Városi vasúti közlekedés lehetőségei vegyes forgalmú vasútvonalakon

Írta: Borza Viktor

1. Bevezetés

Budapest 14 elővárosi vasútvonala közül jelenleg három (BKV HÉV vonalak) lát el tervezetten városi vasúti funkciót is. A BKV a kétféle igény kombinációjának legegyszerűbb, soros módszerét választotta. Ez a nem éppen innovatív megoldás abban nyilvánul meg, hogy a vonatok a városhatáron belül néhányszáz méterenként megállnak. A soros multifunkcionalitás eredményeként az elővárosi szegmens jelentős hátrányt szenved. A szerelvények a városi szakaszon jelentősen túlterheltek, míg az elővárosi szakaszon igen kis kihasználtsággal közlekednek: Költségoldalon a BKV igen komoly meddőteljesítményre kényszerül, míg bevételoldalon a kis értékű rövidtávú (városi) utasok kedvezményezésével, kiszorulnak az üzleti szempontból értékesebb (drágább jeggyel utazó), hosszabb távú (elővárosi) utasok.

A többi 11 elővárosi vonalat a MÁV-START üzemelteti, közülük csak három lát el tisztán elővárosi feladatot, a többi vonal egyidejűleg szolgálja ki

  • az áruszállítás,
  • a távolsági közlekedés,
  • valamint az elővárosi közlekedés vonatait.
1. ábra: Nagyvasúti elővárosi vonalak Budapest körül. A Budapest–Esztergom, Budapest–Veresegyház–Vác és Budapest–Lajosmizse vonalakon, valamint a Budapest–Oroszlány/Komárom vonal Tatabánya és Oroszlány közti szakaszán (évi néhány tehervonatot leszámítva) homogén elővárosi közlekedés zajlik. A többi elővárosi vonal vegyes forgalmú, azaz elővárosi, távolsági és számottevő tehervonati forgalom is zajlik rajtuk.
1. ábra: Nagyvasúti elővárosi vonalak Budapest körül. A Budapest–Esztergom, Budapest–Veresegyház–Vác és Budapest–Lajosmizse vonalakon, valamint a Budapest–Oroszlány/Komárom vonal Tatabánya és Oroszlány közti szakaszán (évi néhány tehervonatot leszámítva) homogén elővárosi közlekedés zajlik. A többi elővárosi vonal vegyes forgalmú, azaz elővárosi, távolsági és számottevő tehervonati forgalom is zajlik rajtuk.

A vegyes forgalom miatti pálya- és férőhelykapacitás-kötöttségek negatív következményeit fokozza, ha a távolsági és elővárosi mellett egy harmadik személyszállítási szegmens,

  • a városi közlekedés speciális igényeit is megkíséreli kielégíteni a nagyvasút.

Az alábbiakban számba vesszük a távolsági-elővárosi funkciót ellátó vasútvonalakra terhelt városi közlekedés által indukált problémákat, és az azokra nyújtható megoldási alternatívákat.

2. Pályakapacitás probléma vegyes forgalmú vasútvonalon

A probléma bemutatására szolgáló 2. ábra egy leegyszerűsített út-idő diagram, amelyen az elővárosi és távolsági piaci szegmensek érdekeit egyszerre kiszolgáló menetrendszerkezet egy ütemrészletének sematikus ábrája látható. Az ábrán szaggatott vonallal jelölt távolsági vonatok menetvonalának meredeksége nagyobb, hiszen gyorsabb, mint a több helyen megálló elővárosi vonat, melynek menetvonalát az ábra folytonos vonala jelképezi.

A távolsági vonatok két menetrendi csomópont  között nem érhetik utol a csomópontok között közlekedő elővárosi vonatot. Amellett, hogy a megelőztetett (félreállított) elővárosi vonat piaci értéke alacsony, a csomópontnál korábbi utolérés a megfelelő csomóponti csatlakozási (átszállási) rendszer kialakíthatóságát is lehetetlenné tenné. Az eddigiekből következik, hogy a pályaszakasz kapacitása annál kisebb lesz, minél nagyobb a kétféle vonat (menetvonal) közti sebességkülönbség (meredekség). Az elővárosi vonatok „laposabb” menetvonala annál jobban „szétfeszíti” a távolsági vonatok menetvonalait, minél nagyobb a két típus-menetvonal meredekségének különbsége. Mivel az elővárosi vonatok csak a „szétfeszített” távolsági vonatok közti időközökben közlekedhetnek, ezért a kapacitáscsökkentő hatás mindkét vonattípus esetében egyszerre jelentkezik.

2. ábra: Távolsági és elővárosi forgalom párhuzamos ellátása irányonként egy vágányon
2. ábra: Távolsági és elővárosi forgalom párhuzamos ellátása irányonként egy vágányon

3. Megoldás a forgalom szegmentálásával (párhuzamos módszer)

Ha a meglévő távolsági-elővárosi multifunkcionális szerkezetbe városi funkciót is integrálni kívánunk, arra alapvetően két lehetőség adódik:

  • a párhuzamos (3. és 7. ábra),
  • és a soros módszer (5. és 6. ábra)

A párhuzamos módszer az elővárosi és távolsági vonatok mellett, speciálisan városi gyorsvasúti forgalmat ellátó vonatok közlekedtetését jelenti. A városi vonatok (német nyelvterületen „S-Bahn”) számára, a rövidebb útvonaluk miatt, az elővárosi és a követő távolsági vonatok között biztosítható menetvonal (3. ábra.)

A módszer speciális esete már kétszintű (elővárosi-távolsági) vegyes forgalmú struktúrában is attraktív megoldást nyújt a távolsági vonatok frekvenciájának megkétszerezésére. A párhuzamos módszert zónázó közlekedéssel kombinálva, lehetőség nyílik az elővárosi menetvonal két részre bontására előztetés nélkül. A zónázó közlekedés jellegéből adódóan kétféle vonattípusból épül fel:

  • a zónahatár és a nagyváros között nem megálló, a zónahatártól kifelé azonban mindenhol megálló zónázó vonatból,
  • valamint a zónahatár és a nagyváros között mindenhol megálló, a zónázó vonathoz csatlakozó vonatból.

A zónázó közlekedési rendszer két vonattípusának menetvonala közé (az átszállási idő növelése árán ugyan, de) beilleszthető a többlet távolsági vonat menetvonala (4 ábra.)

3. ábra: Távolsági, elővárosi és városi forgalom párhuzamos ellátása irányonként egy vágányon
3. ábra: Távolsági, elővárosi és városi forgalom párhuzamos ellátása irányonként egy vágányon
4. ábra: Zónázó közlekedéssel kombinált párhuzamos módszer, jelentős távolsági és elővárosi forgalmat egyidejűleg ellátó vasútvonalon, irányonként egy vágányon
4. ábra: Zónázó közlekedéssel kombinált párhuzamos módszer, jelentős távolsági és elővárosi forgalmat egyidejűleg ellátó vasútvonalon, irányonként egy vágányon

4. Eszközfejlesztés nélküli soros megoldás és járulékos problémái

A soros módszer praktikusan az elővárosi vonatok városhatáron belüli többlet-megállításával valósítható meg, ami az egyéb paraméterek változatlanul hagyása mellett, szükségszerűen az elővárosi vonatok lassabb közlekedését (menetvonal-meredekségének csökkenését) eredményezi.

Ha az elővárosi menetvonal még „laposabb” lesz, az tovább „feszíti” a távolsági menetvonalakat is, tehát a félórás ütem fenntartása csak úgy lehetséges, ha a távolsági menetvonalak meredeksége is csökken, azaz az elővárosi vonatok miatt nem használhatják ki a műszakilag lehetséges legnagyobb sebességet (pl. 120 km/h sebességre alkalmas pályán csak 80 km/h sebességgel közlekedhetnek). Ennek következtében nem csak az elővárosi vonatok, hanem a távolsági vonatok menetideje is megnő, mindkét hagyományosan kiszolgált szegmensben csökken a vasút versenyképessége, ráadásul a későbbi érkezés és korábbi indulás többletszerelvény-igényt okozhat (5. ábra.)

5. ábra: Multifunkcionális városi-elővárosi vonatok rendszerbe illesztése a távolsági menetvonalak „ellazításával” (a vékony vonalak jelzik az eredeti szerkezetet)
5. ábra: Multifunkcionális városi-elővárosi vonatok rendszerbe illesztése a távolsági menetvonalak „ellazításával” (a vékony vonalak jelzik az eredeti szerkezetet)

5. Soros megoldás a járulékos problémák hatásainak mérséklésével

Az elővárosi vonatok többletmegállása miatti menetidő növekedés ellenére fenntartható az eredeti struktúra, ha a vonat csomópontig hátralévő további útvonalán, legalább ugyanekkora mértékben csökkentjük a menetidőt, azaz az elővárosi szakaszon növeljük az átlagsebességet (6. ábra.)

6. ábra: Multifunkcionális városi-elővárosi vonatok zavartalan rendszerbe illesztése az elővárosi szakasz átlagsebesség-növelésével
6. ábra: Multifunkcionális városi-elővárosi vonatok zavartalan rendszerbe illesztése az elővárosi szakasz átlagsebesség-növelésével

Az elővárosi szakasz átlagsebesség-növelésének két módja:

  • megállóhely megszüntetés a külső szakaszon, és/vagy
  • dinamikusabb gyorsulási képességű járművek alkalmazása.

6. A pályakapacitás probléma megnyugtató megoldása

A városi vasúti funkciót ellátó vonatok rendszerbe illesztésének párhuzamos módszerével az elővárosi vonatok városi megállóhelyeinek száma csökkenthető, ami önmagában gyorsabb eljutást eredményez az elővárosi utasoknak, de a távolsági szegmens számára is fejlesztési lehetőséget biztosít. Minél nagyobb egy vasútvonal pályasebessége, annál kevesebb megállás fér bele (a nagyobb fajlagos gyorsítási időveszteség miatt) a távolsági vonatok között közlekedő elővárosi (2. ábra) vonatok menetrendjébe, a távolsági vonatok 5. ábrán bemutatott feltartása nélkül. Ameddig tehát nem csökkentjük az elővárosi vonatok megállásainak számát, addig csaknem feleslegesen végzünk sebesség-emelő pályarekonstrukciót, csak a menetrendi tartalék fog megnövekedni, a menetrendszerinti menetidő egy perccel sem csökken.

A funkciószétválasztás párhuzamos módja megnövekedő pályakapacitás terhelést jelent, ami az amúgy is „szűk torkokban” infrastruktúra-bővítés nélkül, nem kezelhető érdemlegesen. A városi szakaszokon (legalább részlegesen) megépített további két vágány, ugyanakkor a városi vonatok elvárt járatsűrűségét is lehetővé teszi: városi közlekedésben a félórás járatsűrűség nem elégséges (7. ábra.)

7. ábra: Távolsági, elővárosi és városi forgalom párhuzamos ellátása a szegmenseknek megfelelő járatsűrűséggel, részleges négyvágányúsítással
7. ábra: Távolsági, elővárosi és városi forgalom párhuzamos ellátása a szegmenseknek megfelelő járatsűrűséggel, részleges négyvágányúsítással

7. A férőhely-kapacitás probléma és megoldása

A városi- és elővárosi vasúti funkciót egyszerre (sorosan) ellátó vonatok rendszere a férőhely-kapacitás terén is jelentősen rontja az üzemeltetési hatékonyságot. A városi gyorsvasutakon, illetve elővárosi vasúton közlekedő keresztmetszeti utasmennyiség között többszörös különbség van az előbbi javára, de ha csak a 8. ábra szerinti fele-fele arányt tekintjük, a hatékonyságromlás máris szembeötlő.

A csúcsidőszakok városi- és elővárosi forgalomban pontosan megegyeznek. Ha a csúcsidőszakra méretezett elővárosi szerelvényekre többlet városi forgalmat szeretnénk terhelni, az (a 8. ábra szerinti arány esetén) csak az eredeti férőhely-kapacitás megduplázásával valósítható meg feltéve, hogy nem kívánjuk elveszíteni a nagyobb piaci értékű elővárosi utasainkat az alacsony fajlagos bevételt jelentő városi utasok miatt. A megnövelt méretű szerelvény többlet férőhelykínálata, az elővárosi vonat útvonalnak csak egy töredékén, a belső, városi szakaszon volna kihasználva, az út legnagyobb részén a meddő kapacitást feleslegesen kellene mozgatni.

A városi vasúti funkciót is ellátó elővárosi vonatok közlekedtetéséhez (a szerelvények megerősítéséhez) többleteszköz-állomány beszerzése szükséges, amely az élettartama legnagyobb részében (előre megjósolhatóan), meddőfutást végez.

8. ábra: Elővárosi és városi forgalom soros ellátása esetén jelentkező férőhelykapacitás-probléma
8. ábra: Elővárosi és városi forgalom soros ellátása esetén jelentkező férőhelykapacitás-probléma

Amennyiben azonban a városi és elővárosi utasokat külön vonatokkal (párhuzamo-san) szolgáljuk ki, akkor a rövidebb útvonal miatti gyorsabb szerelvényfordulók következtében csak az új szegmens kiszolgálását végző, (elvárható mértékben kihasznált,) minimális mértékű férőhelykapacitás-bővítés szükséges (9. ábra.)

9. ábra: Elővárosi és városi forgalom párhuzamos ellátása a szegmenseknek megfelelő járatsűrűséggel, minimális férőhelykapacitás-bővítési igénnyel.
9. ábra: Elővárosi és városi forgalom párhuzamos ellátása a szegmenseknek megfelelő járatsűrűséggel, minimális férőhelykapacitás-bővítési igénnyel.

8. Konklúzió

A vasúti pályakapacitás egy adott pályaszakaszra jutó nagysága fordítottan arányos a lebonyolított forgalom homogenitásával. A Budapestre bevezető nagyvasúti fővonalak jellemzően egyidejűleg bonyolítanak le az áruszállítás mellett távolsági és elővárosi forgalmat. Jogos igényként merül fel emellett, hogy a főváros nehézkes városi közlekedési rendszerében is szerephez jussanak a MÁV elővárosi vasútvonalai.

A városi vasúti funkció pótlólagos ellátásával ugyanakkor nem szabad a már meglévő közlekedési rendszer hatékonyságát rontani, ezért csak úgy érdemes megvalósítani, ha az alkalmazott módszer nem növeli a távolsági-elővárosi vonatok által biztosított eljutási időt.

További elvárás, hogy a városi vasúti funkció nagyvasúti felvállalása, rendszerszinten nem csökkentheti a személyszállítási járművek dinamikus ülőhely-kihasználtsági hatékonyságát. Az új szegmens közlekedési igényeit kielégítő többleteszközöket ezért úgy célszerű allokálni, hogy azokat ne kelljen az elővárosi szakaszokon, kihasználatlanul közlekedtetni.

Mindezen célok egyidejű kielégítését a cikkben bemutatott párhuzamos forgalom-megosztási módszer teszi lehetővé: az elővárosi vonatok profiltisztításával egyidejűleg, célzottan városi vasúti funkciót ellátó, többletvonatokat kell közlekedtetni. Ehhez, valamint a városi közlekedésben elvárt legalább 15 perces járatgyakoriság biztosításához, elkerülhetetlen a fővárosba bevezető vasútvonalak kapacitásnövelése új vágányok és korszerű biztosítóberendezések létesítésével.

Négyvágányú vasúti pálya New York-ban. A gyors járattípusok a két belső, a lassabbak a két szélső vágányon közlekednek.
1. kép: Négyvágányú vasúti pálya New York-ban. A gyors járattípusok a két belső, a lassabbak a két szélső vágányon közlekednek.