Tasoliittymien liikenteelliset vaikutukset

Transkriptio

1 Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä 5/2017 Annika Paaso Noora Salonen Tasoliittymien liikenteelliset vaikutukset

2

3 Annika Paaso, Noora Salonen Tasoliittymien liikenteelliset vaikutukset Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä 5/2017 Liikennevirasto Helsinki 2017

4 Kannen kuva: Annika Paaso Verkkojulkaisu pdf ( ISSN-L ISSN ISBN Liikennevirasto PL HELSINKI Puhelin

5 3 Annika Paaso ja Noora Salonen: Tasoliittymien liikenteelliset vaikutukset. Liikennevirasto, hankesuunnitteluosasto. Helsinki Liikenneviraston tutkimuksia ja selvityksiä 5/ sivua ja 2 liitettä. ISSN-L , ISSN , ISBN Avainsanat: tasoliittymät, päätiet, vaikutukset, polttoaineen kulutus, matka-aika Tiivistelmä Vuonna 2016 Liikennevirastolle tehdyssä opinnäytetyössä Kiertoliittymät pääteillä on esitetty kiertoliittymien liikenteellisiä vaikutuksia ja kustannuksia. Tämä työ toimii jatkona opinnäytetyölle ja työn tarkoituksena on selvittää valo-ohjaamattoman ja valo-ohjauksisen tasoliittymän liikenteellisiä vaikutuksia eri nopeustason päätieosuuksilla. Työ pohjautuu VEMOSIM-ohjelmistolla vaakasuoralla tiellä tehtyihin ajoneuvokohtaisiin ajosimulointeihin. Simuloinneissa liittymäalueella on pistekohtainen nopeusrajoitus. Simulointien perusteella on voitu määrittää, millainen vaikutus tasoliittymillä on ajoneuvojen matka-aikoihin ja polttoaineen kulutukseen verrattuna suoraan päätieosuuteen. Simuloinneista saadut tulokset ovat vertailukelpoisia opinnäytetyössä Kiertoliittymät pääteillä esitettyjen tulosten kanssa. Opinnäytetyössä esitetyt kiertoliittymän liikenteelliset vaikutukset on esitetty selkeyden vuoksi uudelleen myös tässä työssä. Liittymästä aiheutuvista matka-aikojen ja polttoaineen kulutuksen lisäyksistä voidaan laskea vuosittaiset kustannukset. Työssä on esitetty kustannukset valo-ohjaamattomalle ja valoohjauksiselle liittymälle ja kiertoliittymälle. Kustannuslaskelmia on laadittu pääteiden eri liikennemäärille ja ajoneuvojakaumille. Kustannuslaskelmat osoittavat, että päätiellä käytetty nopeustaso vaikuttaa vuosittaisten kustannusten suuruuteen. Mitä suurempi nopeustason muutos päätien liittymäalueella on, sitä korkeammat matka-aikojen ja polttoaineen kulutuksen kustannukset ovat. Polttoaineesta aiheutuvat kustannukset ovat suuremmat kuin matka-ajoista aiheutuvat kustannukset. Valo-ohjaamaton tasoliittymä on päätien liikenteen kannalta edullisin ratkaisu, sillä silloin päätiellä etuajo-oikeus säilyy ja ajoneuvot ainoastaan hiljentävät nopeutta liittymäalueella. Kustannukset ovat alhaiset verrattuna valo-ohjauksiseen liittymään ja kiertoliittymään. Valo-ohjauksisessa liittymässä kustannuslaskelmiin vaikuttaa se, kuinka moni ajoneuvoista pysäyttää liittymään. Liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuutta pääteiden valoohjauksisissa liittymissä on vaikea arvioida, mutta työssä on esitetty kolme eri vaihtoehtoa pysäyttämään joutuvien ajoneuvojen osuudeksi. Kustannukset kasvavat selvästi, kun pysäyttävien ajoneuvojen osuus kasvaa. Kiertoliittymästä aiheutuu eniten vuosittaisia kustannuksia muihin tasoliittymiin nähden. Tämä johtuu siitä, että kiertoliittymässä ajonopeus on muita liittymätyyppejä alhaisempi. Alhaiset ajonopeudet lisäävät matka-aikaa ja merkittävästi myös polttoaineen kulutusta, sillä kiihdyttäminen päätien nopeustasoon vie sitä enemmän polttoainetta mitä suurempi nopeusmuutos on. Valo-ohjaamattoman ja valo-ohjauksisen liittymän sekä kiertoliittymän liikenteellisten vaikutusten ja kustannuslaskelmien tuloksia voidaan käyttää apuna päätöksenteossa, hankearvioinnissa sekä suunnittelu- ja konsultointitoiminnassa. Työn tulokset antavat asiantuntijoille uutta tietoa vertailla eri tasoliittymävaihtoehtoja päätiellä ja myös sen sivusuunnilla, sillä työssä esitetään sellaisia liikenteellisiä vaikutuksia, joita selvityksissä käytetyt työkalut eivät riittävällä tarkkuudella ota huomioon.

6 4 Annika Paaso och Noora Salonen: Trafikmässiga effekter av plananslutningar. Trafikverket, projektplaneringsavdelningen. Helsingfors Trafikverkets undersökningar och utredningar 5/ sidor och 2 bilagor. ISSN-L , ISSN , ISBN Nyckelord: plananslutningar, huvudvägar, effekter, bränsleförbrukning, restid Sammanfattning I lärdomsprovet "Cirkulationsplatser på huvudvägar" som gjordes för Trafikverket 2016, framställs cirkulationsplatsernas trafikmässiga effekter samt deras kostnader. Denna studie är en fortsättning på lärdomsprovet, och syftet med den är att ta reda på vilka trafikmässiga effekter icke-trafikljusstyrda och trafikljusstyrda plananslutningar har vid olika hastigheter på huvudvägssträckorna. Arbetet baserar sig på körsimuleringar enligt fordon som gjorts med VEMOSIMprogramvara på en horisontell väg. I simuleringarna används en punktspecifik hastighetsbegränsning på anslutningsområdet. Med hjälp av simuleringarna har man kunnat se hur en plananslutning inverkar på fordonens restider och bränsleförbrukning jämfört med en rak huvudvägssträcka. Resultaten av simuleringarna är jämförbara med resultaten från lärdomsprovet "Cirkulationsplatser på huvudvägar". De trafikmässiga effekterna av cirkulationsplatser, som framställdes i lärdomsprovet, presenteras för tydlighetens skull på nytt också i denna studie. De årliga kostnaderna kan räknas på basis av de förlängda restiderna och den ökade bränsleförbrukningen till följd av anslutningen. I studien framställs kostnaderna för icke-trafikljusstyrda och trafikljusstyrda anslutningar samt för cirkulationsplatser. Kostnadsberäkningarna har gjorts för olika trafikmängder och fordonsfördelningar på huvudvägarna. Kostnadsberäkningarna visar att den hastighetsnivå som används på huvudvägen påverkar de årliga kostnaderna. Ju större ändring av hastighetsnivån på huvudvägens anslutningsområde, desto högre restids- och bränslekostnader. Bränslekostnaderna är högre än kostnaderna för restiden. För trafiken på huvudvägen är icke-trafikljusstyrda anslutningar den förmånligaste lösningen, eftersom huvudvägens förkörsrätt bevaras och fordonen bara sänker hastigheten på anslutningsområdet. Kostnaderna är låga jämfört med trafikljusstyrda anslutningar och cirkulationsplatser. I trafikljusstyrda anslutningar påverkas kostnadsberäkningen av hur många av fordonen som stannar i anslutningen. Det är svårt att uppskatta hur stor andel av fordonen som måste stanna i en trafikljusstyrd anslutning på huvudvägen, men man har i studien presenterat tre alternativ för andelen som måste stanna. Kostnaderna ökar klart när andelen fordon som måste stanna ökar. Cirkulationsplatserna orsakar de högsta årliga kostnaderna jämfört med andra plananslutningar. Detta beror på att körhastigheterna är lägre på cirkulationsplatser än i andra typer av anslutningar. Låga körhastigheter förlänger restiderna och ökar också bränsleförbrukningen betydligt, eftersom en accelerering för att nå hastighetsnivån på huvudvägen förbrukar desto mera bränsle ju större hastighetsförändringen är. Resultaten av de trafikmässiga effekterna av och kostnadsberäkningarna för icketrafikljusstyrda och trafikljusstyrda anslutningar samt cirkulationsplatser kan användas som hjälp i beslutsfattandet, projektutvärderingarna samt planerings- och konsultverksamheten. Resultaten av studien ger sakkunniga ny information vid jämförelse av olika plananslutningsalternativ på huvudvägen men också dess sidoriktningar, eftersom man i studien presenterar sådana trafikmässiga effekter som de verktyg som används i utredningar inte beaktar med tillräcklig noggrannhet.

7 5 Annika Paaso and Noora Salonen: Traffic-related impacts of the junctions. Finnish Transport Agency, Project Planning Department. Helsinki Research reports of the Finnish Transport Agency 5/ pages and 2 appendices. ISSN-L , ISSN , ISBN Keywords: junction, main roads, impacts, fuel consumption, travel time Summary A thesis considering the impacts and costs of roundabouts on main roads ( Kiertoliittymät pääteillä ) was made for the Finnish Traffic Agency in This study is an expansion to the previous study and its purpose is to analyze the traffic-related impacts of signal controlled and uncontrolled junctions at different speed levels on main roads. This analysis is based on vehicle-specific driving simulations situated on horizontal roads made with VEMOSIM simulation software. A dot speed limit is applied at the junction areas in the driving simulations. Based on the outcome of these simulations it is possible to measure the impact of junctions on vehicle travel times and fuel consumption compared with main road sections without junctions. The results obtained in the driving simulations are comparable with the results from the previous study on roundabouts on main roads (Kiertoliittymät pääteillä). The previous results concerning traffic-related impacts of roundabouts are also presented in this report for clarity. The annual costs inflicted by a junction can be calculated using the increases in travel times and fuel consumption of vehicles. The annual cost estimations for an uncontrolled junction, a signal controlled junction and a roundabout are presented in this report. The estimated costs have been calculated for different main roads using varying traffic volumes and vehicle distributions. The cost estimations indicate that the average speed level on a main road affects the annual cost level. The greater the change of speed on a main road junction area is the higher are the costs of increases in travel times and vehicle fuel consumption. The increase in fuel consumption causes a larger increase in costs than the increase in travel times. An uncontrolled junction is the most profitable option for main roads, as the right of way remains on the main road and vehicles merely decrease their speed when passing a junction instead of stopping. The costs of an uncontrolled junction are low compared to a signal controlled junction or a roundabout. In a signal controlled junction the estimated cost depends on the amount of vehicles that have to stop at the junction. It is difficult to estimate the amount of stopping vehicles at signal controlled junctions on main roads, but in this study three alternatives are presented as the estimated share of stopping vehicles. As the share of stopping vehicles increases, the costs also increase significantly. Roundabouts produce the highest annual costs compared to other junction types, because the average driving speed in roundabouts is lower than in other junction types. Low driving speeds at junctions considerably increase the average travel time and fuel consumption, since accelerating back to the main road s speed level after exiting the junction increases fuel consumption the more the greater the speed difference is. The results of the impact evaluations and cost estimates of an uncontrolled junction, a signal controlled junction and a roundabout can be used as help in decision-making, in project evaluation, planning and consultation. The results of this study present experts with new information that helps comparing different types of junctions on main roads and also their sideways, as this study shows more accurate results for different impacts than other tools, which do not take all traffic-related impacts into consideration with sufficient accuracy.

8 6 Esipuhe Päätiellä olevilla tasoliittymillä on suuri merkitys tieverkon toimivuudelle, välityskyvylle ja liikenneturvallisuudelle. Tämän vuoksi suunnittelussa on tärkeää selvittää tasoliittymistä aiheutuvat liikenteelliset vaikutukset päätien liikenteelle. Tässä työssä on simulointien avulla tutkittu, kuinka paljon päätien eri nopeustason muutokset liittymäalueella vaikuttavat päätien ajoneuvojen matka-aikoihin ja polttoaineen kulutukseen. Vertailukohtana on tieosuus, jossa päätie on etuajo-oikeutettu eikä päätien liikenne joudu alentamaan ajonopeuttaan liittymän takia. Työn toteutuksesta ovat vastanneet Annika Paaso ja Noora Salonen Sito Oy:stä. Liikenneviraston yhteyshenkilönä työssä toimi Ari Liimatainen. Työhön liittyvät ajoneuvosimuloinnit on tehnyt Olavi H. Koskinen. Helsingissä tammikuussa 2017 Liikennevirasto Hankesuunniteluosasto

9 7 Sisällysluettelo 1 JOHDANTO Työn tausta ja tavoitteet Työssä käytetty aineisto YKSITTÄISTEN AJONEUVOJEN SIMULOINNIT TASOLIITTYMISSÄ Yleistä Simulaattoriin määritetyt lähtötiedot Ajoneuvotyypit ja ajoneuvojen tekniset tiedot Simuloidut tapaukset Simuloidut nopeustasot TASOLIITTYMÄN LIIKENTEELLISET VAIKUTUKSET Eri ajoneuvotyyppien nopeusprofiilit tasoliittymissä Vaikutukset matka-aikaan Vaikutukset polttoaineen kulutukseen TASOLIITTYMISTÄ AIHEUTUVAT VUOSITTAISET KUSTANNUKSET Yleistä kustannuslaskelmista Tasoliittymästä aiheutuvat liikenteelliset kustannukset Valo-ohjaamaton liittymä Valo-ohjauksinen liittymä Kiertoliittymä Yhteenveto KUSTANNUSLASKELMIEN HYÖDYNTÄMINEN LÄHTEET LIITTEET Liite 1 Liite 2 Valo-ohjaamattoman ja valo-ohjauksisen liittymän vuosittaiset kustannukset pysäyttävien ajoneuvojen eri osuuksilla Kiertoliittymän vuosittaiset kustannukset kaikkien ajoneuvojen pysäyttäessä liittymään

10 8 1 Johdanto 1.1 Työn tausta ja tavoitteet Tasoliittymiin lasketaan kuuluviksi valo-ohjaamattomat liittymät, valo-ohjauksiset liittymät ja kiertoliittymät. Pääteillä liittymätyypin valintaan vaikuttavat mm. teiden toiminnallinen ja liikenteellinen merkitys, nopeusrajoitus, pää- ja sivusuunnan liikennemäärät, ympäristön olosuhteet sekä liikenneturvallisuus. Suomessa päätiet ovat yleensä jatkuvia ja etuajo-oikeutettuja teitä, joilla on paljon liikennettä sekä korkea ja tasainen nopeustaso. Liittymän toteuttamista päätielle tulee aina harkita tarkoin, sillä liittymä yleensä hidastaa päätiellä käytetyttä nopeustasoa. (Tiehallinto 2001.) Tämän työn tarkoituksena on selvittää valo-ohjaamattoman ja valo-ohjauksisen tasoliittymän liikenteellisiä vaikutuksia eri nopeustason päätieosuuksilla. Tasoliittymien liikenteellisiä vaikutuksia ja niistä aiheutuvia kustannuksia arvioidaan VEMOSIMohjelmistolla tehtyjen ajoneuvokohtaisten ajosimulointien perusteella. Vuonna 2016 Liikennevirastolle tehdyssä opinnäytetyössä Kiertoliittymät pääteillä on esitetty kiertoliittymien liikenteellisiä vaikutuksia ja kustannuksia ja tämä työ toimii jatkona opinnäytetyölle. Työn tarkoituksena on tuottaa kiertoliittymän liikenteellisiä vaikutuksia vastaavat tarkastelut valo-ohjaamattomalle ja valo-ohjauksiselle tasoliittymälle. Opinnäytetyössä esitetyt kiertoliittymän liikenteelliset vaikutukset ja kiertoliittymästä aiheutuvat vuosittaiset kustannuslaskelmat on esitetty selkeyden vuoksi uudelleen tässä työssä. Tätä työtä tehdessä opinnäytetyössä esitetyissä kiertoliittymien kustannuslaskelmissa huomattiin virhe, jonka vuoksi kustannuslaskelmat eroavat hieman opinnäytetyössä esitetyistä arvoista. Korjatut kustannuslaskelmat ovat esitetty tässä työssä. Tasoliittymien liikenteellisten vaikutusten ja kustannuslaskelmien tuloksia voidaan käyttää apuna päätöksenteossa, hankearvioinnissa sekä suunnitteluhankkeissa. Työn tulokset antavat asiantuntijoille uutta tietoa vertailla eri tasoliittymävaihtoehtoja päätiellä ja myös sen sivusuunnilla, sillä työssä esitetään sellaisia liikenteellisiä vaikutuksia, joita selvityksissä käytetyt työkalut eivät riittävällä tarkkuudella ota huomioon. 1.2 Työssä käytetty aineisto Työn lähtöaineistona ovat yksittäisten ajoneuvojen simulointien tulokset, jotka on tehnyt Olavi H. Koskinen kehittämällään VEMOSIM-ohjelmistolla. Työssä tutkitaan, millaisia vaikutuksia tasoliittymällä on eri ajoneuvotyypeille, kun liittymäalueella nopeusrajoitukset muuttuvat päätien yleisestä tasaisesta nopeustasosta. Aineistosta saadaan tarkat arvot siitä, kuinka paljon tasoliittymät lisäävät ajoneuvojen matkaaikoja ja polttoaineen kulutusta. Simulointitulosten pohjalta voidaan tehdä arvioita siitä, kuinka paljon tasoliittymistä aiheutuu liikenteellisiä vaikutuksia ja vuosittaisia yhteiskunnallisia kustannuksia.

11 9 2 Yksittäisten ajoneuvojen simuloinnit tasoliittymissä 2.1 Yleistä Työssä on tutkittu valo-ohjaamattoman ja valo-ohjauksisen liittymän kohdalla nopeusrajoituksista aiheutuvia liikenteellisiä vaikutuksia yksittäiseen ajoneuvoon. Yksittäisten ajoneuvojen simuloinnit on tehnyt Olavi H. Koskinen kehittämällään VEMOSIM-ohjelmistolla. VEMOSIM-ohjelmisto on ajoneuvon kinematiikkaan perustuva tapahtumaorientoitunut laskentajärjestelmä, jossa ajoneuvo pyrkii mahdollisimman taloudelliseen ajoon. Simulaattorin avulla voidaan määrittää ajoneuvojen liiketila ja energiankulutus erilaisissa tie- ja liikenneoloissa. (Koskinen 2002.) Ennen simulointia simulaattoriin on määritetty lähtötiedot, joita ovat muun muassa ajoneuvotyyppi ja niiden tekniset ominaisuudet, ajoneuvokohtaiset ajotekniikat, tien pituusprofiili ja tasaus sekä tien ja ajoneuvojen sallitut nopeustasot. Simuloinneissa yksittäiseen ajoneuvoon ei kohdistu häiriötekijöitä muusta liikenteestä tai ympäristöstä. Ajoneuvojen käyttämiseen vaikuttavat ajoneuvotyyppi, tiellä käytetyt nopeusrajoitukset ja ajoneuvon suurimmat sallitut nopeudet tieosuudella. 2.2 Simulaattoriin määritetyt lähtötiedot Ajoneuvotyypit ja ajoneuvojen tekniset tiedot Työssä on tutkittu pääteillä tyypillisimmin liikkuvia ajoneuvoja. Simuloidut yksittäiset ajoneuvotyypit lyhenteineen ja massoineen ovat: henkilöauto (HA 1,4 t) pakettiauto (PA 2,3 t) linja-auto (LA 18 t) kuorma-auto ilman perävaunua (KAIP 28 t) kuorma-auton ja puoliperävaunun yhdistelmä (KAPP 42 t) kuorma-auton ja varsinaisen perävaunun yhdistelmä (KAVP 76 t). Taulukossa 1 on esitettynä VEMOSIM-ohjelmistossa käytettyjen ajoneuvojen tärkeimmät tekniset tiedot. Taulukko 1. VEMOSIM-ohjelmistossa käytettyjen ajoneuvojen tekniset tiedot. Henkilöauto Pakettiauto Linja-auto Kuorma-auto Kuorma-auto ja Kuorma-auto ja Ajoneuvo / tekniset tiedot puoliperävaunu varsinainen perävaunu Teho (kw r/min) Vääntö momentti(nm r/min) Iskutilavuus (l) 1,796 2,461 10,641 10,641 11,5 15,7 Massa (kg) Akseliluku (kpl) Vaihteiden lukumäärä (kpl) Vetopyörästön välityssuhde 3,94 3,91 2,92 3,08 3,08 3,08 Moottorin pyörimisnopeus (r/min)

12 Simuloidut tapaukset Kaikissa simuloinneissa on käytetty 5 km mittaista pituuskaltevuudeltaan tasaista tieosuutta, joka vastaa yksiajorataista päätieosuutta. Simulointeja on tehty kahdelle erilaiselle päätieosuudelle (kuva 1): 1. Yksittäinen ajoneuvo ajaa tieosuuden läpi yhdellä määritellyllä nopeustasolla. Nopeustasot ovat,, ja km/h. 2. Yksittäinen ajoneuvo ajaa tiegeometrialtaan täysin saman tieosuuden läpi kuin tapauksessa 1), mutta tieosuudelle ensimmäisen kilometrin kohdalle on sijoitettu tasoliittymä (kolmi-/nelihaarainen liittymä tai kiertoliittymä). Liittymän kohdalla ajoneuvo joko hiljentää nopeutta nopeusrajoituksen tai liittymän salliman muodon mukaisesti tai kokonaan pysäyttää liittymän kohdalle, minkä jälkeen jatkaa välittömästi matkaansa. Ajettuaan liittymästä ajoneuvo kiihdyttää nopeuden takaisin tielle määriteltyyn nopeustasoon km Liittymä 2. 1 km 4 km Kuva 1. VEMOSIM-ohjelmistolla simuloidut tieosuudet. Tapauksessa 1) tieosuudella ei ole liittymää ja tapauksessa 2) liittymä sijaitsee lähtöpisteestä kilometrin päässä. Valo-ohjaamattoman ja valo-ohjauksisen liittymän liikenteellisiä vaikutuksia arvioitaessa lähtökohtana ovat liittymästä aiheutuvat vaikutukset päätietä ajaville ajoneuvoille. Simulointien avulla tutkittu, kuinka paljon päätien eri nopeustason muutokset liittymäalueella vaikuttavat päätien ajoneuvojen matka-aikoihin ja polttoaineen kulutukseen. Vertailukohtana on etuajo-oikeutettu tieosuus, jossa päätien liikenne ei joudu alentamaan ajonopeuttaan liittymän takia Simuloidut nopeustasot Simuloinneissa on tutkittu erilaisia nopeustasoja ja nopeustason muutoksia kaikilla yksittäisillä ajoneuvotyypeillä. Päätien osalta on simuloitu nopeustasot,, ja km/h. Suurimmista sallituista nopeuksista johtuen nopeus km/h on simuloitu henkilöautolle, pakettiautolle ja linja-autolle ajoneuvojen käytöstä tiellä annetun asetuksen 3 :n mukaan. Kuorma-autoille ja sen yhdistelmille suurin tiellä sallittu nopeus on km/h. Kuvassa 2 on esitetty simuloidut nopeustason muutokset valo-ohjaamattomassa ja valo-ohjauksisissa liittymissä. Nopeutta alennetaan tapauksesta riippuen joko 300, 250 tai 150 m ennen liittymää. Liittymän jälkeen (50 m) nopeusrajoitus muuttuu takaisin päätiellä käytettyyn nopeustasoon. Valo-ohjauksisissa liittymissä suurin sallittu nopeusrajoitus liittymäalueella on km/h, joten nopeustason vaihtelu km/h on jätetty pois tarkasteluista. Esitetyt nopeusrajoitusten paikat vastaavat niin sanottua perusratkaisua, jolloin liittymäalueella ei sijaitse liittymän lisäksi muita erityisrakenteita esimerkiksi kanavointia, bussipysäkkiä tai vastaavaa muuta ratkaisua.

13 11 km/h - km/h 250 m Liittymä 50 m - km/h tai 50- km/h m 150 m Liittymä 50 m 150 m 150 m -- km/h, -- km/h tai -50- km/h Liittymä 50 m -- km/h tai -50- km/h 150 m Liittymä 50 m -50- km/h 150 m Liittymä 50 m 150 m Liittymä 50 m Kuva 2. Simuloidut nopeustasot valo-ohjaamattomassa ja valo-ohjauksisessa liittymässä. Nopeustason vaihtelu ainoastaan valoohjaamattomassa liittymässä. Kiertoliittymässä nopeusrajoitus on aina enintään 50 km/h (Tiehallinto 2001). Kuvassa 3 on esitetty nopeusrajoitusten sijainti ennen kiertoliittymää ja simuloidut nopeustasot kiertoliittymässä. Kun päätien nopeustaso on km/h, ajoneuvo hidastaa 350 metriä ennen kiertoliittymää nopeuteen km/h ja tämän jälkeen 150 m ennen kiertoliittymää nopeuteen 50 km/h. Alemmilla päätien nopeustasoilla, tai km/h nopeusrajoitus 50 km/h alkaa 150 metriä ennen kiertoliittymää. Nopeustasot 40 ja 50 km/h on otettu mukaan työhön, sillä ne ovat jo aiemmin esitetty julkaistussa opinnäytetyössä. 50- km/h 250 m 150 m -50- km/h, -50- km/h tai -50- km/h Kiertoliittymä 150 m Kiertoliittymä Kuva 3. Simuloidut nopeustasot kiertoliittymässä. Simuloitu kiertoliittymä on halkaisijaltaan 40 m, eli kiertoliittymässä ajoneuvo kulkee 26 m pitemmän matkan kuin valo-ohjaamattomassa tai valo-ohjauksisessa liittymässä. Todellisuudessa ajoneuvojen nopeudet eivät kuitenkaan ole kiertoliittymässä 50 km/h. Kiertoliittymä suunnitellaan niin, että siinä käytettävät ajonopeudet ovat km/h (Tiehallinto 2001). Tämän vuoksi simulointeihin on määritetty, että henkilö- ja pakettiautoilla ajonopeus kiertoliittymässä on 30 km/h ja muilla ajoneuvotyypeillä 20 km/h.

14 12 Nopeusrajoitus muuttuu kiertoliittymän jälkeen takaisin tiellä käytettyyn nopeustasoon. Valo-ohjaamattoman ja valo-ohjauksisen liittymän tavoin nopeusrajoitusmerkki sijaitsee perustapauksessa 50 m päässä kiertoliittymästä. Simuloinneissa kyseistä nopeusrajoitusta ei ole asetettu lähtöarvoksi simulaattoriin, mutta mikään ajoneuvo ei saavuta liittymän jälkeen 50 metrin matkalla päätiellä käytettyä nopeustasoa.

15 13 3 Tasoliittymän liikenteelliset vaikutukset 3.1 Eri ajoneuvotyyppien nopeusprofiilit tasoliittymissä Työssä tarkasteltujen simuloitujen ajoneuvojen ajotiedot on saatu sekunnin välein. Näiden tietojen pohjalta on tehty ajoneuvojen nopeusprofiilikuvaajat, jotka havainnollistavat, miten nopeusrajoitukset liittymäalueella vaikuttavat ajoneuvojen kiihdytyksiin, hidastuksiin ja pysäyttämisiin. Eri ajoneuvotyyppien nopeusprofiilit tasaisessa maastossa ovat esitetty kuvissa Kuvissa on esitetty nopeuskuvaajat eri värein päätien nopeustason mukaan. Kuvat ovat skaalattu samankokoisiksi, joten ne ovat helposti vertailtavissa keskenään. Jokaisesta ajoneuvotyypistä on esitetty erikseen kuvaajat, jossa ajoneuvo: a) hiljentää nopeutta valo-ohjaamattomassa tai valo-ohjauksisessa liittymässä b) pysäyttää hetkellisesti tasoliittymään (ts. valo-ohjauksiseen liittymään) c) hiljentää ja/tai pysäyttää kiertoliittymään. Kiertoliittymän nopeusprofiilikuvaajissa on voitu esittää sekä kiertoliittymään hiljentävät sekä pysäyttävät ajoneuvot. Tämä johtuu siitä, että liittymään pysäyttänyt ajoneuvo saavuttaa kiertotilassa siinä ajettavan nopeustason, jolloin pysäyttämisestä aiheutuvat vaikutukset kokonaismatka-aikaan ovat vähäiset. Polttoaineen kulutukseen pysäyttäminen kuitenkin vaikuttaa. (Paaso 2016.)

16 14 Henkilöauton nopeuden muutokset liittymään saavuttaessa, liittymäalueella ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Liittymä Poistumissuunta Kuva 4. Henkilöauto hidastaa nopeutta valo-ohjaamattomassa tai valo-ohjauksisessa liittymässä. 90 Henkilöauton nopeuden muutokset liittymään pysäyttäessä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla Nopeus (km/h) Kuva Matka (m) Tulosuunta Liittymän Poistumissuunta pysäytysviiva Henkilöauto pysäyttää valo-ohjaamattomaan tai valo-ohjauksiseen liittymään. 90 Henkilöauton nopeuden muutokset kiertoliittymään hiljentäessä/pysäyttäessä, kiertoliittymässä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Kiertosaarekkeen Poistumissuunta keskikohta Kuva 6. Henkilöauto hiljentää ja/ tai pysäyttää kiertoliittymään.

17 15 Pakettiauton nopeuden muutokset liittymään saavuttaessa, liittymäalueella ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Kuva Matka (m) Tulosuunta Liittymä Poistumissuunta Pakettiauto hidastaa nopeutta valo-ohjaamattomassa tai valo-ohjauksisessa liittymässä. Nopeus (km/h) Kuva 8. Pakettiauton nopeuden muutokset liittymään pysäyttäessä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla Matka (m) Liittymän Tulosuunta pysäytysviiva Poistumissuunta Pakettiauto pysäyttää valo-ohjaamattomaan tai valo-ohjauksiseen liittymään. 90 Pakettiauton nopeuden muutokset kiertoliittymään hiljentäessä/pysäyttäessä, kiertoliittymässä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Kiertosaarekkeen Poistumissuunta keskikohta Kuva 9. Pakettiauto hiljentää ja/ tai pysäyttää kiertoliittymään.

18 16 Linja-auton nopeuden muutokset liittymään saavuttaessa, liittymäalueella ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Liittymä Poistumissuunta Kuva 10. Linja-auto hiljentää valo-ohjaamattomassa tai valo-ohjauksisessa liittymässä. 90 Linja-auton nopeuden muutokset liittymään pysäyttäessä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Liittymän Poistumissuunta pysäytysviiva Kuva 11. Linja-auto pysäyttää valo-ohjaamattomaan tai valo-ohjauksiseen liittymään. 90 Linja-auton nopeuden muutokset kiertoliittymään hiljentäessä/pysäyttäessä kiertoliittymässä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Kiertosaarekkeen Poistumissuunta keskikohta Kuva 12. Linja-auto hiljentää ja/ tai pysäyttää kiertoliittymään.

19 17 Kuorma-auton nopeuden muutokset liittymään saavuttaessa, liittymäalueella ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Liittymä Poistumissuunta Kuva 13. Kuorma-auto hiljentää valo-ohjaamattomassa tai valo-ohjauksisessa liittymässä. Kuorma-auton nopeuden muutokset liittymään pysäyttäessä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Liittymän Poistumissuunta pysäytysviiva Kuva 14. Kuorma-auto pysäyttää valo-ohjaamattomaan tai valo-ohjauksiseen liittymään. 90 Kuorma-auto ilman perävaunua nopeuden muutokset kiertoliittymään hiljentäessä/pysäyttäessä, kiertoliittymässä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Kiertosaarekkeen Poistumissuunta keskikohta Kuva 15. Kuorma-auto hiljentää ja/ tai pysäyttää kiertoliittymään.

20 18 Kuorma-auton ja puoliperävaunun nopeuden muutokset liittymään saavuttaessa, liittymäalueella ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Liittymä Poistumissuunta Kuva 16. Kuorma-auto ja puoliperävaunu hiljentävät liittymässä. Kuorma-auton ja puoliperävaunun nopeuden muutokset liittymään pysäyttäessä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Liittymän Poistumissuunta pysäytysviiva Kuva 17. Kuorma-auto ja puoliperävaunu pysäyttävät liittymään. Kuorma-auton ja puoliperävaunun nopeuden muutokset kiertoliittymään hiljentäessä/pysäyttäessä, kiertoliittymässä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Kiertosaarekkeen Poistumissuunta keskikohta Kuva 18. Kuorma-auto ja puoliperävaunu hiljentävät ja/ tai pysäyttävät kiertoliittymään.

21 19 Kuorma-auton ja varsinaisen perävaunun nopeuden muutokset liittymään saavuttaessa, liittymäalueella ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Liittymän Poistumissuunta keskikohta Kuva 19. Kuorma-auto ja varsinainen perävaunu hiljentävät liittymässä. Kuorma-auton ja varsinaisen perävaunun nopeuden muutokset liittymään pysäyttäessä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla 90 Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Liittymän Poistumissuunta keskikohta Kuva 20. Kuorma-auto ja varsinainen perävaunu pysäyttävät liittymään 90 Kuorma-auton ja täysperävaunun nopeuden muutokset kiertoliittymään hiljentäessä/pysäyttäessä, kiertoliittymässä ja sieltä poistuttaessa eri nopeustasoilla Nopeus (km/h) Matka (m) Tulosuunta Kiertosaarekkeen Poistumissuunta keskikohta Kuva 21. Kuorma-auto ja varsinainen perävaunu hiljentävät ja/ tai pysäyttävät kiertoliittymään.

22 20 Liittymän vaikutukset alkavat liittymätyypistä riippuen jo 350, 300, 250 tai 150 m ennen liittymää. Ajoneuvo hidastaa nopeutta nopeusrajoitusten mukaisesti ja ajaa liittymän läpi sille asetetulla nopeudella tai hetkellisesti pysäyttää liittymäalueella. Liittymään kokonaan pysäyttävien ajoneuvojen vaikutukset ovat suuremmat kuin liittymään hidastavien ajoneuvojen. Liittymän jälkeen päätien nopeustason saavuttaminen riippuu käytetystä ajoneuvotyypistä ja nopeustason suuruudesta. Massaltaan suuremmalla ajoneuvolla kestää pitempään halutun nopeustason saavuttaminen. Esimerkiksi km/h nopeustasolla liittymästä aiheutuva kokonaisvaikutus kuorma-auton ja varsinaisen perävaunun yhdistelmällä on liittymää ennen ja jälkeen yli 1,6 km:n matkalla tasaisessa maastossa, jos ajoneuvo joutuu pysäyttämään liittymään. Sama kokonaisvaikutus on kiertoliittymään hiljentävillä ja pysäyttävillä ajoneuvoilla. Liittymään ainoastaan hiljentävällä kuorma-auton ja varsinaisen perävaunun yhdistelmällä vaikutus km/h nopeustasolla on vähemmän noin metriä. Vertailun vuoksi henkilöautolla tasoliittymästä aiheutuva kokonaisvaikutus on km/h nopeustasolla vain m. Nopeusprofiilien perusteella tasoliittymään pysäyttävien ajoneuvojen ja kiertoliittymään pysäyttävien tai hidastavien ajoneuvojen vaikutukset päätiellä käytetyn nopeustason saavuttamiseksi ovat ajoneuvokohtaisesti lähes samat. Tämä johtuu siitä, että molemmissa tapauksissa ajoneuvo joutuu pysäyttämään tai alentamaan ajonopeutensa hyvin pieneksi, jolloin kiihdyttäminen päätien nopeustasoon vie lähes saman verran aikaa. Ajokäyttäytyminen eli vaihteiden käyttötapa vaikuttaa henkilöautolla merkittävästi siihen, milloin päätien nopeustaso saavutetaan liittymän jälkeen (kuva 4). Simuloinneissa vaihteiden vaihtaminen on tehty polttoainetalouden kannalta optimaaliseksi. Tästä johtuen henkilöauton hiljentäessä liittymän kohdalla nopeuteen tai km/h käytetään vaihdetta 4 ja alennettaessa nopeuteen 50 km/h käytetään vaihdetta 3. Suuremmalla vaihteella ajettaessa kiihtyvyys on pienempi, joten vaihteella 4 tarvitaan pitempi kiihdytysmatka nopeuden nostamiseksi takaisin arvoon tai km/h kuin aloitettaessa kiihdyttäminen vaihteella 3 nopeudesta 50 km/h. Henkilöauton polttoaineen kulutus lisääntyisi, jos vaihteiden käyttöä muutettaisiin simuloinneissa sellaiseksi, että kuljettaja nostaisi nopeuden tai km/h alkunopeudesta loppunopeuteen lyhyemmällä matkalla kuin alkunopeudesta 50 km/h. 3.2 Vaikutukset matka-aikaan Valo-ohjaamattomassa ja valo-ohjauksisessa liittymässä nopeusrajoituksen alentaminen ja kiertoliittymässä liittymän muoto lisäävät ajoneuvojen matka-aikoja verrattuna tilanteeseen, jossa päätie on etuajo-oikeutettu eikä päätien liikenne joudu alentamaan ajonopeuttaan liittymän takia. Taulukossa 2 on esitetty valo-ohjaamattomasta ja valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvia matka-ajan lisäyksiä eri ajoneuvotyypeillä tasaisessa maastossa, kun nopeusrajoitus laskee liittymän kohdalla päätiellä käytetystä nopeustasosta. Taulukossa 3 on taas esitetty kiertoliittymästä aiheutuvia vastaavia matka-ajan lisäyksiä. Sekä taulukossa 2 että 3 on esitetty tapaukset, joissa ajoneuvo hiljentää nopeutta ajaakseen liittymästä (tapaus I) ja joissa ajoneuvo pysäyttää hetkellisesti liittymään (tapaus II).

23 21 Taulukko 2. Tasoliittymästä aiheutuva matka-ajan lisäys (s/ajon.) kaikilla ajoneuvotyypeillä eri nopeustasoilla tasaisessa maastossa. Tavoitenopeus km/h km/h km/h Tasoliittymästä aiheutuvat matka-ajan lisäys (s/ajon.) HA 1,4 t PA 2,3 t LA 18 t KAIP 28 t KAPP 42 t KATP 76 t I II I II I II I II I II I II -50-3,00 11,00 3,00 10,00 3,00 14,00 3,00 18,00 4,00 21,00 4,00 25, ,00 12,00 5,00 12,00 5,00 17,00 6,00 21,00 7,00 25,00 8,00 32, ,00 11,00 2,00 11,00 2,00 15,00 2,00 20,00 2,00 24,00 3,00 30,00 km/h km/h -50-9,00 16,00 8,00 16,00 9,00 21,00 11,00 27,00 12,00 32,00 15,00 40, ,00 14,00 4,00 14,00 5,00 19,00 6,00 25,00 6,00 30,00 8,00 39, ,00 13,00 2,00 13,00 2,00 18,00 2,00 25,00 3,00 29,00 3,00 38, ,00 22,00 14,00 21,00 17,00 29,00 11,00 27,00 12,00 32,00 15,00 40,00-13,00 20,00 10,00 20,00 12,00 28,00 6,00 25,00 6,00 30,00 8,00 39,00-8,00 19,00 7,00 18,00 8,00 27,00 2,00 25,00 3,00 29,00 3,00 38,00 5,00 18,00 4,00 18,00 5,00 26,00 0,00 25,00 0,00 30,00 0,00 39,00 I= ajoneuvo ajaa läpi liittymän läpi tapauksesta riippuen nopeudella 50,, tai km/h, II= ajoneuvo pysäyttää liittymäalueella ja kiihdyttää 50 m liittymän jälkeen päätiellä käytettyyn nopeustasoon. Taulukko 3. Kiertoliittymästä aiheutuva matka-ajan lisäys (s/ajon.) kaikilla eri ajoneuvotyypeillä eri nopeustasoilla tasaisessa maastossa (Paaso 2016). Kiertoliittymästä aiheutuvat matka-ajan lisäykset (s/ajon.) Tavoitenopeus km/h HA 1,4 t PA 2,3 t LA 18 t KAIP 28 t KAPP 42 t KATP 76 t I II I II I II I II I II I II 40 5,50 12,50 5,40 13,20 12,00 23, 12, 25,20 12, 29,40 13, 27, 50 7,10 13,40 7,20 13,90 14,50 24,00 15,90 26,30 16, 29, 18,50 30, ,10 16,90 10,00 18,30 18,30 30,20 20, 32, 21, 34, 24,90 36, , 21,30 12,50 19,90 21,90 33, 25,20 37,90 27,10 40, 31, 44, , 23,90 14,90 21,20 25,50 35, 30,20 41,30 32, 49, 39, 49, ,10 26,40 19, 26,20 33,20 44,10 30,20 41,30 32, 49, 39, 49,50 I= ajoneuvo ajaa kiertoliittymästä nopeudella 20 km/h tai 30 km/h riippuen ajoneuvotyypistä, II= ajoneuvo pysäyttää kiertoliittymässä. Matka-ajan lisäykset ovat suuremmat massaltaan raskaammilla ajoneuvoilla kuin massaltaan kevyimmillä ajoneuvoilla, sillä raskaammat ajoneuvot kiihtyvät hitaammin päätiellä tavoiteltuun nopeustasoon. Myös suuremmat nopeustasojen muutokset lisäävät ajoneuvojen matka-aikaa. Lisäksi liittymäalueella kokonaan pysäyttävien ajoneuvojen matka-ajan lisäykset ovat suuremmat, kuin niiden ajoneuvojen, jotka ainoastaan hidastavat nopeutta ennen liittymää.

24 22 Matka-ajan lisäykset ovat selvästi suuremmat kiertoliittymässä kuin muissa tasoliittymässä. Ero johtuu siitä, ettei ajoneuvo pysty ajamaan kiertoliittymässä sille liikennemerkillä osoitettua suurinta sallittua nopeutta 50 km/h. Henkilö- ja pakettiautoilla ajonopeus kiertoliittymässä on 30 km/h ja muilla raskaammilla ajoneuvotyypeillä 20 km/h (Paaso 2016). 3.3 Vaikutukset polttoaineen kulutukseen Tasoliittymät lisäävät myös ajoneuvon polttoaineen kulutusta, sillä ajoneuvot joutuvat hidastamaan ajonopeuttaan ennen liittymää ja kiihdyttämään sen jälkeen nopeutensa takaisin tiellä käytettyyn nopeustasoon. Taulukossa 4 on esitetty tasoliittymästä aiheutuvia polttoaineen kulutuksen lisäyksiä (millilitroina) eri nopeustasoilla tasaisessa maastossa, kun nopeusrajoitus laskee liittymän kohdalla päätiellä käytetystä nopeustasosta. Taulukossa 5 on taas esitetty kiertoliittymästä aiheutuvia vastaavia polttoaineen kulutuksen lisäyksiä. Sekä taulukossa 4 että 5 on esitetty tapaukset, joissa ajoneuvo hiljentää nopeutta ajaakseen liittymästä (tapaus I) ja joissa ajoneuvo pysäyttää hetkellisesti liittymään (tapaus II). Taulukko 4. Tasoliittymästä aiheutuva polttoaineen kulutuksen lisäys (ml) kaikilla eri ajoneuvotyypeillä eri nopeustasoilla tasaisessa maastossa. Nopeus km/h km/h Tasoliittymästä aiheutuvat polttoaineen kulutuksen lisäys (ml/ajon.) HA 1,4 t PA 2,3 t LA 18 t KAIP 28 t KAPP 42 t KATP 76 t I II I II I II I II I II I II -50-5,50 29,50 4, 29,10 50,30 187,40 61, 2,20 108, 417,10 182,10 728,30 km/h ,10 26,00 12,40 38,20 112,10 250,30 167,10 374,50 263, 571,10 444,90 999, ,50 35, 6, 38, 52,30 242,20 85,10 372,40 119,40 563,90 198, 977,10 km/h ,30 45, 20,30 47,20 171, 307, 259,30 465,00 394,30 698,30 696, , , 45,00 14,40 47,10 117,90 304, 188,10 466,00 269,30 697,40 476, , -- 7,30 45,40 7, 47,40 57,20 303,90 88,30 467, 131,20 695,40 210, , km/h 50-31,50 58, 32,30 56, 262,10 389,50 259,30 465,00 394,30 698,30 696, ,20-25,90 57,40 27, 58,50 209,20 388,90 188,10 466,00 269,30 697,40 476, , - 20, 58, 18, 57,90 155,50 391,50 88,30 467, 131,20 695,40 210, , 16,20 59,10 12,30,50 113, 398,50 0,00 466,00 0,00 697,40 0, , I= ajoneuvo ajaa läpi liittymän läpi tapauksesta riippuen nopeudella 50,, tai km/h, II= ajoneuvo pysäyttää liittymäalueella ja kiihdyttää 50 m liittymän jälkeen päätiellä käytettyyn nopeustasoon.

25 23 Taulukko 5. Kiertoliittymästä aiheutuva polttoaineen kulutuksen lisäys (ml) kaikilla eri ajoneuvotyypeillä eri nopeustasoilla tasaisessa maastossa. Kiertoliittymästä aiheutuvat polttoaineen kulutuksen lisäys (ml/ajon.) Nopeus km/h HA 1,4 t PA 2,3 t LA 18 t KAIP 28 t KAPP 42 t KATP 76 t I II I II I II I II I II I II 40 8,00 18,00 10,00 22,00 78,00 112,00 108,00 153,00 153,00 218,00 268,00 378, ,00 26,00 18,00 30,00 116,00 150,00 183,00 227,00 259,00 321,00 453,00 562, ,00 51,00 23,00 36,00 1,00 204,00 246,00 288,00 376,00 439,00 654,00 763, ,00 49,00 33,00 45,00 235,00 2,00 354,00 399,00 536,00 598,00 926, ,00 39,00 49,00 40,00 52,00 292,00 327,00 439,00 484,00 659,00 722, , , ,00 64,00 53,00 65,00 391,00 425,00 439,00 484,00 659,00 722, , ,00 I= ajoneuvo ajaa kiertoliittymästä nopeudella 20 km/h tai 30 km/h riippuen ajoneuvotyypistä, II= ajoneuvo pysäyttää kiertoliittymässä. Polttoaineen kulutuksen lisäykset ovat suuremmat massaltaan raskaammilla ajoneuvoilla kuin massaltaan kevyimmillä ajoneuvoilla. Myös suuremmat nopeustasojen muutokset lisäävät ajoneuvon polttoaineen kulutusta. Polttoaineen kulutus on myös luonnollisesti suurempi kaikilla pysäyttävillä ajoneuvoilla kuin liittymään ainoastaan hidastavilla ajoneuvoilla. Tasoliittymässä polttoaineenkulutus pienempi kuin kiertoliittymässä, sillä tasoliittymässä liittymän kohdalla ajoneuvon ei tarvitse ajaa puolta ympyrän kaaresta nopeudella 20 tai 30 km/h. Vaihteiden vaihto näkyy myös polttoaineen kulutuksessa. Mitä suurempi nopeustason muutos alaspäin on, sitä pienempi vaihde ajoneuvossa joudutaan vaihtamaan. Alemmalta nopeustasolta kiihdyttäminen korkeammalle nopeustasolle kuluttaa myös enemmän polttoainetta.

26 24 4 Tasoliittymistä aiheutuvat vuosittaiset kustannukset 4.1 Yleistä kustannuslaskelmista Tasoliittymä lisää ajoneuvojen matka-aikoja ja polttoaineen kulutusta, jos nopeusrajoitusta liittymäalueella muutetaan tai liittymä muutetaan kiertoliittymäksi. Valoohjaamattomasta ja valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien matka-aikojen ja polttoaineen kulutuksen lisäyksistä voidaan laskea vuosittaiset kustannukset. Esitetyt kustannuslaskelmat ovat arvioita siitä, kuinka paljon valo-ohjaamattomasta ja valoohjauksisesta liittymästä sekä kiertoliittymästä aiheutuu kustannuksia verrattuna päätieosuuteen, jossa päätie on etuajo-oikeutettu eikä päätien liikenne joudu alentamaan ajonopeuttaan liittymän takia. Kustannuslaskelmissa on hyödynnetty luvussa esitettyjä VEMOSIM-ohjelmiston simulointituloksia. Kustannuslaskelmat on tehty kahteen erilaiseen päätien tapaukseen, missä: a) Päätien liikennemäärä on ajon./vrk ja päätien liikenne jakaantuu keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman mukaisesti (taulukko 6, sarake a)). Keskimääräinen ajoneuvoryhmäjakauma on määritetty Liikennevirastolle tehdyssä opinnäytetyössä (Paaso 2016.), jossa tutkittiin 15:sta LAM-pisteestä kerättyjä ajoneuvo-osuuksia suhteutettuna päätien liikennemäärään. Kaikki valitut LAM-pisteet olivat yksiajorataisilta valta- tai kantateiltä. Keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman mukaan henkilö- ja pakettiautojen yhteenlaskettu osuus on noin 90 % päätien liikennemäärästä. Linja-autojen ja kuormaautojen sekä sen yhdistelmien osuus kokonaisliikennemäärästä on keskimäärin 10,7 %, ja niistä yli puolet on keskimäärin kuorma-auton ja varsinaisen perävaunun yhdistelmiä. b) Päätien liikennemäärä on ajon./vrk ja päätien liikenteestä 12,9 % on linja-autoja ja kuorma-autoja sekä sen yhdistelmiä. Suurempi raskaan liikenteen osuuden jakauma on peräisin keskeisen päätieverkon teiltä, johon on kerätty 5:stä LAM-pisteestä kerätyt ajoneuvo-osuudet suhteutettuna päätien liikennemäärään. Kaikki valitut LAM-pisteet ovat myös yksiajorataisilta valtatai kantateiltä. Tarkempi ajoneuvojakauma on esitetty taulukossa 6 (sarake b)). Taulukko 6. Kustannuslaskelmissa käytetyt ajoneuvoryhmäjakaumat. Ajoneuvotyyppi a) Keskimääräinen osuus päätien liikenteestä (%) b) Suurempi raskaan liikenteen osuus Henkilöauto (HA),7 % 78,4 % Pakettiauto (PA) 8,6 % 8,7 % Linja-auto (LA) 0,7 % 0,7 % Kuorma-auto ilman perävaunua (KAIP) 2,4 % 2,6 % Kuorma-auto ja puoliperävaunu (KAPP) 2,1 % 2,3 % Kuorma-auto ja varsinainen perävaunu (KAVP) 5,5 % 7,3 % Liikennemäärä ajon./vrk ajon./vrk

27 25 Tasoliittymistä aiheutuvien matka-aikojen ja polttoaineen kulutusten lisäysten kustannuslaskelmissa on käytetty Liikenneviraston määrittelemiä tieliikenteen hankkeiden yksikköarvoja (Tervonen & Metsäranta 2015). Matka-ajalle on käytetty keskimääräisiä matka-aikasäästön arvoja (euroa/tunti/ajoneuvo) ja polttoainekustannukset on määritetty eri ajoneuvolajien keskikulutuksen sekä polttoaineiden myyntihintojen mukaan. Liikenneviraston julkaisun (Tervonen & Metsäranta 2015) mukaisesti henkilö- ja pakettiauton yksikköarvot esitetään verollisina ja raskaiden ajoneuvojen yksikköarvot verottomia, sillä henkilö- ja pakettiautojen ajosuoritteiden oletetaan olevan kaikki kotitalouksien autonkäyttöä. Tällöin verollisiin ajoneuvokustannuksiin sisältyvät sekä polttoaineverot että arvonlisäverojen osuus polttoaineiden hinnassa ja muissa käyttökustannuksissa. Muiden ajoneuvotyyppien ajosuoritteiden oletetaan olevan yritysten autonkäyttöä. Siten verollisiin ajoneuvokustannuksiin sisältyvät vain polttoaineverot. Arvonlisävero on yrityksille vähennyskelpoinen erä. Tämän vuoksi yksikköarvot esitetään verottomina. Taulukossa 7 on kootusti matka-ajan ja polttoaineen yksikköarvot ajoneuvotyypeittäin. (Liikennevirasto 2015g; Tervonen & Metsäranta 2015.) Taulukko 7. Matka-ajan ja polttoaineen kulutuksen yksikköarvot kaikille ajoneuvotyypeille (Liikennevirasto 2015; Tervonen & Metsäranta 2015). Ajoneuvotyyppi Matka-aika ( /h/ajon.) Yksikköarvo Polttoaine ( /l/ajon.) Henkilöauto (HA) 12,16 *1,66 Pakettiauto (PA) 21,30 *1,55 Linja-auto (LA) 23,50 1,25 Kuorma-auto ilman perävaunua (KAIP) 25,00 1,25 Kuorma-auto ja puoliperävaunu (KAPP) 26,55 1,25 Kuorma-auto ja varsinainen perävaunu (KAVP) 25,58 1,25 *verollisia arvoja Työssä esitetään uutena tietona valo-ohjauksettomasta ja valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset matka-aika- ja polttoainekustannukset, kun otetaan huomioon päätien liikennemäärä ja liikenteen jakautuminen. Kiertoliittymästä aiheutuvat vuosittaiset kustannuslaskelmat on myös esitetty uudelleen tässä työssä, vaikka niitä on jo aiemmin tarkasteltu Liikennevirastolle tehdyssä opinnäytetyössä Kiertoliittymät pääteillä. Opinnäytetyössä vuosittaisia kustannuksia on esitetty vain tapaukseen, jossa päätien liikennemäärä on ajon./vrk ja ajoneuvot ovat jakautuneet keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman mukaisesti (taulukko 6, sarake a)). Tätä työtä tehdessä kiertoliittymien kustannuslaskelmissa huomattiin virhe, jonka vuoksi kustannuslaskelmat eroavat hieman opinnäytetyössä esitetyistä arvoista. Korjatut kiertoliittymän vuosittaiset kustannuslaskelmat ovat esitetty tässä työssä. Kiertoliittymästä aiheutuvat vuosittaiset kustannukset on myös laskettu tapaukseen, jossa liikennemäärä on ajon./vrk ja raskaan liikenteen osuus on 12,9 %.

28 Tasoliittymästä aiheutuvat liikenteelliset kustannukset Valo-ohjaamaton liittymä Valo-ohjaamattomassa tasoliittymässä jokainen päätietä suoraan ajava ajoneuvo on etuajo-oikeutettu ja velvollinen hidastamaan ajonopeutta liittymäalueella nopeusrajoitusmerkkien tai liikenneturvallisuuden edellyttämän tilannenopeuden mukaisesti. Näin ollen liittymästä aiheutuviin kustannuksiin ei ole otettu huomioon liittymään pysäyttäviä ajoneuvoja. Kuvassa 22 on esitetty liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk. Tässä tapauksessa ajoneuvot jakautuvat keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman mukaisesti. Kuvassa 23 on esitetty vuosittaiset polttoaine- ja matka-aikalisäysten kustannukset, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja raskaiden ajoneuvojen osuus on 12,9 %. Valo-ohjaamattomasta liittymästä aiheutuvat kokonaiskustannukset vuodessa, kun liikennemäärä on ajon./vrk Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 22. Valo-ohjaamattomasta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matkaaikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja ajoneuvot jakautuneet keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman mukaisesti.

29 27 Valo-ohjaamattomasta liittymästä aiheutuvat kokonaiskustannukset vuodessa, kun liikennemäärä on ajon./vrk Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 23. Valo-ohjaamattomasta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matkaaikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on 00 ajon./vrk ja raskaan liikenteen osuus 12,9 %. Valo-ohjaamattomasta liittymästä aiheutuvat matka-aika- ja polttoainekustannukset ovat maltilliset lähes jokaisella nopeustasolla. Etenkin pienillä nopeustason vaihteluilla vuosittaiset kustannukset ovat alhaiset. Kustannukset ovat suurimmat silloin, kun nopeustasojen muutokset päätiellä ovat suurimmat. Eniten vuosittaisia kustannuksia aiheutuu, kun nopeusrajoitus liittymän kohdalla muuttuu tai km:stä/h 50 km:iin/h. Jos nopeusrajoitus muuttuu vain 10 km/h, ovat vuosittaiset kustannukset lähes samaa luokkaa, oli kyseessä mikä nopeustaso tahansa. Kaikilla nopeustasoilla polttoaineen kulutuksesta aiheutuvat kustannukset ovat suuremmat kuin matka-ajasta aiheutuvat kustannukset. Suurempi raskaan liikenteen osuus on havaittavissa vuosittaisissa kustannuksissa. Jos keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman tulokset suhteutetaan liikennemäärään ajon./vrk, on suuremmalla raskaan liikenteen osuudella noin 10 % enemmän vuosittaisia kustannuksia lähes jokaisella nopeustasolla. Vaikka henkilöautojen osuus on suurin kummassakin ajoneuvojenryhmäjakaumassa, vaikuttaa vuosittaisiin kustannuksiin merkittävästi raskaan liikenteen osuus. Tämä johtuu siitä, että kuormaauton ja varsinaisen perävaunun yhdistelmä kuluttaa eniten polttoainetta ja lisää matka-aikaa eniten sen suuren massan vuoksi Valo-ohjauksinen liittymä Valo-ohjauksisessa liittymässä ajoneuvot joutuvat joko hiljentämään nopeutta tai kokonaan pysäyttämään liittymään. Jos pääteiden valo-ohjauksisissa liittymissä olisi käytössä kiinteään kiertoaikaan perustuva valo-ohjaus, voitaisiin keskimääräinen pysäyttävien ajoneuvojen osuus laskea teoreettisesti. Pääteillä valo-ohjaus on kuitenkin yleensä toteutettu liikennetieto-ohjauksen kautta, jolloin opastinryhmän vihreä aika vaihtelee ilmaisimilta saatavien liikennetietojen perusteella (Tiehallinto 2005). Tällöin pysäyttävien ajoneuvojen määrä riippuu täysin päätien ja sivusuuntien liikenteestä, vuorokaudesta ajasta ja viikonpäivästä. Tämän vuoksi on hankala määrittää, kuinka paljon pääteiden valo-ohjauksisissa liittymissä on pysäyttäviä ajoneuvoja, kun tarkastellaan koko vuorokauden liikennettä.

30 28 Koska pääteillä valo-ohjauksiseen liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuutta on vaikea arvioida, on liittymän kustannuslaskelmissa esitetty kolme eri vaihtoehtoa pysäyttämään joutuvien ajoneuvojen osuudeksi. Vaihtoehdoissa liittymään pysäyttää joko 10, 20 tai 30 % ajoneuvoista ja loput pääsevät ajamaan liittymän läpi siinä olevan nopeusrajoituksen mukaisesti. Kun pysäyttäneiden ajoneuvojen osuus pääsuunnan KVL:stä on 30 %, alkaa valo-ohjaus olla heikosti suunniteltu. Kustannuslaskelmissa on otettu huomioon pysäyttävien ajoneuvojen polttoaineen kulutus tyhjäkäynnillä ja pysäytyksen kesto. Laskelmissa on arvioitu, että nopeutensa pysäyttänyt ajoneuvo on paikallaan keskimäärin 20 sekuntia ja että polttoainetta kuluu tyhjäkäynnillä ajoneuvotyypeittäin: henkilöauto 1,0 l/h pakettiauto 1,2 l/h linja-auto 1,8 l/h kuorma-auto 1,8 l/h kuorma-auto ja puoliperävaunu 2,0 l/h kuorma-auto ja varsinainen perävaunu 2,5 l/h. Kuvissa on esitetty valo-ohjauksisen liittymän polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liikenne jakautunut keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman mukaisesti. Kuvissa on vastaavasti esitetty vuosittaiset kustannukset, kun liikennemäärä on ajon./vrk ja raskaan liikenteen osuus on 12,9 %. Päätien liikennemäärä ajon./vrk Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 10 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 24. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 10 %.

31 29 Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 20 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 25. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 20 %. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 30 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 26. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 30 %.

32 30 Päätien liikennemäärä ajon./vrk Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 10 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 27. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 10 %. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 20 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 28. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 20 %.

33 31 Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 30 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 29. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 30 %. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuviin vuosittaisiin matka-aika- ja polttoainekustannuksiin vaikuttavat merkittävästi liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus. Kustannukset kasvavat pysäyttävien ajoneuvojen osuuden kasvaessa. Polttoaineesta aiheutuvat kustannukset ovat suuremmat kuin matka-aikakustannukset. Kokonaiskustannukset kasvavat melko tasaisesti päätiellä käytetyllä nopeustasolla nopeuden muutoksen kasvaessa. Eniten vuosittaisia kustannuksia aiheutuu, kun nopeusrajoitus liittymän kohdalla muuttuu tai km:stä/ha nopeuteen 50 km/h. Jos nopeusmuutos on vain 10 km/h, ovat vuosittaiset kustannukset lähes samat, jos pysäyttävien ajoneuvojen osuus on sama. Suurempi raskaan liikenteen osuus lisää vuosittaisia kustannuksia. Jos keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman kustannukset suhteutetaan liikennemäärään ajon./vrk, kasvavat kustannukset jokaisella nopeustasolla melko tasaisesti (8-14 %), kun liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus kasvaa 10 %:sta 20 %:iin. Kun pysäyttävien ajoneuvojen osuus kasvaa 10 %:sta 30 %:iin, ei kasvu ole enää tasaista. Tämä johtuu siitä, että liittymään pysäyttävien raskaan liikenteen ajoneuvojen osuus kasvaa, jolloin liittymästä aiheutuvat ajoneuvojen matka-ajat ja polttoaineen kulutus kasvavat. Tällöin myös kustannukset kasvavat. Valo-ohjauksisen liittymän kustannuslaskelmissa tutkittiin pysäytyksen keston ja tyhjäkäynnin vaikutusta. Tulosten perusteella pysäytyksen kesto ja tyhjäkäynnin polttoaineen kulutuksen määrä eivät vaikuta merkittävästi kustannuslaskelmiin. Jos viivettä pidennetään esimerkiksi 20 sekunnista 30 sekuntiin, muuttuvat matka-aikaja polttoainekustannukset muutamalla kymmenellä eurolla. Kun viive on esimerkiksi minuutin, kustannukset kasvavat 200 eurolla. Tästä voidaankin todeta, että suurin vaikutus kustannuksiin on pysäyttämisellä ja sen jälkeisellä kiihdytyksellä, ei pysäytyksen kestolla.

34 Kiertoliittymä Kiertoliittymän kustannuslaskelmat on toteutettu Liikennevirastolle tehdyn opinnäytetyön Kiertoliittymät pääteillä esitettyjen tulosten perusteella. Kustannuslaskelmat poikkeavat hieman opinnäytetyössä esitetyistä arvoista, sillä kustannuslaskelmissa huomattiin virhe. Korjatut kustannuslaskelmat ovat esitetty tässä työssä. Kiertoliittymän kohdalla nopeusrajoitus voi olla maksimissaan 50 km/h, mutta todellisuudessa kiertoliittymässä käytettävät ajonopeudet ovat ajoneuvotyypistä riippuen km/h. Simuloinneissa on määritetty, että henkilö- ja pakettiautoilla ajonopeus kiertoliittymässä on 30 km/h ja muilla ajoneuvotyypeillä 20 km/h. (Paaso 2016.) Kiertoliittymässä jokainen ajoneuvo joutuu hidastamaan ajonopeutta, sillä kiertoliittymä muuttaa päätien etuajo-oikeuden väistämisvelvolliseksi. Osa ajoneuvoista joutuu myös pysäyttämään kiertoliittymään väistääkseen siinä ajavaa liikennettä. Aiemmin Liikennevirastolle tehdyssä selvityksessä (Rahman et al. 2000) on tutkittu raskaiden ajoneuvojen pysäyttämistä kiertoliittymän tulosuunnan kohdalla. Tämän mukaan on arvioitu, että kaikista ajoneuvoista 8 % joutuu pysäyttämään kiertoliittymään ja 92 % pääsee ajamaan kiertoliittymän läpi nopeudella 20 km/h tai 30 km/h. Kustannuslaskelmissa ei ole huomioitu pysäytyksen kestoa. Kuvassa 30 on esitetty kiertoliittymästä aiheutuvat polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liikenne jakautunut keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman mukaisesti. Kuvassa 31 on vastaavasti esitetty vuosittaiset kustannukset, kun liikennemäärä on ajon./vrk ja raskaan liikenteen osuus on 12,9 %. Kiertoliittymästä aiheutuvat kokonaiskustannukset vuodessa, kun liikennemäärä ajon./vrk Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 30. Kiertoliittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 8 %.

35 33 Kiertoliittymästä aiheutuvat kokonaiskustannukset vuodessa, kun liikennemäärä ajon./vrk Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 31. Kiertoliittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk, liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 8 % ja raskaan liikenteen osuus 12,9 %. Kiertoliittymästä aiheutuu muihin tasoliittymiin nähden eniten kustannuksia, sillä jokainen ajoneuvo joutuu hidastamaan ajonopeutta kiertoliittymän takia. Vuosittaiset kustannukset ovat merkittäviä jo alhaisilla nopeustasoilla 40 ja 50 km/h. Suuremmilla nopeustasoilla päätien liikennemäärän ollessa ajon./vrk kustannukset ovat ja km/h nopeustasoilla noin ja ja km/h nopeustasoilla noin vuodessa. Kuten valo-ohjaamattomassa ja valo-ohjauksisessa liittymässä myös kiertoliittymässä vuosittaiset polttoainekustannukset ovat suuremmat kuin matka-aikakustannukset. Suurempi raskaan liikenteen osuus on myös havaittavissa vuosittaisissa kustannuksissa. Jos keskimääräisen ajoneuvoryhmäjakauman tulokset suhteutetaan liikennemäärään ajon./vrk, on suuremmalla raskaan liikenteen osuudella keskimäärin % enemmän vuosittaisia kustannuksia lähes jokaisella nopeustasolla. Tämä johtuu siitä, että kuorma-auton ja varsinaisen perävaunun yhdistelmä kuluttaa eniten polttoainetta ja lisää matka-aikaa eniten sen suuren massan vuoksi. 4.3 Yhteenveto Kustannuslaskelmissa arvioitiin matka-aikojen ja polttoaineen kulutuksen kustannuksia. Esitetyt kustannuslaskelmat ovat arvioita siitä, kuinka paljon valo-ohjaamattomasta ja valo-ohjauksisesta liittymästä sekä kiertoliittymästä aiheutuu vuosittaisia kustannuksia verrattuna tilanteeseen, jossa päätie on etuajo-oikeutettu eikä päätien liikenne joudu alentamaan ajonopeuttaan liittymän takia. Tien nopeustaso vaikuttaa kustannusten suuruuteen. Mitä korkeampi nopeustason muutos päätien liittymässä on, sitä korkeammat matka-aikojen ja polttoaineen kulutuksen kustannukset aiheutuvat liittymästä. Polttoaineesta aiheutuvat kustannukset ovat suuremmat kuin matkaajoista aiheutuvat kustannukset.

36 34 Eniten viivytyksiä ja polttoaineen kulutusta aiheuttavat henkilöautot sekä kuormaauton ja varsinaisen perävaunun yhdistelmät. Henkilöautot aiheuttavat viivytyksiä ja polttoaineen kulutuksen lisäystä eniten, sillä niiden osuus on suurin päätien kokonaisliikennemäärästä, vaikka yksittäisellä henkilöautolla kulutus ei ole niin merkittävä. Kuorma-auton ja varsinaisen perävaunun yhdistelmä aiheuttaa toiseksi eniten viivytyksiä ja polttoaineen kulutusta, sillä ajoneuvo kiihtyy muita ajoneuvoja hitaammin suuresta massasta johtuen. Muiden ajoneuvotyyppien aiheuttamat viivytykset ja polttoaineen kulutuksen lisäykset lisäävät kokonaisvaikutuksia, mutta niiden osuus ei ole niin merkittävä. Valo-ohjaamaton liittymä on päätien liikenteen kannalta edullisin ratkaisu, sillä silloin päätiellä etuajo-oikeus säilyy ja ajoneuvot ainoastaan hiljentävät ajonopeutta liittymäalueella. Kustannukset ovat alhaiset verrattuna valo-ohjauksiseen liittymään ja kiertoliittymään. Valo-ohjauksisessa liittymässä kustannuslaskelmiin vaikuttaa se, kuinka moni ajoneuvoista joutuu pysäyttämään liittymään. Pysäyttävien ajoneuvojen osuuden ollessa pieni (esim. 10 %) kokonaiskustannukset eivät ole merkittävästi suuremmat kuin valo-ohjaamattomassa liittymässä, mutta pysäyttävien ajoneuvojen osuuksien kasvaessa, muuttuvat kustannuksetkin korkeammiksi. Kiertoliittymästä aiheutuu eniten vuosittaisia kustannuksia muihin tasoliittymiin nähden. Tämä johtuu siitä, että kiertoliittymässä ajonopeus on muita liittymätyyppejä alhaisempi. Alhaiset ajonopeudet pidentävät matka-aikaa, mutta lisäävät myös merkittävästi polttoaineen kulutusta, sillä kiihdyttäminen päätien nopeustasoon vie sitä enemmän polttoainetta mitä suurempi nopeusmuutos on. Vuosittaisissa kustannuslaskelmissa tutkittiin valo-ohjauksellisissa liittymissä pysäytyksen keston ja ajoneuvon tyhjäkäynnin vaikutusta. Pysäytyksen kesto ja tyhjäkäynnin polttoaineen kulutuksen määrä eivät vaikuta merkittävästi kustannuslaskelmiin, sillä matka-aika- ja polttoainekustannukset nousevat vuosittain vain muutamalla kymmenellä eurolla viiveen noustessa 10 sekunnilla. Suurin vaikutus kustannuksiin on ajoneuvon pysäyttämisellä ja sen jälkeisellä kiihdytyksellä, ei pysäytyksen kestolla. Vaikka vertailu tehtiin valo-ohjauksellisissa liittymissä, ovat tulokset yleistettävissä myös muihin tasoliittymätyyppeihin.

37 35 5 Kustannuslaskelmien hyödyntäminen Työssä esitettiin valo-ohjaamattomasta ja valo-ohjauksisesta liittymässä sekä kiertoliittymästä aiheutuvia lisääviä liikenteellisiä vaikutuksia, kun päätiellä nopeusrajoitusta alennetaan tai liittymä muutetaan kiertoliittymäksi. Työssä esitettyjä vaikutuksia havainnollistavat nopeusprofiilikuvat ajoneuvotyypeittäin, vaikutukset ajoneuvojen matka-aikaan ja polttoaineen kulutukseen sekä liittymästä aiheutuvat matkaaikojen ja polttoaineen kulutuskustannukset. Tasoliittymien liikenteellisten vaikutusten ja kustannuslaskelmien tuloksia voidaan käyttää apuna päätöksenteossa, hankearvioinnissa sekä suunnitteluhankkeissa. Työn tulokset antavat asiantuntijoille uutta tietoa vertailla eri tasoliittymävaihtoehtoja, sillä työssä esitetään sellaisia liikenteellisiä vaikutuksia, joita selvityksissä käytetyt työkalut eivät riittävällä tarkkuudella ota huomioon. Työssä esitettyjä liittymätyypistä aiheutuvilla kustannuslaskelmilla voidaan arvioida päätien ja sivusuunnan liikenteellisiä vaikutuksia. Arvioita voidaan tehdä erikseen valo-ohjaamattomaan ja valo-ohjauksiseen liittymään sekä kiertoliittymään, kun suhteutetaan päätien ja sivusuunnan liikennemäärät ja raskaan liikenteen osuudet työssä esitettyihin kustannuslaskelmiin. Raskaan liikenteen osuudeksi kustannuslaskelmissa on esitetty erikseen 10,7 %:lle ja 12,9 %:lle. Luvussa 4 on esitetty kustannuslaskelmat pääteille tyypillisiin tilanteisiin. Liitteessä 1 on esitetty enemmän tapauksia, jota voidaan hyödyntää sivusuunnan vaikutusten laskemiseksi. Sivusuunnan arvioissa voidaan liittymän ajatella olevan joko valoohjaamaton tai valo-ohjauksinen tasoliittymä, jossa pysäyttämään joutuvia ajoneuvoja on 40, 50,,, tai 90 % ja pysäytyksen kesto on 20 sekuntia. Kustannuslaskelmat on esitetty erikseen, kun raskaan liikenteen osuus on 10,7 % ja 12,9 %. Lisäksi liitteessä 2 on kustannuslaskelmat kiertoliittymässä, kun kaikki ajoneuvot joutuvat pysäyttämään. Kiertoliittymän kustannuslaskelmia voidaan hyödyntää kaikille nopeustasoille ja jokaiseen liittymätyyppiin.

38 36 Lähteet Asetus ajoneuvojen käytöstä tiellä L /1257 muutoksineen. Koskinen, O Optimal Road Junction from the Viewpoint of Energy Savings, Emission reduction and Vehicle Operating Costs. Julkaisematon lähde. Liikennevirasto Tie- ja rautatieliikenteen hankearvioinnin yksikköarvot 2013 Liikenneviraston ohjeita 1/2015. Helsinki. Liikennevirasto. ISBN Paaso, A Kiertoliittymät pääteillä. Liikennevirasto, hankesuunnitteluosasto. Helsinki Opinnäytetyö 6/2016. ISSN , ISBN Rahman, H., Eloranta, A. & Ernvall, T Raskaat ajoneuvot kiertoliittymissä Tiehallinnon selvityksiä 12/2000. Helsinki. Tielaitos. ISBN Tervonen J. & Metsäranta H Tie- ja rautatieliikenteen hankearvioinnin yksikköarvojen määrittäminen vuodelle Helsinki. Liikennevirasto. ISBN Tiehallinto Tasoliittymät Suunnitteluvaiheen ohjaus. Helsinki. Tiehallinto. ISBN Tiehallinto Liikennevalojen suunnittelu LIVASU Suunnitteluvaiheen ohjaus. Helsinki. Tiehallinto. ISBN

39 Liite 1 / 1 (7) Valo-ohjaamattoman ja valo-ohjauksisen liittymän vuosittaiset kustannukset pysäyttävien ajoneuvojen eri osuuksilla Kuvissa on esitetty valo-ohjaamattomien ja valo-ohjauksisten liittymien vuosittaisia kustannuksia suurilla pysäyttämään joutuvien ajoneuvojen osuuksilla, joita voidaan hyödyntää paremmin sivusuunnan liikenteellisten vaikutusten arvioinneissa. Kus-tannuslaskelmat on esitetty erikseen kun päätien liikennemäärä on ajon./ vrk ja raskaan liikenteen osuus on 10,7 % sekä kun liikennemäärä on ajon./vrk ja raskaan liikenteen osuus 12,9 %. Pysäyttävien ajoneuvojen osuudet ovat esitetty 10 % välein (40, 50,,, tai 90 %) ja laskelmissa pysäytyksen kesto on 20 sekuntia. Liikennemäärä ajon./vrk. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 40 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 32. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 40 %.

40 Liite 1 / 2 (7) Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 50 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 33. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 50 %. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 34. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on %.

41 Liite 1 / 3 (7) Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 35. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on %. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 36. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on %.

42 Liite 1 / 4 (7) Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 90 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 37. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 90 %. Liikennemäärä ajon./vrk Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 40 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 38. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 40 %.

43 Liite 1 / 5 (7) Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 50 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 39. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 50 %. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 40. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on %.

44 Liite 1 / 6 (7) Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 41. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on %. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 42. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on %.

45 Liite 1 / 7 (7) Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvat vuosittaiset kokonaiskustannukset, kun liikennemäärä ajon./vrk ja pysäyttävien osuus 90 % Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 43. Valo-ohjauksisesta liittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja liittymään pysäyttävien ajoneuvojen osuus on 90 %.

46

47 Liite 2 / 1 (2) Kiertoliittymän vuosittaiset kustannukset kaikkien ajoneuvojen pysäyttäessä liittymään Kuvassa 44 ja 45 on esitetty kustannuslaskelmat kiertoliittymässä, kun kaikki ajoneuvot joutuvat pysäyttämään kiertoliittymään. Kiertoliittymän kustannuslaskelmia voidaan hyödyntää kaikille nopeustasoille ja jokaiseen liittymätyyppiin. Kustannuslaskelmat on esitetty erikseen kun päätien liikennemäärä on ajon./vrk ja raskaan liikenteen osuus on 10,7 % sekä kun liikennemäärä on ajon./vrk ja raskaan liikenteen osuus 12,9 %. Kiertoliittymästä aiheutuvat kokonaiskustannukset vuodessa, kun liikennemäärä ajon./vrk ja kaikki ajoneuvot pysäyttävät kiertoliittymään Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 44. Kiertoliittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja raskaan liikenteen osuus 10,7 %. Pysäyttävien ajoneuvojen osuus on %.

48 Liite 2 / 2 (2) Kiertoliittymästä aiheutuvat kokonaiskustannukset vuodessa, kun liikennemäärä ajon./vrk ja kaikki ajoneuvot pysäyttävät kiertoliittymään Yhteensä Polttoainekustannukset Matka-aikakustannukset Kuva 45. Kiertoliittymästä aiheutuvien polttoaine- ja matka-aikalisäysten kokonaiskustannukset vuodessa tasaisessa maastossa eri nopeustasoilla, kun liikennemäärä päätiellä on ajon./vrk ja raskaan liikenteen osuus 12,9 %. Pysäyttävien ajoneuvojen osuus on %.

49

50 ISSN-L ISSN ISBN