POIR.01.01.01-00-0952/18

“Wybrane problemy optymalnego zarządzania eksploatacją taboru kolejowego i pracą drużyn trakcyjnych”

Beneficjent: DPK System Sp. z o.o.

Cel: Celem projektu jest opracowanie optymalizacyjnych algorytmów matematycznych i ich implementacja w  środowisku informatycznym pozwalającym na stworzenie kompleksowego systemu informatycznego opartego na nowoczesnej architekturze z wykorzystaniem  technologii WEB.

Zdiagnozowane przez Wnioskodawcę w ramach przeprowadzonych badań oczekiwania przewoźników kolejowych dotyczące funkcjonalności oprogramowania wspierającego proces planowania i zarządzania taborem oraz pracą drużyn pociągowych są zorientowane na potrzebę stworzenia nowego, zintegrowanego i wyposażonego w zaawansowane narzędzia optymalizacyjne systemu informatycznego. Potencjalni użytkownicy oczekują rozwiązań dopasowanych zarówno do ich specyfiki pracy, jak i ciągle zmieniających się wymagań i warunków obsługi przewozów.

Szczegółowym przedmiotem Projektu jest zbudowanie jednolitego, zintegrowanego systemu informatycznego wspierającego realizację powiązanych ze sobą czterech problemów planistycznych:

• Projektowanie i optymalizacja obiegów pociągów
• Projektowanie i optymalizacja zmian roboczych pracowników drużyn pociągowych
• Projektowanie i optymalizacja planu przeglądów i napraw pojazdów
• Symulacja i optymalizację przejazdów pociągów dla wskazanej linii obsługiwanej przez przewoźnika

Powyższe zagadnienia dotychczas nie zostały kompleksowo opracowane w sposób spełniający oczekiwania i wymagania stawiane przez przewoźników kolejowych. Chociaż dla części z opisanych powyżej zadań istnieją odrębne narzędzia informatyczne to brak jest zaawansowanych, zintegrowanych narzędzi, które umożliwiałyby optymalne planowanie w ww. zakresach w jednym systemie informatycznym. Celem projektu jest stworzenie takiego kompleksowego systemu, a w konsekwencji uzyskanie przez Wnioskodawcę dostarczającego systemy informatyczne dla przewoźników kolejowych, przewagi konkurencyjnej do roku 2022 na rynku globalnym. Wnioskodawca zakłada, że osiągnie ww. cel poprzez opracowanie innowacyjnego narzędzia informatycznego w technologii WEB na bazie nowych algorytmów opartych o techniki optymalizacji matematycznej, w tym o algorytmy metaheurystyczne np. ewolucyjne.

Projekt oparty jest o doświadczenia z budowy i wdrożeń systemu DPK Railways, przygotowane w ramach projektu narzędzie pozwoli na rozszerzenie funkcjonalności istniejących w obecnym systemie o nowe elementy:

1. Projektowanie i optymalizację obiegów pociągów (pojazdów trakcyjnych i obiegu składu wagonów).

Obieg pojazdów jest jednym z podstawowych elementów organizacji pracy przewozowej dla przewoźników pasażerskich, których przewozy opierają się o rozkład jazdy. Optymalne ułożenie obiegów pociągów jest kluczem zarówno do prawidłowej i efektywnej gospodarki pojazdami trakcyjnymi, jak i efektywnego zatrudnienia pracowników drużyn pociągowych, ponieważ na podstawie obiegów tworzone są zmiany robocze planowane w harmonogramach pracy drużyn pociągowych.

Przedsiębiorstwa kolejowe borykają obecnie się z problemem częstych zmian w rozkładzie jazdy pociągów, czego skutkiem jest konieczność częstego korygowania obiegów pojazdów. Na rynku nie ma dobrych narzędzi informatycznych wspomagających pracę planisty przy układaniu obiegów, najczęściej realizacja tego  zadania oparta jest wyłącznie na wiedzy, wyobraźni i doświadczeniu pracowników. Ze względu na wielowymiarowość tego planowania, tempo zmian i wzajemne uwarunkowania planowanych obiegów taka metoda pracy jest bardzo uciążliwa i nie zawsze pozwala na uzyskanie zadowalających ekonomicznie efektów. Nieefektywne zaplanowanie obiegów pociągów przekłada się wprost na konieczność posiadania większej ilości składów, co generuje nieuzasadnione nadmiarowe koszty dla przewoźników.

Zgodnie z oczekiwaniami przewoźników kolejowych współczesne, efektywne narzędzie informatyczne do  planowania obiegów pociągów poza prostymi narzędziami edycyjnymi powinno być wyposażone w wysokowydajne, zaawansowane algorytmy optymalizacyjne, których działanie w istotny sposób poprawia jakość tworzonych obiegów.

2. Projektowanie i optymalizacja zmian roboczych (służb) dla pracowników.

Jednym z trudniejszych zadań w organizacji pracy przewozowej dla przewoźników pasażerskich, których przewozy opierają się o rozkład jazdy jest zbudowanie odpowiedniego zestawu zmian roboczych dla pracowników drużyn trakcyjnych i konduktorskich.

Optymalne zbudowanie zmian roboczych pozwala zarówno uniknąć zakłóceń pracy przewozowej wynikających z braków obsady do obsługi pociągu, a przede wszystkim umożliwia realizację pracy przewozowej minimalną możliwą ilością pracowników przy maksymalnym wykorzystaniu ich potencjalnego, dostępnego zgodnie z przepisami prawa czasu pracy. Efektywne przygotowanie zmian roboczych jest podstawą do efektywnego wykorzystania zasobów ludzkich przewoźnika kolejowego.

Jest to szczególnie istotne w obecnym okresie czasu ze względu nie tylko na coraz wyższe koszty pracy ale także ze względu na brak na rynku pracy wykwalifikowanych pracowników drużyn pociągowych.

Podobnie jak w przypadku konstruowania obiegów pociągów tak i dla konstruowania zmian roboczych częste zmiany w rozkładzie jazdy pociągów skutkują koniecznością częstego korygowania zmian roboczych. Również w tym przypadku brak informatycznych narzędzi wspomagających planistę zmian roboczych, skutkuje realizacją tego zadania w oparciu wyłącznie o wiedzę, wyobraźnię i doświadczenie pracowników.

Nieefektywne ułożenie zmian roboczych przekłada się wprost na konieczność posiadania większej ilości pracowników oraz ponoszenie kosztów nieefektywnego czasu pracy w którym nie jest wykonywana praca przewozowa.

Oczekiwane przez Przewoźników kolejowych narzędzie optymalizacji zmian roboczych będzie umożliwiać tworzenie optymalnego zestawu zadań dla pracowników na określony okres rozliczeniowy z uwzględnieniem między innymi takich uwarunkowań jak:

• minimalizacja liczby zmian roboczych do obsługi danego rozkładu jazdy,
• minimalizacja czasu przejazdów pasażerem,
• minimalizacja czasu nieefektywnego (przejścia, pogotowia, oczekiwanie na stacji zwrotnej, itp.),
• konieczność nabycia uprawnień przez zespół drużyn pociągowych.

3. Projektowanie i bieżącą aktualizację planu przeglądów i napraw pojazdów.

Prawidłowa gospodarka pojazdami trakcyjnymi jest jednym z ważniejszych czynników mających wpływ na jakość obsługi pasażerów oraz kondycję finansową przedsiębiorstwa kolejowego. Operator musi posiadać odpowiednią ilość taboru do realizacji zadań przewozowych. Zasoby taborowe muszą być tak dobrane aby zapewnić ciągłość obsługi przewozowej a jednocześnie umożliwić bezproblemowe serwisowanie pojazdów. W przypadku operatorów kolejowych można rozróżnić przeglądy (poziom utrzymania P1 i P2) oraz naprawy (poziom utrzymania P3 do P5). Przeglądy jako zdarzenia o krótkim czasie trwania (od kilku godzin do 1 doby) realizowane są stosunkowo często, natomiast naprawy wymagają znacznie dłuższego czasu wyłączenia pojazdu z eksploatacji (nawet kilka miesięcy) i wykonywane są co kilkanaście miesięcy, a nawet kilka lat.

Odpowiednie zaplanowanie w dłuższej perspektywie czasu realizacji takich działań serwisowych jest niezwykle istotne dla operatora, gdyż zabezpiecza go przed sytuacją w której w wyniku konieczności wykonania serwisu pojazdów nie zostanie zrealizowana zakładana praca przewozowa, lub w celu realizacji serwisu konieczne są dodatkowe przejazdy techniczne bez pasażerów w celu dojazdu jednostki taboru do miejsca serwisu. Przygotowane w ramach projektu narzędzie umożliwi nadzór nad prawidłową gospodarką taborem w przedsiębiorstwie. Algorytmy będą zakładać zarówno wykorzystanie dostępnych danych jak i przewidywać scenariusze pracy pojazdów w przedsiębiorstwie i w perspektywie dokonywać autokorekty własnych obliczeń.

4. Symulację i optymalizację przejazdów pociągów na podstawie teoretycznych parametrów trasy oraz symulację rozkładu jazdy dla wskazanej linii obsługiwanej przez przewoźnika.

Operator kolejowy w okresie przygotowania nowego rozkładu jazdy jest zobowiązany do przygotowania projektu przejazdu pociągów, które zamierza uruchomić. Taki projekt jest następnie analizowany przez zarządcę infrastruktury (PLK), konfrontowany z potrzebami zgłoszonymi przez pozostałych przewoźników i odpowiednio akceptowany lub modyfikowany na etapie konstrukcji rozkładu jazdy w celu właściwej synchronizacji przejazdów i zachowania bezpieczeństwa przewozów.

Ciężar przygotowania propozycji obsługi przewozowej spoczywa na odpowiednich komórkach planistycznych przewoźnika, niejednokrotnie nie posiadających odpowiednich narzędzi umożliwiających zaprojektowanie przejazdów na poszczególnych liniach/trasach. Przy konstruowaniu planu przejazdu pociągu po każdym odcinku szlaku kolejowego musza być brane wszystkie uwarunkowania techniczne i terenowe (klasa szlaku, profil linii, masa brutto pociągu, prędkość maksymalna pojazdu, % masy hamującej, itp.).