Rewolucja cyfrowa nie rozegra się ponad głowami przewoźników towarowych

Według organizacji zrzeszających firmy sektora kolejowego, o przyszłości przewozów zdecyduje 5 kluczowych technologii. Jednocześnie ogromy wysiłek modernizacyjny, zwłaszcza w obszarze cyfryzacji, podejmują przewoźnicy towarowi, którzy w dostępnych już rozwiązanych widzą szansę na zwiększenie własnej konkurencyjności i zysków. Przedsiębiorstwa kolejowe nie chcą także, aby transformacja technologiczna rozegrała się ponad ich głowami. 

Według tegorocznego raportu Międzynarodowego Forum Transportu (ITF) fracht kolejowy na świecie urośnie z ok. 10,8 bln tkm w 2020 r. do poziomu pomiędzy 14 bln a 16,1 bln tkm w 2030 r. Dwie dekady później praca przewozowa wykonana przez globalny transport szynowy może wynieść od 25,2 bln do 28,1 bln tkm. Przyjmując nawet najmniej optymistyczne scenariusze rozwoju sektora, oznacza to skok o 30% do 2030 r. i 133% do 2050 r. Jeśli sprawdzą się przewidywania ITF, to procentowy wzrost pracy przewozowej na kolei będzie wyższy niż przypadku transportu drogowego i morskiego. 

Jedynie przewozy lotnicze uzyskają lepszy wynik, który w scenariuszu minimum szacowany przyrost sektora wyniesie blisko 184%. Warunkiem zbliżenia się do prognoz są jednak daleko idące inwestycje i wdrożenia technologiczne, które sprawią, że fracht kolejowy będzie drugim, po przewozach morskich, modelem transportu o najniższej intensywności węglowej (gCO2/tkm).

Przyszłość wielu technologii dla transportu kolejowego rozstrzygnie się w Europie i to nie tylko dlatego, że od lat realizowane są tu sektorowe programy modernizacji i cyfryzacji przewozów, ale także dlatego, że Europa jest globalnym potentatem wytwórczym na rynku produktów i usług dla całego kolejnictwa. Jeśli więc przewozy towarowe mają się powiększyć o ponad 130% w ciągu trzech dekad, to jest to świetna wiadomość dla firm na Starym Kontynencie, bo czeka je prawdziwa hossa. 

Z analiz opublikowanych przez Związek Europejskiego Przemysłu Kolejowego (UNIFE) wynika, że w samym tylko 2025 r. globalny rynek produkcyjny dla sektora kolejowego osiągnie wartość 204 mld euro i będzie rozwijał się w średnim tempie 2,3% rocznie. Największe wzrosty zanotuje Ameryka Łacińska (4,1%), zaraz po niej Europa Zachodnia (2,7%) i region Azji i Pacyfiku (2,6%). UNIFE podaje jednocześnie, że to przedsiębiorstwa zlokalizowane w Europie zaspokajają 46% światowego zapotrzebowania w zakresie projektowania, produkcji, utrzymania oraz remontów systemów transportowych, podsystemów, w tym także informatycznych oraz dostaw innych produktów związanych z sektorem kolejowym. Europejskie podmioty gospodarcze odpowiadają również za 84% wszystkich rozwiązań kolejowych wprowadzanych na własnym rynku, a według McKinsey odpowiadają także za ok. 60% światowej podaży na systemy kontroli i zarządzania ruchem. Szacowany przez UNIFE wzrost wartości rynku związany będzie także z rewolucją technologiczną obejmującą cały szereg obszarów dotyczących sektora.  

Co przyniesie rewolucja technologiczna na europejskim rynku frachtu kolejowego?

Oprócz znaczących zysków dla europejskich przedsiębiorstw produkujących na potrzeby kolejnictwa, także zwiększenie udziału transportu kolejowego w lądowych przewozach towarowych do 30% w 2030 r., a następnie do 50% w 2050 r. (na trasach powyżej 300 km). 

Takie cele postawili politycy przed sektorem na poziomie unijnym, a ich wypełnienie ma umożliwić m.in. realizowane w ramach programu „Horyzont 2020” Wspólne Przedsięwzięcie Shift2Rail (ang. Shift2Rail Joint Undertaking, S2R), którego zadaniem jest koordynowanie i projektowanie badań oraz innowacji (R&I) na rzecz poprawy usług kolejowych w Europie (pasażerskich i towarowych).

Inicjatywę podzielono co prawda na 5 odrębnych programów na rzecz innowacji (IP) oraz projekty przekrojowe (CCA), jednak ze względu na dużą współzależność, np. w ramach Europejskiego Systemu Zarządzania Ruchem Kolejowym ERTMS, automatyzacji, wydajności energetycznej i infrastruktury, poprawa na rynku towarowym (IP5) jest determinowana także przez sukces w innych obszarach. 

Niemniej jednak powodzenie do 2030 r. wszystkich prac realizowanych w ramach Shift2Rail ma dla przewozów towarowych oznaczać, m.in., że: całkowity, skumulowany koszt cyklu życia (LCC) ogółu przedsięwzięć kolejowych w obrębie frachtu kolejowego, od prac koncepcyjnych, projektowania, wytwarzania, instalowania, utrzymania i obsługi, aż po likwidację może zostać obniżony o 39,09%. Pojemność infrastruktury dla ruchu towarowego ma wzrosnąć aż o 93,59%, natomiast punktualność o 57%. 

Tyle w teorii i na papierze

W praktyce obecny kształt programów wewnątrz inicjatywy S2R, dysponującej w latach 2014-2020 budżetem w wysokości 920 mln euro, ma charakter głównie koncepcyjny, niekiedy nie kończący się na etapie prototypów, nie mówiąc już o wieloletnich testach, jeszcze odleglejszej produkcji masowej i wdrożeniach. Tym mają się zająć przyszłe programy integracyjne (ITD i SPD). 

Idea S2R zakłada wieloobszarowe implementacje zunifikowanych, niekiedy całkowicie nowych rozwiązań technologicznych na terenie całej Wspólnoty w reaktywnie krótkim czasie. Spektakularne efekty dla frachtu, jak niemal o 100% większa przepustowość mają być widoczne już 2030 r., choć dotychczasowy postęp prac może rodzić pewne wątpliwości co do podjętych zobowiązań.

Dla przykładu, żaden z programów na rzecz innowacyjności nie zrealizował planów założonych na rok 2020 r. Szczęśliwie, najlepszy wynik, tj. 98% osiągnięto w kluczowym dla całego sektora IP2 (zaawansowane systemy zarządzania i sterowania ruchem). W pozostałych obszarach nie przekroczono progu 84%, a najgorszy wynik (73%) przypadł w udziale IP5, czyli frachtowi kolejowemu. Nie lepiej było w latach poprzednich, bo projekty związane bezpośrednio z przewozami towarowymi w 2019 r. zrealizowano tylko w 67%, a w 2018 r. w 80%.

O przyszłości frachtu zdecyduje 5 kluczowych technologii 

Według ubiegłorocznego raportu koalicji europejskich firm sektora frachtu kolejowego Rail Freight Forward (RFF) tempo zaawansowania prac umożlwiające realizację celu, jakim jest zwiększenie udziału transportu kolejowego do 30% w 2030 roku, jest obecnie nieosiągalne. RFF wskazuje jednak kluczowe obszary na poziomie całego systemu i konieczne do wdrożenia przez ogólnoeuropejski sektor kolejowy, dzięki którym choćby częściowa transformacja ma szanse powodzenia. 

Po stronie przedsiębiorstw kolejowych są: wyposażenie taboru w cyfrowy autosprzęg (Digital Automated Coupling, DAC), dodatkowo stworzenie i harmonizacja cyfrowego ekosystemu do współdzielenia informacji o przewozach przez wszystkie przedsiębiorstwa kolejowe i innych uczestników rynku, z nadzorcami i klientami włącznie (Digital Platform, DP), a także autonomiczne operacje pociągów (Autonomous Train Operations, ATO), w tym przede wszystkim GoA2 (tzn. z maszynistą w kabinie, ale rolą ograniczaną do funkcji nadzorczych i reagowania na zakłócenia) na trasach długodystansowych i GoA4 na stacjach manewrowych (w pełni automatyczne i bezzałogowe kierowanie pociągiem). 

W kompetencjach zarządców infrastruktury jest natomiast standaryzacja oraz dopuszczenie urządzeń i systemów pokładowych (OBU) zgodnych z ERTMS na poziomie 3., czyli przeniesienie dotychczasowych funkcji komunikacyjnych infrastruktury przytorowej na sprzęt kabinowy (tzw.  Moving Blocks). Musi się to stać przynajmniej na głównych szlakach towarowych oraz dostępowych do terminali, portów i przejść granicznych. 

RFF zaznacza przy tym, że osiągnięcie znaczącego wzrostu pojemności infrastruktury możliwe jest tylko na poziomie 3. ERTMS. Ostatnią technologią w katalogu RFF jest natomiast zautomatyzowane zarządzanie przepustowością i planowaniem tras (Digital Capacity Management, DCM).

Nakłady na rozwiązania cyfrowe należy traktować jak inwestycję 

Zdaniem organizacji wdrożenie wszystkich tych rozwiązań nakładem ok. 18 mld euro do 2030 r. dałoby wzrost przepustowości sieci o 54% bez budowy nowych linii i pozwoliłoby uniknąć przyszłych kosztów sięgających 25 mld euro rocznie po 2030 r. Sam ERTMS odpowiadałby za 40% wzrostu pojemności, ATO za 10%, DCM za ok. 4%. 

Z analiz RFF wynika także, że wdrożenie automatycznego sprzęgania pozwoliłoby na zwiększenie przepustowości na stacjach rozrządowych o 40%, natomiast ATO zwiększyłoby punktualność o 15% i o 10% zmniejszyłoby zużycie energii. DCM z kolei o średnio 6% skróciłoby czasy przejazdów, a wykorzystanie załóg i sprzętu wzrosłoby o 15%. Według Rail Freight Forward nawet inwestycja ok. 500 mln euro w początkową fazę DCM, czyli wdrożenie systemu w 10 krajach na głównych korytarzach towarowych, poskutkowałaby 4% wzrostem pojemności w połowie całej europejskiej sieci towarowej. Taki sam skok pojemności osiągnięty przy pomocy budowy nowej infrastruktury kosztowałby 16 mld euro. 

Przedsiębiorstwa kolejowe nie chcą czekać, aż rewolucja cyfrowa wydarzy się ponad ich głowami, na poziomie globalnym czy europejskim. Mają do dyspozycji ogromny zasób technologii dostępnych tu i teraz, które z powodzeniem rozwiązują szereg praktycznych problemów w logistyce. Zaawansowanie systemów wdrażanych przez przewoźników towarowych, także w Polsce, jest już tak daleko posunięte, że pozwala na pełną kontrolę i świadomość sytuacyjną na wszystkich poziomach działania organizacji, od śledzenia taboru i jego stanu technicznego w czasie rzeczywistym, przez automatyczne planowanie tras pociągów i obsadzanie załóg wraz z monitorowaniem ich uprawnień. 

Rozwiązania cyfrowe pozwalają nawet na zautomatyzowane zamawianie transportu dla maszynistów, aby maksymalnie wykorzystać czas ich pracy. Choć problem może wydawać się błahy, to wydajność pracy, a nawet dostępność załóg sprawia coraz większe kłopoty na rynku przewozów, a będzie jeszcze gorzej. 

Jak wynika z danych UTK, aż 49% maszynistów pociągów towarowych w Polsce miała w zeszłym roku powyżej 50 lat, a udział tych do 30 roku życia spadł do 7,6%. Monitorowanie i zarządzanie zasobami dotyczy jednak nie tylko kadr, ale także taboru. 

Świadomość, gdzie się znajduje każdy wagon lub lokomotywa, czy porusza się planowo oraz to, w jakim jest stanie technicznym rodzi namacalną przewagę konkurencyjną, ponieważ zapewnia optymalną alokację sprzętu, terminowość i przekłada się wyższe zdolności operacyjne, a w związku z tym zyski – mówi Artur Ząbek, prezes zarządu PetroSoft Technologie Informatyczne, polskiej spółki produkującej systemy do zarządzania przewozami towarowymi. 

Firmy kolejowe chcą się cyfrować i to szybko

Powszechne przekonanie logistyków o korzyściach wynikających z cyfryzacji procesów planowania i zarządzania przewozami towarowymi skłoni spory odsetek przedsiębiorstw do inwestowania w automatyzację i stanie się to w ciągu 3 najbliższych lat. 

Do końca 2024 r. aż 20% firm globalnego sektora frachtu kolejowego chce przeznaczyć środki na technologie z zakresu automatyzacji pociągów, stacji rozrządowych albo obu tych obszarów jednocześnie. O kompleksowych systemach zarzadzania przedsiębiorstwami myśli 19% firm, nieco mniej, bo 16% chce w ciągu 3 lat wdrożyć oprogramowanie do zarządzania personelem, a 15% spogląda w stronę rozwiązań IT usprawniających optymalizację własnych zasobów taborowych. O śledzeniu tych zasobów myśli 14% podmiotów. Co ciekawe, zaledwie tyle samo firm chce zainwestować w narzędzia wykorzystujące sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe, choć aż 90% organizacji twierdzi, że w ciągu 3 do 5 lat technologie te odegrają ważną rolę w usprawnieniu operacji kolejowych. Takie wnioski płyną z badania przeprowadzonego w 3. kwartale br. przez Navis wśród menadżerów decyzyjnych firm z sektora frachtu kolejowego na całym świecie. 

Zebrane dane dowodzą, że operatorzy towarowi zdają sobie sprawę, iż brak wdrożeń w zakresie cyfrowej automatyzacji procesów będzie skutkował utratą konkurencyjności nie tylko na rzecz pozostałych uczestników rynku, ale także innych modeli transportu. Widać także, że czasu na ewolucję informatyczną pozostało niewiele, a aż 28% firm uważa, że na automatyzację pozwalającą utrzymać przewagę rynkową pozostały maksymalnie 3-4 lata. Przekonanie, że są to zaledwie 2 lata wyraża 13% przedsiębiorstw, a 21% podmiotów, jako bezpieczny bufor wskazuje okres 5-6 lat. 

Według film kolejowych nie wszystkie technologie są jednak równie istotne, a ich zarządy precyzyjnie określają kolejność poszczególnych wdrożeń. Dla 25% priorytetem jest automatyzacja procesów alokacji wagonów, następnie planowanie tras (21%) oraz zarzadzanie załogami pociągów (19%). Zaledwie 12% za najwyższą potrzebę uznaje zautomatyzowane zarządzanie lokomotywami, a 10% automatyzację stacji. Pomimo że stacje rozrządowe i manewrowe zajmują ostatnie miejsce na liście priorytetów przedsiębiorstw kolejowych, to aż 27% z nich twierdzi, że wdrożenie w pełni zintegrowanych systemów planowania na poziomie organizacji mogłyby zwiększyć wydajność stacji o ponad połowę, a 11% wierzy, że byłby to skok o przynajmniej 26 do 50%.

Kluczowe technologie dla sektora frachtu kolejowego

Krzysztof Oflakowski Kluczowe technologie

Foto: Krzysztof Oflakowski

Niestety takimi kompleksowymi systemami posługuje się obecnie zaledwie 4% przedsiębiorstw kolejowych na świecie, a aż 41% firm korzysta z osobnych i niewspółpracujących ze sobą aplikacji do zarządzania np. załogami, wagonami lub lokomotywami. To ma się jednak zmienić w ciągu kilku najbliższych lat, bo ponad połowa firm (54%) pracuje już nad określeniem własnych potrzeb i scenariuszy wdrożenia nowych zintegrowanych systemów planowania i zarządzania na poziomie przedsiębiorstwa, a 31% organizacji ma już plan aktualizacji lub nabycia nowych systemów. 

Wymierne korzyści cyfryzacji

Agencja Kolejowa Unii Europejskiej (EUAR) wylicza, że digitalizacja ma potencjał zwiększenia pojemności infrastruktury kolejowej w Unii pomiędzy 20 a 50% w zależności rodzaju ruchu i zastosowanej sygnalizacji. EUAR wskazuje także, że digitalizacja pomogłaby nie tylko w zwiększeniu udziału kolei w lądowym przewozach towarowych, ale także poprawiłoby atrakcyjność, bezpieczeństwo, dostępność, niezawodność, punktualność, cenę i jakość usług, a także znacząco zmniejszałoby emisję gazów cieplarnianych.

Zmalałyby także nakłady w infrastrukturę przytorową, której redukcja mogłaby sięgnąć nawet 70%, a to przyniosłoby spore oszczędności związane z remontami i utrzymaniem. Choć są to efekty możliwe do uzyskania w warstwie całego systemu, to cyfryzacja przynosi także wymierne korzyści na poziomie przedsiębiorstw kolejowych, bez względu na ich wielkość. 

Brak optymalnego wykorzystania jednej godziny pracy lokomotywy to ok. 1000 zł utraty w przychodach dla przedsiębiorstwa kolejowego. Taka strata powtarzana każdego dnia w roku, co nie jest bardzo trudne, to już poważna suma, natomiast jeśli firma posiada 40 lokomotyw, to utracone kwoty sięgają kilkunastu milionów, które mogłyby zasilić kasę firmy, jeżeli lokomotywy by pracowały, a nie stały.