sou · GRB3104d5 · 2004-01-01 00:00:00 — Hur restriktiva sådana regler är kan i sin tur bero på hur sofistikerade signalsystem och andra tekniska installationer som en bana är utrustad med. Under tidtabelläggningsprocessen ställs operatörernas önskemål om att få tillgång till banan mot de begränsningar som de tekniska förutsättningarna innebär. Det ideala resultatet av processen för en operatör är att kunna köra de tåg man vill köra, vid de tider man föredrar och med maximala axellaster och hastigheter, utan att behöva bekymra sig om de tekniska begränsningar som ställs upp av infrastrukturen. Men endast vid enstaka tillfällen har banan en kapacitet som fullt ut kan tillgodose alla önskemål. Man måste därför hitta ett sätt att tillgodose operatörernas önskemål så bra som möjligt givet de tekniska begränsningar som ges av den till- gängliga infrastrukturen. Frågan är då vad som avgör operatörernas önskemål om tillgång till banan. I varje företag strävar man efter att producera för ett ekonomiskt överskott, att få in största möjliga intäkter och att göra detta på ett så billigt sätt som möjligt. För att maximera intäkterna måste man vara beredd att köra tåg när kunderna efterfrågar resor eller transporter. Efterfrågan från pendeltågsresenärer är särskilt stor under några morgon- och eftermiddagstimmar, och då måste fler tåg avgå och helst bör tågen vara långa för att många ska kunna följa med. Långdistanta resenärer drivs inte sällan av ett önskemål att vara framme för ett möte vid en bestämd tid, att kunna ansluta till flyget eller av andra behov som gör att man har önskemål som begränsar operatörens valfrihet när det gäller att välja avgångs- eller ankomsttider. Om man inte kan tillgodose önskemål av denna art på ett tillfredsställande sätt är det också svårt att fylla tågen med resenärer. Också godstrafiken måste ta hänsyn till de önskemål som kun- derna – i det här fallet köparna av frakter – har. Inte sällan styrs detta av den tid vid vilken en viss produkt lastas ut från en produk- tionsanläggning och kan lastas på tåget, exempelvis när en pappers- rulle kan placeras i en vagn. Andra gånger kan det vara avgångstiden för en färja till kontinenten som styr önskemålen om när tåget ska avgå från sin ursprungsstation. Åter andra gånger kan behovet av att ett tåg måste avgå vara mindre. Man kan till exempel tänka sig att timmertransporter har en relativt stor flexibilitet under förutsättning att en tillräcklig mängd virke av bestämda kvalitéer finns tillgänglig på destinationsorten senast en viss dag. Inte heller har mycket värdefulla transporter nödvändigt- vis särskilt stort behov av precision i tidtabelläggningen. Låt oss leka med tanken att ett tåg är lastat med guld som ska till en sär- skild målpunkt. Det är då kanske av begränsad betydelse att tåget går eller kommer fram vid någon viss tidpunkt, bara man från bör- jan är överens om vilka tider som gäller. Däremot kan det vara vik- tigt med precision när man transporterar färskvaror, grönsaker eller blommor med tåg. Operatörerna måste också hålla kostnaderna nere för den pro- duktion som ska utföras. Det betyder exempelvis att man strävar efter att behöva utnyttja så få lok som möjligt för en given trans- portuppgift. Detta genererar i sin tur det behov av sofistikerade omloppsplaner för såväl rullande materiel som personal som tidi- gare nämnts. Ju mer ojämnt kapacitetsutnyttjande, desto fler enheter tvingas man köpa in. Figur 1 illustrerar hur användning av lok varierar under en genomsnittlig vecka. Omkring midnatt under fyra av veckans dagar är behovet av lok som störst. Under samma är behovet halverat under förmiddagar och krävs ännu färre lok. Man bör notera att figuren inte visar behovet av reservkapacitet, lok under reparation etc. I den utsträckning man kunde fördela om – jämna ut – trafiken över dygnet eller veckan vore det därför också möjligt att minska behovet av rullande mate- riel, och därmed också att minska produktionskostnaderna, för en given transportuppgift. 3Samhällets förhållningssätt till fördelning av bankapacitet Vi har redan konstaterat att alla behov inte kan tillgodoses när en ny tidtabell ska läggas. Antalet önskemål som finns om att få köra tåg är större än den kapacitet som infrastrukturen har; kapaciteten är otillräcklig, åtminstone under vissa tider och i vissa delar av nätet. Man måste därför jämka på operatörernas önskemål genom att ändra på avgångstider, ställa tåg utefter banan eller låta (gods-) tågen gå andra vägar än den ginaste. I extremsituationer kan man tvingas att säga nej till önskemål om att få bedriva trafik. I ett integrerat företag av den typ som SJ var innan delningen kan man tänka sig att ansvarig personal försöker hantera avvägningarna för att maximera verksamhetens vinst. De tåg som bidrar så mycket som möjligt till verksamhetens resultat ska då ges företräde. Tåg som endast marginellt påverkar lönsamheten, eller tåg som tål att flyttas fram eller tillbaka mellan olika luckor i tid- tabellen utan att förlora intäkter eller dra med sig ökade kostnader, får stå tillbaka. Med tanke på den förändring av den organisatoriska strukturen som inneburit är frågan hur samhället bör för- hålla sig till denna uppgift i motsvarande beslutsituation. Vilka mål bör formuleras och hur ska man göra för att tillgodose de önskemål om tillgång till banan som fristående operatörer riktar mot den som har ansvar för tidtabelläggningen? Det är naturligt att formulera ett sådant mål som att man vill ha ut största möjliga samhällsekonomiska nytta av den infrastruktur som finns tillgänglig för användning, med de fel och ofullständig- heter som denna uppvisar. En sådan allmän formulering är emeller- tid inte till någon större operationell nytta. Vi vet närmare bestämt inte hur målet konkret ska kunna användas för att sålla mellan olika önskemål. Innebörden av begreppet samhällsekonomisk nytta måste därför konkretiseras. En del av denna nytta måste ha att göra med kundernas behov och önskemål. Pendlare, tjänsteresenärer och familjer på utflykt vill ha möjlighet att kliva på tåg som avgår som på bästa sätt tillgodoser just deras önskemål. Köpare av godstrans- porter måste kunna passa in transporten i sin produktionskedja eller anpassa transporten mot de kunder som man har någon stans längre ner i tillverkningsprocessen; man vill att tågens avgångstider anpassas för att så väl som möjligt tillgodose de behov man har. En annan del av svaret har att göra med produktionskostnaderna. Det ligger i samhällets intresse att kunna tillgodose kundernas önskemål så väl som möjligt, men att göra det till lägsta tänkbara resursuppoffring. Ju mindre rullande materiel och ju mindre perso- nal som behövs för att utföra transporterna, desto mer resurser finns kvar för att tillgodose andra angelägna behov i samhället. annan del av kostnaderna utgörs av de resurser som läggs ner för att hålla infrastrukturen tillgänglig för trafik. Medan den första delen av samhällsnyttan har att göra med kun- dernas önskemål har alltså den andra koppling till företagens kost- nader. För att kunna maximera samhällsnyttan behövs därför kun- skap om kundbehov, operatörernas förutsättningar och infra- strukturhållares olika åtgärdsalternativ för att få en bild av markna- dens efterfråga respektive av produktionskostnaden. Det finns en ginväg att ta för att kunna få fram denna kunskap. De som bedriver trafik har ju skaffat sig en bild av kundernas önskemål och värderingar. Utan sådana kunskaper är det i själva verket svårt för att inte säga omöjligt att kunna bedriva trafik på ett lönsamt sätt. Man kan därför vända sig till operatörerna för att få kännedom om både verksamhetens marknadssida och dess kost- nadssida. Man kan i själva verket med hjälp av ekonomisk teori visa att företagens ekonomiska utfall av att köra tåg – den företagsekono- miska vinsten – i många marknadssituationer väl representerar också den samhällsekonomiska nyttan av att bedriva trafik. Skälet är att kampen med konkurrenter tvingar de företag som finns i branschen att bli maximalt duktiga på att bedöma efterfrågan och på att pressa kostnaderna. Utan en sådan förmåga kommer man inte att kunna fortsätta i branschen. Konkurrensen begränsar också företagens möjligheter att kontrollera marknaden och därmed ta ut priser som ger otillbörliga vinster. Försök att tjäna stora pengar skulle bara bemötas av någon annan operatör som går in på mark- naden och erbjuder tjänsten till ett något lägre pris för kunden och därmed en något lägre vinst för företaget. Konkurrenstrycket är alltså den mekanism som hjälper till att disciplinera företag, att se till att de inte blir allt för stora. Men även om konkurrensen inom järnvägssektorn har ökat finns det flera nischer där någon operatör fortfarande har en stark position. Innebär detta att tilltron till konkurrensmekanismen som disciplinerande faktor blir svagare? Svaret är nekande eftersom järnvägen inom snart sagt samtliga delar av sin verksamhet möter en hård konkurrens från andra trafikslag. Såväl vägtrafik som i vissa nischer sjötransporter respektive flyg utgör alternativ till att använda järnvägen. Det vore därför svårt för en järnvägsoperatör att utnyttja en stark position på en del av marknaden. Genom att fråga operatörerna om deras ekonomiska värde av varje enskilt tåg kan den som lägger tidtabell därför få ett gott stöd i sina önskemål att få bästa utbyte av den infrastruktur som finns tillgänglig. Företagsekonomisk vinst utgör en indikator på det samhällsekonomiska värdet av att få tillgång till banan. Av avgörande betydelse för denna slutsats är att konkurrensen verkligen fungerar på ett tillfredsställande sätt. Diskussion kring det sätt på vilket SJ vunnit vissa upphandlade kontrakt under 1990- talet visar på betydelsen av denna förutsättning. En konkurrens- lagstiftning som med kraft hanterar situationer med uppenbart missbruk av dominerande ställning måste också av detta skäl till för att säkerställa en väl fungerande transportsektor. Somlig trafik bedrivs inte av operatörer i egen regi utan som ett uppdrag för en offentlig huvudman. Det finns i sådana situationer skäl att klargöra vem som ska representera marknadsbedöm- ningen. Den operatör som genomför uppdraget måste emellertid också i sådana situationer ha kunskap inte bara om sina egna kost- nader utan också i viss omfattning om marknadens efterfråga. måste den politiska beställaren klargöra vilka avvägningar som ligger bakom beslut om att genomföra trafik som inte hade kommit till stånd utan offentliga bidrag. En korrekt bedömning av trafikens samhällsekonomiska nytta förutsätter då ett nära sam- arbete mellan parterna. Man kan också tänka sig att den offentlige huvudmannen i egen regi skaffar in de tåglägen som behövs, det vill säga är den aktive i tidtabelläggningsprocessen. Operatören kör sedan tåg på ett helt fördefinierat sätt. På samma sätt kan privata godstransportörer vara med och skaffa sig tillgång till vissa tåglägen som man sedan utnyttjar genom att bedriva trafik i egen regi eller genom att köpa transporttjänsterna. 4Vilka är de principiella svårigheterna med att lägga tidtabeller? För att kunna lägga tidtabeller som maximerar samhällets nytta av tillgänglig infrastruktur måste man uppenbarligen ta fram informa- tion om operatörernas ekonomiska värde av olika tidtabellägen. Man måste ställa denna information mot de tekniska restriktioner som infrastrukturen ställer, de begränsningar på möjligheterna att tillgodose önskemålen som bristande kapacitet innebär. Det visar sig att båda dessa arbetsuppgifter ger upphov till sina egna problem. Det första problemet ligger i att verkligen få fram kunskap om operatörernas ekonomiska värde av att driva trafik. En förklaring kan vara att företaget helt enkelt saknar sådan kunskap; kanske räknar man på lönsamheten hos ett helt upplägg, inte ett enskilt tåg; kanske har olika delar av verksamheten – marknads- sidan respektive produktionssidan – inte fungerande kontakter med varandra, och så vidare. Det är emellertid rimligt att tänka sig att det är möjligt för varje operatör att – efter en tids anpassning – ta fram denna typ av ekonomiska värde av enskilda tåg. Det egentliga problemet är därför något annat. Det handlar om operatörens benägenhet att verkligen rapportera in den kunskap som efterfrågas. I själva verket inser var och en att man riskerar att få stå tillbaka för andras önskemål om man inte anger tillräckligt höga värden för sina tåg. Alla har därför goda skäl att uppge att det ekonomiska värdet av de tåg man vill köra är högt. Operatörerna har incitament att dölja det sanna värdet för att i stället överdriva nyttan av att få bedriva trafik. Man pratar därför om incitamentsproblemet med att få korrekt information. Om den som ska lägga tidtabell litar blint på den information som operatörerna lämnar om värdet av den trafik som ska bedrivas är det inte säkert att man verkligen kommer att kunna fastställa det bästa sättet att bedriva trafiken. Men det finns också svårigheter med den tekniska sidan av upp- giften att lägga tidtabeller. Låt oss jämföra järnvägssektorns situa- tion med de förutsättningar som avgör hur bilar har möjlighet att använda väginfrastruktur. Flertalet vägfordon framförs utan tid- tabell av det enkla skälet att föraren har möjlighet att väja för eller köra om andra fordon på ett helt annat sätt än vad som är möjligt på en järnväg. Inte ens med dubbelspår, där det ofta finns möjlighet att byta mellan spåren, har tåget samma rörlighet i sidled som en bil. Ett exempel illustrerar problemets natur. Vi tänker oss en enkel- spårig järnväg mellan två mötesstationer. Det går definitivt inte att låta två tåg mötas ute på en sådan sträcka. I själva verket kan det på ett sådant spår finnas ett tåg eller noll tåg, vare sig mer eller mindre. Om man installerar lämplig signalutrustning skulle det gå att få in två tåg som färdas i samma riktning på ban- avsnittet. Och med en framtida teknologi där kapaciteten inte bestäms av avståndet mellan två stationer utan av ett flytande säkerhetsavstånd runt varje tåg, skulle också mer än två tåg kunna färdas i samma riktning på spåravsnittet. Men på enkelspårsträckan mellan två stationer kan ändå aldrig två tåg mötas. Inte ens när man bygger dubbelspår utrustade med många kryss- växlar, och/eller med baliser som ligger tätt, kommer man undan den begränsning som svårigheten att röra sig i sidled innebär. På varje del av spåret som begränsas av två kryssväxlar kan det aldrig finnas annat än ett tåg eller noll tåg. Man säger på matematiskt fikonspråk att det finns en binär restriktion på det problem som ska lösas. Dilemmat är att det i princip inte finns några matematiska meto- der att lösa maximeringsproblem – att identifiera den lösning på alla intressekonflikter som ger den största samhällsekonomiska nyttan – när man begränsas av en sådan binär restriktion. Skälet är att antalet tänkbara lösningar växer extremt snabbt och att det sak- nas några självklara metoder för att leta efter nålen i höstacken, det vill säga den bästa lösningen. Ett exempel illustrerar problemet. Låt oss anta att fem tåg ska köras mellan och /under en och , tre från det ena hållet och två från det andra. Alla fem tågen har önskemål om att få köra . För enkelhetens skull tänker vi oss att sträckan består av tre lika långa enkelspårsträckor; – , – och – . En lösning på problemet att prioritera de fem tågen är att först låta tåg nummer I lämna och därefter låta tåg II avgå från som tåg I kommer till . som tåg I avgår från lämnar tåg IV och de två möts i . När de två tågen möts så avgår tåg III från och tåg V från . En alternativ strategi är att låta tåg I vänta i på att tåg IV kommit till ; man kan då i stället lägga (det första) tågmötet i . En tredje strategi vore att byta plats på det vi nu kallat tåg I och tåg III, som kanske är ett gods- respektive resandetåg, och så löpa igenom kedjan igen. Man måste således pröva varje tänkbar prioritering av tågen för att vara säker på att hitta den bästa lösningen. Det matematiska problemet är i själva verket så besvärligt att man inte har metoder att söka igenom alla de miljoner och miljar- der alternativa prioriteringsordningar som finns i stora nät med betydande trafik. Åtminstone tills relativt har det inte fun- nits matematiska hjälpmedel för att kunna räkna fram den bästa lösningen på denna typ av problem. Man pratar ibland om detta som optimeringsproblemet med att hitta samhällsekonomiskt effek- tiva tidtabeller. har emellertid ett forskningsprojekt bedrivits för att hantera såväl detta optimeringsproblem som det tidigare beskrivna incitamentsproblemet. Innan vi beskriver hur detta arbete har bedrivits och det tillvägagångssätt som har tagits fram ska vi emellertid ge en kortfattad karaktäristik av de principer som tillämpas när tidtabeller ska tas fram. 5 Dagens system för tidtabelläggning (november) lämnar samtliga operatörer in en lista med önskemål. Där anges vilka tåg man vill köra under den tidtabellperiod som inleds påföljande sommar (mitten av juni). Man specificerar också ungefär som man vill att tågen ska gå från ursprungsstationen. Genom att tågens gång- tider är kända har man därmed också indirekt angivit den ideala ankomsttiden till destinationen. Tågtrafikledningen tar hand om dessa önskemål och försöker inom sina sex regioner hitta en första lösning på de konflikter som ligger inbyggda i önskelistan. I det sammanhanget måste plane- ringen samordnas av tåg som passerar mellan två eller flera regio- ner. Prioriteringen baseras i betydande uppfattning på de tidtabeller som körs under innevarande tidtabellperiod. Man minskar på så sätt risken för att börja bearbeta tågupplägg som det blir svårt att hitta lösningar för. Dessutom används flera tumregler under arbe- tets gång. Exempelvis läggs långdistanta (person-) tåg och pendel- tåg ut i ett tidigt skede för att öka sannolikheten för att just dessa tåg, som anses ha särskilt stora behov av att tillgodose kundkrav, får hög prioritet. I konkurrenssituationer finns också en priorite- ringsordning som innebär att snabbtåg har prioritet före Intercity- tåg, som har prioritet före , och så vidare. Av central betydelse för att klara av arbetet är den kompetens och erfarenhet som ansva- rig personal har i planeringsfrågor. Efter det att ett första tidtabellförslag har utarbetats underställs detta operatörernas granskning. Man har då möjlighet att framföra synpunkter på hur de egna önskemålen tillgodosetts och också att justera sina önskemål, givet den lösning som man nu ser framför sig. Dessa synpunkter går tillbaka till tidtabelläggaren som – even- tuellt efter ytterligare iterationer – fastställer den nya tidtabellen . Man kan notera (åtminstone) följande problem med denna pro- cess: Beskrivningen av operatörernas önskemål om tidtabellägen är knapphändig. I princip ges en endimensionell lista över de tåg och avgångar som efterfrågas, dvs. man anger för varje tåg en enda (ideal) avgångstid. I den personliga kommunikationen mellan parterna har opera- törerna starka skäl att framhålla de problem som man ser med den tilldelning av tåglägen man ges. Ansvarig planeringsperso- nal kan därför ha svårt att avgöra om klagomål kring den preli- minära tidtabellen är obefogade eller berättigade. Detta har ovan kallats incitamentsproblemet. Processen använder sig inte av några tekniska hjälpmedel för att hitta den lämpligaste – den optimala – lösningen på de avväg- ningar som ska göras. har emellertid ett ritprogram utvecklats som minskar behovet av att med papper och linjal rita de grafiska tidtabeller som krävs för att säkerställa att en del av banan inte utnyttjas av mer än ett tåg åt gången. I koordineringen av tåg som passerar flera regioner finns av detta skäl inga garantier för att samma prioriteringsprinciper används i alla regioner. Den huvudsakligen hanteringen av processen innebär att det inte är möjligt att pröva mer än något fåtal lösningar; allt annat tar helt enkelt . Av samma skäl är det svårt att undersöka radikalt annorlunda lösningar på ett tidtabelläggningsproblem. Det finns därför all- tid en risk för att processen bygger in en viss grad av konserva- tism. 6 Interaktiv och datoriserad tidtabelläggning För att hantera de principiella och praktiska problem som är för- enade med uppgiften att lägga tidtabeller för tågtrafik har under ett omfattande forskningsarbete genomförts. Under de inledande åren syftade arbetet till att analysera de principiella aspekterna på de två huvudproblem som identifierats, det vill säga problemet med att få fram relevant information respektive proble- met med att identifiera den bästa av alla de många lösningar som finns. , tidigare Kommunikationsforskningsberedningen, var huvudfinansiär i denna del av arbetet. verklighetsnära tester gjorts av de metoder som utarbetats; Banver- ket har då finansierat en successivt allt större del av arbetet. Arbetet har bedrivits dels vid och sedermera vid Väg- och Borlängekontor, dels vid vid KTH. Som ett resultat av arbetet har flera vetenskapliga uppsatser och en avhand- ling publicerats respektive lagts fram; en referenslista finns längst bak i texten. Fortsättningsvis ges en beskrivning av en process som använder priser och som baseras på interaktiv budgivning via dator som utvecklats (avsnitt 6.1). Vi beskriver också en möjlig metod för att hantera tågomlopp liksom behovet att samordna avgångs- och ankomsttider för somliga tåg (6.2). Oavsett vilket exakt tillvägagångssätt för att ta fram tidtabeller som tillämpas måste några centrala moment med nödvändighet ingå. Ett sådant moment är att tidtabeller måste läggas med utgångspunkt från trafikens önskemål och ett annat att operatörerna ges möjlig- het att reagera på preliminära förslag innan en tidtabell fastställs. Den process som här ska beskrivas har dessa egenskaper men skil- jer sig från dagens tillvägagångssätt på några viktiga punkter. Operatörernas önskemål beskrivs på ett mera fullständigt sätt. Kommunikation mellan operatörer och den som är ansvarig för tidtabelläggningen hanteras elektroniskt. Önskemålen bearbetas och en syntes skapas med hjälp av en matematisk modell som systematiskt undersöker alternativa lösningar. Många olika tidtabellförslag prövas innan man slutligen sätter punkt för processen. Vi ska beskriva dessa punkter i tur och ordning. Operatörer av tåg vill få rätten att bedriva den trafik man ser ett kommersiellt värde av. Denna förutsättning gäller oavsett om ope- ratören bedriver verksamhet helt i egen regi eller om man kör tåg på uppdrag av en offentlig huvudman. På motsvarande sätt skulle en godstransportör som vill bedriva trafik i egen regi kunna reso- nera, även om transporten då utgör en integrerad del i en produk- tionsprocess i flera led. Varje trafikupplägg måste anpassas till den efterfrågan man söker tillgodose med hänsyn taget till den rullande materiel som finns till förfogande. Men ett trafikupplägg är normalt inte beroende av en specifik avgångstidpunkt; även om man inte skulle tilldelas den ideala tidpunkten kan man sannolikt ändå genomföra sin verksam- het. Vi har redan pekat på att marginalerna för somliga tåg är snäva men inte endimensionella; för att resenärer ska komma till sina möten måste avgången vara någonstans mellan halv sju och sju , men det finns ändå en halvtimmes tolerans. Andra (gods-) tåg har större toleranser och kanske kan avgå när som helst mellan (säg) sex och nio . Den process vi ser fram- för oss baseras därför på att varje operatör för varje tåg anger ett tidsintervall inom vilket man kan tänka sig att tåget ska avgå. Men även om ett tåg kan avgå inom ett tidsintervall finns inte sällan någon som är särskilt viktig, som åtminstone är lite bättre än alla andra. Det behövs därför ett system med vikter som innebär att den viktigaste tiden får särskild tyngd under proces- sen. Detta görs med hjälp av ett pris som sätts av operatören själv. Vi kan illustrera principerna med hjälp av figurerna 2 och 3.