feasible feasible Avignon feasible feasible Marseille feasible feasible Antwerp Frenkendorf feasible feasible Vorarlberg feasible feasible Rdam Mv Frenkendorf feasible feasible Vorarlberg feasible feasible Rdam RSC Slaskie feasible feasible Bordeaux Slaskie feasible feasible Bayonne Slaskie feasible feasible Toulouse Slaskie feasible feasible Perpignan Slaskie feasible feasible Avignon Slaskie feasible feasible Marseille Slaskie feasible feasible
4. Euro terminal model
Euro terminal model van de VUB is een uitbreiding van LAMBIT (Location Analysis Model for Belgian Intermodal Terminals) van België naar andere Europese landen. Het model verkent de relatieve aantrekkelijkheid van twee modaliteiten (deur-tot-deur rail transport en unimodaal wegvervoer). In het model wordt van de volgende input uitgegaan, ingebracht via 3 verschillende GIS-lagen: 1) het netwerk van transportverbindingen, 2) het transportvolume (in aantal laadeenheden) per verbinding en 3) de transportkosten van voertuigdiensten die worden omgerekend naar kosten per laadeenheid, plus de kosten van uitwisseling op terminals en op de hub. De kosten van voertuigdiensten zijn gebaseerd op marktprijzen. Voor iedere verbinding (NUTS3 regio’s) worden de kosten van rail en unimodale weg verbindingen met elkaar vergeleken en wordt de goedkoopste optie gekozen. Voor de selectie wordt het kortste route algoritme in ArcInfo gebruikt. De regio’s waarop spoor niet duurder is dan unimodaal wegvervoer, worden in een kaart gekenmerkt. Hierdoor verkrijgt men in een
oogopslag een overzicht van het potentiële marktgebied. In een all-or-nothing benadering worden de bijbehorende transportvolumes berekend. Voor een uitvoerige beschrijving van LAMBIT wordt verwezen naar Macharis (2000) en Pekin en Macharis (2009).
In het Euro terminal model is de kostenfunctie verbeterd. Door niet meer van kilometrische of totale kosten per laadeenheid uit te gaan maar van treinkosten die worden betaald door de treinlading, kan rekening gehouden worden met de schaaleffecten die bekomen worden ten gevolge van
bundelingskeuzes.
In het Twin hub project is het Euro terminal model voornamelijk gebruikt om de optimale terminal in een NUTS2 regio te identificeren. Hierbij is uitgegaan van de NUTS2 regio’s die de rail operators in het project hebben gekozen voor de pilot (par. 2). Van de potentiële terminals in zo een gebied is
gekeken welke terminal de minste (ongewogen) gemiddelde afstanden naar de zwaartepunten van NUTS3-gebieden oplevert. Het model plot – zonder overlap – de marktgebieden van de concurrerende terminals. De terminal Sosnowice heeft het grootste marktgebied (afb. 3).
5. Bundling tool
Waarom?
Zowel de handmatige aanpak als het Euro terminal model gaan uit van een gedefinieerd netwerk van transportdiensten en van transportstromen die worden omgerekend tot treinladingen. De vraag is hoe men aan deze input komt. Het studieobject kunnen bestaande, kleine of pragmatische netwerken zijn. Die zijn er of kan men makkelijk ontwerpen. Moet er daarentegen een netwerk gevonden worden dat aan bepaalde optimalisatiedoelstellingen (b.v. minimalisatie van systeemkosten) voldoet en is het aantal transportrelaties en potentiële transportdiensten groot, is het handmatig vinden van een kansrijke of beste oplossing tijdrovend tot onmogelijk. De uitdaging kan eenvoudig aan de hand van een voorbeeld
Afbeelding 3 Marktgebied van terminals in de Slaskie regio (Bron: Pekin en Macharis, 2014)
worden uitgelegd. Stel dat de vraag naar transport vanwege het aantal transportrelaties en de omvang van stromen toelaat dat men naast directe treindiensten 10 hub-en-spoke netwerken vormt, waarvan ieder 2 tot 4 treindiensten heeft. Voor welke transportrelaties worden treindiensten ingezet? Desbetreffende laadeenheden hoeven op de hub niet over te stappen. Welke transportrelaties maken gebruik van de treinen van andere transportrelaties en stappen over op de hub? Is het handig om de treindienst voor transportrelatie A in hub-en-spoke netwerk 1 te combineren met de treindienst transportrelatie B en C? Of is het beter om A te combineren met E en F dan wel andere treindiensten, in hub-en-spoke netwerk 2, 3, 4 enz.? Tenslotte, welke stromen maken gebruik van een wegdienst? Al deze keuzes hebben effect op de gemiddelde hoogte van de transportkosten per laadeenheid van alle netwerken. Het überhaupt of efficiënt vinden van een oplossing voor deze ontwerpuitdaging vraagt om een tool.
De tool moet een matrix met stromen voor alle transportrelaties omzetten in een set van transportdiensten met minimale systeemkosten.
Doel en opzet van de Twin hub bundlingstool
Het doel van de bundlingstool in Twin hub kader is om voor een stromenmatrix – en uitgaande van bepaalde transportfrequenties in het railnetwerk – een set transportdiensten te vinden die de
gemiddelde grootte van treinladingen maximaliseert en daardoor de gemiddelde kosten van alle transportdiensten minimaliseert (Kreutzberger en Meijer, 2014). De toegelaten transportdiensten zijn: Directe trein diensten;
Hub-en-spoke netwerken, ieder bestaande uit 2-6 “indirecte” treindiensten; Treindiensten naar de hub;
Treindiensten van de hub; Directe vrachtautodiensten; Vrachtautodiensten naar de hub; Vrachtautodiensten van de hub.
De hub-en-spoke netwerk zijn batchgewijs georganiseerd. Dat wil zeggen dat de indirecte, van-hub en/of naar-hub treinen vanwege de wederzijdse uitwisseling van laadeenheden de hub gelijktijdig bezoeken. Deze vorm van hub-organisatie is bijzonder efficiënt, gegeven een hoge kwaliteit van het operationeel management en de kwaliteit van infrastructuur. De batch is, wat uitwisseling betreft, niet helemaal gesloten. Er worden ook laadeenheden uitgewisseld tussen batches en/of naar-hub-treinen of vrachtauto’s.
Wij noemen deze ontwerpopgave het “Twin hub bundelingsprobleem” (THBP).
Bestaande modellen
Uit de literatuurstudies van Cordeau et al., 1998 en Caris et al., 2008 en andere publicaties over het ontwerp van hub-en-spoke netwerken zoals Grünert en Sebastian (2000) of Groothedde (2005) komt naar voren dat er nauwelijks netwerkontwerp modellen bestaan met een vergelijkbare doelstelling en opzet. Een eerste vereiste is dat het model zich niet op primair of alleen richt op routing en
scheduling, maar op het organiseren van grote treinladingen. Een tweede vereiste is dat het model tactisch van aard is in de zin van de drie planningsniveaus van Crainig en Laporte (1997) en Crainic (2000). Het investeringsrisico van het systeem moet zich vooral richten op transportdiensten. De vaste kosten van een treindienst moeten terugverdiend worden, of er nu weinig of veel laadeenheden gebruik maken van de trein. Het investeringsrisico van hubs bevindt zich buiten het Twin hub
systeem. Er mogen derhalve geen vaste hubkosten in rekening gebracht worden. Voor iedere overslag op de hub moet er een constant bedrag worden betaald. Het THBP onderscheidt zich in deze
kenmerken van strategische netwerkplanning zoals in de hub location modellen van Bryan and O’Kelly (1998), Mayer (2000) of Groothedde (2005). Een derde kenmerk van het THPB is de focus op de batchgewijze organisatie die in geen van de bestaande modellen voorkomt.
Twin hub bundelingstool
De TU Delft heeft in het kader van het Twin hub project een bundelingstool ontwikkeld om netwerken te ontwerpen voor het THBP (Meijer, 2012). Het is een verderontwikkeling van de modellering van Newman and Yano (2000). Hun model is tactisch (vaste kosten gerelateerd aan het rijden van treinen en variabele kosten gerelateerd aan het transporteren van een additionele container) en het werkt
met frequenties van treindiensten (recurring schedule). Newman en Yano hebben geen indirecte treinen en geen batch-opzet. Wel biedt de tijdsaanpak in hun model een opstap voor de batchgewijze treinenorganisatie (Meijer, 2012). In de bundelingstool is om het THPB op te lossen, een Mixed Integer Linear Programming (MILP) gecreëerd, die gebaseerd is op de MILP formulering van Newman en Yano (2000). Daarmee worden alle transportopties (direct, indirect, naar-hub, van hub etc.) geënumereerd. Indirecte of andere treinendiensten worden gemaakt als ze goedkopere deur-tot-deur ketens opleveren dan andere diensten (wegvervoer of een andere referentiemodaliteit). De
laadeenheden worden conform die toedeling helemaal (all-or-nothing) toegedeeld aan de winnende modaliteit.
De output van het model is een onder meer (afb. 4) een overzicht van de batches, de daarin
voorkomende treinsoorten, hun begin- en eind-terminal, het aantal laadeenheden per trein dat bij de hub arriveert, er op blijft (d), ervan afgaat (˄) en erbij komt (˅) en of ˄ of ˅ van/naar andere treinen
Afbeelding 4 Voorbeeld deelresultaat van de Twin hub bundelingstool (Bron: Kreutzberger and Meijer, 2014)
(t) of de stack (s) gaan, voorts een overzicht van directe trein en vrachtautodiensten en hun beladingskenmerken. Met het benoemen van de voertuigen en laadeenheden wordt ook de modal split bepaald. Voor de bundelingstool is een gebruikersinterface gebouwd die de output (treinen en laadeenheden) visualiseert (Pors et al., 2013).
6. Modal shift analyse
De in uitvoering zijnde Twin hub modal shift analyse (Janic, 2014) is gericht op de pilot en werkt met een logit model. De S-vormige logit curve geeft de relatieve aantrekkelijkheid tussen Twin hub en andere transportdiensten weer en impliceert dat een deel van de transportvraag niet voor Twin hub kiest ook waar Twin hub goedkoper is, en omgekeerd. Dit is meer werkelijkheidsgetrouw dan de all-or-nothing toedeling van stromen. Als invoer voor de analyse dienen de treindiensten van afbeelding 1 (pilot 2014), de concurrerende weg- en shortsea-diensten en hun prestaties, met name de
transportkosten. De uitvoer verduidelijkt hoeveel van de potentiële vraag (= huidig wegcontainer vervoer) daadwerkelijk voor Twin hub diensten zal kiezen en welke treindiensten met de verblijvende stromen concurrerend zijn of niet. Dit resultaat kan als indicatie worden gebruikt welk percentage in de handmatige aanpak (afb. 2) relevant is.
7. Samenvatting en conclusies
Kansrijke Twin hub netwerken zijn of zouden langs diverse sporen kunnen worden verkend (afb. 5). In de handmatige aanpak worden de kansrijke Twin hub regio’s op de basis van een stromendrempel bepaald, zijn de netwerken in samenwerking met de rail operators gekozen en de prestaties in dialoog met de operators – en toch ook onafhankelijk - geanalyseerd. Zichtbaar is dat de andere aanpakken in belangrijke mate gebruik maken van de output van de handmatige aanpak. Dat geldt in het bijzonder voor de analyse van Twin hub stromen en de keuze van verbindingen en het ontwerp van
transportdiensten. Het Euro terminal model zou kansrijke regio’s ook, uitgaande van de handmatige geanalyseerde Twin hub stromen, op grond van kostenargumenten (in plaats van slechts een stromendrempel) kunnen identificeren. In beide gevallen is een sensitiviteitsanalyse nodig, zolang er geen modal shift resultaten beschikbaar zijn, om te laten zien welke diensten concurrerend en regio’s kansrijk zijn als niet alle potentiële stromen kiezen voor Twin hub diensten. In WP 1 is het Euro terminal model vooral gebruikt om de beste terminal in een achterlandregio te identificeren. De modal shift analyse berekent de te verwachten vraag naar Twin hub diensten op grond van de relatieve aantrekkelijkheid van Twin hub diensten t.o.v. referentiediensten (b.v. unimodaal
wegvervoer). De logit-aanpak leidt tot minder regionale over- of onderschatting van de vraag en geeft in die zin een meer realistisch beeld van kansrijke Twin hub netwerken. De bundelingstool is de enige aanpak waarbij er relatief weinig handmatige voorbewerkingen nodig zijn. De tool genereerd een set transportdiensten (Twin hub en andere) die de systeemkosten minimaliseren. Een impliciet resultaat is
de modal split. De discussies in de pilot met de rail operators verduidelijken de betrekkelijkheid van de modelmatige aanpakken, met name de bundelingstool. Een van de belangrijkste redenen is de
ondernemingsstrategie t.a.v. netwerkontwikkeling en partners daarin. Deze strategie kan tot netwerkresultaten leiden die sterk afwijken van de theoretische ontwerpende en analytische activiteiten. De meerwaarde van de bundelingstool is er niettemin. Ze geeft een structuurbeeld van het mogelijke aantal Twin hub netwerken en hun compositie op de langere termijn.
Afbeelding 5 Samenhang van de aanpakken om kansrijke Twin hub netwerken te Identificeren 1. Hand- matig: 1. ETM: 2. Modal shift analyse: 3. Bunde- lings tool: Bronnen
Bryan, D. en M. O’Kelly, 1998, Hub location with flow economies of scale, in: Transportation Research B, vol. 32, no. 8, pp. 605-616.
Caris, A., C. Macharis en G.K. Janssens, 2008, Planning problems in intermodal freight transport: accomplishments and prospects, in: Transportation Planning and Technology, no. 31(3), pages 277-302. Crainic, T.C., 2000, Service network design in freight transportation, in: European Journal of Operational
Research, no. 122(2), pages 272-288.
Crainic, T.C. en G. Laporte, 1997, Planning models for freight transportation, in: European Journal of Operational Research, 97(3), pages 409-438.
Cordeau, J.F., P. Toth, en D. Vigo, 1998. A survey of optimisation models for train routing and scheduling, in: Transportation Science, no. 32(4), pages 380-404.
Analyse potentiële TH stromen Analyse kansrijke TH regio’s Keuze verbindingen, keuze hub en BE terminals, ontwerp diensten Analyse DTD prestaties en selectie con-currerende diensten en regio’s Sensitiviteit: Idem voor 50%, 30% en 20% van de potentiële stromen
Output in principe: concurrerende diensten, regio’s en stromen (AON) Output in WP 1: beste BE terminal in kansrijke TH achterland regio
Prijzen / kosten van railvervoer, terminals, VNT en wegvervoer Idem voor 50%, 30% en 20% van de potentiële stromen Input Input Input Input Input
Output: concurrerende diensten, regio’s en stromen t.g.v. modal shift (logit)
Input: HB-matrix, keuze BE terminals en hub(s), maximale grootte batch
Output: overzicht batches, treindiensten naar bundelingstype, belading, stromen op de hub, wegdiensten naar bundelingstype, kosten, impliciet modal split (“AON”)
LEGENDA: TH = Twin hub, ETM = Euro terminal model, BE = begin-en-eind, DTD = deur tot deur, AON = all-or-nothing, HB – herkomsten en bestemmingen, WP = work package
Groothedde, B., 2005, Collaborative logistics and transportation networks: a modelling approach to hub network design, PhD thesis, TRAIL Research School.
Grünert, T. en H.J. Sebastian, 2000, Planning models for long-haul operations of postal and express shipment companies, in: European Journal of Operational Research, no. 122(2), pages 289-309.
Janic, 2014, Modal shift analysis for the Twin hub pilot, upcoming, Delft.
Konings, R., Y. Kawabata, J. Kiel, E. Kreutzberger and M. Meijers, Mapping promising Twin hub regions, in: Kreutzberger et al., 2014, Identification of promising Twin Hub networks. Report of Work Package 1 of the Intermodal rail freight Twin hub Network Northwest Europe – project. Twin hub network project, Delft. Kreutzberger, E., R. Konings, S. Meijer, C. Witteveen, M. Meijers, (TU Delft) E. Pekin, C. Macharis (Free
University of Brussels), J. Kiel, Y. Kawabata (NEA/Panteia), W. Vos (Zeeland Seaports), 2014, Identification of promising Twin Hub networks. Report of Work Package 1 of the Intermodal rail freight Twin hub Network Northwest Europe – project. Twin hub network project, Delft.
Kreutzberger, E.D. and R. Konings, 2013, Twin hub network: an innovative concept to boost competitiveness of intermodal rail transport to the hinterland, TRB 92nd Annual Meeting Conference proceedings, Session Recent Research on International Trade and Intermodal Freight Transportation (221, CM), Washington D.C. Kreutzberger, E. en R. Konings, 2014, Feasibility of the Twin hub pilot network: from flows to costs in:
Kreutzberger et al., 2014, Identification of promising Twin Hub networks. Report of Work Package 1 of the Intermodal rail freight Twin hub Network Northwest Europe – project. Twin hub network project, Delft. Kreutzberger, E. en S. Meijer, 2014, Results direct from the tool, in: Kreutzberger et al., 2014, Identification
of promising Twin Hub networks. Report of Work Package 1 of the Intermodal rail freight Twin hub Network Northwest Europe – project. Twin hub network project, Delft.
Macharis C., 2000, Strategische modellering voor intermodale terminals. Socio-economische evaluatie van de locatie van binnenvaart/weg terminals in Vlaanderen. PhD Thesis, Vrije Universiteit Brussel, Brussels. Macharis, C. en E. Pekin, 2009, Assessing policy measures for the stimulation of intermodal transport: a
GIS-based policy analysis, Journal of Transport Geography, 17 (6) pp. 500-508.
Mayer, G., 2000, Strategische Logistikplaning von Hub&Spoke-Systemen, DUV, Gabler Edition Wissenschaft, Darmstadt.
Meijer, S., 2012, Solving the Twin hub Bundling Problem, Master’s Thesis, TU Delft.
Newman, A.M. and C.A. Yano, 2000, Scheduling direct and indirect trains and containers in an intermodal setting, in: Transportation science, no. 34(3): pages 256-270.
Pekin, E. en C. Macharis, 2014, The Euro terminal model, in: Kreutzberger et al., 2014, Identification of promising Twin Hub networks. Report of Work Package 1 of the Intermodal rail freight Twin hub Network Northwest Europe – project. Twin hub network project, Delft.
Pors, M., J. Tetteroo en C. van der Valk, 2013, Applicatie voor het Twin hub network project, TI3800 Bachelorproject, Delft Univerisity of Technology (EWI), Delft.
