Suurten ajoneuvoyhdistelmien käyttökokeilu Lapissa Puulle kyytiä euroja ja luontoa säästäen Euroopan suurimmalla rekalla Lapin liikenneturvallisuusfoorumi Rovaniemi 13.11.2013
2
paino *1000kg Ajoneuvoyhdistelmien kokonaispainon kehitys Suomessa 70 60 50 40 30 20 10 0 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Vuosi 76 t 60 t Kumpi jättirekka? 3
ETT demo Ruotsissa Laaja konsortio testaa uudessa ETTdemo projektissa eri puolilla Ruotsia ja erilaisissa olosuhteisissa useita erilaisia suuren hyötykuorman (74-100 t) ajoneuvoyhdistelmiä puutavaran ja hakkeen kuljetuksessa. Yksitoista osaprojektia, 25 ajoneuvoyhdistelmää Myös useita muita käyttökokeiluja 30 m Uusi ETT yhdistelmä Mittia messuilla 2013 Kuva : Lena Larsson, Volvo 32 m 4
Suomen käyttökokeilut puutavaran kuljetuksissa Metsäalan kuljetuksenantajat valmistelevat Metsäteollisuus Ry:n johdolla esityksiä kokeiltaviksi reiteiksi ja kalustoksi. 1. vaiheessa seitsemän reittiä. Käyttökokeilut ovat osa Liikenneministeriön mitta- ja massastrategian mukaisia pitkäaikaisia (5 v) käyttökokeiluja ajoneuvoyhdistelmille jotka ovat pitempiä kuin 25 metriä ja kokonaispaino suurempi kuin 76 tonnia. Metsähallitus, Stora Enso Metsä, Metsä Group Oy ja Ketosen kuljetus Oy ovat jättäneet 17.9.2013 Liikenteen turvallisuusvirastolle lupahakemuksen 5-vuotisesta kokeiluprojektista jossa tutkitaan n. 110 tonnia painavan puutavaraajoneuvoyhdistelmän hyödyntämistä pitkällä autokuljetusmatkalla Inarista Kemiin. Päätöstä odotetaan marraskuussa 2013 5
Suuren hyötykuorman ajoneuvoyhdistelmät Lapissa Reitti; Rovaniemi-Inari-Kemi (valtatie 4) 1-5 =Puutavaran kuljetusmuodon vaihtopaikkojen sijoittelusuunnitelma 2 3 5 6 1 4 A-double (110 t, 33 m), hyötykuorma > 75 t: Yhdistelmä koostuu 4-akselisesta vetoautosta, 4-akselisesta puoliperävaunusta sekä 5-akselisesta perävaunusta. Perävaunuja hankitaan 4 kutakin ja vetoautoja 2. 0 Rovaniemen rautatieterminaali Toimijat: Ketosen kuljetus Oy (kuljetusyritys) Stora Enso Metsä (kuljetuksenantaja, 10 000 m 3 /v) Metsä Group (kuljetuksenantaja, 10 000 m 3 /v) Metsähallitus (kuljetuksenantaja, 130 000m 3 /v) ------ Rautatie Risto Ketonen 0400 157 747 kemijarvi@ketosenliikenne.inet.fi Reijo Junkkonen 040 575 8080 reijo.junkkonen@storaenso.com Kimmo Uurtamo 0500-295 079 kimmo.uurtamo@metsagroup.com Ari Siekkinen 0400-292 131 ari.siekkinen@metsa.fi Toimintatapa: Metsäpäässä toimivat hyvin varustellut autot täyttävät tyhjät perävaunut ns. kuorman vaihtopaikoilla. Taimmainen perävaunu on jatkettava (9,6-13,0 m) ja rakennetaan sellaiseksi että niitä voidaan käyttää myös metsäpään autossa. Tällöin metsäpään auton ei tarvitse vaihtopaikalla kuormata kuin etummainen puoliperävaunu. Puoliperävaunun pituus on 14,0 m ja sen taimmainen akseli on itseohjautuva. Vetoauton, puoliperävaunun ja varsinaisen perävaunun yhdistelmä jättää tyhjät perävaunut tukijalkojen varaan kuorman vaihtopaikalle ja ottaa mukaansa täydet. Kuitupuut katkotaan siten että maksimipituus on 4,5 m. Kuormatilat on suunniteltu siten että kokonaiskantavuus tulee hyödynnettyä mahdollisimman hyvin. Puoliperävaunuun mahtuu 3 nippua ja perävaunuun joko kaksi tai kolme 4,5 m:n nippua. 6
Yhdistelmän mitat ja massat 30-33 m 14 m 9,6-13 m 0 4,35 m 12 t 9 t 9 t Auto Puoliperävaunu Perävaunu Kokonaismassa Kokonaismassa 65 42-45 t 107-110 t Tyhjänä 12 t 9 t 9 t 30 t Hyötykuorma 44 t 33-36 t 77-80 t Hyötykuorma kaksinkertainen 60 tonnisiin verrattuna ja kolmasosan suurempi kuin 76 tonnisilla 7
2 veturia+4 perävaunuyhdistelmää Veturi tuo kuorman vaihtopaikalle tyhjän ja vie mennessään täyden perävaunuyhdistelmän 14,0 m 9,6-13,0 m Kokonaispituus maksimissaan 33,0 m 4 akselinen Puoliperävaunu 5 akselinen varsinainen perävaunu 8
Metsäpään yhdistelmät 68-76 t Varusteltu toimimaan alemmalla tieverkolla Osa yhdistelmistä varustettu säädettävillä rengaspaineilla, CTI Kaikissa kuormainvaakat, joilla punnitaan myös pitkän yhdistelmän puutavara 2 1 Metsäpään yhdistelmä jättää kuorman vaihtopaikalle täyden perävaunun (1) ja täyttää auton kuormatilasta (2) ja varastopinosta puoliperävaunun (3) sekä ottaa mukaansa tyhjän perävaunun (4) 3 4 Kuormainvaaka 9
1.Akseli 3.Akseli 2.Akseli 1.Akseli 2.Akseli 3.Akseli Uusinta tekniikkaa liikenneturvallisuuden parantamiseksi 1. EBS jarrut (Electronically controlled Braking System) sähköinen ohjausjärjestelmä joka nopeuttaa ja optimoi jarrutustapahtumaa lyhyemmän jarrutusmatkan, paremman jarrutusstabiliteetin ja tasaisemman jarrujen kulumisen kannalta. 2. Puoliperävaunun itseohjautuva akseli parantaa kääntyvyysominaisuuksia, lisää renkaiden kestoikää ja vähentää polttoaineen kulutusta 3 akselinen puoliperävaunu 3 akselinen puoliperävaunu, yksi akseli itseohjautuva Renkaiden kestoikä 10
3. Hiekoituslaite parantaa pitokykyä Talven jäisiä olosuhteita varten vetoauto varustetaan hiekoituslaitteella jolla varmistetaan mäennousukyky huonoissakin olosuhteissa. 4. Merkinnät ja huomiovalot lisäävät näkyvyyttä ECE104 mukaiset näkyvyysmerkinnät ovat 50 mm 60 mm leveää, erittäin heijastavaa materiaalia, joka kiinnitetään raskaaseen ajoneuvoon ja perävaunuun lisäämään niiden näkyvyyttä. 11
5. Alkolukko estää alkoholin vaikutuksen alaisena ajamisen Puhallustestilaite, joka on integroitu kuormaauton ohjausjärjestelmiin. Alkolukolla varustetun ajoneuvon käynnistäminen edellyttää, että kuljettaja saa hyväksytyn tuloksen puhallustestistä. 6. Perutuskamera säästää kolhuilta Peruutuskamera asennetaan yhdistelmään puoliperävaunun taakse Lähde: Volvo Trucks Finland 7. Kytkentälaitteiden kuntoa seurataan säännöllisin tarkastuksin 12
Ohituskertojen määrän väheneminen parantaa liikenneturvallisuutta Tilantarve ja ohituskertojen määrä tiellä eri ajoneuvoyhdistelmillä, kun kuljetettavana 150 tonnia puuta, ajoneuvoyhdistelmien väli 50 m 60 tn, 23 m 60 tn, 23 m 60 tn, 23 m 60 tn, 23 m 37 tn 37 tn 37 tn 37 tn 76 tn, 23 m 76 tn, 23 m 76 tn, 23 m 51 tn 51 tn 51 tn 100 tn,33 m 100 tn,33 m 74 tn 74 tn 50 m 100 m 150 m 200 m 250 m 116 m -50 % 169m -30 % 242 m 100 % Saman tonnimäärän kuljettamiseen 100 tonniset autot vievät vain puolet siitä tietilasta minkä 60 tonniset kun ajoneuvoyhdistelmien välimatka on 50 m. Ohittavien ajoneuvojen on 60 tonnin yhdistelmiä ohitettava kaksinkertainen määrä verrattuna 100 tonnin yhdistelmiin. 13
Ohituskertojen määrän väheneminen parantaa liikenneturvallisuutta Kaksi 60 tonnin yhdistelmää = Yksi 110 tonnin yhdistelmä Ohituskertoja 2: Näkyvyys 2*350 m, ohitusaika yht. 10 sekuntia Laskelmat: Liikenneturva/Suomen kuvalehti Ohituskertoja 1: Näkyvyys 1*400 m, ohitusaika yht. 6,4 sekuntia 14
A double; Pitkä mutta hyvätapainen Yhdistelmien ajokäyttäytyminen kaistanvaihtokokeissa: Aurellin kokeessa A double yhdistelmä oli stabiilimpi kuin nykyisin käytössä olevat täysperävaunuyhdistelmät Kharrazin kokeessa puolestaan täysperävaunuyhdistelmä oli hieman stabiilimpi Käyttökokeilun yhdistelmä lähes samanlainen kuin A double Moduuliyhdistelmien RA-arvoja simuloidussa kaksoiskaistanvaihtokokeessa (Aurell et. al 2007), ja kaistanvaihtokokeessa (Kharrazi 2012) RA-arvo lasketaan jakamalla perävaunussa tapahtuvan liikkeen suurin arvon vetoauton vastaavan ajotilanteen suurimmalla arvolla. Käyttökokeilussa tutkitaan korotetuilla massoilla yleisellä tieverkolla liikennöivien puutavara-ajoneuvoyhdistelmien ajodynamiikkaan ja ajostabiliteettiin liittyviä tekijöitä, jotka saattavat sisältää ennakoitavan liikenneturvallisuusriskin etenkin syys- ja talviliikenteessä ns. matalan kitkatason tie- ja sääolosuhteissa. 15
Särkevätkö isot rekat Lapin tiet? 72 tonnin lyhyellä yhdistelmällä pohjamaan painuma suurempi kuin 90 tonnin pitkällä yhdistelmällä Pitkä yhdistelmä on tieystävällisempi kuin lyhyt 16
Paripyörät vähentävät tierasitusta Käyttökokeiluun tulevan yhdistelmän perävaunujen kaikilla muilla akseleilla paitsi puoliperävaunun taimmaisella itseohjautuvalla akselilla on paripyörät Tien vaurioitumisriski eri rengastyypeillä Suhteellinen vaurioitumiskerroin Supersingle Paripyörät Paine, MPa Lähde: Kent Gustafson, VTI Metsähallituksella on paripyörävaatimus kuljetuskalustossa ollut jo vuosia 375 445 17
Tierasitus ei lisäänny Moduuliyhdistelmien tierasitusvertailu Erilaisten moduuliyhdistelmien tierasitusta on selvitetty Nordiska Vägtekniska Förbundet:in raportissa Vehicle combinations based on the modular concept A-double yhdistelmän tierasitus on vähäisempi kuin muiden vertailussa olleiden moduuliyhdistelmien tierasitus. 60 t 76 t HCT 107 t Akseliluku 7 9 13 Kokonaismassa, t 60 76 106 Auton omapaino 12 14 10,3 Perävaunun omapaino 7 89,5+9 = 18,5 Omapaino yhteensä 19 22 28,8 Kantavuus 41 54 77,2 Ekvivalenttiakseliluku 1,68 4,16 5,32 t/ekvivalenttiakseli 8,6 13 14,5 Suhteellinen tierasitus 100 88 79 Metsätehon laskelmien mukaan käyttökokeiluun tulevan yhdistelmän suhteellinen tierasitus on 79 kun se 76 tonnin yhdistelmällä on 88 ja 60 tonnin yhdistelmällä 100. 18
Kuorma sijoitetaan akselipainojen mukaisesti 13 670 kg 13 920 kg 12 700 kg 12 100 kg 11 000 kg 10 000 kg 2020 kg 2020 kg 8275 kg 25 782 kg 30 047 kg 18 004 kg 24 096 kg Kuorma Ajoneuvo Yhteensä Laskelmassa puu talvipainoilla 77,4 t 28,8 t 106,2 t Metsäpään yhdistelmissä, jotka kuormaavat pitkän yhdistelmän perävaunut ns. kuorman vaihtopaikoilla on käytössään kuormainvaa at. Tämän lisäksi käyttökokeilun yhdistelmän perävaunuissa on akselipainomittarit joilla akselikohtaisia painoja voidaan tarkkailla. Näin varmistetaan että kokeiluyhdistelmässä kuorma on jakautunut tasapainoisesti ja akseleiden kantavuuden mukaisesti. Tällä on merkitystä sekä ajoneuvon stabiliteettiin että tierasitukseen. 19
REITTITARKASTELU (Riskikartoitus) Käyttökokeiluun haetaan lupaa valtatie neljälle alkaen Inarin kylän pohjoispuolella sijaitsevalta vaihtopaikalta ja päättyen Metsä Fibren ja Stora Enson tehtaille Kemiin. Valtatie neljän lisäksi lupaa haetaan kantatielle numero 91 Syyrakkiharjun ja Kolmosjoen vaihtopaikoilta. Pääsääntöisesti puutavara kuljetetaan Rovaniemen puutavaraterminaaliin junalla edelleen kuljetettavaksi Pisimmät kuljetusmatkat ovat Inarin ja Kolmosjoen vaihtopaikoilta joista kuljetusmatka Rovaniemelle on noin 330 km ja Kemiin 450 km. 20
Reittitarkastelun sisältö Kuorman vaihtopaikat Liittymien mittaus ja simulointi Kiertoliittymät Muut liittymät Sillat Mäet Siltojen alitukset Levähdyspaikat Muut Tammikuu 2007 21
Kuorman vaihtopaikat Kuorman vaihtopaikkoja on kartoitettu ja ko. kuljetuskalustolle sopiviksi kunnostettu reitin varrelta Inarista viisi ja Sodankylän pohjoisosasta yksi 22
Liittymien mittaus ja simulointi Ivalon (3 kpl) ja Sodankylän (2 kpl) kiertoliittymät sekä Rovaniemen liittymät mitattiin tarkkuus GPS:llä ajourasimulointia varten. Ivalon pohjoisin kiertoliittymä Ajourasimulointi toteutettiin yli-insinööri Olavi H. Koskisen kehittämällä ajourasimulaattorilla (Swept Path Simulator) jonka avulla voidaan määrittää tarkkaan ajoneuvon liikeradat ja ajourat kaarteissa, liittymissä, terminaaleissa ja pysäköintialueilla. Ajourasimulaattorilla on mahdollista tarkastella mitä tahansa ajoneuvoyhdistelmää. Ivalon keskimmäinen kiertoliittymä 23
Ivalon pohjoisimman kiertoliittymän simulointi Kuormattuna Tyhjänä Simuloinnissa kulkusuunnassa Rovaniemeltä Nellimiin päin perävaunun takimmaisen akselin renkaat kulkivat kiertoliittymän korotetun kiveyksen yli mutta eivät menneet nurmikolle. Tähän kulkusuuntaan ajettaessa yhdistelmä on kuitenkin tyhjänä jolloin taimmaista varsinaista perävaunua voidaan käyttää lyhennetyssä muodossaan ja näin parantaa yhdistelmän kääntyvyysominaisuuksia. Kuvissa Siniset viivat kuvaavat renkaiden kulku-uraa. 24
Rovaniemen ajojärjestely Valtatie 4:ltä terminaaliin Ajoreitti: Valtatie 4 pohjoisesta päin, Isoaavantie, Varikkotie, Alatie (Puutavaraterminaali) 3 2 1 Liittymien 1 ja 3 simulointi OK, Rautatiesilta kestää suuren puutavara-auton ja autot voivat olla yhtä aikaa kummallakin ajokaistalla. Puutavara-auton kuormitus ei heikennä sillan pitkäaikais- eikä murtokestävyyttä. 25
Siltojen alitukset, sillat ja niiden kantavuudet Rovaniemellä ns. Tommin sillan alituskorkeus on 439 cm Yhdistelmän korkeus 435 cm Siltojen kantavuuksissa ei ole havaittu mitään kokeilun kannalta hälyttävää Prikanmaan ELY keskuksen toimesta tehdään tarkempi tarkastelu Kantavuusluokka kpl 3a 1 4 10 5 40 6b 54 Yhteensä 105 26
Magneettimäen simulointi Tien talvihoitoon ja liukkauden torjuntaan on kiinnitettävä erityistä huomiota. Yhdistelmässä on hiekoituslaite ja akselinnostolaitteilla voidaan vetäville akseleille kohdistaa liukkaalla tien pinnalla tilapäisesti suurempi massa. Nopeuskäyrät Magneettimäessä kolmella eri moottoriteholla ja yhdistelmän kokonaismassalla. Nopeuskäyrissä ei suuria eroja. Pitkä yhdistelmä vaatii paremman kitkan. 27
Levähdyspaikat Ivalo-Rovaniemi välillä on 60 vähintään 35 metriä pitkää levähdyspaikkaa. Näistä 2/3 on välittömästi tiealueeseen liittyviä levennyksiä ja 1/3 tiealueeseen liittyviä lenkin varrella sijaitsevia levähdyspaikkoja. Ensiksi mainitut ovat kaikki pitkien yhdistelmien käytettävissä mutta jälkimmäisistä osa saattaa olla sellaisia että tieltä poistuminen ja tai tielle tulo ei onnistu pitkällä yhdistelmällä. Liittymät voivat olla joko liian jyrkkiä tai kapeita yhdistelmälle jonka kääntösäde on suuri. 28
Odotetut hyödyt = Puulle kyytiä euroja ja luonto säästäen Kuljetuskustannukset alenevat (Hyötykuorma kaksinkertainen 60 t:n nykykalustoon verrattuna) Liikenneturvallisuus paranee (kahden auton sijasta 1 auto liikenteessä) Öljytuotteiden kuluttajahintojen kehitys Suomessa 2000 luvulla (Tilastokeskus) Päästöt vähenevät (polttoaineen kulutus vähenee) Tierasitus ei lisäänny (vähenee?) (lisäakselit+paripyörät+pitkä yhdistelmä) Vastaavanlaisia tuloksia on saatu laskennallisesti kotimaassa tehdyissä selvityksissä ja mm. Ruotsissa tehdyissä pitkäkestoisissa käyttökokeissa. Käyttökokeilussa selvitetään mm. minkälaisia vaikutuksia puutavara-autojen kokonaispainojen korottamisella on kuljetusten taloudellisuuteen, päästöihin, resurssien riittävyyteen, liikenneturvallisuuteen sekä tierasitukseen. 29
Tutkimuksista tietoa 1. Kuinka yhdistelmät soveltuvat käytäntöön Minkälaiset yhdistelmät voisivat soveltua kuljetusväylille ja -oloihin Perusteita reittivalintaan Liikenneturvallisuus 2. Kuljetustehokkuus Toimintatapa Kustannustehokkuus Päästövaikutukset 3. Vaikutukset tierakenteisiin Tiekuormituksen mittaus ja vaurioriskien ennakointi Tierakenteiden ja kaluston teknisten ominaisuuksien optimointi 30
Tutkimuksista tietoa HCT-puutavarayhdistelmien liikenneturvallisuustaso ja puutteet Suomen tiereiteillä sekä parannusehdotukset Tie-ja sääolosuhteiden tuomat haasteet liikenteelle ja sujuvuutta parantavat toimenpiteet Puutavarayhdistelmän mitoitukseen liittyvät puutteet ja parannusehdotukset Tutkimustuloksia hyödynnetään kansallisten ajoneuvomääräysten ja lupaehtojen kehityksessä Syventävät jatkotutkimukset, kuten väitöskirjatyöt 31