sistem za optimizacijo vzdrŽevanja in … · 3.2 delovanje in razvoj sistema za upravljanje...

58
UNIVERZA V LJUBLJANI PROMETNOTEHNIŠKI INŠTITUT Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo 1000 Ljubljana, Jamova 2 Telefon: (061) 176-85-00, 125-07-01 Fax: (061) 125-06-92 PROJEKT: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN PROJEKTIRANJA CEST Faza 1 Končno poročilo INVESTITORJA: Republika Slovenija Ministrstvo za promet in zveze DRSC DARS d.d. NAZIV ORGANIZACIJE NOSILCA PROJEKTA: Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Prometnotehniški inštitut Jamova 2 1000 Ljubljana VODJA PROJEKTA: Prof. dr. Tomaž Kastelic, dipl.ing.grad. SODELAVCI: Dr. Marijan Žura, dipl.ing.grad. Mag. Bojan Strah, dipl.ing.grad. Mag. Dušan Fajfar, dipl.mat. Jure Kostanjšek, abs.grad. Jurij Velkavrh, abs.mat. Mag. Vinko Vodopivec, dipl.ing. grad., DRSC Predstojnik FGG-PTI Prof.dr. Tomaž Kastelic, dipl.ing.grad. Ljubljana, april 1997

Upload: others

Post on 30-Aug-2019

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

UNIVERZA V LJUBLJANI PROMETNOTEHNIŠKI INŠTITUT Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo

1000 Ljubljana, Jamova 2

Telefon: (061) 176-85-00, 125-07-01 Fax: (061) 125-06-92

PROJEKT:

SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN PROJEKTIRANJA CEST

Faza 1

Končno poročilo INVESTITORJA:

Republika Slovenija Ministrstvo za promet in zveze

DRSC

DARS d.d. NAZIV ORGANIZACIJE NOSILCA PROJEKTA:

Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Prometnotehniški inštitut

Jamova 2 1000 Ljubljana

VODJA PROJEKTA: Prof. dr. Tomaž Kastelic, dipl.ing.grad. SODELAVCI: Dr. Marijan Žura, dipl.ing.grad. Mag. Bojan Strah, dipl.ing.grad. Mag. Dušan Fajfar, dipl.mat. Jure Kostanjšek, abs.grad. Jurij Velkavrh, abs.mat. Mag. Vinko Vodopivec, dipl.ing. grad., DRSC Predstojnik FGG-PTI

Prof.dr. Tomaž Kastelic, dipl.ing.grad. Ljubljana, april 1997

Page 2: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

2

Prometnotehniški inštitut, FGG

VSEBINA

1. UVOD .................................................................................................4

2. CILJI...................................................................................................4

3. ANALIZA ORGANIZACIJE UPRAVLJANJA Z VOZIŠČI..................5

3.1 Posnetek obstoječega stanja.................................................................................................. 5

3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest ............................................. 5 3.2.1 Računalniški sistem........................................................................................................... 5 3.2.2 Vhodni podatki ................................................................................................................... 6 3.2.3 Interpretacija in prikaz rezultatov....................................................................................... 7

4. SISTEM ZA GOSPODARJENJE Z VOZIŠČI HDM-4 ........................8

4.1 Dosedanje aktivnosti ............................................................................................................... 8

4.2 Izbor sistema ............................................................................................................................ 8

4.3 Splošno o sistemu ................................................................................................................... 8

5. NOVE FUNKCIJE PROGRAMSKE OPREME...................................9

6. ZASNOVA SISTEMA .........................................................................9

6.1 Aplikacije paketa HDM-4........................................................................................................ 10 6.1.1 Osnovne aplikacije .......................................................................................................... 10 6.1.2 Dodatne aplikacije ........................................................................................................... 10

6.2 Skupine podatkov .................................................................................................................. 10 6.2.1 Študija.............................................................................................................................. 11 6.2.2 Podatki o vozilih............................................................................................................... 11 6.2.3 Podatki o cestni mreži ..................................................................................................... 11 6.2.4 Rezultati in poročila ......................................................................................................... 11

6.3 Sistemski vmesnik ................................................................................................................. 11

6.4 Uporabniški vmesnik ............................................................................................................. 12

6.5 Izboljšave modela HDM-4 ...................................................................................................... 12 6.5.1 Urejevalnik cestnih podatkov ........................................................................................... 12 6.5.2 Urejevalnik podatkov o vozilih ......................................................................................... 14 6.5.3 Modeliranje prometa........................................................................................................ 18 6.5.4 Moduli .............................................................................................................................. 19

6.6 Orodja za analiziranje ............................................................................................................ 21 6.6.1 Projektni nivo ................................................................................................................... 21 6.6.2 Programski nivo............................................................................................................... 22

Page 3: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

3

Prometnotehniški inštitut, FGG

6.6.3 Strateški nivo ................................................................................................................... 24

7. ZASNOVA PODATKOVNEGA MODELA........................................25

8. ZASNOVA VMESNIKA MED BCP IN HDM.....................................26

8.1 Uvod......................................................................................................................................... 26

8.2 Prenos podatkov .................................................................................................................... 26

8.3 Združevanje tabel ................................................................................................................... 28 8.3.1 Tipi podatkov ................................................................................................................... 28 8.3.2 Združevanje tabel na osnovi stacionaže ......................................................................... 29 8.3.3 Tipi združevanj................................................................................................................. 30

8.4 Analize..................................................................................................................................... 31 8.4.1 Analiza nad združenimi tabelami..................................................................................... 32

9. PILOTSKI PRIMER ..........................................................................32

9.1 Zasnova pilotnega primera.................................................................................................... 32 9.1.1 Kriteriji za razdelitev mreže na skupine........................................................................... 33 9.1.2 Alternative ukrepanja....................................................................................................... 33 9.1.3 Pogoji ukrepanja.............................................................................................................. 33 9.1.4 Pregled vhodnih podatkov ............................................................................................... 33

9.2 Zagon programa ..................................................................................................................... 34

9.3 EBM.......................................................................................................................................... 35 9.3.1 Uvod ................................................................................................................................ 35 9.3.2 Vhodni podatki in delovanje EBM.................................................................................... 35 9.3.3 Rezultati EBM.................................................................................................................. 35

9.4 Analiza občutljivosti............................................................................................................... 36

9.5 Problemi pri delovanju........................................................................................................... 36 9.5.1 HDM................................................................................................................................. 36 9.5.2 EBM ................................................................................................................................. 36

9.6 Rezultati pilotnega primera ................................................................................................... 36 9.6.1 Rezultati na nivoju celotne cestne mreže........................................................................ 37 9.6.2 Rezultati na nivoju enega projekta .................................................................................. 38

9.7 Zaključek ................................................................................................................................. 43

10. PRILOGE .........................................................................................44

Page 4: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

4

Prometnotehniški inštitut, FGG

1. Uvod Učinkovita cestna transportna mreža je pomemben faktor ekonomskega in socialnega razvoja vsake države. Izgradnja in vzdrževanje cest zahtevata velik delež državnega proračuna, še večji pa so operativni stroški vozil, stroški potovalnih časov in stroški vplivov na okolje, zato je optimizacija prometnega sistema za državo vitalnega pomena. Ministrstvo za promet in zveze je v prejšnjem mandatnem obdobju doseglo na tem področju velike rezultate. Sprejeta sta Nacionalni program izgradnje avtocest v Republiki Sloveniji in Nacionalni program razvoja železniškega omrežja. V pripravi sta dokumenta Prometna politika in Nacionalni program razvoja in vzdrževanja državnih cest. Vendar pa s sprejetjem programov in njihovo izvedbo delo še ni končano, temveč je potrebno stalno spremljanje in preverjanje ujemanja napovedi z dejanskim stanjem ter ukrepanje v primeru odstopanja. To je potrebno tako na strateškem nivoju, kjer z različnimi instrumenti poskušamo doseči zastavljene cilje prometne politike, kot na operativnem nivoju, kjer s spremembo kratkoročnih in srednjeročnih planov poskušamo doseči želene standarde stanja cestne mreže. Ključna faktorja za spremljanje učinkovitosti prometne politike in programov sta torej kompleksen transportni informacijski sistem in ustrezni modeli za napovedovanje prometa, stanja vozišč ter ekonomsko vrednotenje potrebnih ukrepov. Tega se ministrstvo in njegove službe nedvomno zavedajo, saj so podprli številne projekte, ki so osnova za učinkovito spremljanje stanja in ukrepanje npr. Transport Master Plan, katerega rezultat je računalniški model slovenskega prometnega omrežja in Revidirane smernice za izdelavo študij upravičenosti. Poleg teh dveh projektov, ki sta že končana, je ministrstvo podprlo tudi pričujočo raziskovalno nalogo z naslovom Sistem za optimizacijo vzdrževanja in projektiranja cest. Za sprejemanje odločitev je potrebno zagotoviti zbiranje potrebnih podatkov, njihovo hranjenje ter obdelavo. Z ustreznimi podatki lahko zagotovimo natančne in kvalitetne odločitve. Zbrani podatki nam omogočajo oceniti trenutno stanje cest, planirati potrebna vzdrževalna dela, predvideti stanje cest v bodoče glede na izbrani način vzdrževanja ter oceniti stroške in koristi možnih alternativnih rešitev. Na osnovi analiz teh ocen se odločimo za optimalne tehnične rešitve. 2. Cilji Na področju gospodarjenja z vozišči je potrebno vzpostaviti sistem, zasnovan na najsodobnejši metodologiji in tehnologiji, ki bo v največji meri ustrezal našim prometnim, geografskim, klimatskim in drugim razmeram. Sistem mora, poleg splošnih zahtev sodobnega gospodarjenja z vozišči, omogočati tudi enostavno integracijo v obstoječi informacijski sistem cestnega gospodarstva in izmenjavo informacij z Banko cestnih podatkov preko ustreznih programskih vmesnikov.

Page 5: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

5

Prometnotehniški inštitut, FGG

3. Analiza organizacije upravljanja z vozišči 3.1 Posnetek obstoječega stanja Dosedanji načini upravljanja z vozišči niso bili integrirani v kompleten sistem, ampak so bili omejeni na posamezne faze, ki jih je bilo potrebno izvajati neodvisno, z ustreznimi vhodnimi podatki predhodnih faz. Upravljanje z vozišči je vsebovalo naslednje stopnje: • ocenjevanje in meritve • zasledovanje prometnih nesreč • tehnični kriteriji (kolesnice, MSI, ravnost) • ukrepi • ekonomski kriteriji • budgeting sistem Na ta način ni bilo omogočeno enotno vrednotenje, izbira ukrepov ter razporejanje proračunskih sredstev. 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste razvija sistem za upravljanje vzdrževanja vozišč, ki je v fazi prototipa. Pilotska verzija je namenjena le v testne namene, za nadaljni razvoj sistema pa morajo biti na razpolago potrebni kadri in podatki. Sistem je sestavljen iz treh delov: • Računalniški sistem • Vhodni podatki • Interpretacija in prikaz rezultatov

3.2.1 Računalniški sistem Sistem mora prikazati podatke na uporaben način, uporaba sistema mora biti enostavna, modeli morajo biti zanesljivi. 3.2.1.1 Razvoj modelov Sistem uporablja več modelov, ki se uporabljajo za optimiranje: • neravnost • ojačitev • stroški popravil • cestni kapital • cenovni model • stroški uporabnika

Page 6: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

6

Prometnotehniški inštitut, FGG

3.2.1.2 Izračun preostale življenjske dobe vozišča in potrebe po ojačitvi Preostala življenjska doba vozišča se izračuna na osnovi formul teorije elastičnosti, debelino preplastitve pa se določi s postopkom dimenzioniranja preplastitev. 3.2.1.3 Analiza in ažuriranje parametrov Poleg različnih modelov je potrebno analizirati in ažurirati še več parametrov: • diskontna stopnja • faktorji, ki se uporabljajo za določevanje učinkov ojačitve, ki jih ima preplastitev • potreba po maksimalni ojačitvi, ko je stara vezana nosilna plast izrabljena • standardne cene, ki se uporabljajo pri določanju cestnega kapitala • rast prometa 3.2.1.4 Splošni razvoj sistema V prihodnosti naj bi prišlo do razvoja sistema na naslednjih področjih: • vmesnik do Banke cestnih podatkov • statistične potrebe • spremembe zaslonov 3.2.2 Vhodni podatki Sistem mora razpolagati z natančnimi, ustreznimi in ažurnimi podatki. 3.2.2.1 Katalog preplastitev in ojačitev

Katalog preplastitev in ojačitev definira različne vrste asfalterskih del, ki jih sistem upravljanja vzdrževanja cest lahko izbere pri optimiranju. Vsaka vrsta asfaltiranja je opisana z materialnimi parametri, cenami na enoto in s kriteriji, ki povedo, kdaj se različne vrste lahko uporabljajo.

3.2.2.2 Katalog metod in strategije popravil Katalog metod popravil vsebuje cene na enoto metode popravil. Ob vizualnem pregledu se določi potreba po popravilu in izbere metoda popravila. Na tej osnovi sistem izračuna stroške opravila za vsak odsek.

3.2.2.3 Katalog dodatnih del Katalog podaja cene za dodatna dela, kot npr. dvig robnikov, dvig pokrovov za revizijske jaške...

3.2.2.4 Vizualni ogledi Vizualne preglede je treba izvajati enkrat letno. 12 vrst standardnih poškodb se opiše s površino (m2) ali z odstotkom (%) poškodovane površine. Zabeleži se tudi potreba po popravilu in metoda popravila. Oceni se preostala življenjska doba odseka.

3.2.2.5 Osnovni podatki iz BCP Iz BCP se uporablja naslednje podatke: • referenčni sistem

Page 7: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

7

Prometnotehniški inštitut, FGG

• geometrija • vrsta vozišča (asfalta) • prometne obremenitve

3.2.2.6 Meritve FWD Meritve defleksije s padajočo utežjo

3.2.2.7 Meritve vzdolžne in prečne neravnosti Stroški uporabnikov so v povezavi z vzdolžno neravnostjo, prav tako pa se meri in hrani tudi podatke o prečni neravnosti (kolesnicah).

3.2.2.8 Meritve drsnega trenja

Podatki vplivajo na končno odločitev o tem, kateri odsek je potrebno obnoviti.

3.2.2.9 Druge izmere Podatki o črnih točkah. Na teh mestih bo v bližnji prihodnosti potreben večji ukrep, zato preplastitev ne bo potrebna.

3.2.3 Interpretacija in prikaz rezultatov

Za celotno izkoriščenost sistema je potrebno ustrezno tehnično znanje, usposobljenost in zanimanje vsakega uporabnika. Uporabnik mora sodelovati pri procesu optimiranja in si ob tem pridobivati izkušnje.

Page 8: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

8

Prometnotehniški inštitut, FGG

4. Sistem za gospodarjenje z vozišči HDM-4 4.1 Dosedanje aktivnosti Prometnotehniški inštitut Fakultete za gradbeništvo in geodezijo je že leta 1991 začel aktivnosti na področju upravljanja s cestami oziroma vozišči. Za osnovo je bil izbran model HDM-III (Highway design and maintenance), katerega razvoj je financirala Svetovna banka. Model simulira celoten življenjski cikel neke prometnice in nam omogoča odločanje na osnovi ekonomskih kriterijev. Osnovni stroški, ki se upoštevajo pri analizi, so stroški izgradnje in vzdrževanja cest, operativni stroški vozil in stroški potovalnega časa. Stroški zamud, povzročenih z izgradnjo ceste, zastoji, nezgode in onesnaženje okolja so se lahko upoštevali kot t.i. zunanji stroški in jih je bilo potrebno izračunati posebej. HDM-III je integriran s programom Expenditure Budgeting Model (EBM), ki omogoča poiskati način financiranja v okviru danih možnosti z največjimi koristmi. Po aktivnih raziskavah modela smo ugotovili določene pomanjkljivosti. To so bile predvsem neupoštevanje vplivov zmrzovanja, zamud v križiščih, togih vozišč itd. Zaradi teh ugotovitev sistem ni bil prenesen v uporabo na DRSC. 4.2 Izbor sistema Osnove za odločitev izbora ustreznega orodja za izvajanje gospodarjenja z vozišči so bile priporočila, povzeta iz projekta "Revidirana navodila za izvajanje študij upravičenosti cestnih projektov", ki jih je izdelala dolgoletni tuji svetovalec DRSC t.j. DORSCH CONSULT v sodelovanju z Inštitutom Jožef Štefan, OMEGA consult d.o.o. in PNZ d.o.o., analiza primernosti prenosa tujih sistemov v naše okolje, predvsem pa odprtost izbranega sistema, ki zagotavlja kalibriranje vgrajenih modelov in poljubno samostojno nadgrajevanje. Odločili smo se za HDM-4 na podlagi omenjenih kriterijev, informacij iz Svetovne banke o nadaljevanju razvoja sistema HDM, ki naj bi upošteval vse pomankljivosti, zaradi katerih je bil v preteklosti zavrnjen in bogatih izkušenj pri delu z HDM modelom. 4.3 Splošno o sistemu Nova verzija programa (HDM-4) ima ugotovljene pomanjkljivosti odpravljene, poleg tega je program dopolnjen še s številnimi novimi funkcijami ter razvit v novi tehnologiji. Seveda samo nabava računalniškega programa ne zadošča. Potrebno je vzpostaviti povezavo z ostalimi segmenti informacijskega sistema za gospodarjenje s cestami, ki na DRSC že obstajajo. To so paketi, ki jih je razvil PTI in sicer Banka cestnih podatkov, PROVAGIS - Sistem za analizo prometne varnosti ter KATSIG - Sistem za upravljanje s signalizacijo in opremo cest. Poleg tega je potrebno vzpostaviti oziroma revidirati sistem stalnega zbiranja podatkov o stanju vozišč in prometu ter kalibrirati nekatere parametre modela.

Page 9: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

9

Prometnotehniški inštitut, FGG

Nova verzija naj bi bila izboljšano orodje za razvoj ekonomskih in tehničnih ukrepov na področju gospodarjenja s cestami. Omogočala bo lažje in kompleksnejše sprejemanje odločitev pri planiranju, financiranju in načrtovanju proračuna, opazovanju ter upravljanju s cestnimi sistemi. V primerjavi s staro verzijo HDM-III, ki je omogočala obdelovanje le na nivoju projekta (homogenega odseka ceste), bo nova verzija v pomoč upravljavcem tudi za oceno, planiranje in razporejanje proračunskih sredstev na celotno cestno mrežo, ki predstavlja strateški nivo. 5. Nove funkcije programske opreme Podane so nove funkcionalnosti in izboljšave HDM modela: • Izboljšave na področju vsebine:

− zmožnost modeliranja prometnih tokov na območjih zgoščevanja prometa, − izboljšava obstoječih modelov operativnih stroškov vozil na osnovi

rezultatov najnovejših raziskav na področju porabe goriva, itd., − ocena podaljšanih potovalnih časov zaradi zastojev, ki so posledica raznih

del na cesti, − vplivi geometrijskih karakteristik ceste, prometa in stanja ceste na stopnjo

nezgod, vpliv izboljšav na cesti na prometno varnost, − integracija modelov za napoved vplivov škodljivih emisij ter hrupa na okolje, − novi modeli propadanja vozišč v različnih klimatskih pogojih, − integracija modelov za napoved vplivov odvodnjavanja na propadanje

vozišča, − izboljšanje modelov za napoved propadanja vozišča v različnih okoljih,

predvsem z upoštevanjem zmrzovanja in ekstremnih temperatur.

• Izboljšave na področju tehnologije: − nov grafični vmesnik:

− bolj prijazen uporabniku, − struktura v obliki menujev, − sistem za pomoč v okenskem okolju, − delovanje na različnih operacijskih sistemih; MS Windows, UNIX ali

OS/2, − modularna zgradba;

− uporaba posameznih modulov, − možnost vključitve lastnih modelov,

− povezava z zunanjimi sistemi: − dostop do zunanjih baz podatkov (BCP), − povezava z morebitnimi obstoječimi sistemi za gospodarjenje z

vozišči, − povezava z GIS sistemi.

Globalna zasnova modela HDM-4 je prikazana v prilogi 1.

6. Zasnova sistema

Page 10: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

10

Prometnotehniški inštitut, FGG

6.1 Aplikacije paketa HDM-4 6.1.1 Osnovne aplikacije HDM-4 omogoča tri nivoje planiranja: • Projektni nivo

Vrednotimo lahko enega ali več homogenih odsekov. Analiza poteka z izbranimi ukrepi in pripadajočimi cenami, preračunano letno glede na časovno obdobje trajanja analize. Za vsak ukrep je izvedena ekonomska analiza in izvrednotenje.

• Programski nivo Omogoča pripravo večletnega programa ukrepov za cestno mrežo in izbere optimalno kombinacijo ukrepov glede na proračunske omejitve. Cestna mreža se analizira po odsekih, ocene pa se izvrednotijo za vsak odsek in za vsako leto trajanja analize.

• Strateški nivo Analizira cestno mrežo kot celoto, za pripravo dolgoročnih planov potreb za vzdrževanje in razvoj cestne mreže glede na različne proračunske omejitve. Cestna mreža je razdeljena na odseke različnih dolžin glede na dane kriterije, npr. kategorija ceste, vrsta vozišča, stanje vozišča, osna obremenitev...

Za vsak nivo odločanja je razvita posebna aplikacija: • Aplikacija za analizo na projektnem nivoju (Project Analysis) • Aplikacija za analizo na programskem nivoju (Budget Analysis) • Aplikacija za analizo na strateškem nivoju (Strategic Network Analysis) 6.1.2 Dodatne aplikacije • Vehicle Fleet Manager: Urejevalnik podatkov o vozilih • RoadNet Manager: Urejevalnik cestnih podatkov • File Converter: Aplikacija za povezavo z zunanjimi bazami podatkov 6.2 Skupine podatkov

Page 11: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

11

Prometnotehniški inštitut, FGG

6.2.1 Študija Osnovna skupina vhodnih podatkov se imenuje študija. Datoteke, ki pripadajo študiji, se kreirajo in vzdržujejo z eno izmed treh osnovnih aplikacij paketa HDM-4. V študiji se definira: • vrsta oz. tip študije (projektni, programski, strateški nivo), • oblika študije (trajanje, velikost, izhodni podatki...), • ostali podatki: cestna mreža, za katero se izvaja študija, vozila, vključena v

študijo, osnovne cene za enoto.

6.2.2 Podatki o vozilih Datoteka s podatki o vozilih vsebuje podatke o voznem parku, ki so neodvisni od študije same in so uporabni pri več študijah hkrati. 6.2.3 Podatki o cestni mreži Datoteke s podatki o cestni mreži vsebujejo podatke, ki so neodvisni od študije same in so uporabni pri več študijah hkrati. Vsaka datoteka vsebuje podatke o cestnih odsekih, vozliščih in povezavah med njimi. 6.2.4 Rezultati in poročila Datoteke z rezultati vsebujejo sistemske rezultate, vhodne podatke, faktorje za kalibracijo modelov. Poročila so sestavljena iz tekstovnega in grafičnega dela, vsebujejo pa tudi tabele. Uporabnik lahko sam določi vsebino poročil. Omogočen je tudi prenos podatkov iz poročil v druga orodja za obdelavo in pregledovanje podatkov. 6.3 Sistemski vmesnik

Page 12: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

12

Prometnotehniški inštitut, FGG

Sistemski vmesnik je zgrajen v modularni obliki, ki omogoča uporabo posameznih modulov ter nudi možnost vključitve lastnih modelov. Možno je npr. zamenjati modele za izračun stroškov uporabnikov mreže z drugimi modeli, ki so bolj prilagojeni lokalnim razmeram. Prav tako kot je možno v HDM vključiti lastne modele oz. module, je možno obstoječe module HDM uporabiti v drugih PMS sistemih. 6.4 Uporabniški vmesnik

Nov grafični uporabniški vmesnik ima naslednje prednosti: • prijaznost do uporabnika, • struktura v obliki menujev, • sistem za pomoč v okenskem okolju, • delovanje na različnih operacijskih sistemih: DOS, MS Windows, UNIX, OS/2. Izbor in zagon posamezne aplikacije se izvede s pomočjo miške. 6.5 Izboljšave modela HDM-4 6.5.1 Urejevalnik cestnih podatkov

6.5.1.1 Elementi mreže

• Cestna mreža je opisana s sistemom vozlišč, povezav in odsekov, kar omogoča uporabo referenčnih sistemov, ki se že uporabljajo v

Page 13: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

13

Prometnotehniški inštitut, FGG

obstoječih PMS sistemih.

• Vozlišča predstavljajo točke, kjer pride do spremeb v karakteristikah prometnega toka, geometriji ceste, npr. mesta, meje, križišča... Tipi vozlišč: • križišča • vmesne točke • slepe točke

• Povezava je definirana med dvema vozliščema.

• Odsek je del povezave med vozliščema. Odsek je lahko razdeljen še na

pododseke.

Page 14: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

14

Prometnotehniški inštitut, FGG

• Uporaba vozliščnih točk (kot opcija) je namenjena analizi prometnih

tokov, prometne varnosti, hrupa, emisij... 6.5.1.2 Tipi mrež

• Fizična mreža Vsebuje geometrijski opis cest v mreži. Predstavljena je grafično, v dveh dimenzijah. Podatki se večinoma nanašajo na prostorsko lokacijo.

• Logična mreža Logična oz. administrativna mreža je sestavljena iz skupine povezav fizične mreže, ki predstavljajo neko funkcijo, npr. avtocestna, magistralna, regionalna mreža.

• Mreža glede na lastnosti Predstavlja zbir fizičnih ali logičnih lastnosti cestne mreže v razrede z namenom modeliranja fizičnih sprememb v cestnem sistemu v prihodnosti. Podatki vsebujejo stanje vozne površine, trdnostne parametre, prometne obremenitve, vzdrževanje...

6.5.1.3 Razdelitev ceste na odseke (segmente)

• Odseki konstantne dolžine Dolžina odseka je definirana glede na določene lastnosti, npr, geometrija, vrsta vozišča, teren in klimatske razmere.

• Odseki spremenljive dolžine Dolžina odseka je odvisna od vrednosti opazovane lastnosti (dinamična segmentacija).

6.5.1.4 Dvonivojska struktura podatkov • Prvi nivo vsebuje podatke, ki definirajo elemente cestne mreže; dolžina,

širina, vrsta vozišča, teren, klimatske razmere. • Drugi nivo vsebuje detajlne podatke, s katerimi se natančno definirajo

lastnosti elementov mreže, npr. struktura vozišča, materialne lastnosti, padavine...

• Namen takšne strukture podatkov je omogočiti uporabniku z omejenimi detajlnimi podatki analizo s privzetimi vrednostmi. Natančnejšo analizo pa lahko naredi z zamenjavo privzetih vrednosti z bolj natančnimi in lokalnim razmeram prilagojenimi podatki.

6.5.1.5 Ostale novosti

• Vsi podatki o cestni mreži so shranjeni na način, da omogočajo ponovno uporabo predhodno vnešenih podatkov.

• Velikost podatkovne baze je omejena samo z zmogljivostjo računalnika, kar omogoča obdelavo celotnih cestnih mrež.

• Zmožnost neposredne uporabe podatkov iz obstoječih PMS sistemov. 6.5.2 Urejevalnik podatkov o vozilih

Page 15: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

15

Prometnotehniški inštitut, FGG

6.5.2.1 Osnove

Lastnosti vozil so opisane v dveh skupinah: • podatki o razdelitvi v skupine vozil, ki sestavljajo promet na cestni mreži

Page 16: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

16

Prometnotehniški inštitut, FGG

• podatki, ki predstavljajo fizične in funkcionalne lastnosti vozil in

dogodkov, odvisnih od teh lastnosti

6.5.2.2 Razdelitev vozil:

• Na kategorije: • motorizirana vozila • nemotorizirana vozila

• Na razrede: • motorizirana vozila:

Page 17: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

17

Prometnotehniški inštitut, FGG

• osebna • dostavna • avtobusi • tovornjaki • motorna kolesa

• nemotorizirana vozila: • kolesa • tricikli • živalska vprega

• Na tipe: Tip vozil predstavlja vozila znotraj razreda z določenimi skupnimi relacijami za napoved potovalnih hitrosti in za oceno stroškov uporabe.

• Na skupine:

Skupina vozil predstavlja vozila, ki pripadajo določenemu tipu in za katere veljajo skupne relacije za izračun potovalnih hitrosti, stroškov uporabe...

6.5.2.3 Dvonivojska struktura podatkov

• Prvi nivo vsebuje podatke, ki definirajo lastnosti skupine vozil, kot npr. razred, tip, vrsta goriva, faktor ekvivalentne standardne osi...

• Drugi nivo vsebuje detajlne podatke, s katerimi se natančno definira lastnosti vozil določene skupine, npr. fizične lastnosti, uporaba vozil, cene na enoto in ostale parametre za kalibracijo modelov.

• Namen takšne strukture podatkov je omogočiti uporabniku z omejenimi detajlnimi podatki analizo s privzetimi vrednostmi. Natančnejšo analizo pa lahko naredi z zamenjavo privzetih vrednosti z bolj natančnimi in lokalnim razmeram prilagojenimi podatki.

6.5.2.4 Lastnosti skupine vozil

Kriteriji razporeditve v skupine:

• Velikost vozila / nosilnost Kriteriji so dimenzije vozila, skupna masa vozila, število sedežev, potovalne hitrosti, stroški potovalnega časa...

• Konstrukcija vozila Kriteriji so razporeditev in število osi, prostornina motorja, vrsta goriva, uporaba katalizatorja, število in velikost koles oz. gum...

• Uporaba vozila

Vozila s podobnimi lastnostmi, npr. velikostjo in nosilnostjo, se v različnih državah uporabljajo v različne namene, kar povzroča razlike pri potovalnih hitrostih, stroških uporabe, potovalnem času...

Page 18: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

18

Prometnotehniški inštitut, FGG

6.5.2.5 Ostale novosti • Sistem omogoča uporabo več različnih skupin Podatkov o vozilih. • Ni omejitve števila skupin vozil.

6.5.3 Modeliranje prometa S pomočjo vgrajenih modelov napove HDM-4 strukturo prometa, prometne tokove, prometne obremenitve in povezavo med karakteristikami ceste in prometnim tokom.

6.5.3.1 Povezava med karakteristikami ceste in prometom

6.5.3.1.1 Karakteristike ceste • Vrste cest

Od vrste ceste je odvisna kapaciteta, povezave med hitrostjo in pretokom vozil, vplivi širine ceste, ekvivalent potnik-vozilo. Primeri vrste ceste so enopasovna, dvopasovna, štiripasovna...

• Skupine cest glede na uporabo (v službo, rekreacijsko...) • Vpliv obcestja (pešči, kolesarji, mirujoči promet...)

6.5.3.1.2 Prometne obremenitve in struktura prometa Prometne obremenitve se podajajo kot PLDP za vsak tip vozil, definirano za vsak tip vozil kot promet v enem letu v obeh smereh / 365. Struktura prometa je podana kot delež vozil določenega tipa, ki uporabljajo neko cesto. Prometne obremenitve se preračunajo v število ekvivalentnih standardnih osnih obremenitev.

6.5.3.1.3 Osne obremenitve Za napoved vplivov prometa na propadanje vozišča in vzdrževanje se uporabljata dva načina podajanja osnih obremenitev: • Število osi, definirano kot skupno število vseh osi vseh vozil, ki

prevozijo določen prerez v enem letu • število ekvivalentnih standardnih osi, za vsak odsek in za vsako leto.

Na ta način se zajame vpliv različnih vozil na propadanje vozišča na enoten način.

6.5.3.1.4 Povezave med hitrostjo in pretokom S pomočjo teh povezav se lahko ekonomsko ovrednotijo izboljšave kapacitete ceste. Faktorji, ki vplivajo na povezave med hitrostjo in pretokom: • Kapaciteta

Definirana je kot maksimalno število vozil, ki lahko prevozijo nek cestni odsek v eni uri (skupno v obeh smereh)

• Hitrost prostega prometnega toka

Page 19: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

19

Prometnotehniški inštitut, FGG

Hitrost vozil pri nični oz. zelo majhni prometni obremenitvi. Nanjo ne vplivajo druga vozila, odvisna je le od fizičnih lastnosti ceste in nekaterih drugih, od prometa neodvisnih faktorjev.

• Hitrost nasičenega prometnega toka Hitrosti vozil se približajo hitrosti najpočasnejših vozil, prehitevanje je zaradi gostote oteženo.

• Cikli spreminjanja hitrosti V naravi pride do nihanj hitrosti med voznimi hitrostmi in hitrostmi nasičenega prometnega toka, kar vpliva na zgoščevanje prometa. Te nihanja se pojavljajo v ciklih, ki jih definiramo s številom in intenziteto.

6.5.3.1.5 Urne prometne obremenitve Zgoščevanje prometa je različno glede na uro dneva, dan v tednu in letni čas. Opisano je kot število ur v letu, ko je dosežena določena stopnja urnega pretoka.

6.5.3.1.6 Ocene prometnih tokov v prihodnosti Narava rast prometa Določanje stopnje rasti prometa ni enostavno, zato je priporočljivo narediti analizo za različne stopnje rasti. Poleg pričakovane stopnje rasti se definira še višje in nižje stopnje in ponovi analiza. Stopnje rasti se podajo na enega izmed dveh načinov: • Letna rast v odstotkih • Konstanten letni prirastek PLDP

6.5.3.1.7 Generiran promet Dodatni promet se pojavi zaradi izboljšav na nekem odseku, odvisen pa je od prihrankov potovalnega časa, stroškov uporabe, hitrejšega razvoja. Stopnje rasti se podajo na enega izmed naslednjih načinov: • Prirastek v odstotkih • Konstanten letni prirastek PLDP • Odstotek naravnega prometa • Porast odstotka rasti prometa za naravni in generirani promet • Drugi modeli, ki opisujejo povezavo med prometom in

potovalnimi stroški in časi. 6.5.4 Moduli Funkcionalna struktura je sestavljena iz naslednjih modulov:

• Promet Iz podatkov o tipih vozil, prometu, rasti prometa in faktorjev standardnih osnih obremenitev se napove promet in standardne osi v prihodnosti.

Page 20: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

20

Prometnotehniški inštitut, FGG

• Novogradnje Definicija novogradnje ali stanja po rekonstrukciji (prenovi).

• Propadanje vozišč in vplivi vzdrževanja Napoved stanja oz. propadanja vozišča, ocena alternativ vzdrževanja.

• Stroški uporabnika Stroški potovalnega časa in operativni stroški vozil so funkcija stanja ceste, potovalnih hitrosti vozil in spreminjanja vozil zs časom.

• Socialno – ekonomski stroški Prometna varnost, onesnaževanje okolja, hrup.

• Zunanji stroški in koristi Npr. stroški razvoja, vplivov na okolje.

• Ekonomsko vrednotenje Primerjava alternativ, odločanje na osnovi ekonomskih kriterijev (npr. neto sedaja vrednost NSV, interna stopnja donosa ISD, …).

• Vrednotenje učinkov, kjer ni možno neposredno izračunati stroške in koristi • Optimizacija

Modul omogoča izbiro optimalnih alternativ glede na različne proračunske omejitve.

Vsak izmed teh modulov lahko deluje samostojno, možno je uporabiti samo izbrane module za določene namene. Uporabnik lahko po potrebi tudi spreminja določene lastnosti modulov, predvsem z namenom kalibracije modelov. Možni načini kalibracije modelov ali uvajanja novih relacij: • zamenjava koeficientov z vrednostmi iz eksperimentov ali z vrednostmi, ki

odražajo lokalne vplive, • uporaba matematičnih formul s konstantami, ki jih lahko določi uporabnik, • uporaba popolnoma novih matematičnih formul, ki opisujejo določeno lastnost ali

vrednost, • uporaba zunanjih programskih procedur kot dodatek obstoječim modulom.

Page 21: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

21

Prometnotehniški inštitut, FGG

6.6 Orodja za analiziranje 6.6.1 Projektni nivo

Analiza na projektnem nivoju je namenjena konkretnemu ekonomskemu vrednotenju projekta.

6.6.1.1 Postopek analize na projektnem nivoju • Kreiranje študije, z imenom in opisom • Definicija elementov mreže

Podatke o mreži se prenese iz Urejevalnika cestnih podatkov. • Definicija tipov vozil, ki uporabljajo mrežo

Podatke o vozilih se prenese iz Urejevalnika podatkov o vozilih. • Opis obstoječih strategij vzdrževanja • Vnos prometnih podatkov

Prometni podatki so skupni za vse odseke neke povezave. • Definicija alternativ vzdrževanja • Določitev vplivov alternativ na določene lastnosti mreže (npr. na generiran

promet). • Definiranje zunanjih vplivov na alternative vzdrževanja • Definiranje različnih faktorjev za kalibracijo modelov propadanja vozišč,

potovalnih stroškov, prometne varnosti, emisij in hrupa. • Definiranje parametrov za ekonomsko vrednotenje; diskontno stopnjo, čas

trajanja analize... • Izbor želenih rezultatov, ki naj jih sistem prikaže • Zagon analize • Analiza občutljivosti 6.6.1.2 Alternative ukrepanja Alternativa je definirana kot uporaba neke strategije ukrepanja na nekem elementu mreže, strategija pa je sestavljena iz različnih ukrepov. Definicija alternativ poteka na naslednji način:

1. Izbor vrste vzdrževalnih ukrepov iz kataloga ukrepov Različni ukrepi so predvideni za različne vrste vozišč in različne vrste ukrepanja (rekonstrukcija, preplastitev, krpanje, novogradnja,...)

2. Definiranje ukrepa:

• kriteriji za izvajanje ukrepov Kriteriji se lahko podajo na dva načina: 1. predpisani ukrepi

• po količinah (npr. krpanje določenega procenta udarnih jam letno) • časovno (izvajanje ukrepa v določenih časovnih intervalih) • glede na promet (število vozil ali standardnih osi, ki prevozijo odsek)

2. ukrepi, odvisni od določenih parametrov

Page 22: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

22

Prometnotehniški inštitut, FGG

• stanje ceste • potovalne hitrosti • nesreče • operativni stroški vozil

• učinek • spremembe v geometriji ceste • vozišče (struktura, trdnost, vrsta zgornjega ustroja, stanje,...) • obcestje (karakteristike bankin,...)

• cena (ekonomska cena, finančna cena, razmerje do druge valute) 3. Določitev strategije s kombinacijo različnih ukrepov 4. Določitev alternative z določitvijo strategij posameznim odsekom 6.6.1.3 Rezultati analize na projektnem nivoju Analiza na projektnem nivoju omogoči izbiro najugodnejše strategije ukrepanja na nekem cestnem odseku oziroma izbiro najugodnejše alternative ukrepanja, sestavljene iz posameznih strategij za posamezne odseke. Za vsak odsek se, ločeno, izračuna vpliv različnih startegij ukrepanja, izračuna se neto sedanja vrednost in interna stopnja donosa. 6.6.2 Programski nivo Analiza na programskem nivoju je namenjena pripravi večletnega plana ukrepov in višine potrebnih sredstev. Analiza poteka za izbrane odseke posamično in oceni ukrepe in stroške za vsak odsek za celotno obdobje trajanja analize. Najpogosteje se uporablja za pripravo letnih ali srednjeročnih planov (dve do pet let). Cilj analize je • maksimizirati koristi (neto sedanja vrednost) • z danimi sredstvi maksimalno izboljšati stanje mreže (zmanjšanje hrapavosti) Razlika med analizo na projektnem in programskem nivoju je v natančnosti podatkov. Vhodni podatki za programsko analizo so bolj splošni, npr. IRI se podaja z opisno oceno kot dober, zadovoljiv, slab.

6.6.2.1 Postopek analize na programskem nivoju • Izbor osnovnih skupin podatkov • Izbor odsekov • Izbor voznega parka • Opis karakteristik prometa za izbrane odseke • Izbor in definiranje strategij 6.6.2.2 Vhodni podatki

Page 23: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

23

Prometnotehniški inštitut, FGG

• Podatki o odsekih (Urejevalnik cestnih podatkov) Izbor lahko poteka na dva načina: • Iz seznama Urejevalnika cestih podatkov • Po kriterijih Odseke, ki ustrezajo določenim kriterijem, lahko združimo v homogene skupine z določenimi lastnostmi.

• Podatki o vozilih (Urejevalnik podatkov o vozilih) • Podatki o študiji (ime, opis, ime datotek z rezultati) • Podatki za ekonomsko vrednotenje • Podatki za optimizacijo • Parametri analize (diskontna stopnja, valuta) • Proračunske omejitve (za investicije, za redno vzdrževanje, za posebne ukrepe) 6.6.2.3 Ekonomsko vrednotenje Izračuna se neto sedanja vrednost, interna stopnja donosa in razmerje med koristmi in stroški. Možno je izvesti dve vrsti analize: • Analiza celotne življenjske dobe • Analiza proračunskega obdobja.

6.6.2.3.1 Analiza celotne življenjske dobe Obdobje analize je od 15 do 30 let. Izračunane koristi in stroški so diskontirani na sedanjo vrednost. Izbrati je potrebno osnovno strategijo vzdrževanja, ki bo hkrati tudi primerjalna strategija in strategija, ki se bo izvajala na odsekih, kjer ni dovolj proračunskih sredstev za večje ukrepe. Analiza je primerna za oceno v primerih, ko se odločamo med majhnim številom različnih strategij, predvsem pri oceni ukrepov v prihodnosti na novogradnjah ali pri izboru ukrepov vzdrževanja v fazi priprave projektov. Problemi pa so naslednji: • Nenatančne napovedi rasti prometa za daljša časovna obdobja • Ocena stroškov vzdrževanja in stroškov uporabnikov je odvisna od propadanja

vozišč, v primeru ukrepanja ali v primeru osnovne strategije, rednega vzdrževanja. Propadanje je odvisno od prometa in od trajnosti ter kvalitete izvršenih ukrepov.

• Pri vrednotenju določenega ukrepa v prihodnosti je potrebno privzeti, da bo ekonomsko opravičljiv v času izvedbe in da bo na razpolago dovolj sredstev za izvedbo.

Glede na vse naštete probleme je vprašljivo izvajanje analiz za daljše časovno obdobje. Namen analize je določiti, katera dela se bodo izvajala v nekem obdobju in katera dela bodo preložena na kasnejši čas zaradi pomanjkanja sredstev. Na odsekih, kjer so dela preložena, se izvaja le redno vzdrževanje. Vse alternative se medsebojno primerja, preko stroškov in koristi, le za krajše obdobje.

6.6.2.3.2 Analiza proračunskega obdobja

Page 24: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

24

Prometnotehniški inštitut, FGG

Krajše analize, za proračunsko obdobje trajanja štiri ali pet let, se izvajajo z namenom zmanjšanja časa analize same zaradi obdelave velikega števila odsekov. Diskontirani stroški in koristi so izračunani samo za določeno proračunsko obdobje. Izvrši se primerjava med izbranimi alternativami in osnovno alternativo za vsak odsek. 6.6.2.4 Optimizacija Uporabljata se dva tipa metod optimizacije: • Deterministične metode

Najpogosteje se uporabljajo metode linearnega programiranja. Poleg njih pa še metode nelinearnega, dinamičnega programiranja in druge metode.

• Verjetnostne metode Uporabljajo se Markovska veriga, Metoda Monte Carlo, Metoda stohastičnega programiranja in Teorija strežbe.

6.6.2.5 Rezultati Rezultat analize na programskem nivoju je časovni razpored ukrepov za pripadajoče odseke, ki naj bi se izvajali v prihodnosti. 6.6.3 Strateški nivo Analiza na strateškem nivoju je namenjena dolgoročnemu planiranju razporeditve proračunskih sredstev, namenjenih za vzdrževanje cest. Analizira se cestna mreža kot celota, za oceno proračunskih potreb in razvoja stanja celotne mreže glede na različne proračunske omejitve. Analiza omogoča dolgoročno planiranje za obdobje 5 do 40 let, glede na proračunska sredstva, načine vzdrževanja in načine uporabe ceste. Rezultat analize je napoved spreminjanja določenih indikatorjev stanja ceste, kot npr. neravnosti, deformacij, stroškov uporabnikov, varnosti in vplivov na okolje. Cestna mreža se razdeli na skupine po kriterijih. Razlika med analizo na strateškem nivoju in analizo na programskem nivoju je v opisu cestne mreže, kjer se na programskem nivoju uporablja dejanske odseke cestne mreže, na strateškem nivoju pa se namesto odsekov in povezav uporablja skupine, s katerimi se modelira cestna mreža. Na nivoju programske analize se uporablja fizične odseke, na nivoju strateške analize pa se uporablja reprezentativne odseke cestne mreže, grupirane po določenih kriterijih. Ker so za obe vrsti analize (programsko in strateško) odseki osnovna enota za obdelavo, se uporablja na strateškem nivoju podobne metode za ekonomsko vrednotenje in optimizacijo kot na programskem nivoju.

6.6.3.1 Postopek analize na strateškem nivoju • Izbor osnovnih skupin podatkov

Page 25: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

25

Prometnotehniški inštitut, FGG

• Izbor cestne mreže • Izbor voznega parka • Opis karakteristik prometa • Definiranje načinov vzdrževanja • Določitev proračunskih omejitev ali želenega končnega stanja cestne mreže 6.6.3.2 Ekonomsko vrednotenje in optimizacija Modeli in postopek so podobni kot pri analizi na programskem nivoju. 6.6.3.3 Rezultati Analiza na strateškem nivoju predstavi rezultate na dva načina: • Dolgoročna napoved proračunskih potreb • Dolgoročni razvoj stanja cestne mreže Funkcionalnost HDM-4 je v primerjavi s HDM-3 (HDM 95) bistveno povečana, ker ni nobenih omejitev velikosti cestne mreže ali števila odsekov (skupin). Fizično omejitev predstavlja le zmogljivost računalniške opreme. 7. Zasnova podatkovnega modela Zaradi zamude pri razvoju HDM-4 modela je narejena zasnova podatkovnega modela na osnovi verzije modela HDM 95, ki se v fazi fizične izdelave ne bo bistveno razlikovala. Zasnova podatkovnega modela obsega tiste potrebne podatke, ki jih zahteva sistem in jih je mogoče pridobiti iz obstoječe banke cestnih podatkov ali drugih baz podatkov. Glavne skupine vhodnih podatkov: • podatki o cesti:

− geometrija, − zg. in sp. ustroj, − stanje vozišča, − prometna obremenitev, − ...

• podatki o vozilih: − osni pritiski, − karakteristike vozil, − poraba goriva, − vzdrževanje vozil, − ...

• standardi vzdrževanja:

Page 26: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

26

Prometnotehniški inštitut, FGG

− alternative vzdrževanja, − stroški na enoto, − ...

8. Zasnova vmesnika med BCP in HDM 8.1 Uvod Nastale terminske težave pri pripravi ustreznega podatkovnega modela zaradi zamude razvoja HDM-4 modela smo premostili z nadaljevanjem naloge v smeri zasnove vmesnika med sistemom za gospodarjenje z vozišči in banko cestnih podatkov (BCP). Podatki o geometrijskih karakteristikah cest, stanju vozišč (poškodbah) in prometu se vodijo v digitalni bazi, imenovani Banka cestnih podatkov (BCP). Nekateri izmed podatkov v BCP so v obliki, da jih z vmesnikom prenesemo direktno v HDM, večino podatkov pa je potrebno z ustreznimi postopki pripraviti za prenos v HDM. Vmesnik glede na dane kriterije izbrere ustrezne podatke iz BCP, jih uredi ali preračuna ter prenese v HDM. 8.2 Prenos podatkov Podatki se vodijo v datotekah formata dbf z določenim imenom. Ime datoteke je oblike _Xime.dbf. Tipi datotek: Podatki o študiji _Aime.dbf Podatki o cesti _Cime.dbf Podatki o vozilih osnovni podatki _Eime.dbf dodatni podatki _Fime.dbf Strategije cene za enoto _Gime.dbf definicija strategij _Hime.dbf Ukrepi ukrepi na netlakovanih voziščih _Iime.dbf

ukrepi na tlakovanih voziščih _Jime.dbf novogradnje _Kime.dbf zunanji stroški _Lime.dbf

Struktura tabel (polja): name, type, len, dec, idx, contents

Page 27: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

27

Prometnotehniški inštitut, FGG

S pomočjo forme se določi način izbora datotek, v katere se bodo prenesli določeni podatki. Datoteke se lahko izbere glede na tip ali pa splošneje.

Izbor med tipi A,C,E,F,G,H,I,J,K,L. Izbor skupin določenega tipa, v katere se bodo prenesli določeni podatki. S pomočjo ukaznih tipk je možno izbrati vse ali pa le določene skupine.

Potek prepisa podatkov: Določi se polje, v katerem se izbira zapiše (name), izbere se zapis (npr. Road length) in polje, kamor se bo določen podatek prepisal (contents). Glede na vrsto podatkov obstajata dva načina prepisa: • V vse skupine se bo prepisal isti podatek (npr. količina padavin).

Izpišeta se tip in velikost polja Vpiše se podatek za prepis v izbrane skupine (Nova vrednost).

• V skupine se prenašajo podatki, različni za posamezno skupino (npr. dolžina skupine) Izbere se tabela, v kateri se nahajajo podatki za prepis. Izbere se polje za prepis.

Page 28: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

28

Prometnotehniški inštitut, FGG

Določi se polje za iskanje, ponavadi ime skupine.

8.3 Združevanje tabel Orodje prepiše dve tabeli v novo tabelo, uporabnik izbere polja, ki bodo v novi tabeli. Združevanje se uporablja najpogosteje med tabelami BCP in tabelo Odseki_skupine. 8.3.1 Tipi podatkov Glede na to, ali se podatki vzdolž odseka spreminjajo, obstajata dva tipa podatkov: a.) Podatki, ki se na odseku ne spreminjajo: To so podatki, ki veljajo za cel odsek in se na odseku ne spreminjajo. Predstavljajo neke splošne karakteristike odseka. b.) Podatki, ki se na odseku spreminjajo: To so podatki, ki so vezani na stacionažo na odseku. Glede na tip podatkov se podatki, ki se na odseku spreminjajo, delijo v tri skupine:

• točkovni podatki: njihova vrednost je definirana le v točkah ali na kratkih

pododsekih, katerih dolžina je zanemarljiva. Podani so s stacionažo na odseku.

Page 29: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

29

Prometnotehniški inštitut, FGG

• zvezni podatki: njihova vrednost je definirana povsod na odseku. Podani

so z začetno stacionažo in veljajo do navedbe nove stacionaže z drugimi lastnostmi ali do konca odseka (npr. horizontalni potek, vzdolžni nagib, obrabna plast...).

• linijski podatki: njihova vrednost je definirana le na določenih pododsekih. Podani so s stacionažo začetka in stacionažo konca (npr. berme, bankine).

8.3.2 Združevanje tabel na osnovi stacionaže Posebna sistemska analiza omogoča združevanje podatkov tabel na osnovi stacionaže. Tako lahko uporabnik združuje podatke iz dveh ali več tabel ter jih kasneje analizira. Združevanje tabel npr. omogoča primerjavo podatkov o horizontalnem poteku (radiji) in širini vozišča. Združevanje tabel je odvisno od tipa podatkov v tabeli. Tako je možno združevati tabele z naslednjimi tipi podatkov:

Page 30: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

30

Prometnotehniški inštitut, FGG

linijski podatki brez prekrivanja pododsekov linijski podatki s prekrivanjem pododsekov točkovni podatki Tabele z linijskimi podatki brez prekrivanja pododsekov sestavljajo zapisi, ki imajo na izbrani stacionaži vedno največ en podatek (npr. radiji, vozni pasovi). Tabele z linijskimi podatki s prekrivanja pododsekov sestavljajo taki zapisi, kjer se na izbrani stacionaži lahko nahaja več podatkov v odvisnosti od lege (ograje, črte, bankine, itd.). 8.3.3 Tipi združevanj Glede na vrsto podatkov v tabelah, vmesnik omogoča naslednje tipe združevanj: • združevanje dveh tabel z linijskimi podatki brez prekrivanja pododsekov: izdela se

nova tabela, ki vsebuje podatek na vseh pododsekih, kjer je definirana vsaj ena tabela.

• združevanje točkovne tabele s tabelo z linijskimi podatki brez prekrivanja

pododsekov: izdela se nova tabela, ki vsem točkovnim objektom pripiše ustrezno vrednost tabele z linijskimi podatki.

• združevanje dveh tabel z linijskimi podatki, ena s prekrivanjem pododsekov,

druga brez: izdela se nova tabela, ki vsem pododsekom tabele s prekrivanjem pripiše ustrezno vrednost tabele podosekov brez prekrivanja.

Page 31: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

31

Prometnotehniški inštitut, FGG

Vmesnik omogoča izbiro ustreznih tabel za združevanje in izbiro polj, ki jih želimo v končni tabeli. Združimo lahko tudi več tabel hkrati ali pa združevanje nadaljujemo z novo tabelo.

8.4 Analize

Page 32: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

32

Prometnotehniški inštitut, FGG

8.4.1 Analiza nad združenimi tabelami Vmesnik uredi združeno tabelo po odsekih in izračuna povprečje.

9. Pilotski primer Izvajanje pričujoče raziskovalne naloge spremlja tudi pilotni primer na programskem nivoju z naslovom "Analiza vpliva proračuna na poenostavljeni mreži državnih cest", ki ga je zastavila DRSC in služi kot vodilo razvoja sistema za gospodarjenje z vozišči. Izvaja se analiza vpliva proračuna na obseg in vrsto vzdrževalnih ukrepov, na stanje cest ter ekonomiko predvidenih ukrepov in upravičenost financiranja. Cestna mreža je razdeljena po kriterijih vrste ceste, obsega prometa in stanje cest na homogene odseke. Ti posamezni odseki sestavljajo množico projektov, ki jih obdelujemo v 20-letnem proračunskem obdobju. S sistemom HDM95 in EBM primerjamo razvoj stanja cestne mreže glede na različne proračunske omejitve, vrednotimo in primerjamo različne vrste ukrepov na cestni mreži ter izvajamo ekonomske analize ter iščemo optimalne variante ukrepov. 9.1 Zasnova pilotnega primera

Page 33: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

33

Prometnotehniški inštitut, FGG

9.1.1 Kriteriji za razdelitev mreže na skupine • promet (nizek, srednji, velik) • stanje vozišča (nezadovoljivo (N), slabo (S), zelo slabo (ZS)) • kategorija ceste (M1, M2, R1, R2) Kriteriji za razdelitev mreže na skupine so prikazani v prilogi 2.

9.1.2 Alternative ukrepanja Za vsako skupino je predvidenih pet različnih strategij: • Primerjalna strategija vsebuje samo redno vzdrževanje in krpanje jam. • Redno vzdrževanje vsako leto in rekonstrukcija, ko je izpolnjen pogoj • Na odsekih S in N redno vzdrževanje in tankoslojna prevleka glede na

pogoj, sledi rekonstrukcija, ko je izpolnjen pogoj za rekonstrukcijo • na odsekih ZS in S preplastitev takoj, naslednja preplastitev, ko je izpolnjen

pogoj; na odsekih N se izvajajo preplastitve, ko je izpolnjen pogoj. • kombinacija rekonstrukcije in kasnejše preplastitve glede na pogoje

Predvidene strategije ukrepanja po skupinah so prikazane v prilogi 3. 9.1.3 Pogoji ukrepanja Pogoja za izvajanja ukrepov sta dva: • Ukrepi, ki se izvajajo, ko je izpolnjen določen pogoj • Ukrepi, ki se izvajajo ob določenem času Pogoji: • % poškodovane površine

pri tankoslojnih prevlekah: ko je poškodovane površine več kot 50 % • IRI:

preplastitve in rekonstrukcije se izvajajo, ko IRI preseže določeno vrednost. Po ukrepu je vrednost IRI 2.0 (definirano s strani uporabnika). Ponovno izvajanje ukrepov je spet odvisno od vrednosti IRI. Mejne vrednosti IRI za vse skupine so prikazane v prilogi 3 pri posameznih ukrepih.

9.1.4 Pregled vhodnih podatkov 9.1.4.1 Splošno • diskontna stopnja 6%

Page 34: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

34

Prometnotehniški inštitut, FGG

• valuta: US$ • trajanje analize: 20 let 9.1.4.2 Podatki o cestni mreži • geometrija: prenos iz BCP s preko vmesnika • količina padavin: 0,110 m/mesec (Iz Predštudije upravičenosti rekonstrukcije

ceste M10-9) • lastnosti in stanje vozišča: prenos iz BCP s preko vmesnika • povprečen IRI iz merjenj je bil povečan s faktorjem 1.5 za vse skupine • strukturno število je bilo izračunano z debelinskimi indeksi, podanimi v prilogi 4 • debelina nosilne in obrabne plasti: M1-14 cm, M2-12 cm, R1-10 cm, R2-8 cm • debelina tamponskega sloja: M1-36 cm, M2-35 cm, R1-34 cm, R2-33 cm • starost vozišča: M1-35 let, M2-30 let, R1-25 let, R2-20 let • CBR (%) posteljica: M1-15 %, M2-11 %, R1-7 %, R2-3 % • faktorji za kalibracijo modela:

• vpliv okolja: 2.17 (iz priročnika za uporabo HDM) • faktor začetka razpok: 1.5

• promet: vrednosti PLDP izračunane iz BCP • stopnja rasti: osebni avtomobili 4%, ostala vozila 3% 9.1.4.3 Podatki o vozilih • Osnovni podatki vzeti iz študije “Revised Guidelines for Highway Feasibility

Studies – Slovenia, Final Report, September 1996). • število potnikov (pri osebnih avtomobilih in avtobusih) izračunano iz podatkov

“Prometna študija: Magistralne in del regionalnih cest na Primorskem, Omega Consult d.o.o)

9.1.4.4 Cene za enoto

Navedejo se osnovne cene oz. najnižja cena ukrepa. Cena dražjega ukrepa se poda kot razmerje do osnovne cene. Vse cene se podajajo brez davka (ekonomska cena). • Redno vzdrževanje: 3500 USD / km / leto • Preplastitve: 1cm – 600 SIT/m2, 1.5cm – 800 SIT/m2, 2cm – 1000 SIT/m2 • Ura zamude potnika: 659,80 SIT (Iz predštudije upravičenosti rekonstrukcije ceste

M10-9) • Krpanje 2000 SIT/m2 • Cene rekonstrukcij in preplastitev – priloga 5

9.2 Zagon programa Zagon se izvede s pomočjo HDM – Loop Manager. Določi se vse potrebne vhodne datoteke ter izbere datoteke z rezultati, ki naj jih program shrani.

Page 35: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

35

Prometnotehniški inštitut, FGG

Rezultate za vseh 36 odsekov združi v skupno datoteko, prav tako pripravi vhodne datoteke za EBM in jih združi v eno datoteko. Vse vrednosti, ki jih program zapiše v izhodne datoteke, so nediskontirane. 9.3 EBM 9.3.1 Uvod EBM (Expenditure Budgeting Model) kot dodatek HDM se uporablja kot orodje za optimiziranje večletnih programov ukrepov na cestni mreži pod različnimi proračunskimi in drugimi omejitvami. Program izbere za vsak posamezen projekt optimalno strategijo ukrepanja, ki maksimizira Neto sedanjo vrednost vseh projektov. Projekti so podvrženi dvojnim omejitvam: • investicijske omejitve • omejitve pri rednem vzdrževanju Program omogoča tudi definiranje izbranih startegij, tistih, ki se na določenem projektu (skupini ali odseku) morajo izvesti in jih določi uporabnik glede na druge pogoje ali potrebe. 9.3.2 Vhodni podatki in delovanje EBM • branje vhodne datoteke (ki jo je pripravil HDM) • izbor diskontne stopnje • definiranje proračunskih obdobij • višina sredstev, ki so na razpolago za vsa časovna obdobja - omejitve

(investicijske in redno vzdrževanje) • definicija izbranih strategij • optimizacija • kreiranje izhodne datoteke 9.3.3 Rezultati EBM Analiza je bila narejena za različne višine letnega proračuna: 5,7,10,15,20 mrd SIT. Obdobje analize je bilo 10 let, definiranih je bilo 10 enoletnih proračunskih obdobij. Ne glede na višino proračunskih sredstev so bila sredstva za redno vzdrževanje enaka in sicer 3500 USD / km / leto. Vsebina izhodne datoteke: • EBM izpiše za vsako skupino izbrano strategijo ukrepanja, sedanjo vrednost

koristi, sedanjo vrednost investicijskih stroškov in sedanjo vrednost stroškov rednega vzdrževanja

• Za vsako proračunsko obdobje se ločeno, za investicije in redno vzdrževanje, izpiše višina sredstev, ki je na razpolago in višina potrebnih sredstev.

Page 36: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

36

Prometnotehniški inštitut, FGG

• Za vsako proračunsko obdobje se izpiše višina potrebnih sredstev, ločeno za investicije in redno vzdrževanje

Priloga 6: Strategije na posameznih odsekih, ki jih je izbral EBM, glede na višino letnega proračuna 9.4 Analiza občutljivosti Glede na rezultate pilotske študije se je izvajala tudi analiza vplivov spreminjanja določenih parametrov na razvoj stanja cestne mreže. • vrednost IRI po določenem ukrepu je bila lahko 1.2, 2.0, 3.0, 4.0 • višine diskontne stopnje 0, 6, 12 % • faktorji za začetek razpok: 1, 3, 5, 7 • faktorji za razvoj razpok 1, 3, 5, 7 • faktorji za razvoj udarnih jam: 1, 3, 5, 7 • Definiranje različnih vrst Izbranih strategij. Priloga 7: Povprečen IRI za celotno cestno mrežo, glede na vrednost IRI po ukrepu (1.2, 2.0, 3.0) 9.5 Problemi pri delovanju 9.5.1 HDM • Ker gre le za pilotsko študijo, je bil precejšen del vhodnih podatkov le ocenjen. • Za podatek o stanju zg. ustroja vozišča bi bil bolj primeren podatek defleksija, ki bi

jo lahko izmerili, strukturno število je bilo izračunano iz podanih vrednosti debelinskih indeksov in podanih debelin plasti.

9.5.2 EBM • Pri ostanku določenih sredstev v nekem letu, se sredstva prenesejo v naslednje

leto. • Pri definiciji Izbranih alternativ lahko preide do prekoračitve sredstev, ki so na

razpolago in ponovno je potrebno določiti Izbrane alternative. • Omejitev števila proračunskih obdobij na 10, v primeru 20-letne analize bi bilo

potrebno drugače definirati ta obdobja. • V primeru pomanjkanja sredstev v določenem letu bi se ukrep lahko prestavil za

eno leto, ko bo denarja dovolj, vendar bi lahko v tem primeru na določenem odseku postala bolj aktualna katera druga predvidena strategija. Za vrednotenje strategije, ki bi jo želeli prestaviti za eno leto, pa bi bil potreben ponoven zagon HDM.

9.6 Rezultati pilotnega primera

Page 37: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

37

Prometnotehniški inštitut, FGG

S pomočjo ustreznih orodij je možna nadaljna obdelava in prikaz rezultatov EBM in HDM, v tabelarični ali grafični obliki. 9.6.1 Rezultati na nivoju celotne cestne mreže • Diagram spreminjanja povprečne vrednosti IRI za celotno cestno mrežo glede na

različne višine proračuna

Začetno leto izvajanja analize je 1996. Vhodni podatki so iz leta 1995. Povprečna vrednost IRI se izračuna kot uteženo povprečje vrednosti IRI po skupinah glede na dolžine skupin. • Stolpčni diagram vseh stroškov (v 20 letih, v mio $), glede na različne višine letnih

proračunskih sredstev (mrd SIT). Celotni stroški so vsota investicijskih stroškov, stroškov rednega vzdrževanja, operativnih stroškov vozil in stroškov potovalnega časa.

povprecen IRI za celotno cestno mrezo

0

1

2

3

4

5

6

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

leto

IRI

5 mrd 7 mrd 10 mrd 15 mrd 20 mrd

Page 38: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

38

Prometnotehniški inštitut, FGG

Z večanjem letnega proračuna, namenjenega vzdrževanju cest se celotni stroški v 20 letnem obdobju zmanjšajo, saj se doseže kvaliteten nivo stanja cestne mreže. 9.6.2 Rezultati na nivoju enega projekta

Odsek S07: M1, največji promet (VP), najslabše stanje (ZS) Celotni vhodni podatki za skupino S07 so prikazani v prilogi 8.

Skupni stroski / letni proracun

23000

23500

24000

24500

25000

25500

26000

26500

5 7 10 15 20

mrd SIT

Page 39: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

39

Prometnotehniški inštitut, FGG

• Struktura Operativnih stroškov vozil odsek: S07 promet: VP stanje: ZS

stroški na 1000 km (v US$)

osebni gorivo 22,8 olja in maziva 7,6 gume 2,6 rezervni deli 43,1 vzdrževanje 36 posadka 0 amortizacija 57,3 obresti 44,7 potovalni čas 106,2

Struktura Operativnih stroškov vozil za vse tipe vozil (osebni, bus, LT, ST, TT, TP) v skupini S07 (M1, VP, ZS) je prikazana v prilogi 9. • Prikaz časovnega razporeda ukrepov in diagram spreminjanja IRI PLDP osebni 16196 bus 266

osebni

gume1%

gorivo7%

olja in maziva2%

rezervni deli13%

vzdrževanje11%

posadka0%

amortizacija18%

obresti14%

potovalni čas34%

Page 40: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

40

Prometnotehniški inštitut, FGG

LT 821 ST 863 TT 159 TP 1234

Izbrane strategije

S07: M1,vp, ZS strategy 1 RV strategy 2 RV+krpanje 100%

rekonstrukcija 4+12+40 IRI=6.0 strategy 3 RV+krpanje 100%

strategy 4 preplastitev 4+8 takoj RV+krpanje 100% preplastitev 6 IRI=3.0

strategy 5 rekonstrukcija 4+12+40 IRI=6.0 preplastitev 6 IRI=3.0

+---------------------------- Capital Operations ----------------------------+ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ First Second Third Fourth Fifth ¦ ¦ Year Strategy Strategy Strategy Strategy Strategy ¦ ¦ ¦ ¦ 1 1996 ¦ OVER ¦ ¦ 2 1997 ¦ ¦ ¦ 3 1998 ¦ RECO RECO ¦ ¦ 4 1999 ¦ ¦ ¦ 5 2000 ¦ ¦ ¦ 6 2001 ¦ ¦ ¦ 7 2002 ¦ ¦ ¦ 8 2003 ¦ ¦ ¦ 9 2004 ¦ OVER ¦ ¦10 2005 ¦ ¦ ¦11 2006 ¦ ¦ ¦12 2007 ¦ OVER ¦ ¦13 2008 ¦ ¦ ¦14 2009 ¦ ¦ ¦15 2010 ¦ ¦ ¦16 2011 ¦ ¦ ¦17 2012 ¦ OVER ¦ ¦18 2013 ¦ ¦ ¦19 2014 ¦ ¦ ¦20 2015 ¦ ¦ +----------------------------------------------------------------------------+

Page 41: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

41

Prometnotehniški inštitut, FGG

• Razpoke (%)

• Kolesnice (mm)

Page 42: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

42

Prometnotehniški inštitut, FGG

• Struktura celotnih stroškov glede na strategijo primer: strategija 4

preplastitev 4+8 takoj RV+krpanje 100% preplastitev 6 IRI=3.0

Struktura celotnih stroškov za vse izbrane strategije na odseku S07 je prikazana v prilogi 10.

Page 43: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

43

Prometnotehniški inštitut, FGG

9.7 Zaključek Sistem omogoča izbiro na strokovnem nivoju in je namenjen kot pomoč pri odločanju, saj je omejen le na ekonomsko vrednotenje projektov. Končna odločitev o izvajanju ukrepov pa je odvisna tudi od drugih vplivov. Skupni namen pa je zagotoviti ustrezno cestno transportno mrežo, ki naj bi omogočala udobno potovanje, nizke stroške uporabnikov, zmanjšala naj bi zastoje in škodljive vplive na okolje, omogočala boljše in hitrejše povezave. Z izbiro ustreznih ukrepov v pravem trenutku in s pomočjo proračunskega načrtovanja sredstev za vzdrževanje cestne mreže, bi se v obdobju 10 let dosegel zadovoljiv nivo cestne mreže, ki bi se v nadaljnem obdobju vzdrževal z minimalnimi stroški. Ljubljana, 30.06.97 Pripravila: mag. Bojan Strah, dipl. ing. grad. Jure Kostanjšek, abs. grad.

Page 44: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

44

Prometnotehniški inštitut, FGG

10. Priloge

Page 45: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

PRILOGA 1

Page 46: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

Uporabniški vmesnik

Struktura HDM 4

vozila

osnovni podatki

cestna mreža

Urejevalnik podatkov

strateška analiza

Orodja za analizo

projekt analiza

program analiza

Vmesnik

Zunanje baze podatkov

BCP

Poškodbe vozišč

Stroški uporabnikov

Vzdrževanje

Modeli

Socialno ekonomski

stroški

baza podatkov

Page 47: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

PRILOGA 2

Page 48: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

PRILOGA 3

Page 49: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

PRILOGA 4

Page 50: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

Struktura celotnih stroškov za skupino S07, za vse izbrane strategije

Page 51: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste
Page 52: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

Ekonomsko vrednotenje projekta – primerjava strategij Sedanja vrednost Stroškov investicij in vzdrževanja

Sedanja vrednost Stroškov uporabnikov

Page 53: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

Sedanja vrednost koristi

Neto sedanja vrednost in Interna stopnja donosa projekta za izbrane strategije. Prva strategija (RV – redno vzdrževanje) je primerjalna (do nothing). +---------------- Present Values and Internal Rate of Return ----------------+ ¦ ¦ ¦-Present Values at ¦ First Second Third Fourth Fifth ¦ ¦ 6.0% Discount Rate ¦ Strategy Strategy Strategy Strategy Strategy ¦ ¦ (Million ¦---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ¦ ¦ Dollars) ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Society ¦ 523.61 354.23 498.37 342.09 349.02 ¦ ¦ Agency ¦ 0.29 2.53 0.37 2.66 3.01 ¦ ¦ Capital ¦ 0.00 2.24 0.00 2.37 2.72 ¦ ¦ Recurrent ¦ 0.29 0.30 0.37 0.29 0.30 ¦ ¦ Road Users ¦ 523.32 351.71 498.00 339.43 346.01 ¦ ¦ Vehicle Operation¦ 478.94 316.62 455.36 304.65 311.06 ¦ ¦ Travel Time ¦ 44.38 35.09 42.64 34.78 34.96 ¦ ¦ Exogenous Cst-Bnf ¦ 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Net Present Value ¦ 0.00 169.37 25.24 181.52 174.59 ¦ ¦ (Net Benefits) ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦-Rate of Return (%) ¦ NA NONE NONE 265.7 NONE ¦ ¦ ¦ ¦ +----------------------------------------------------------------------------+

Page 54: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

Vhodni podatki za skupino S07 +----------------------------- Analysis Control -----------------------------+ ¦ ¦ ¦ Description S07 ¦ ¦ ¦ ¦ Run Date Day 25 Month 11 Year 96 ¦ ¦ ¦ ¦ Discount Rate (%) 6.0 ¦ ¦ ¦ ¦ Analysis Period (years) 20 ¦ ¦ ¦ ¦ Calendar Year of Initial Year 1996 ¦ ¦ ¦ ¦ Input Currency Name Dollars ¦ ¦ ¦ ¦ Output Currency Name Dollars ¦ ¦ ¦ ¦ Output Currency Conversion Multiplier 1.0000000 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +----------------------------------------------------------------------------+ +--------------------------- Road Characteristics ---------------------------+ ¦ Page 1/3 ¦ ¦ Description S07 ¦ ¦ ¦ ¦ Road Class (Paved/Unpaved) P ¦ ¦ ¦ ¦ GEOMETRY ¦ ¦ Road Length (km) 8.4 Road Width (m) 7.9 ¦ ¦ One Shoulder Width (m) 1.1 Effective Number of Lanes . ¦ ¦ Rise & Fall (m/km) 9.0 Curvature (deg/km) 70.0 ¦ ¦ Superelevation (%) 0.0 ¦ ¦ ¦ ¦ ENVIRONMENT ¦ ¦ Altitude (m) 325 Rainfall (m/month) 0.1100 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +----------------------------------------------------------------------------+ +--------------------------- Road Characteristics ---------------------------+ ¦ SURFACE Surface Type 2 Page 2/3 ¦ ¦ Thickness: New Surfacing Layers (mm) 140 Old Surfacing Layers (mm) 0 ¦ ¦ ¦ ¦ BASE/SUBGRADE Base Type 1 Subgrade CBR(%) 15 ¦ ¦ If Cement Stabilized Base: Thickness of Base Layers (mm) 0 ¦ ¦ Resilient Modulus of Soil Cement (GPa) 0 ¦ ¦ ¦ ¦ STRENGTH Structural Number 3.17 Benkelman Beam Deflection (mm) . ¦ ¦ ¦ ¦ CONDITION Roughness (IRI) 4.6 Construction Fault Code 0 ¦ ¦ Area All Cracks (%) 24.2 Wide Cracks (%) 24.2 Potholes (%) 0.000 ¦ ¦ Ravelled (%) 6.8 Rut Depth (mm) 8 Rut Depth St. Deviation (mm) 2 ¦ ¦ ¦ ¦ HISTORY Surfacing Age (y) 30 Construction Age (y) 30 ¦ ¦ For Old Surfacing Layers, Previous Area of Wide Cracks (%) 0 ¦ ¦ ¦ ¦ DETERIORATION FACTORS Roughness-age Term 2.17 ¦ ¦ Cracking Initiation 1.50 Cracking Progression 1.00 ¦ ¦ Ravelling Initiation 1.00 Rut Depth Progression 1.00 ¦ ¦ Pothole Progression 1.00 Roughness Progression 1.00 ¦ +----------------------------------------------------------------------------+

Page 55: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

+--------------------------- Road Characteristics ---------------------------+ ¦ Page 3/3 ¦ ¦ ¦ ¦ TRAFFIC Light Medium Heavy Articulated ¦ ¦ Car Pickup Bus Truck Truck Truck Truck ¦ ¦ ¦ ¦ Average Daily Traffic 16196 0 266 821 863 159 1234 ¦ ¦ Traffic Growth (%) 4.0 4.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Change Traffic Growth in Year ¦ ¦ New Traffic Growth (%) . . . . . . . ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ CONGESTION ¦ ¦ ¦ ¦ Include Congestion Effects (Y/N) N ¦ ¦ Road Type ¦ ¦ Road Use ¦ ¦ Roadside Friction 1.00 ¦ ¦ ¦ +----------------------------------------------------------------------------+ +----------------- Vehicle Fleet Data - Required Parameters -----------------+ ¦ Page 1/2 ¦ ¦ Description 01 ¦ ¦ ¦ ¦ Light Medium Heavy Artic. ¦ ¦ BASIC CHARACTERISTICS Car Pickup Bus Truck Truck Truck Truck ¦ ¦ ¦ ¦ Gross Vehicle Weight (t) 1.230 0.000 17.600 7.485 18.000 25.000 40.000 ¦ ¦ ESAl Factor per Veh.(E4) 0.000 0.000 1.200 0.010 0.200 1.100 2.000 ¦ ¦ Number of Axles 2 0 2 2 2 3 5 ¦ ¦ Number of Tires 4 0 6 6 6 8 16 ¦ ¦ Number of Passengers 1.93 0.00 23.30 0.00 0.00 0.00 0.00 ¦ ¦ ¦ ¦ VEHICLE UTILIZATION DATA ¦ ¦ ¦ ¦ Service Life (yr) 13.0 0.0 7.0 5.0 8.0 8.0 5.0 ¦ ¦ Hours Driven per Year 1050 0 2980 2480 2980 3480 3480 ¦ ¦ Km Driven per Year 20000 0 80000 80000 80000 80000 160000 ¦ ¦ Depreciation Code 2 2 2 2 2 2 2 ¦ ¦ Utilization Code 1 3 3 3 3 3 3 ¦ ¦ Annual Interest Rate (%) 12.00 0.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 ¦ +----------------------------------------------------------------------------+ +----------------- Vehicle Fleet Data - Required Parameters -----------------+ ¦ Page 2/2 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Light Medium Heavy Artic. ¦ ¦ Car Pickup Bus Truck Truck Truck Truck ¦ ¦ ECONOMIC UNIT COSTS ¦ ¦ ¦ ¦ New Vehicle Price (C) 14885 0 216421 57750 75957 98564 124350 ¦ ¦ New Tire Price (C) 32.7 0.0 479.9 206.9 302.3 445.8 445.8 ¦ ¦ Maintenance Labor (C/hr) 11.42 0.00 13.14 13.14 13.14 13.14 13.14 ¦ ¦ Crew Cost (C/crew-hr) 0.00 0.00 11.85 6.10 6.39 7.19 14.15 ¦ ¦ ¦ ¦ Passenger Time (C/pa-hr) 1.70 0.00 0.90 0.00 0.00 0.00 0.00 ¦ ¦ Cargo Time (C/veh-hr) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 ¦ ¦ ¦ ¦ Gas/Petrol Price (C/lt) 0.22 ¦ ¦ Diesel Price (C/lt) 0.21 ¦ ¦ Lubricants Price (C/lt) 3.33 ¦ ¦ ¦ ¦ Note: C is the input currency defined in the Analysis Control Data ¦ +----------------------------------------------------------------------------+

Page 56: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

+-------------------- Strategies - Operations Unit Costs --------------------+ ¦ ¦ ¦ Description NOVE CENE ¦ ¦ ¦ ¦ Financial Economic ¦ ¦ Operation Unit Cost Unit Cost ¦ ¦ ¦ ¦ Grading (Currency per km of road graded) 0.0 0.0 ¦ ¦ Spot Regraveling (Currency per cu m) 0.00 0.00 ¦ ¦ Gravel Resurfacing (Currency per cu m) 0.00 0.00 ¦ ¦ Unpaved Routine Maintenance (Currency per km per yr) 0 0 ¦ ¦ ¦ ¦ Patching (Currency per sq m) 14.81 11.85 ¦ ¦ Resealing (Currency per sq m) 5.92 4.74 ¦ ¦ Overlay (Currency per sq m) 12.14 9.71 ¦ ¦ Reconstruction (Currency per sq m) 34.29 27.43 ¦ ¦ Paved Routine Maintenance (Currency per km per yr) 3500 2800 ¦ ¦ ¦ ¦ Construction (Thousands currency per km) 0.0 0.0 ¦ ¦ ¦ ¦ Note: The input currency is defined in the Analysis Control Data ¦ +----------------------------------------------------------------------------+ +------------------ Strategies - Definition of Strategies -------------------+ ¦ Page 1/2 ¦ ¦ Description S07 ¦ ¦ ¦ ¦ STRATEGY 1: RV ¦ ¦ Start in Year: 1996 Policy: redno vzdrževanje (Pav:RV )¦ ¦ ( )¦ ¦ ( )¦ ¦ ( )¦ ¦ ¦ ¦ STRATEGY 2: REK ¦ ¦ Start in Year: 1996 Policy: REKON M1 VP 4+12+40 IRI 6.0 (Pav:R_M1VP)¦ ¦ ( )¦ ¦ ( )¦ ¦ ( )¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Note: Strategy 1 is the base strategy for the economic analysis ¦ ¦ ¦ +----------------------------------------------------------------------------+ +------------------ Strategies - Definition of Strategies -------------------+ ¦ Page 2/2 ¦ ¦ STRATEGY 3: RV+KRPANJE ¦ ¦ Start in Year: 1996 Policy: REDNO VZDRŽEVANJE & KRPANJE 100% (Pav:RV_KR )¦ ¦ ( )¦ ¦ ( )¦ ¦ ( )¦ ¦ ¦ ¦ STRATEGY 4: prepl,takoj, prepl IRI 3.0 ¦ ¦ Start in Year: 1996 Policy: PREPL 4+8 TAKOJ (Pav:OV_4_8)¦ ¦ 1997 PREPL 6 IRI 3.0 (Pav:OV_6 )¦ ¦ ( )¦ ¦ ( )¦ ¦ ¦ ¦ STRATEGY 5: kombinacija ¦ ¦ Start in Year: 1996 Policy: REKON M1 VP 4+12+40 IRI 6.0 (Pav:R_M1VP)¦ ¦ 2005 PREPL 6 IRI 3.0 (Pav:OV_6 )¦ ¦ ( )¦ ¦ ( )¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +----------------------------------------------------------------------------+

Page 57: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

Povprecen IRI (IRI po ukrepu = 1.2)

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

run year

IRI

5 mrd7 mrd10 mrd15 mrd20 mrd

Povprecen IRI (IRI po ukrepu = 2.0)

0

1

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

run year

IRI

5 mrd7 mrd10 mrd15 mrd20 mrd

Page 58: SISTEM ZA OPTIMIZACIJO VZDRŽEVANJA IN … · 3.2 Delovanje in razvoj Sistema za upravljanje vzdrževanja cest Na Direkciji RS za ceste se v sodelovanju z dansko direkcijo za ceste

Povprecen IRI (IRI po ukrepu = 3.0)

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

run year

IRI

5 mrd7 mrd10 mrd15 mrd20 mrd