Effektmodell vinterväghållning en översiktlig beräkningsmodell för vinterväghållningens effekter

Transkript

1 VTI notat VTI notat Effektmodell vinterväghållning en översiktlig beräkningsmodell för vinterväghållningens effekter Författare Carl-Gustaf Wallman FoU-enhet Drift och underhåll Projektnummer Projektnamn Effektmodell vinterväghållning Uppdragsgivare Vägverket Distribution Fri

2

3 Förord Projektet Effektmodell vinterväghållning har utförts på uppdrag av Enheten för planering av vägtransportsystemet PV vid Vägverket. Vägverkets projektledare har varit Bert Svensson. Stort tack riktas till honom, Jan Ölander och Östen Johansson, alla vid Vägverket, samt till Staffan Möller vid VTI för många konstruktiva synpunkter. Linköping i december 2001 Carl-Gustaf Wallman VTI notat

4 VTI notat

5 Innehållsförteckning Sid 1 Bakgrund 5 2 Syfte 5 3 Definitioner 5 4 Metod 5 5 Modeller Restidsmodellen Bränsleförbrukningsmodellen Olycksriskmodellen Beräkningsgång 9 6 Handledning och råd för beräkning Datablad Beräkningsblad Mellanresultat Manual 14 7 Referenser 15 Bilagor: Bilaga 1: Bilaga 2: Bilaga 3: Bilaga 4: Bilaga 5: Bilaga 6: Bilaga 7: Väglagsfördelningar under vinterhalvåret Hastigheter på torr barmark under vinterhalvåret Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner Korrektionsfaktorer för bränsleförbrukning Samband mellan olyckskvot och varaktighet för väglagen packad snö/tjock is, tunn is/rimfrost samt lös snö/snömodd för de fyra klimatzonerna Olycksrisker på barmark vintertid Omfattar Excelboken Effektmodell_vinter.xls VTI notat

6 VTI notat

7 1 Bakgrund Vägverket arbetar för närvarande med att konkretisera transportpolitiska delmål, bl.a. transportkvalitet. Häri ingår även vinterväghållningen som en del. För denna finns behov av en beräkningsmodell som redovisar effekter av olika standardnivåer som underlag för strategiska beslut. 2 Syfte Projektet Effektmodell vinterväghållning innebär att en översiktlig beräkningsmodell skapas för den långsiktiga planeringen av vinterväghållningen. Modellen skall användas på strategisk nivå, dvs. för vägnät i geografiska regioner och inte på objektnivå. Modellen skall baseras på befintlig kunskap. I modellen beräknas de trafikanteffekter som blir konsekvensen av ändrad driftstandard. De olika driftstandardklasserna beskrivs i Drift 96 (Vägverket, 1996). De effekter som omfattas av modellen är restid, fordonskostnad (bränsleförbrukning) och trafiksäkerhet (antal olyckor). 3 Definitioner De väglag som beaktas i modellen är (med ett undantag) desamma som polisen använder vid sin olycksrapportering, det vill säga: torr barmark förkortas TB fuktig barmark FB våt barmark VB packad snö eller tjock is PS/TJI tunn is eller rimfrost TUI/RIM lös snö eller snömodd LS/SM Undantaget är att polisen rapporterar fuktig eller våt barmark som ett väglag, vilket även görs vid olycksberäkningen i denna modell. Olyckskvot och olycksrisker används som synonyma begrepp, och har måttet antal polisrapporterade olyckor per miljon fordonskilometer (exklusive viltolyckor). 4 Metod Grunddata utgörs av lagrad väderinformation samt väglagsfördelningar som observerats och bearbetats för vintern (Möller, 1996). Vädret under vintern kan kortfattat beskrivas enligt följande. Södra Sverige Normal temperatur, normal mängd nederbörd och betydligt färre dygn med snömängd 2 cm än normalt, 12 jämfört med 20 dygn. VTI notat

8 Mellersta Sverige Normal temperatur, normal mängd nederbörd och betydligt färre dygn med snömängd 2 cm än normalt, 17 jämfört med 28. Nedre norra Sverige Normal temperatur, normal mängd nederbörd och något färre dygn med snömängd 2 cm än normalt, 27 jämfört med 33. Övre norra Sverige Medeltemperatur ca 2 C lägre än normalt, normal mängd nederbörd och normalt antal dygn med snömängd 2 cm, drygt 30 st. Landets vägnät indelas i driftstandardklasserna A1 A4 och B1 B2. Vidare delas landet in i fyra klimatzoner: södra, mellersta, nedre norra samt övre norra Sverige. Bearbetningen av fördelningarna har bl.a. inneburit att en väglagsfördelning för standardklass A4 skattats för klimatzon övre norra Sverige förekom nämligen inte denna standardklass där. Södra Sverige omfattar H, I, K, L, M, N och O län; mellersta Sverige omfattar B, C, D, E, F, G, P, R, T och U län; nedre norra Sverige omfattar S, W och X län; övre norra Sverige omfattar Y, Z, AC och BD län. Väglagsfördelningarna redovisas i bilaga 1. I detta fall omfattar vinterperioden 6 månader för samtliga klimatzoner och väglagsfördelningarna anges som antal dagar med olika väglag. Konsekvenserna av att ändra standardnivåer utläses som nämnts i form av restid, fordonskostnader och trafiksäkerhet. Beräkningen av effekterna restid och fordonskostnad har tagits fram av VTI, medan trafiksäkerhetseffekterna tagits fram av Vägverket/Trafikantavdelningen gemensamt med VTI. Fordonskostnaderna begränsas till dem som hänförs till ändrad bränsleförbrukning. Olika fordonskategorier beaktas: personbilar, lastbilar utan släp samt lastbilar med släp. 5 Modeller Basmodeller har utvecklats för beskrivning av tillstånden på torr barmark vintertid. Till dessa har sedan fogats modeller för beräkning av effekterna av olika väglag. Genom att olika driftstandardstrategier ger olika varaktigheter för de enskilda väglagen, kan marginaleffekterna av ändrad driftstandard skattas. Det finns stora luckor i underlagsdata för en heltäckande modell för vägar i alla standardklasser över hela landet. Sunt förnuft och "ingenjörsmässiga metoder" har därför nyttjats i hög grad för att jämka ihop en trovärdig modell. Modellen är framtagen för beräkning av marginaleffekter som underlag för strategiska beslut på vägnätsnivå, men inte för studium av effekter för enskilda objekt. 5.1 Restidsmodellen Referensvärden för restidsberäkningen beräknas från hastigheterna på torr barmark under vintern. Dessa bashastigheter för de olika klimatzonerna och driftstandardklasserna redovisas i bilaga 2. Underlaget för bestämningen har utgjorts av data från Effektberäkningar till Lathunden (Wallman, 1996), Effekt på väglag och hastighet av osaltad vinterväghållning och sänkt hastighetsgräns (Wretling, 6 VTI notat

9 Öberg, 1997), reshastigheter enligt EVA 2.3 ur Effektsamband 2000 (Vägverket, 2000) samt från det pågående projektet Hastighet/flöde väglag. Restiderna förlängs då hastigheterna minskar på vinterväglagen. I bilaga 3 visas hastigheterna på de olika väglagen relativt hastigheten på torr barmark; värdena har jämkats samman och utvidgats från empiriska data. Också här har underlaget utgjorts av data från ovan nämnda källor. 5.2 Bränsleförbrukningsmodellen Bränsleförbrukningen modelleras för personbilar, lastbilar utan släp samt lastbilar med släp. Utgångspunkten är modeller för bränsleförbrukningen vid torr barmark. Dessa modeller har konstruerats som rätlinjiga approximationer av tabellerade EVA-data för siktklass 2 och fordonskategori B ur Effektsamband Modellerna redovisas nedan. q: bränsleförbrukning l/10 km, v: fordonshastighet km/h Personbilar (Pb): q = 0,0033 v + 0,44 Lastbilar utan släp (Lbu): q = 0,0153 v + 0,38 Lastbilar med släp (Lbs): q = 0,040 v + 1,30 Sambanden antas gälla för de hastigheter som genereras i modellen. Vare sig extremt låga eller höga hastigheter kan förekomma. De beräknade bränsleförbrukningarna på torr barmark skall sedan korrigeras med hänsyn till hur olika väglag inverkar på rullmotståndet. Korrektionerna utgörs i denna modell av multiplikatorer, olika för olika väglag och fordonskategorier. För detta ändamål har data från flera källor sammanjämkats: Vehicle Fuel Consumption on Different Types of Wearing Courses (Sävenhed, 1986), Energiförbrukning för fordonstrafik och väghållare i tätorter (Wallman, 1985), Effektberäkningar till Lathunden, Effekter av vinterväghållning (Wallman, Wretling, Öberg, 1997), Veggrepsprosjektet (Vegdirektoratet, 1996) och Fordonskostnader och avgasemissioner för vägplanering (EVA) (Hammarström, Karlsson, 1994). Här har svårigheterna varit ganska stora med att generalisera data; studiernas omfattning är oftast mycket begränsade och behäftade med stora osäkerheter, vilket avspeglas i stora variationer. Därför har antalet nivåer schablonmässigt begränsats till fyra stycken, vilket framgår av bilaga Olycksriskmodellen En hypotes, som har anhängare både på Vägverket och VTI, formuleras som att "ju sällsyntare ett vinterväglag är, desto högre blir olycksrisken". Den pågående utvecklingen av olycksriskmodeller inom Tema Vintermodell genererade ett underlag för att testa denna hypotes: Tema Vintermodell Olycksrisker vid olika vinterväglag (Wallman, 2001). VTI notat

10 Det empiriska underlaget utgörs av polisrapporterade olyckor (exklusive viltolyckor) och trafikarbeten för vintersäsongerna 1993/94 till 1996/97, fördelade på driftstandardklasserna A1 A4, B1 B2 och väglagen torr barmark, våt/fuktig barmark, packad snö/tjock is, tunn is/rimfrost samt lös snö/snömodd (de väglag som anges i polisrapporterna) för klimatzonerna södra Sverige, mellersta Sverige, nedre norra Sverige samt övre norra Sverige., Härur har olycksrisker kunnat beräknas för de olika väglagen per klimatzon och driftstandardklass för var och en av de fyra vintrarna. Man kan också enkelt beräkna de andelar av det totala trafikarbetet som förekommer på respektive väglag, det vill säga den trafikarbetsmässiga varaktigheten under hela vintersäsongen. För att studera hypotesen om varaktighetens inverkan, har standardklasserna först slagits samman i tre grupper, A1+A2, A3+A4 och B1+B2, för att få stabilare underlag för regressionerna. Det visar sig, att om man logaritmerar olyckskvoter och trafikarbetsandelar, kan man göra en linjär regression där generellt sett mycket goda R 2 -värden erhålls. Sambanden har uttryckts som ln(10 OK i ) = k1 ln(1000 TA i /TA tot ) + k2 där OK i är olyckskvoten för väglag i, TA i är trafikarbetet på väglag i och TA tot är det totala trafikarbetet under vintersäsongen för ett visst driftstandardklasspar i en viss klimatzon, k1 är regressionslinjens riktningskoefficient (negativ) och k2 är interceptet. Regressionerna separeras endast på väglag och klimatzon, dvs. varje regression baseras på samtliga standardklasser och vintrar. För att omvandla ekvationen till en begripligare exponentialfunktion, kan man genomföra följande matematiska operationer: som blir och slutligen ln(10 OK i ) = ln(1000 k1 (TA i /TA tot ) k1 ) + ln(e k2 ) ln(10 OK i ) = ln(e k2 (10 3k1 (TA i /TA tot ) k1 ) OK i = c (TA i /TA tot ) k1 där c = e k2 10 3k1-1 I ett Excel-blad kan man enkelt tabellera olyckskvoten som funktion av olika trafikarbetsandelar, där värdena på parametrarna k1 och k2 skiljer sig mer eller mindre för varje klimatzon och väglag. Modellen är helt ny, opublicerad och oprövad, men trots detta får det anses lämpligt att ta med den i denna effektberäkning, därför att den bättre än tidigare modeller kan beräkna marginella effekter av ändrad driftstandard. 8 VTI notat

11 Några reflektioner kring modellen bör dock göras i detta sammanhang: Eftersom modellen innehåller exponentialfunktioner, är olycksrisken mycket känslig för förändringar i parametrarna k1 och k2. Det empiriska underlaget bygger på väglagsobservationer av polis vid olyckstillfällen och av särskilda observatörer vid beräkningen av trafikarbeten. Risken för felaktiga rapporteringar är sannolikt inte försumbar, men också beroende på vilken väglagstyp det är fråga om. Regressionslinjerna för de olika väglagen är inte parallella, vilket i vissa fall leder till att riskförhållandet mellan två väglag byter plats, t.ex. att olycksrisken vid tunn is blir lägre än den vid packad snö då andelen trafikarbete överstiger ett visst värde. Detta kan t.ex. bero på felaktigheter i polisens rapportering av väglaget. En ingenjörsmässig metod har tillgripits för att råda bot på detta. Väglagen barmark och packad snö/tjock is antas vara lätta att bedöma, och bör då vara tämligen fria från felrapporteringar. Däremot torde väglagen lös snö/snömodd och i än högre grad tunn is/rimfrost vara svårbedömda, och sannolikt överrepresenterade i rapporteringen. Godtar man detta resonemang, kan man korrigera lutningen på regressionslinjerna för lös snö respektive tunn is så att de närmar sig riktningskoefficienten för packad snö. Förfarandet minskar olycksrisken vid minskade andelar trafikarbete på lös snö respektive tunn is, dvs. man kompenserar för en antagen överrapportering. Modellen blir med detta förfarande konsistent, i den meningen att riskerna vid olika väglag alltid har samma rangordning. För de fyra klimatzonerna erhålls då de olycksriskfunktioner som återfinns i bilaga 5. Ovanstående resonemang gäller olycksriskerna på vinterväglag. För barmarksväglagen har inget varaktighetssamband kunna konstateras. Dessa olycksrisker antas därför vara konstanta, och återfinns för varje klimatzon i bilaga Beräkningsgång De indata som användaren själv måste ange är årsdygnstrafiken på det aktuella vägnätet (antal fordon), vägnätets längd (kilometer) samt andelen (procent) av varje fordonskategori: personbilar, lastbilar utan släp samt lastbilar med släp. Trafikarbetet per fordonskategori beräknas sedan automatiskt, med korrektion för att dygnstrafiken vintertid är lägre än årsdygnstrafiken. Schablonmässigt sätts denna korrektion till 0,84. Samtliga data i databladet kan ändras om man så önskar. Det kan vara lämpligt att skapa en kopia på data- och beräkningsblad när man skall pröva egna idéer om parametervärden eller väglags- och hastighetsfördelningar. Ett par antaganden vid beräkningarna skall poängteras: Förutsättningen är att driftstandardklassen för ett avgränsat vägnät ändras. Väglagsfördelningarna i varje klass är ett medelvärde för hela vägnätet i klassen i den aktuella klimatzonen och bland annat beroende av såväl åtgärder som trafik. Väglagsfördelningen för det nät som standardändras får sannolikt en mindre förändring än vad som motsvarar skillnaden mellan medelvärdena, främst beroende på att trafikmängden bör ligga närmare den nya klassen än vad medelvärdet gör. Här föreslås att hälften av skillnaden gäller; t.ex. för klimatzon mellersta Sverige och väglaget tunn is/rimfrost, så är varaktigheten för A3 3 dagar och för A4 7 dagar enligt bilaga 1. Skillnaden mellan medelvärdena är alltså 4 dagar, men för det förändrade vägnätet antas skillnaden bli endast 2 dagar. Om standardändringen innebär byte mellan A- och B-standard (i princip mellan saltat osaltat) VTI notat

12 bör skillnaden bli större, två tredjedelar av skillnaden föreslås gälla. Det parametervärde som skall gälla vid beräkningen anges av användaren. Effektberäkningarna sker enligt följande: Förutsättningen är att driftstandardklassen för ett vägnät i en viss klimatzon ändras från I till II. Konsekvenserna i form av restid, bränsleförbrukning och olyckor skall då beräknas, vilket görs för varje väglag i och varje fordonskategori f. Övriga beteckningar: TA f trafikarbetet för fordonskategori f; tusental fordonskilometer per dygn v I f bashastighet (torr barmark) klass I, kategori f; km/h kv I i f hastighetskorrektion klass I, väglag i, kategori f T i f restid vid väglag i, kategori f; fordonstimmar per dygn n I i klass I, antal dygn med väglag i n II i klass II, antal dygn med väglag i f I II omräkningsfaktor för väglagsskillnader klass I-II a f riktningskoefficient i bränsleförbrukningsekvationen för kategori f, se 5.2 b f intercept i bränsleförbrukningsekvationen för kategori f, se 5.2 kb i f bränsleförbrukningskorrektion, väglag i, kategori f Q i f bränsleförbrukning vid väglag i, kategori f; liter per dygn OK I i olyckskvot klass I, väglag i olyckskvot klass II, väglag i OK II i Observera att bashastighet, hastighetskorrektion och olyckskvot på barmark alltid hänförs till ursprungsklassen I. Dessa värden förändras knappast genom att driftstandardklassen ändras, utan beror mest på vägutformningen och väglaget i sig. 10 VTI notat

13 1. Restidsförändring Restid per dygn vid det aktuella trafikarbetet: T 1 i f = TA f kv v 1000 fordonstimmar per dygn I i f I f För hela vintersäsongen erhålles så restidsförändringen för väglag i och fordonskategori f som f ( n n ) T 1000 fordonstimmar I II I i II i i f Ytterligare 17 differenser beräknas på analogt sätt (6 väglag och 3 fordonskategorier). En summering ger den totala restidsförändringen under vinterhalvåret. 2. Fordonskostnadsförändring (bränsleförbrukning) Bränsleförbrukning vid det aktuella trafikarbetet: Q ( a v kv + b ) kb TA 10 i f = f I f I i f f i f f 1000 liter per dygn För hela vintersäsongen erhålles så förändringen av bränsleförbrukningen för väglag i och fordonskategori f som f ( n n ) Q 1000 liter bränsle I II I i II i i f Även här blir det ytterligare 17 differenser, varefter en summering ger den totala skillnaden i bränsleförbrukning. 3. Förändring i antal olyckor Olycksrisken för barmarksväglag hämtas direkt från den tabell som gäller för den aktuella klimatzonen. Olycksrisken på väglag i (då i är vinterväglag) beräknas med hänsyn till varaktigheten enligt det ovan nämnda uttrycket OK i = c (TA i /TA tot ) k1 där c = e k2 10 3k1-1 Rekommenderade värden på parametrarna k1 och k2 finns inlagda på beräkningsbladet, för varje klimatzon och vinterväglag. Det är dessa värden som ligger till grund för olycksriskkurvorna i bilaga 5. VTI notat

14 Andelen trafikarbete för väglag i, TA i /TA tot, antas vara lika med antalet dygn med väglag i i förhållande till antalet dygn under vintersäsongen (182). Antalet olyckor per väglag och säsong erhålls genom att olyckskvoten multipliceras med trafikarbetet per dygn och antalet dygn med detta väglag enligt nedan. Först korrigeras antalet dagar med väglag i med omräkningsfaktorn för väglagsskillnaderna mellan klass I och II. Detta måste göras i bägge klasserna, eftersom det påverkar varaktigheten och därmed olycksrisken på vinterväglag. Antalet dagar i klass I blir D I i = n I i + (n II i n I i ) (1 f I II )/2 och för klass II D II i = n II i (n II i n I i ) (1 f I II )/2 Antalet olyckor i klass I respektive II blir då O I i = D I i OK I i Σ TA f O II i = D II i OK I i Σ TA f varpå förändringen i olycksantalet O I i O II i kan beräknas och sedan summeras för samtliga väglag. Observera att det här är fråga om samtliga polisrapporterade olyckor exklusive viltolyckor. För närvarande finns inte samlade data för de svåra olyckorna, men en beräkning kommer att göras under Eftersom dessa är så få, så torde sambanden bli mycket osäkrare. En tämligen god skattning torde vara att anta att var tionde olycka leder till svår skada eller dödsfall. 12 VTI notat

15 6 Handledning och råd för beräkning Modellberäkningen sker i en Excelbok, Effektmodell_vinter.xls, som består av fyra blad: Datablad, Beräkningsblad, Mellanresultat och Manual, se bilaga 7. Alla grunddata i tabellerna kan ändras har man aktuellare eller bättre uppgifter än de som anges, kan man naturligtvis skriva in dem. Man kan också göra känslighetsanalyser, t.ex. ändra korrektionsfaktorer för att se hur det slår på resultatet. Det är väl motiverat att spara en grundversion av modellen, sedan kan man göra egna arbetskopior att leka med. 6.1 Datablad Bladet är delat vertikalt i fyra delar, en för varje klimatzon, som vardera innehåller följande tabeller: 1. Väglagsfördelningar per driftstandardklass räknat i dagar. Vintersäsongen omfattar ett halvt år, summa dagar i varje klass är Barmarkshastigheter under vinterhalvåret, per standardklass och fordonskategori km/h. 3. Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner, per väglag. Samma faktorer antas gälla för alla standardklasser. 4. Olycksriskerna på torr samt fuktig eller våt barmark, per standardklass, olyckor per miljon fordonskm. 6.2 Beräkningsblad Här beräknas effekterna av förändrad driftstandard: restid, bränsleförbrukning och olyckor, allt beroende av hur väglagsfördelningen förändras Först kopieras relevanta uppgifter från databladet till beräkningsbladet, nämligen (välj rätt klimatzon!): 1. Väglagsfördelning för nuvarande driftstandard (Från). 2. Väglagsfördelning för blivande driftstandard (Till). 3. Nuvarande barmarkshastigheter (dessa bör ju vara oberoende av driftstandarden). 4. Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner, personbilar samt lastbilar utan respektive med släp. Vid kopieringen försvinner den brunaktiga ytan i kopieringsområdet. Det gör ingenting. Förutsättningen för beräkningen är att driftstandardklassen för ett avgränsat vägnät ändras. Väglagsfördelningarna i varje klass är ett medelvärde för hela vägnätet i klassen i den aktuella klimatzonen och bland annat beroende av såväl åtgärder som trafik. Väglagsfördelningen för det nät som standardändras får sannolikt en mindre förändring än vad som motsvarar skillnaden mellan medelvärdena, främst beroende på att trafikmängden bör ligga närmare den nya klassen än vad medelvärdet gör. För den skull skall man ange en omräkningsfaktor; som ett rimligt värde föreslås i bladet en faktor på 0,5 om man håller sig inom A- respektive B-klassen. VTI notat

16 Skillnaden bör bli större om man rör sig mellan klass A och klass B, där föreslås faktorn 0,67. Naturligtvis kan man räkna med hela den angivna skillnaden, då sätter man bara faktorn till 1. Vidare innehåller beräkningsbladet tabeller för parametrarna i bränsleförbrukningsekvationerna, för andel personbilar med dubbdäck samt för korrektionsfaktorer för bränsleförbrukningen med hänsyn till väglaget. Dessa parametrar och faktorer kan man ändra på själv, om man finner det för gott. Här skall man också ange andelen personbilar med dubbdäck, varvid man kan välja att ta uppgiften från den ovanstående tabellen. Därefter skall man ange årsdygnstrafiken på det aktuella vägnätet (fordon), vägnätets längd (km) samt andelen av varje fordonskategori (procent): personbilar, lastbilar utan släp samt lastbilar med släp. Om man därefter rullar längre ner på bladet, kommer inmatningen för olycksberäkningen. Från databladet kopierar man olycksriskerna på barmark för de aktuella standardklasserna till den brunaktiga tabellen. Därefter kopierar man parametervärdena k1 och k2 på beräkningsbladet för den ifrågavarande klimatzonen till tabellen till höger. Då är allt färdigt, och de summerade resultaten kan studeras i de tre tabellerna längst ner. 6.5 Mellanresultat I detta blad kan man utläsa differenser i restider och bränsleförbrukningar för varje fordonskategori och väglag. För olyckskonsekvenserna kan man se nettoförändringen i väglagsfördelningarna, det vill säga efter inverkan av omräkningsfaktorn. Till exempel för klimatzon mellersta Sverige och väglaget tunn is/rimfrost, så är varaktigheten för A3 3 dagar och för A4 7 dagar enligt bilaga 1. Skillnaden mellan medelvärdena är alltså 4 dagar, men för det förändrade vägnätet antas skillnaden bli endast 2 dagar, fördelat så att A3 får 4 dagar och A4 får 6 dagar med tunn is/rimfrost. Omräkningen görs lika fördelad, på från- respektive till- standardklassen. Andelen trafikarbete fås genom att dividera nettodagarna med 182. Dessa andelar ingår sedan i olyckskvotsberäkningen, som redovisas i tabellen längst till höger. 6.6 Manual Bladet innehåller texten i detta kapitel. 14 VTI notat

17 7 Referenser Hammarström, U & Karlsson, B: Fordonskostnader och avgasemissioner för vägplanering (EVA). Statens väg- och transportforskningsinstitut. Notat T150. Linköping Möller, S: Underlagsmaterial till "Lathunden". Beräkning av väglag i olika klimatzoner och driftstandardklasser. Statens väg- och transportforskningsinstitut. Notat Linköping Sävenhed, H: Vehicle Fuel Consumption on Different Types of Wearing Courses. Statens väg- och trafikinstitut. Särtryck 107. Linköping Veglaboratoriet: Veg-grepsprosjektet. Delprosjekt 5.15: Samfunnsøkonomiske konsekvenser. Dokumentasjon av beregningsmodell. Statens vegvesen. Vegdirektoratet. Intern rapport nr Oslo Vägverket: Allmän teknisk beskrivning av driftstandard. DRIFT 96. Vägverket. Publikation 1996:16. Borlänge Vägverket: Effektsamband Nybyggnads- och förbättringsåtgärder. Effektkatalog. Vägverket. Publikation 2000:116. Preliminär utgåva. Borlänge Wallman, C-G: Energiförbrukning för fordonstrafik och väghållare i tätorter. Inverkan av drift- respektive gatustandard. Institutionen för vägbyggnad. Rapport nr 43. Chalmers tekniska högskola. Göteborg Wallman, C-G: Effektberäkningar till "Lathunden". Hastighetsreduktioner och bränsleförbrukning vid olika väglag. Statens väg- och transportforskningsinstitut. Notat Linköping Wallman, C-G & Wretling, P & Öberg, G: Effekter av vinterväghållning. Stateof-the-Art. Statens väg- och transportforskningsinstitut. Rapport 423. Linköping Wallman, C-G: Tema Vintermodell Olycksrisker vid olika vinterväglag. Statens väg- och transportforskningsinstitut. Notat (under tryckning). Linköping Wretling, P & Öberg, G: Effekt på väglag och hastighet av osaltad vinterväghållning och sänkt hastighetsgräns. Statens väg- och transportforskningsinstitut. Meddelande 826. Linköping VTI notat

18 16 VTI notat

19 Bilaga 1 Sid 1 (1) Väglagsfördelningar under vinterhalvåret, 182 dagar Klimatzon södra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB 59, FB VB , PS/TJI TUI/RIM 0,5 1 1, LS/SM Klimatzon mellersta Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB FB VB PS/TJI TUI/RIM 0,5 2, LS/SM 9,5 10, Klimatzon nedre norra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB FB VB PS/TJI TUI/RIM LS/SM Klimatzon övre norra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB FB VB PS/TJI TUI/RIM LS/SM VTI notat

20 VTI notat

21 Bilaga 2 Sid 1 (1) Hastigheter på torr barmark under vinterhalvåret, km/h Klimatzon södra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 PB LBU LBS Klimatzon mellersta Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 PB LBU LBS Klimatzon nedre norra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 PB LBU LBS Klimatzon övre norra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 PB LBU LBS VTI notat

22 VTI notat

23 Bilaga 3 Sid 1 (1) Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner Klimatzon södra Sverige PB LBU LBS TB FB 0,99 0,98 0,98 VB 0,98 0,97 0,97 PS/TJI 0,84 0,86 0,9 TUI/RIM 0,89 0,91 0,92 LS/SM 0,82 0,84 0,88 Klimatzon mellersta Sverige PB LBU LBS TB FB 0,99 0,98 0,98 VB 0,98 0,97 0,97 PS/TJI 0,86 0,88 0,92 TUI/RIM 0,91 0,93 0,94 LS/SM 0,84 0,86 0,9 Klimatzon nedre norra Sverige PB LBU LBS TB FB 0,99 0,98 0,98 VB 0,98 0,97 0,97 PS/TJI 0,89 0,9 0,94 TUI/RIM 0,93 0,95 0,96 LS/SM 0,87 0,88 0,92 Klimatzon övre norra Sverige PB LBU LBS TB FB 0,99 0,98 0,98 VB 0,98 0,97 0,97 PS/TJI 0,91 0,91 0,95 TUI/RIM 0,93 0,95 0,96 LS/SM 0,89 0,89 0,93 VTI notat

24 VTI notat

25 Bilaga 4 Sid 1 (1) Korrektionsfaktorer för bränsleförbrukning PB: Personbilar LBU: Lastbilar utan släp LBS: Lastbilar med släp PB LBU LBS Dubb TB ,02 FB 1,01 1,01 1,01 1,02 VB 1,09 1,07 1,04 1,02 PS/TJI 1,01 1,01 1,01 1 TUI/RIM 1,01 1,01 1,01 1,02 LS/SM 1,12 1,1 1,07 1 Grundvärde för personbilar multipliceras med dubbfaktorn för väglagen TB, FB, VB och TUI t.ex. VB+Dubb=1,12x1,02 VTI notat

26 VTI notat

27 Bilaga 5 Sid 1 (3) Samband mellan olyckskvot och varaktighet för väglagen packad snö/tjock is, tunn is/rimfrost samt lös snö/snömodd för de fyra klimatzonerna. VTI notat

28 Bilaga 5 Sid 2 (3) Olyckskvot - varaktighet, klimatzon södra Sverige 7,00 6,00 5,00 OK 4,00 3,00 PS TUI LS 2,00 1,00 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 TA/TAtot Olyckskvot - varaktighet, klimatzon mellersta Sverige 6,00 5,00 4,00 OK 3,00 PS TUI LS 2,00 1,00 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 TA/TAtot VTI notat

29 Bilaga 5 Sid 3 (3) Olyckskvot - varaktighet, klimatzon nedre norra Sverige 4,00 3,50 3,00 2,50 OK 2,00 PS TUI LS 1,50 1,00 0,50 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 TA/TAtot Olyckskvot - varaktighet, klimatzon övre norra Sverige 5,00 4,50 4,00 3,50 OK 3,00 2,50 2,00 PS TUI LS 1,50 1,00 0,50 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 TA/TAtot VTI notat

30 VTI notat

31 Bilaga 6 Sid 1 (1) Olycksrisker på barmark vintertid, ol/mfkm Klimatzon södra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB 0,22 0,25 0,3 0,34 0,37 0,4 FB+VB 0,27 0,3 0,35 0,39 0,42 0,44 Klimatzon mellersta Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB 0,18 0,22 0,25 0,28 0,3 0,34 FB+VB 0,22 0,27 0,3 0,33 0,35 0,38 Klimatzon nedre norra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB 0,17 0,19 0,22 0,26 0,3 FB+VB 0,2 0,22 0,26 0,31 0,35 Klimatzon övre norra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB 0,17 0,18 0,2 0,24 0,28 FB+VB 0,2 0,21 0,24 0,29 0,33 VTI notat

32 VTI notat

33 Bilaga 7 Sid 1 (5) Bilagan omfattar Excelboken Effektmodell_vinter.xls innehållande fyra blad: 1. Datablad 2. Beräkningsblad 3. Mellanresultat 4. Manual (kapitel 6 i rapporten) VTI notat

34 Bilaga 7 Sid 2 (5) Effektmodell vinterväghållning: datablad Effektmodell vinterväghållning: datablad Effektmodell vinterväghållning: datablad Effektmodell vinterväghållning: datablad Klimatzon Södra Sverige Klimatzon Mellersta Sverige Klimatzon Nedre norra Sverige Klimatzon Övre norra Sverige Väglagsfördelningar under vinterhalvåret, 182 dagar Väglagsfördelningar under vinterhalvåret, 182 dagar Väglagsfördelningar under vinterhalvåret, 182 dagar Väglagsfördelningar under vinterhalvåret,182 dagar Klimatzon södra Sverige Klimatzon mellersta Sverige Klimatzon nedre norra Sverige Klimatzon övre norra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 A1 A2 A3 A4 B1 B2 A1 A2 A3 A4 B1 B2 A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB 59, TB TB TB FB FB FB FB VB , VB VB VB PS/TJI 0,001 0,001 0, PS/TJI 0,001 0, PS/TJI PS/TJI TUI/RIM 0,5 1 1, TUI/RIM 0,5 2, TUI/RIM TUI/RIM LS/SM LS/SM 9,5 10, LS/SM LS/SM Barmarkshastigheter under vinterhalvåret, km/h Barmarkshastigheter under vinterhalvåret, km/h Barmarkshastigheter under vinterhalvåret, km/h Barmarkshastigheter under vinterhalvåret, km/h Klimatzon södra Sverige Klimatzon mellersta Sverige Klimatzon nedre norra Sverige Klimatzon övre norra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 A1 A2 A3 A4 B1 B2 A1 A2 A3 A4 B1 B2 A1 A2 A3 A4 B1 B2 PB PB PB PB LBU LBU LBU LBU LBS LBS LBS LBS Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner Klimatzon södra Sverige Klimatzon mellersta Sverige Klimatzon nedre norra Sverige Klimatzon övre norra Sverige PB LBU LBS PB LBU LBS PB LBU LBS PB LBU LBS TB TB TB TB FB 0,99 0,98 0,98 FB 0,99 0,98 0,98 FB 0,99 0,98 0,98 FB 0,99 0,98 0,98 VB 0,98 0,97 0,97 VB 0,98 0,97 0,97 VB 0,98 0,97 0,97 VB 0,98 0,97 0,97 PS/TJI 0,84 0,86 0,9 PS/TJI 0,86 0,88 0,92 PS/TJI 0,89 0,9 0,94 PS/TJI 0,91 0,91 0,95 TUI/RIM 0,89 0,91 0,92 TUI/RIM 0,91 0,93 0,94 TUI/RIM 0,93 0,95 0,96 TUI/RIM 0,93 0,95 0,96 LS/SM 0,82 0,84 0,88 LS/SM 0,84 0,86 0,9 LS/SM 0,87 0,88 0,92 LS/SM 0,89 0,89 0,93 Olycksrisker på barmark, ol/mfkm Olycksrisker på barmark, ol/mfkm Olycksrisker på barmark, ol/mfkm Olycksrisker på barmark, ol/mfkm Klimatzon södra Sverige Klimatzon mellersta Sverige Klimatzon nedre norra Sverige Klimatzon övre norra Sverige A1 A2 A3 A4 B1 B2 A1 A2 A3 A4 B1 B2 A1 A2 A3 A4 B1 B2 A1 A2 A3 A4 B1 B2 TB 0,22 0,25 0,3 0,34 0,37 0,4 TB 0,18 0,22 0,25 0,28 0,3 0,34 TB 0,17 0,19 0,22 0,26 0,3 TB 0,17 0,18 0,2 0,24 0,28 FB+VB 0,27 0,3 0,35 0,39 0,42 0,44 FB+VB 0,22 0,27 0,3 0,33 0,35 0,38 FB+VB 0,2 0,22 0,26 0,31 0,35 FB+VB 0,2 0,21 0,2 0,29 0,33 VTI notat

35 Bilaga 7 Sid 3 (5) Effektmodell vinterväghållning: beräkningsblad Bruttoskillnaden m ellan dagarna i standardklasserna Väglagsfördelningar enligt datablad kan korrigeras med en omräkningsfaktor, t.ex.: F rå n T ill Om räkningsfaktor in o m klass A resp. B: 0,5 TB Om räkningsfaktor mellan klass A och B: 0,67 FB Välj omräkningsfaktor: VB Hela s k illn a d e n m e lla n frå n /till: 1 PS/TJI TUI/RIM LS/SM Andel PB med dubbdäck Södra 0,5 Barm arkshastigheter enligt datablad Mellersta 0,8 Från Nedre n 0,9 Välj dubbdäcksandel: Övre n 0,95 PB LBU LBS K o rre k tio n s fa k to re r fö r fo rd o n s k o s tn a d (b rä n s le fö rb ru k n in g ) Param etrar i bränsleförbrukningsekvationen: PB LBU LBS Dubb q = a*v + b l/10 km K o rre k tio n s fa k to re r fö r h a s tig h e t T B ,0 2 Grundvärde för PB m ultipliceras a b enligt datablad FB 1,01 1,01 1,01 1,02 med dubbfaktorn för PB 0,0033 0,44 PB LBU LBS VB 1,09 1,07 1,04 1,02 väglagen TB, FB, VB och TUI LBU 0,0153 0,38 PS/TJI 1,01 1,01 1,01 1 t.ex. VB+Dubb=1,12x1,02 LBS 0,04 1,3 TB FB TUI/RIM 1,01 1,01 1,01 1,02 VB LS/SM 1,12 1,1 1,07 1 PS/TJI TUI/RIM LS/SM ÅDT på vägnätet Vägnätets längd Andel av varje Trafikarbete per kategori antal fordon: km : fordonskategori: tusental fordonskm : PB % PB 0 LBU % LBU 0 Dygnstrafik vintertid LBS % LBS 0 (defaultvärde 0,84xÅDT): Sum ma 0 0,84 Olycksrisker på barm ark enligt datablad Olycksparam etrar per vinterväglag för aktuell klim atzon: och klim atzon: Från Södra Sverige Nedre norra Sverige TB k1 k2 k1 k2 FB+VB PS/TJI -0,4 7 4,6-0,4 4 4 RIM/TUI -0,5 5 5,4-0,5 3 4,8 LS/SM -0,5 5-0,46 4,3 Kopiera in olycksparam etrar för M ellersta Sverige Övre norra Sverige aktuell klim atzon k1 k2 k1 k2 k1 k2 PS/TJI -0, ,3 4 3,5 PS/TJI RIM/TUI -0,5 5,1 5-0,5 8 5,1 RIM/TUI Resultat: LS/SM -0,43 4,65-0,42 4,1 LS/SM Förändring i restid, Förändring i bränsle- Förändring i antal olyckor: 1000 fordonstim m ar: förbrukning, 1000 l: PB # D iv isio n/0! PB 0,0 Från Till Diff LBU # D iv isio n/0! LBU 0,0 TB LBS # D iv isio n/0! LBS 0,0 FB+VB Summ ######### Summa 0,0 PS/TJI t! t! a # O g iltig # O g iltig t! # O g iltig TUI/RIM # O g iltig t! # O g iltig t! # O g iltig t! LS/SM # O g iltig t! # O g iltig t! # O g iltig t! Summ a # O g iltig t! # O g iltig t! # O g iltig t! VTI notat

36 Bilaga 7 Sid 4 (5) Effektmodell vinterväghållning: mellanresultat Restidsförändring: Förändring i bränsleförbrukning: PB PB TB ######## TB 0,0 FB ######## FB 0,0 VB ######## VB 0,0 PS/TJI ######## PS/TJI 0,0 TUI/RIM ######## TUI/RIM 0,0 LS/SM ######## LS/SM 0,0 LBU LBU TB ######## TB 0,0 FB ######## FB 0,0 VB ######## VB 0,0 PS/TJI ######## PS/TJI 0,0 TUI/RIM ######## TUI/RIM 0,0 LS/SM ######## LS/SM 0,0 LBS LBS TB ######## TB 0,0 FB ######## FB 0,0 VB ######## VB 0,0 PS/TJI ######## PS/TJI 0,0 TUI/RIM ######## TUI/RIM 0,0 LS/SM ######## LS/SM 0,0 Beräkning av olyckskonsekvenser: Väglagsfördelning, nettodagar: Andel trafikarbete per vinterväglag: Aktuella olyckskvoter ol/mfkm: Från Till Från Till Från Till PS/TJI 0,0000 0,0000 PS/TJI 0,0000 0,0000 PS/TJI #Ogiltigt! #Ogiltigt! TUI/RIM 0,0000 0,0000 TUI/RIM 0,0000 0,0000 TUI/RIM #Ogiltigt! #Ogiltigt! LS/SM 0,0000 0,0000 LS/SM 0,0000 0,0000 LS/SM #Ogiltigt! #Ogiltigt! VTI notat

37 Bilaga 7 Sid 5 (5) Effektmodell vinterväghållning: manual Handledning och råd för beräkning Modellberäkningen sker i en Excelbok, Effektmodell_vinter.xls, som består av fyra blad: Datablad, Beräkningsblad, Mellanresultat och Manual, se bilaga 7. Alla grunddata i tabellerna kan ändras har man aktuellare eller bättre uppgifter än de som anges, kan man naturligtvis skriva in dem. Man kan också göra känslighetsanalyser, t.ex. ändra korrektionsfaktorer för att se hur det slår på resultatet. Det är väl motiverat att spara en grundversion av modellen, sedan kan man göra egna arbetskopior att leka med. Datablad Bladet är delat vertikalt i fyra delar, en för varje klimatzon, som vardera innehåller följande tabeller: 1. Väglagsfördelningar per driftstandardklass räknat i dagar. Vintersäsongen omfattar ett halvt år, summa dagar i varje klass är Barmarkshastigheter under vinterhalvåret, per standardklass och fordonskategori km/h. 3. Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner, per väglag. Samma faktorer antas gälla för alla standardklasser. 4. Olycksriskerna på torr samt fuktig eller våt barmark, per standardklass, olyckor per miljon fordonskm. Beräkningsblad Här beräknas effekterna av förändrad driftstandard: restid, bränsleförbrukning och olyckor, allt beroende av hur väglagsfördelningen förändras Först kopieras relevanta uppgifter från databladet till beräkningsbladet, nämligen (välj rätt klimatzon!): 1. Väglagsfördelning för nuvarande driftstandard (Från). 2. Väglagsfördelning för blivande driftstandard (Till). 3. Nuvarande barmarkshastigheter (dessa bör ju vara oberoende av driftstandarden). 4. Korrektionsfaktorer för hastighetsreduktioner, personbilar samt lastbilar utan respektive med släp. Vid kopieringen försvinner den brunaktiga ytan i kopieringsområdet. Det gör ingenting. Förutsättningen för beräkningen är att driftstandardklassen för ett avgränsat vägnät ändras. Väglagsfördelningarna i varje klass är ett medelvärde för hela vägnätet i klassen i den aktuella klimatzonen och bland annat beroende av såväl åtgärder som trafik. Väglagsfördelningen för det nät som standardändras får sannolikt en mindre förändring än vad som motsvarar skillnaden mellan medelvärdena, främst beroende på att trafikmängden bör ligga närmare den nya klassen än vad medelvärdet gör. För den skull skall man ange en omräkningsfaktor; som ett rimligt värde föreslås i bladet en faktor på 0,5 om man håller sig inom A- respektive B-klassen. Skillnaden bör bli större om man rör sig mellan klass A och klass B, där föreslås faktorn 0,67. Naturligtvis kan man räkna med hela den angivna skillnaden, då sätter man bara faktorn till 1. Vidare innehåller beräkningsbladet tabeller för parametrarna i bränsleförbrukningsekvationerna, för andel personbilar med dubbdäck samt för korrektionsfaktorer för bränsleförbrukningen med hänsyn till väglaget. Dessa parametrar och faktorer kan man ändra på själv, om man finner det för gott. Här skall man också ange andelen personbilar med dubbdäck, varvid man kan välja att ta uppgiften från den ovanstående tabellen. Därefter skall man ange årsdygnstrafiken på det aktuella vägnätet (fordon), vägnätets längd (km) samt andelen av varje fordonskategori (procent): personbilar, lastbilar utan släp samt lastbilar med släp. Om man därefter rullar längre ner på bladet, kommer inmatningen för olycksberäkningen. Från databladet kopierar man olycksriskerna på barmark för de aktuella standardklasserna till den brunaktiga tabellen. Därefter kopierar man parametervärdena k1 och k2 på beräkningsbladet för den ifrågavarande klimatzonen till tabellen till höger. Då är allt färdigt, och de summerade resultaten kan studeras i de tre tabellerna längst ner. Mellanresultat I detta blad kan man utläsa differenser i restider och bränsleförbrukningar för varje fordonskategori och väglag. För olyckskonsekvenserna kan man se nettoförändringen i väglagsfördelningarna, det vill säga efter inverkan av omräkningsfaktorn. Till exempel för klimatzon mellersta Sverige och väglaget tunn is/rimfrost, så är varaktigheten för A3 3 dagar och för A4 7 dagar enligt bilaga 1. Skillnaden mellan medelvärdena är alltså 4 dagar, men för det förändrade vägnätet antas skillnaden bli endast 2 dagar, fördelat så att A3 får 4 dagar och A4 får 6 dagar med tunn is/rimfrost. Omräkningen görs lika fördelad på från respektive till-standardklassen. Andelen trafikarbete fås genom att dividera nettodagarna med 182. Dessa andelar ingår sedan i olyckskvotsberäkningen, som redovisas i tabellen längst till höger. VTI notat

38