Jukka Ristikartano, Harri Peltola, Silja Savolainen Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen Esiselvitys Tiehallinnon sisäisiä julkaisuja 78/2008 gg
Jukka Ristikartano, Harri Peltola, Silja Savolainen Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen Esiselvitys Tiehallinnon sisäisiä julkaisuja 78/2008 Tiehallinto Helsinki2009
Verkkojulkaisu pdf (www.tiehallinto.fi/julkaisut) ISSN 1459-1561 TIEH 4000676-v Helsinki 2009 TIEHALLINTO Keskushallinto Opastinsilta 12 A PL 33 00521 HELSINKI Puhelin 0204 22 11
Jukka Ristikartano, Harri Peltola, Silja Savolainen: Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen. Helsinki 2009. Tiehallinto, Keskushallinto. Tiehallinnon sisäisiä julkaisuja 78/2008, 40 s. + liitt. 5 s. ISSN 1459-1561, TIEH 4000676-v. Asiasanat: liikenneturvallisuus, mallintaminen, onnettomuusriski, laskentajärjestelmät Aiheluokka: 81,82 TIIVISTELMÄ Tämän työn tavoitteena oli mahdollistaa Tiehallinnon käytössä olevien liikenneturvallisuusmallien pitkäjänteinen kehitystyö ja samalla olla osana lähiaikoina tarvittavaa kehitystyötä. Mallien kehitystyön tavoitteena oli muodostaa sellaiset Tiehallinnon hyväksymät turvallisuusmallien periaatteet, jotka on mahdollista sisällyttää eri laskentaohjelmistoihin. Tiehallinnon käytössä olevat liikenneturvallisuuden arviointiohjelmistot, TARVA (Turvallisuusvaikutusten arviointi vaikutuskertoimilla) ja IVAR (Investointihankkeiden vaikutusten arviointi), on kehitetty eri aikoina ja eri lähtöaineiston avulla, joten niiden sisältämät menetelmät liikenneturvallisuuden arvioimiseksi eivät ole olleet yhtenäiset. Työ aloitettiin selvittämällä TARVA- ja IVAR-ohjelmistojen taustat, nykyiset turvallisuusmallit ja niiden toimintaperiaatteet. Ohjelmistojen eroja vertailtiin ja analysoitiin laskentaprosessien, lähtötietojen, onnettomuus- ja vakavuusmallien sekä onnettomuushistorian huomioon ottamisen kannalta. Kehitettävien mallien ominaisuuksia arvioitiin ohjelmistojen kehittämisestä vastaavien henkilöiden yhteistyönä. Tässä vaiheessa kuvattiin jatkokehittämisen kannalta tärkeimmät yhteiset tavoitteet turvallisuusmalleille. Vaihe sisälsi mallien määrittelyt sekä turvallisuusarvioiden laskennan vaiheet. Nämä vaiheet eroteltiin nykytilannetta kuvaaviin onnettomuusmalleihin, ennustetilanteen malleihin ja onnettomuuksien taloudellisiin vaikutuksiin. Myös vaiheiden toteuttamisen edellytykset kuvattiin. Malleille määriteltyjen ominaisuustavoitteiden avulla selvitettiin ne TARVA- ja IVAR-ohjelmistojen muutostarpeet, joiden avulla ohjelmistoihin voidaan sisällyttää ominaisuuksiltaan tavoitteiden mukaiset mallit. Osa tarvittavista muutoksista voidaan tehdä joko tierekisterissä tai siirrettäessä lähtötietoja eri ohjelmistoihin. Johtopäätöksinä ja suosituksina on lisäksi esitetty ehdotukset jatkotöiden alustavista sisällöistä, aikatauluista ja resurssitarpeista. Pitkäjänteisen kehittämisen kannalta olennaista on päättää, tehdäänkö turvallisuuden nykytilan arviointi jatkossa keskitetysti vai erikseen eri ohjelmistoissa.
ESIPUHE Tiehallinnon käyttämien liikenneturvallisuuden laskentamallien (TARVA ja IVAR) kehittäminen ja ylläpito on tehty aiemmin toisistaan erillisenä. Tässä työssä on tarkasteltu mallien kehittämistä yhteisten tavoitteiden pohjalta. Työ muodostaa siten ensimmäisen vaiheen pitkäjänteisestä turvallisuusmallien kehittämistyöstä. Työtä voidaan jatkaa raportissa esitettyjen näkemysten perusteella eteenpäin. Työ on tehty Tiehallinnon toimeksiannosta ja työstä on Tiehallinnossa vastannut ylitarkastaja Mikko Räsänen. Työhön on asiantuntijana osallistunut myös ylitarkastaja Anton Goebel. Selvitys on laadittu Destia konsulttipalveluiden ja VTT:n yhteistyönä. Työn projektipäällikkönä on ollut DI Jukka Ristikartano Destiasta. Hän on myös toiminut työssä IVAR-ohjelmiston asiantuntijana. Erikoistutkija Harri Peltola VTT:ltä on toiminut TARVA-ohjelmiston asiantuntijana. Työn projektisihteerinä on toiminut DI Silja Savolainen Destiasta. Helsinki joulukuu 2008 Tiehallinto Asiantuntijapalvelut
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 7 Sisältö 1 JOHDANTO 9 2 NYKYISET MALLIT 10 2.1 TARVA -ohjelmiston mallit 10 2.1.1 Tausta 10 2.1.2 Vaikutusarvioinnin vaiheet 10 2.1.3 Tulostukset 13 2.1.4 Liittymät ja linjaosuudet 13 2.1.5 Homogeenisten linjaosuuksien määrittely 14 2.1.6 Tarkasteltavat onnettomuusluokat 14 2.1.7 Onnettomuushistorian huomioon ottaminen 15 2.1.8 Testattavana oleva versio TARVA 4.10 16 2.2 IVAR-ohjelmiston mallit 17 2.2.1 Tausta 17 2.2.2 Turvallisuusmallien perusrakenne 18 2.2.3 Homogeenisten linkkien ja liittymien määrittely 19 2.2.4 Linkkien turvallisuusmallit 19 2.2.5 Liittymien turvallisuusmallit 20 2.2.6 Onnettomuushistorian huomioon ottaminen 22 2.3 Mallien vertailu ja analysointi 22 3 KEHITETTÄVIEN MALLIEN OMINAISUUDET 25 3.1 Mallien määrittelyt 25 3.2 Turvallisuusarvioiden laskennan vaiheet 27 4 KEHITETTÄVIEN MALLIEN KUVAUS 28 4.1 Nykytilannetta kuvaavat onnettomuusmallit 28 4.2 Ennustetilannetta kuvaavat onnettomuusmallit 29 4.3 Onnettomuuksien taloudelliset vaikutukset 30 5 SUOSITUKSET JA JOHTOPÄÄTÖKSET 31 5.1 TARVA-ohjelmiston muutostarpeet 31 5.2 IVAR-ohjelmiston muutostarpeet 33 5.3 Jatkotöiden alustavat sisällöt ja resurssitarpeet 36 6 LÄHTEET 39 7 LIITTEET 40
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 9 JOHDANTO 1 JOHDANTO Tiehallinnolla on käytössään kaksi liikenneturvallisuusvaikutusten arviointiohjelmaa TARVA (Turvallisuusvaikutusten arviointi vaikutuskertoimilla) ja IVAR (Investointihankkeiden vaikutusten arviointi). Ohjelmistot on kehitetty eri aikoina ja eri lähtöaineiston avulla, joten niiden sisältämät menetelmät liikenneturvallisuuden arvioimiseksi eivät ole yhtenäiset. Tämän työn tavoitteena on ollut mahdollistaa turvallisuusmallien pitkäjänteinen kehitystyö ja samalla olla osana lähiaikoina tarvittavaa kehitystyötä. Mallien kehitystyön tavoitteena on muodostaa sellaiset Tiehallinnon hyväksymät turvallisuusmallien periaatteet, jotka on mahdollista sisällyttää eri laskentaohjelmistoihin. Luvussa 2 on kuvattu erikseen sekä TARVA- että IVAR-ohjelmistojen tausta, turvallisuusmallien rakenne ja muut pääperiaatteet sekä tuotu esille kummankin ohjelman kehittämisen kannalta olennaiset reunaehdot. Näiden erillistarkastelujen lisäksi ohjelmistojen malleja on vertailtu ja analysoitu keskenään. Luku 3 on laadittu eri ohjelmistojen kehittämisestä vastaavien henkilöiden yhteistyönä siten, että siinä kuvataan jatkokehittämisen kannalta tärkeimmät yhteiset tavoitteet turvallisuusmalleille. Luvussa 4 on kuvattu, mitä näiden tavoitteiden toteuttaminen edellyttää kehitettäviltä malleilta. Luvussa 5 on kuvattu, minkälaisia muutostarpeita tavoitteiden mukaisten mallien sisällyttäminen eri ohjelmistoihin edellyttää. Lisäksi on hahmoteltu jatkokehittämisen edellyttämiä työvaiheita.
10 Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen NYKYISET MALLIT 2 NYKYISET MALLIT 2.1 TARVA -ohjelmiston mallit 2.1.1 Tausta TARVA-ohjelma (Turvallisuusvaikutusten ARviointi VAikutuskertoimilla) on 1990-luvulla laadittu ATK-sovellus, joka on tarkoitettu turvallisuusvaikutusten arviointiin maanteitä paikallaan parannettaessa. Alun perin turvallisuusvaikutusten arviointiin tehtiin käsilaskentaohje, mutta laskentamenettelystä tuli monivaiheinen ja eri lähteistä kerättäviä lähtötietoja vaativa, joten laskentojen automatisointiin tehtiin ensimmäinen TARVAn versio. TARVAa on vuosien kuluessa kehitetty Tiehallinnon, VTT:n ja Simsoft Oy:n yhteistyönä ja syksyllä 2008 siitä on käytössä versio 4.9 ja sen rinnalla koekäytössä versio 4.10. Ennen ensimmäisen TARVA-version laadintaa 1990-luvun alkupuolella vertailtiin erilaisia onnettomuusmalleja sen mukaan kuinka hyvin ne pystyivät ennustamaan tulevaisuuden onnettomuuksia. Vertailuissa todettiin, että melko yksinkertaiset onnettomuusmallit keskimääräiset onnettomuusasteet eri tieryhmissä pystyivät ennustamaan tulevaisuuden onnettomuusmääriä lähes yhtä hyvin kuin monimutkaiset onnettomuusmallit, joiden päivittäminen on erittäin työlästä ja joita käyttäjät eivät voi ymmärtää samalla tavalla kuin yksinkertaisia malleja (Peltola ym. 1994). Niinpä TARVAssa on alusta alkaen ollut periaatteena käyttää yksinkertaisia onnettomuusmalleja ja yhdistää onnettomuusmallin ja onnettomuushistorian perusteella tehdyt onnettomuusmäärän ennusteet. TARVAa käytetään maanteiden parantamishakkeiden turvallisuusvaikutusten arviointiin ja mm. Tiehallinnon turvallisuuden tulostavoitteiden arviointiin. Tulostavoitteet perustuvat henkilövahinko-onnettomuuksien (hvjo) vähentämiseen, mutta niiden lisäksi TARVAssa lasketaan nykyään myös kuolemien määrän muutos. TARVAsta on olemassa lähinnä laskentojen tekemisen ohjeistukseksi tarkoitettu käyttöohje (Peltola & Virkkunen 2000), jota ei ole päivitetty useaan vuoteen. TARVAn laskentaperiaatteet on esitetty käyttöohjeen liitteessä 1. Tietokannan päivityksen yhteydessä on vuosittain päivitetty myös onnettomuusmallien parametrien arvot ja keskimääräiset vakavuustiedot (käyttöohjeen liitteet 2 ja 3). 2.1.2 Vaikutusarvioinnin vaiheet TARVAssa turvallisuusvaikutusten arviointi tapahtuu vaiheittain (Kuva 1) siten, että ensin pyritään laatimaan mahdollisimman luotettava nykytilan turvallisuuden arvio ja sen jälkeen tarkastellaan erikseen toteutettavia toimenpiteitä ja niiden turvallisuusvaikutuksia. TARVAssa nykytilan turvallisuus lasketaan ns. homogeenisina tienpätkinä eli koko maantieverkko jaetaan homogeenisiin jaksoihin tarkemmin luvussa 2.1.5 kuvatulla tavalla. Myös maanteiden keskinäiset liittymät ajatellaan ho-
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 11 NYKYISET MALLIT mogeenisiksi tiejaksoiksi ja ne katkaisevat aina niiden väliset ns. linjaosuudet. Linja- ja liittymäosuuksia on tarkasteltu luvussa 2.1.4. Onnettomuudet, malli Linjaosuudet Onnettomuudet, historia Onnettomuudet, malli Liittymät Onnettomuudet, historia Mallin ja historian painokertoimet Mallin ja historian painokertoimet Heva-määrä tarkasteluvuosina Liikenteen yms. muutokset Heva-määrä tarkasteluvuosina Onnettomuudet linja, nykytila Onnettomuudet liittymä, nykytila Onnettomuudet, linja ja liittymä yhteensä, nykytila Onnettomuuksien vakavuus Kuolemat, linja ja liittymä yhteensä, nykytila Toimenpiteiden vaikutus onnettomuuksiin Onnettomuudet, ennuste Toimenpiteiden vaikutus vakavuuteen Kuolemat, ennuste Kuva 1 Turvallisuusvaikutusten arvioinnin vaiheet TARVAssa. Nykytilan onnettomuuksien mahdollisimman luotettava arvio lasketaan yhdistämällä kunkin homogeenisen tienpätkän onnettomuushistoria (5 vuotta) ja onnettomuusmallien perusteella ennustettu onnettomuusmäärä. Onnettomuusmallina käytetään onnettomuusastetta tietyissä olosuhteissa: linjaosuuksilla mallin arvon määrittää tieryhmä ja nopeusrajoitus (kuva 2 ja liitteen 1 taulukko 1) ja liittymissä 3 liittymäryhmää (T-, X- ja eritasoliittymät) ja tasoliittymissä sivutien osuus liittymään saapuvista ajoneuvoista (liitteen 1 taulukko 2). Kutakin onnettomuusastetta varten on laskettu ko. mallin hyvyyttä kuvaava k-arvo (Liite 1, taulukot 1 ja 2). Onnettomuushistorian ja mallin tietojen yhdistämistä k-arvon avulla on käsitelty luvussa 2.1.7. Mikäli tietyn tienkohdan olosuhteet ovat olennaisesti muuttuneet sinä ajanjaksona, jolta onnettomuushistoria kerätään, onnettomuusmäärä arvioidaan pelkän mallin perusteella, koska onnettomuushistoriaa ei voida pitää luotettavana. Jos taas olosuhteet ovat onnettomuushistorian vuosista ennustetilanteeseen muuttumassa esimerkiksi maankäytön tai liikenteen poikkeuksellisen muuttumisen vuoksi, se voidaan ottaa huomioon ns. muutoskertoimella (Kuva 1). Liittymien nykytilan turvallisuutta arvioitaessa käytetään samoja laskentaperiaatteita kuin linjaosuuksilla, mutta ajoneuvokilometrien sijaan mallit on laskettu liittymään saapuvien ajoneuvojen määrää kohti (Liite 1, taulukko 2).
12 Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen NYKYISET MALLIT A. Moottoriväylät ja muut 2- ajorataiset tiet Kaikki maantiet C. Maaseudun tavalliset maantiet Päätie 1) Muu tie 1) B. Taajamatiet 2) 4. Leveä päätie, päällyste vähintään 9,5 m 5. Kapea päätie, päällyste alle9,5 m 6. Leveä muu tie, päällyste vähintään 8,0 m 7. Kapea muu tie, päällyste alle 8,0 m 1.Moottoritie 2. Moottoriliikennetie 3. Muu kaksiajoratainen tie 8.Taajamamerkkitaajama Tilastollinen taajama 1) Päätie = valta- tai kantatie, muu tie = seutu- tai yhdystie 2) Ilman kohdan A teitä 9. Tilastollinen taajama, päätie 1) 10. Tilastollinen taajama, muu tie 1) Kuva 2 Tieryhmät TARVA 4.9 versiossa. Toimenpiteiden vaikutusta turvallisuuteen voidaan tarkastella sen jälkeen kun henkilövahinko-onnettomuuksien mahdollisimman luotettava nykytila on laskettu yllä kuvatulla tavalla erikseen jokaiselle onnettomuusluokalle sekä linja- että liittymäosuuksille. Normaalitapauksessa TARVAssa lasketaan turvallisuusvaikutuksia määrittelemällä missä tienkohdissa toteutetaan ennalta määritettyjä toimenpiteitä. Käyttäjä voi laskea myös itse määritettävien toimenpiteiden turvallisuusvaikutukset, mikäli ennalta määritetyistä noin sadasta toimenpiteestä ei löydy sopivaa. Turvallisuusvaikutukset määräytyvät nykytilan turvallisuuden ja toimenpiteille tutkimusten perusteella määritettyjen vaikutuskertoimien avulla (Malmivuo & Peltola 2004). Kullekin toimenpiteelle on määritetty keskimääräinen kustannus joko toimenpiteen yksikköhinta (esimerkiksi 50 000 euroa/kevyen liikenteen ylikulku) tai toimenpidekilometrin yksikköhinta (esimerkiksi 50 000 euroa/kilometri ajosuuntien rakenteellista erottelua). Käyttäjä voi halutessaan muuttaa näitä kustannuksia, mutta TARVA laskee turvallisuuden parantamisen kustannustehokkuutta keskimääräisillä toimenpidehinnoilla, mikäli käyttäjä ei kustannustietoja muuta. Kuolemille ei käytetä erillisiä malleja, vaan kuolemien nykytilan määrä lasketaan liittymille ja linjaosuuksille yhteisillä vakavuustiedoilla (Liite 1, taulukko 3). Jokaiselle toimenpiteelle on myös määritetty vakavuuden muutostieto eli tieto siitä kuinka toimenpide vaikuttaa toimenpiteen toteuttamisen jälkeen tapahtuvien onnettomuuksien vakavuuteen (kuolleet/100 hvjo). Kuolemien määrän voidaan siis ajatella muuttuvan periaatteessa kahdella eri mekanismilla: kuolleiden määrä vähenee henkilövahinko-onnettomuuksien vähenemän suhteessa. Lisäksi toimenpide voi vaikuttaa onnettomuuksien vähenemän jälkeen jäljelle jäävien onnettomuuksien vakavuuteen (Peltola & Virkkunen 2000).
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 13 NYKYISET MALLIT 2.1.3 Tulostukset TARVAn tulostuksena saadaan turvallisuuden nykytilan kuvausta ja toimenpiteiden vaikutustietoja eli henkilövahinko-onnettomuuksien ja kuolemien määriä, riskejä ja tiheyksiä ja turvallisuuden parantamisen kustannustehokkuutta kuvaavia tunnuslukuja. TARVAn laskentojen tulokset saadaan teksti- tai HTML-muodossa raportteihin, joihin on olemassa viisi pohjaa: tulostus tieosoitteen mukaan, tieryhmittäin, toimenpiteittäin, toimenpideryhmittäin tai hankkeittain. Kustakin raportista on valittavissa yhteenveto- ja/tai yksityiskohtaisempi tulostus ja raportteihin mukaan tulevia muuttujia voidaan säätää oletusarvoista. Näiden raporttien lisäksi TARVAssa on kaksi tiedonsiirtoon tarkoitettua tulostusta, joiden tiedostomuotona on CSV (Comma Separated Values). Sen avulla tulokset saadaan siirrettyä esimerkiksi Exceliin. 2.1.4 Liittymät ja linjaosuudet TARVAssa maanteiden keskinäiset liittymät ja niiden väliset linjaosuudet lasketaan erikseen omilla malleillaan. Liittymä katkaisee aina homogeenisen linjaosuuden. TARVAssa liittymä on nollan metrin pituinen ja liittymässä tapahtuneeksi katsotaan kaikki ne onnettomuudet, jotka on koodattu metrilleen liittymän keskipisteeseen. Liittymässä onnettomuusmalli tehdään vain liittymän pääsuunnalle (pieninumeroisimmalle tielle). Vuosina 2002 2006 97,2 % liittymäonnettomuuksista oli koodattu liittymän pääsuunnalle eli 2,8 % liittymäonnettomuuksista jäi käytännön syistä tarkastelun ulkopuolelle. TARVA 4.9:n tietokannassa on kaikkiaan runsaat 10 000 maanteiden keskinäistä liittymää (Taulukko 1) ja 42 000 linjaosuutta (Taulukko 2), jotka ovat säilyneet ennallaan koko viiden vuoden tarkastelujakson ajan. Taulukko 1 Tarkasteluvuosina ennallaan säilyneiden maanteiden keskinäisten liittymien määrä liittymäryhmittäin TARVA 4.9 versiossa. Liittymätyyppi Päätie Muut tiet Yhteensä 3-HAARAINEN TASOLIITTYMÄ, T 0 5% 1) 1285 1005 2290 5 15% 731 2058 2789 >=16% 372 3526 3898 4-HAARAINEN TASOLIITTYMÄ, X 0 5% 137 17 154 5 15% 173 83 256 >=16% 214 348 562 ERITASOLIITTYMÄ kaikki 156 33 189 1) Sivutien osuus kaikista liittymään saapuvista ajoneuvoista
14 Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen NYKYISET MALLIT Taulukko 2 Tarkasteluvuosina ennallaan säilyneiden maanteiden linjaosuuksien homogeenisten jaksojen keskipituus ja lukumäärä tieryhmittäin TARVA 4.9 versiossa. Homogeenisten jaksojen keskipituus, m Homogeenisten jaksojen määrä, kpl Tiepituus yhteensä, km Tieryhmä 1 Moottoritie 2182 275 600,0 2 Moottoriliikennetie 1423 81 115,3 3 Muu 2-ajoratainen 701 350 245,2 4 Leveä päätie 1) 1147 1771 2031,9 5 Kapea päätie 1) 1862 4057 7554,9 6 Leveä muu tie 1) 847 1196 1012,6 7 Kapea muu tie 1) 2399 21312 51119,8 8 Taajamamerkkitaajama 572 3820 2185,2 9 Tilastotaajama, päätie 479 2757 1319,9 10 Tilastotaajama, muu tie 554 6905 3825,3 Maantiet yhteensä 1646 42524 70010,0 1) Päätie on kapea, kun sen päällysteleveys on alle 9,5 m, ja muu tie on kapea, kun sen päällysteleveys on alle 8 m. 2.1.5 Homogeenisten linjaosuuksien määrittely TARVAn lähtöaineistoksi saadaan Tiehallinnosta tierekisteritietoja kaikkien TARVAn tietokannassa käytettyjen muuttujien mukaan homogeenisina tiejaksoina. TARVAn tietokantaa varten näitä tietoja jalostetaan siten, että saadaan mahdollisimman pitkiä homogeenisia tiejaksoja, mutta laskentojen kannalta olennaiset tiedot katkaisevat aina homogeenisen tiejakson. Tällaisella menettelyllä tietokannassa katkaisevana tekijänä ovat käytettävät tieryhmät ja nopeusrajoitusluokat (Liite 1, Taulukko 1). Käytännössä tämä merkitsee sitä, että katkaisevina tekijöinä ovat mm. moottoriväylän olemassaolo, ajoratojen lukumäärä, toiminnallinen tieluokka (jaotuksella päätie/alempiluokkainen tie), päällysteleveys (maaseututeillä, kun tieluokalle valittu leveän tien raja-arvo ylittyy/alittuu), taajamamerkki taajama alkaa tai päättyy, tilastollinen taajama alkaa tai päättyy, tai kun viiden vuoden tarkastelujakson aikainen merkittävä tien muutoskohta alkaa tai päättyy. Edellä mainittujen lisäksi homogeeninen tiejakso katkeaa aina maanteiden liittymissä, kun tiepiiri tai tienumero muuttuu tai kun nopeusrajoitus muuttuu. Luvussa 2.1.8 on tarkasteltu katkaisevien tekijöiden muutoksia, jos testattavana oleva TARVA 4.10 -versio otetaan käyttöön. 2.1.6 Tarkasteltavat onnettomuusluokat Jotta onnettomuusmäärät pysyisivät mahdollisimman suurina tilastollisia tarkasteluja varten, mutta selvästi erilaiset onnettomuustyypit tulisivat eroteltua, TARVAn tarkasteluissa onnettomuudet on jaoteltu kolmeen luokkaan: eläinonnettomuudet (vähintään yksi eläin osallisena), kevyen liikenteen onnettomuudet (vähintään yksi jalankulkija, polkupyöräilijä tai mopoilija osallisena) ja auto-onnettomuudet (kaikki muut kuin em. onnettomuusluokat). Tällainen onnettomuusluokkajaottelu on osoittautunut mielekkääksi mm. siitä
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 15 NYKYISET MALLIT syystä, että toimenpiteet vaikuttavat usein kovin eri tavalla näiden kolmen onnettomuusluokan onnettomuuksiin. Joissakin tapauksissa onnettomuusmäärät ovat kovin pieniä (esimerkiksi eläinonnettomuudet liittymissä). Näissäkin tapauksissa kaikki onnettomuusluokat on sisällytetty kaikkiin onnettomuusmalleihin, jotta osa onnettomuuksista ei jäisi tarkastelujen ulkopuolelle. Tämä aiheuttaa joissakin tapaukissa suurta satunnaisvaihtelua pieniin onnettomuusmääriin perustuvissa asteissa tai vakavuuksissa, mutta käytännössä ne eivät aiheuta merkittäviä vinoutumia onnettomuuksien tai kuolemien määrissä, koska onnettomuusasteet ja/tai ajoneuvosuoritteet ovat erittäin pieniä tällaisissa tapauksissa. 2.1.7 Onnettomuushistorian huomioon ottaminen Onnettomuusmallilla kuvataan tieryhmän yleisten olosuhteiden vaikutusta turvallisuuteen ja onnettomuushistorialla otetaan huomioon paikalliset erityisolosuhteet. Kuten edellä on todettu, onnettomuushistorian ja onnettomuusmallin tietojen yhdistäminen tapahtuu siten, että ensin lasketaan onnettomuusmallin avulla onnettomuusmäärän ennuste ja sitten lasketaan k-arvon ja malliennusteen perusteella painokertoimet mallin ja historian onnettomuusmäärille. Käytännössä onnettomuushistoria saa sitä suuremman painoarvon, mitä pienempi on mallin hyvyyttä kuvaava k-arvo ja mitä suurempi on mallin perusteella ko. homogeeniselle tiejaksolle laskettu onnettomuusmäärän ennuste. Jälkimmäinen johtuu siitä tosiasiasta, että onnettomuushistoriaan voidaan luottaa sitä vähemmän, mitä pienempiä ja satunnaisvaihtelulle alttiimpia historiatiedot ovat. Liitteen 1 taulukossa 1 on esitetty linjaosuuksien onnettomuusmallit (keskimääräiset onnettomuusasteet eri tieryhmissä nopeusrajoituksen mukaan) ja vastaavat k-arvot TARVAn versiossa 4.9. Mallien, historian ja k-arvojen käyttöä voidaan kuvata esimerkin avulla seuraavasti (Peltola & Virkkunen 2000): - 8,4 km pitkällä homogeenisella tiejaksolla on tapahtunut 9 henkilövahinko-onnettomuutta 5 vuodessa. - Leveä päätie maaseudulla, nopeusrajoitus 80 km/h - Homogeenisen tiejakson KVL 3200 ajon/vrk - Linjaosuusmallin mukaan (Liite 1, Taulukko 1) autoliikenteen henkilövahinko-onnettomuuksien aste on 0,052 hvjo/miljoonaa ajoneuvokilometriä) - Onnettomuusasteen, tiepituuden ja liikennemäärän perusteella malli ennustaa 2,55 auto-onnettomuutta viidessä vuodessa (=3200*8,4*0,052*365*5/1000000) - Mallin painoarvoa kuvaava muuttuja A lasketaan kaavalla: k/(k+mallin onnettomuusennuste) eli 3,9/(3,9+2,55) = 0,60 - Luotettavin arvio auto-onnettomuuksien nykytilasta saadaan mallin ja historian em. A-arvolla painotettuna keskiarvona: A*malli + (1-A)*historia eli 0,60*2,55+(1-0,60)*9=5,10. Siis: onnettomuushistorian perusteella 9 ja mallin perusteella 2,55 hvjo/vuosi, mikä yhdistettynä tekee 5,10 autoliikenteen hvjo viidessä vuodessa.
16 Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen NYKYISET MALLIT Jotta onnettomuushistorian painoarvo saataisiin mahdollisimman suureksi, homogeenisten tiejaksojen tulisi olla mahdollisimman pitkiä. Mallin ja historian painoarvoja ei voida määrittää suoraan laskentakaavasta, koska se lasketaan jokaiselle homogeeniselle tiejaksolle yksilöllisesti (perustuen k- arvoon ja mallin onnettomuusennusteeseen). TARVA -version 4.10 laadinnan yhteydessä selvitettiin mallin onnettomuustietojen painoarvoja linjaosuuksilla. Liikennesuoritteella painotettuna keskimääräiset mallien painoarvot olivat: autoliikenteen onnettomuudet 81 % (yllä kuvatussa esimerkissä vastaava osuus oli 60 %), kevyen liikenteen onnettomuudet 91 % ja eläinonnettomuudet 86 %. Vastaavaa tietoa ei ole käytettävissä TARVAn versiosta 4.9. 2.1.8 Testattavana oleva versio TARVA 4.10 Syksyllä 2008 valmistui selvitys mm. tienvarsiasutuksen ja olemassa olevan automaattisen nopeusvalvonnan entistä paremmasta huomioon ottamisesta TARVAn onnettomuusmalleissa (Peltola & Rajamäki 2008). Automaattinen nopeusvalvonta on viime vuosina laajentunut kattamaan noin 20 % pääteiden tiepituudesta ja 27 % niillä ajetusta ajoneuvosuoritteesta. Koska automaattisella nopeusvalvonnalla arvioidaan olevan hyvä turvallisuusvaikutus (vähentää henkilövahinko-onnettomuuksia 17 %), automaattisen nopeusvalvonnan huomioon ottaminen on tärkeä, mutta sen vähitellen kasvavan tiepituuden vuoksi haastava tehtävä. Näin siksi, että muutosvaiheessa osalla tarkasteluvuosista on ollut automaattinen nopeusvalvonta ja osalla ei ja tämä osuus muuttuu joka vuosi. Vähitellen lisääntyvän automaattisen nopeusvalvonnan huomioon ottamisen ongelmaan on ns. päätiekarttatyössä kehitetty laskentamenettely, jota on hyödynnetty myös TARVA version 4.10 teossa (Peltola & Rajamäki 2007). Lyhyesti kuvattuna laskentamenettely on seuraavanlainen: - Käytössä ollut automaattinen nopeusvalvonta otetaan huomioon kasvattamalla onnettomuuksien määrä vastaamaan tilannetta, ettei automaattista nopeusvalvontaa olisi ollut olettaen automaattisen valvonnan vaikutukseksi 17 % henkilövahinko-onnettomuuksista. Esimerkki: automaattinen nopeusvalvonta on ollut käytössä vuosina 2005 2006 tiejaksolla, jolla tapahtui viiden vuoden aikana 6 henkilövahinko-onnettomuutta. Nykytilan turvallisuutta (ilman automaattivalvontaa) mallinnettaessa henkilövahinko-onnettomuuksien määränä käytettiin 6,4 onnettomuutta (=6+(2/5)*0,17*6). - Onnettomuusmallit sekä mallin ja historian yhdistäminen tehtiin kasvatetuilla onnettomuusmäärillä. - Saatua onnettomuuksien nykytilan arvoa pienennettiin automaattivalvonnan kohdalla 17 prosentilla, koska automaattinen nopeusvalvonta on käytössä nykytilassa, johon toimenpiteitä suunnitellaan. Käytännössä onnettomuusmäärä kaikilla maanteillä kasvoi ennen mallinnusta 1,2 % (osa tarkasteluvuosista automaattisella valvonnalla) ja vastaavasti mallin ja historian yhdistämisen avulla saatu onnettomuusmäärä pieneni 2,9 % (automaattivalvonta jatkossa joka vuosi). Kokonaisvaikutukseksi jäi siten 1,7 % pienennys, joka kuvaa sitä, että automaattisella nopeusvalvonnalla on
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 17 NYKYISET MALLIT lähivuosina 1,7 % suurempi turvallisuutta parantava vaikutus kuin mitä se on ollut viiden historiavuoden aikana keskimäärin. Automaattisen nopeusvalvonnan lisäksi TARVA 4.10 -versiossa on otettu entistä tarkemmin huomioon tienvarsiasutuksen ja liikennemäärän vaikutus muodostamalla aiemmin käytetyistä kymmenestä tieryhmästä 18 tieryhmää alla esitettävällä tavalla (Taulukko 3). Uusia tieryhmiä ehdotetaan siis tehtävän erottamalla kaikki soratiet omaksi tieryhmäksi, jakamalla jokainen maaseudun tieryhmä kahteen osaan tienvarren asutuksen mukaan ja jakamalla jokainen taajamatieryhmä kahteen osaan liikennemäärän mukaan. Tienvarsiasutuksen määrittämistä ja turvallisuusvaikutuksia on tarkemmin kuvattu nopeusrajoitusten ja maankäytön yhteyksiä liikenneturvallisuuteen selvittelevässä julkaisussa (Peltola & Rajamäki 2005). Taulukko 3 TARVAn aiempien tieryhmien (versio 4.9) jakaminen osiin testattavana olevaan versioon (versio 4.10). Vanha tieryhmä 1. Moottoritie - 2. Moottoriliikennetie - Ryhmä jaetaan osiin (asukastiheys tai KVL): 3. Muu 2-ajoratainen tie - 4. Leveä päätie maaseudulla <30 as/km 2 ja >=30 as/km 2 5. Kapea päätie maaseudulla <30 as/km 2 ja >=30 as/km 2 6. Leveä muu tie maaseudulla <30 as/km 2 ja >=30 as/km 2 7. Kapea muu tie maaseudulla <15 as/km 2 ja >=15 as/km 2 ja kaikki soratiet 1) 8. Taajamamerkki KVL <=4000 ja KVL >4000 9. Tilastollinen taajama, päätie KVL <=6000 ja KVL >6000 10. Tilastollinen taajama, muu tie KVL <=2000 ja KVL >2000 1) Kaikki alempiluokkaiset kapeat soratiet yhtenä ryhmänä riippumatta asukastiheydestä 2.2 IVAR-ohjelmiston mallit 2.2.1 Tausta Investointihankkeiden Vaikutusten ARviointiohjelmisto (IVAR) 1 on alun perin kehitetty ja otettu käyttöön vuosina 1992 1993. Se korvasi aiemmin käytetyn KEHAR -ohjelman, jota ei voitu enää kehittää halutulla tavalla. Ohjelmisto on suunniteltu käytettäväksi tilanteissa, joissa liikenteen aiheuttama kysyntä ja tieverkon muodostama tarjonta eivät vastaa toisiaan joko nykytilanteessa tai tarkasteltavana suunnittelukautena. Puutteet voivat olla välityskykyongelmien lisäksi mm. turvallisuutta tai ympäristövaikutuksia koskevia. IVAR -ohjelmisto on suunnittelijan apuvälineenä eri suunnitteluvaiheissa. Tienpidon ohjelmia laadittaessa sen avulla voidaan laskea alustavia vaikutustarkasteluja, joiden avulla voidaan päättää varsinaisen suunnittelun käynnistämisestä. Suunnittelun edetessä voidaan vaikutusarvioita täydentää, kun 1 Lähteinä on käytetty tekijän asiantuntijatiedon lisäksi sekä julkaistua että julkaisematonta ohjelmistoon liittyvää materiaalia.
18 Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen NYKYISET MALLIT saadaan tarkempaa tietoa tieverkosta, liikenteestä ja suunnitelluista toimenpiteistä. Suunnittelun aikana muodostuu yleensä erilaisia vaihtoehtoja, joiden keskinäisistä eroista ohjelmisto antaa vertailutuloksia. Suunnitelmien vaikutukset ryhmitellään liikenteelliseen toimivuuteen, liikenneturvallisuuteen, ympäristövaikutuksiin sekä liikennetaloudellisiin vaikutuksiin. Ohjelmiston turvallisuusmallien perusrakenne määriteltiin ottamalla huomioon aiemmin käytetystä KEHAR -ohjelmasta saadut kokemukset ja ohjelman sisältämien muiden laskentamallien edellyttämä looginen käsittelyjärjestys. Silloin käyttöön otetut varsin yksityiskohtaiset turvallisuusvaikutusten laskentamallit laadittiin käytettävissä olleen laajan onnettomuusaineiston perusteella. Ohjelmistoa on myöhemmin uudistettu ja päivitetty useaan kertaan. Tärkeimpiä muutoksia ovat olleet siirtyminen Windows-ympäristöön ja keskitettyyn tietokantaan sekä lukuisiin laskentamalleihin tehdyt parannukset. Ohjelmiston sisältämä tierekisteritietoaineisto ja ohjelmiston käyttämiin parametritiedostoihin tarvittavat muutokset on päivitetty vuosittain. Turvallisuusmallien osalta merkittäviä muutoksia ei kuitenkaan ole tehty. Laskentamallien perusrakenne on edelleen alkuperäinen ja pääosa malleista vastaa 1990-luvun alun liikenneturvallisuustilannetta. Turvallisuutta koskeviin parametreihin on kuitenkin tehty ohjelmiston muun kehittämisen edellyttämät muutokset. 2.2.2 Turvallisuusmallien perusrakenne IVAR -ohjelmisto tekee turvallisuustarkastelut erikseen linjaosuuksille ja liittymille. Linjaosuuksien mallien avulla lasketaan turvallisuustarkastelut koko tiepituuden osalta, koska liittymät käsitellään IVAR -ohjelmistossa aina pistemäisinä. Liittymämallien toimivuuden kannalta oleellista on lisäksi se, että kaikki liittymään tulevat linkit ovat mukana tarkastelussa, koska liittymään saapuvat liikennemäärät lasketaan linkkien liikennemäärien avulla. Lisäksi liittymän etuajo-oikeussuhteiden tulee olla pää- ja sivuteiden osalta oikein määritetty. Turvallisuutta arvioidaan hankkeen kohteena olevan tieverkon ennustetulla henkilövahinko-onnettomuuksien määrällä. Henkilövahinko-onnettomuudet jaotellaan seuraaviin onnettomuusluokkiin: - moottoriajoneuvojen onnettomuudet - kevyen liikenteen onnettomuudet - hirvieläinonnettomuudet (vain linjaosuuksilla). Omaisuusvahinkoihin johtaneet onnettomuudet huomioidaan ohjelmistossa vain onnettomuuskustannuksissa. Malleilla ei lasketa erikseen vain omaisuusvahinkoon johtavien onnettomuuksien määriä. Ohjelmistossa on kahdentyyppisiä turvallisuusmalleja. Yleisesti esiintyviin tilanteisiin, joista onnettomuustietoja on ollut riittävästi käytettävissä, kehitetyt mallit perustuvat lähtöaineiston tilastolliseen käsittelyyn. Malleissa ovat
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 19 NYKYISET MALLIT mukana kaikki ne muuttujat, joiden selitysasteelle on löydetty riittävä tilastollinen varmuus. Näitä malleja käytetään muun muassa kaksikaistaisilla teillä ja yleisimmillä liittymätyypeillä. Harvemmin esiintyvien tilanteiden mallit pohjautuvat pelkästään keskimääräisiin onnettomuusasteisiin kyseisillä tie- ja liittymätyypeillä. Turvallisuushistoria (tapahtuneet onnettomuudet 5 vuoden ajalta) otetaan IVAR -ohjelmistossa huomioon sekä linjaosuuksilla että liittymissä. Tarvittaessa historian vaikutus voidaan poistaa malleista, jos se ei ole luotettavaa tapahtuneiden tai suunniteltujen muutosten vuoksi. 2.2.3 Homogeenisten linkkien ja liittymien määrittely IVAR -ohjelmiston tierekisteritietosisältö päivitetään vuosittain. Linjaosuudet jaetaan homogeenisiin linkkeihin. Jakoperusteet on määritelty yhtenäisiksi, jolloin on otettu mahdollisuuksien mukaan huomioon eri laskentamallien kannalta tarpeelliset muuttujat. Tärkeimmät linkin jakoperusteet ovat seuraavat: - tiepiirin rajat - yleisten teiden liittymät - ajoratojen ja kaistojen lukumäärän muutos - moottoriväylien alku- ja loppukohdat - keskimääräisen liikennemäärän muutos (KVL) - nopeusrajoitusmuutos (ei kuitenkaan pistemäinen eikä porrastettu nopeusrajoitus) - taajamamerkillä osoitettu taajamaraja Pääosa onnettomuusmalleihin sisältyvistä lähtötiedoista ei yksinään vaikuta linkin katkaisuun. Sen takia niistä lasketaan joko keskiarvo, linkillä oleva yleisimmän arvon mukaan ns. valta-arvo tai pituus, jolla ko. arvo on voimassa. Liittymien osalta käytetään tierekisterin tietoa etuajo-oikeussuhteista siltä osin kuin niitä on rekisteröity. Muissa tilanteissa pieninumeroisin tie oletetaan aina päätieksi ja muut sivuteiksi. Onnettomuustiedot kerätään viimeiseltä viideltä täydeltä kalenterivuodelta kullekin homogeeniselle linkille ja liittymälle. Onnettomuustiedot eritellään vakavuuslajeittain (henkilövahinko, omaisuusvahinko) sekä henkilövahinkoonnettomuudet vielä onnettomuusluokittain (auto, kevyt, eläin). 2.2.4 Linkkien turvallisuusmallit Linjaosuuksille (linkeille) käytetään kahdentyyppisiä turvallisuusmalleja. Kaksikaistaisten teiden mallit perustuvat funktioihin, joiden avulla otetaan huomioon tien geometria, liikennemäärä ja ympäristö. Näitä malleja käytetään kaikille kaksikaistaisille maaseutu- ja taajamateille moottoriväyliä lukuun ottamatta. Muille teille käytetään IVAR -ohjelmistossa keskimääräisiin onnettomuusasteisiin perustuvia malleja. Kaikki linjaosuuksien mallit arvioivat henkilövahinko-onnettomuuksia, jotka erotellaan aina autoliikenteen, kevyen liikenteen ja eläinonnettomuuksiin.
20 Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen NYKYISET MALLIT Kaksikaistaiset tiet Kaksikaistaisille teille on neljä eri mallia, joiden käyttöalueet ovat seuraavat - valta-, kanta- ja seututiet maaseudulla - alemman luokan tiet maaseudulla - valta-, kanta- ja seututiet taajamissa - alemman luokan tiet taajamissa. Malleissa arvioidaan ensin autoliikenteen heva-onnettomuuksien onnettomuusaste seuraavalla kaavalla: OA auto = k0 * k1 * (1-k2*va) * e napros*k3 * e raspros*k4 * e vli*k5+li*k6 * k7 * e palev*k8 * e KVL*k9 * e palvpit*k10 * k11 missä k1 k11 ovat mallin eri tekijöihin liittyviä kertoimia. Osa näistä kertoimista vaikuttaa suoraan mallin tulokseen, osa eksponentin kautta. Malleissa käytetyt muuttujat ja kertoimien merkitys ja käyttö eri malleissa on esitetty liitteessä 2. Eri mallien kertoimet on muodostettu tilastollisen aineiston pohjalta malleja laadittaessa. Ne sisältyvät ohjelmiston parametritiedostoihin ja on kuvattu erillisessä muistiossa (Tiehallinto 2008b). Kevyen liikenteen ja eläinonnettomuuksien onnettomuusasteet määritetään autoliikenteen onnettomuusasteen avulla kaavoilla: OA kevyt = OA auto * k12 * (1-Jposuus*k13) * k14 * e palvpit*k15 OA eläin = OA auto * k16 missä k12 k16 ovat eri tekijöiden kertoimia. Moottoriväylät ja monikaistaiset tiet Moottoriväylillä ja monikaistaisilla teillä IVAR -ohjelmiston turvallisuusmallit perustuvat keskimääräisiin onnettomuusasteisiin ja eri onnettomuusluokkien keskimääräisiin osuuksiin. Nämä keskimääräiset arvot on määritelty seuraaville tietyypeille: - moottoritiet - moottoriliikennetiet - monikaistaiset tiet maaseudulla - monikaistaiset tiet taajamassa. Monikaistaiset tiet on lisäksi eroteltu sen mukaan ovatko niiden liittymät valoohjattuja vai eivät. 2.2.5 Liittymien turvallisuusmallit Liittymien turvallisuusmallit on jaoteltu linkkimalleja vastaten kahteen ryhmään. Funktioihin perustuvat mallit on laadittu vain kaksikaistaisten teiden tasoliittymille. Muille liittymille käytetään aina keskimääräisiin onnettomuusasteisiin perustuvia malleja.
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 21 NYKYISET MALLIT Henkilövahinko-onnettomuusasteet määritetään mallien avulla erikseen autoliikenteen ja kevyen liikenteen onnettomuuksille. Mahdolliset liittymien eläinonnettomuudet yhdistetään ja lasketaan aina autoliikenteen onnettomuuksien kanssa. Kaksikaistaisten teiden tasoliittymät Kaksikaistaisten teiden tasoliittymien mallien käyttöalueet ovat seuraavat: - kolmihaaraliittymät maaseudulla - kolmihaaraliittymät taajamassa - nelihaaraliittymät maaseudulla - nelihaaraliittymät taajamassa. Autoliikenteen mallien perusrakenne on seuraava: OA auto = k0 * k1 * sivutieos k2 * (1-val*k3) *k4 * k5 * e ros*k6 * k7 * (1-k8*(ohj.koodi-1)) missä k1 k8 ovat mallin eri tekijöihin liittyviä kertoimia. Osa näistä kertoimista vaikuttaa suoraan mallin tulokseen, osa eksponentin kautta. Kevyen liikenteen ja eläinonnettomuuksien onnettomuusaste määritetään autoliikenteen onnettomuusasteen avulla kaavoilla: OA kevyt = OA auto * k9 * (1-k10*kevytliikenneväylä) OA eläin = 0 missä k9 k10 ovat eri tekijöiden kertoimia. Malleissa käytetyt muuttujat ja kertoimien merkitys ja käyttö eri malleissa on esitetty liitteessä 2. Muut liittymät Keskimääräisiin henkilövahinko-onnettomuusasteisiin perustuvia malleja käytetään seuraaville liittymätyypeille: - monikaistaisten teiden kolmihaaraiset tasoliittymät - monikaistaisten teiden nelihaaraiset tasoliittymät - eritasoliittymien ramppien liittymät - kiertoliittymät - perusverkon eritasoliittymät - moottoriväylien eritasoliittymät Näissä malleissa keskimääräiset onnettomuusasteet jaetaan lisäksi auto- ja kevytliikenteen onnettomuuksiin. Eläinonnettomuudet tarkastellaan autoliikenteen onnettomuuksien yhteydessä.
22 Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen NYKYISET MALLIT 2.2.6 Onnettomuushistorian huomioon ottaminen Onnettomuushistoria otetaan IVAR -ohjelmistossa huomioon sekä linjaosuuksilla että liittymissä. Linjaosuuksien laskennassa lasketaan ensin keskimääräinen liikennemäärä niille vuosille, joita historia kuvaa. Viiden vuoden aikana tapahtuneiden onnettomuuksien perusteella lasketaan sitten historiatiedon mukainen keskimääräinen onnettomuusaste eri henkilövahinkoonnettomuusluokille (linjaosuuksille auto, kevyt ja eläin, liittymille auto ja kevyt). Liittymissä mahdollisesti tapahtuneet eläinonnettomuudet koodataan joko linkille tai sitten liittymän autoliikenteen onnettomuuksiin. Historian vaikutus voidaan poistaa malleista, jos se ei ole luotettavaa tapahtuneiden tai suunniteltujen muutosten vuoksi. Jos onnettomuushistoriaa ei oteta huomioon, saadaan IVAR -ohjelmiston yhdistetyt onnettomuusasteet suoraan mallien antamista tuloksista. Jos historia huomioidaan, otetaan sen vaikutus mukaan mallikohtaisilla painokertoimilla. Historiaa koskevat painokertoimet on annettu IVAR -ohjelmiston parametritiedoissa aina kullekin mallille ja onnettomuustyypille (auto, kevyt ja eläin) erikseen. Kertoimien arvojen muodostamisen taustamateriaalina ovat olleet TARVA -ohjelmistossa käytettävät mallin hyvyyttä kuvaavat k-arvot, mutta kertoimet on muutettu siten että ne soveltuvat onnettomuusasteiden painotukseen. Historian painokerroin on sitä pienempi, mitä suurempi on ollut alkuperäisen malliaineiston kattavuus. 2.3 Mallien vertailu ja analysointi Ohjelmien laskentaprosesseissa, malleissa ja käytössä on selviä eroja. Seuraavassa on arvioitu kummankin hyviä ja huonoja puolia eri näkökannoilta. Laskentaprosessi TARVA laskee ensin nykytilan tierekisteritietojen avulla mallin mukaiset onnettomuusluokittaiset onnettomuusasteet ja muuntaa ne sitten onnettomuusmääriksi. Onnettomuushistorian ja malliin sisältyvien k-arvojen avulla muodostetaan yhdistetty arvio onnettomuusmääristä, joka voidaan sitten muuntaa onnettomuusasteeksi. Käyttäjä ei vaikuta tähän laskentaan. Käyttäjän määrittelemien toimenpiteiden avulla lasketaan onnettomuuksien vähenemä. Toimenpiteiden laskennassa homogeenisia tienpätkiä pilkotaan osiin niin, että homogeeniset tienpätkät ovat aina homogeenisia myös niille määritettyjen toimenpiteiden osalta. IVARissa käyttäjä voi täydentää tai muuttaa tierekisteritietoja ennen nykytilan onnettomuusasteen määrittämistä. Malleilla lasketaan aina ensin autoliikenteen onnettomuudet ja niiden avulla edelleen muut onnettomuusluokat. Sekä mallien antamat tulokset että onnettomuushistoria kuvataan onnettomuusasteiden avulla. Näiden yhdistäminen tehdään eri tilanteisiin laskettujen painokertoimien avulla. Käyttäjän määrittelemät toimenpiteet kuvataan uusina tierekisteritietoina, jolloin tulevan tilanteen laskenta voidaan tehdä samalla tavoin kuin nykytilanteen laskenta. Näiden tuloksia vertailemalla arvioidaan onnettomuuksien vähenemä.
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 23 NYKYISET MALLIT Liikenteen kasvun vaikutus eri malleissa poikkeaa jonkin verran. TARVAssa ajatellaan liikennemäärien kasvavan tarkasteluaikana niin vähän, ettei eroja keskimääräisestä liikenteen kasvusta oteta huomioon kuin poikkeustapauksessa eikä liikennemäärän muutosten ajatella vaikuttavan onnettomuusasteisiin. IVARissa onnettomuusasteet määritetään kullekin vertailtavalle linkille ja liittymälle liikenne-ennusteen perusvuoden liikennemäärän perusteella ja muina vuosina käytetään samoja onnettomuusasteita liikenteen kasvusta huolimatta. Onnettomuusmäärät kasvavat tällöin liikenne-ennusteen mukaisesti. TARVAn etuna on se, että menetelmä on yksinkertainen ja saatavat tulokset suurelta osin käyttäjästä riippumattomia. Haittana on menetelmän soveltuvuus vain nykyiselle tieverkolle, mihin TARVAn käyttö onkin rajattu. Lisäksi menetelmässä pyritään mahdollisimman pitkiin homogeenisiin linkkeihin, jolloin toimenpiteen kohdistuessa vain osaan linkistä (esimerkiksi suuntauksen parantaminen), tarkastelun luotettavuus voi kärsiä. Tilastollisiin aineistoihin perustuvat mallit ja niiden osatekijät voivat johtaa virheellisiin johtopäätöksiin harvoin esiintyviä tilanteita tarkasteltaessa, mutta tällaiset tapaukset voidaan ottaa huomioon luvussa 2.1.8 kuvatulla tavalla. IVARin etuna on menetelmän riippumattomuus siitä, missä määrin tierekisteritietoja on käytettävissä. Se soveltuu siten myös uusien teiden ja soveltuvin osin myös katuverkon tarkasteluihin. Menetelmän tulokset eivät riipu linkkien pituudesta. Menetelmän haittana on sen vaativuus käyttäjän kannalta ja sen sisältämien mallien päivitettävyyden vaikeus. Käyttäjien on myös vaikea ymmärtää mallien toimintaa, koska niissä on useita kertoimia samaan aikaan vaikuttamassa. Lisäksi onnettomuusluokkien vaiheittainen käsittely soveltuu huonosti muun muassa taajamatilanteisiin. Tarkasteltavat homogeeniset linkit ja liittymät TARVAssa on 42 500 linkkiä (yhteispituus 70 000 km) ja noin 9 000 liittymää, joiden tiedot ovat olleet muuttumattomia viiden vuoden ajan. IVARin versiossa 2.3.1 on kaikkiaan 35 600 linkkiä (yhteispituus 78 800 km) ja noin 14 000 liittymää. TARVAssa on pyritty pitkiin linkkeihin tinkimällä liikennemäärien, tieluokan tai leveyden aiheuttamista katkoksista. IVARissa linkkien lukumäärää on pyritty rajoittamaan tinkimällä tilastollisen taajaman aiheuttamista katkoksista. Erilaisista jakoperusteista johtuen TARVAssa on taajamalinkkejä noin 1,5-kertainen määrä IVARiin verrattuna. Vastaavasti IVA- Rissa on selvästi useampia moottoriväylien ja monikaistaisten väylien linkkejä. Kaksikaistaisten maaseututeiden linkkejä TARVAssa on hieman enemmän. Liittymien luokitus on IVARissa monipuolisempi kuin TARVAssa vaikka kaikille IVARin liittymätyypeille ei nykyversiossa ole erillisiä turvallisuusmalleja. Selkeimpänä erona ovat erityyppisten eritasoliittymien ja kiertoliittymien mallit. Laskentamallit linkeillä ja liittymissä Ohjelmistojen laskentamallit poikkeavat toisistaan. TARVAssa nykytilan turvallisuuden arviointi ja toimenpiteiden vaikutusten arviointi on selvästi erotettu toisistaan. TARVAn mallit perustuvat keskimääräisiin nykytilaa kuvaaviin
24 Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen NYKYISET MALLIT onnettomuusasteisiin tieluokittain ja vakavuusasteittain. Toimenpiteiden vaikutuskertoimet ovat varsin kattavia. IVARissa mallit pyrkivät samanaikaisesti selittämään sekä nykytilan että toimenpiteiden vaikutuksen siihen. Onnettomuusasteiden ja vakavuusasteiden määrittelyssä on jouduttu turvautumaan karkeisiin malleihin. TARVAn etuna on selkeä mallirakennelma, vaikkakin siihen liittyy tilastollisesta aineistosta johtuen monia satunnaisvaihtelulle alttiita onnettomuus- ja vakavuusasteita. Harvinaisten tapausten vaikutus turvallisuusarvioinnissa jää kuitenkin pieneksi. IVARin mallien hankala päivitettävyys on niiden heikoin puoli. Lisäksi mallien laskentajärjestys heikentää joidenkin tarkastelujen uskottavuutta. Onnettomuuksien vakavuus Kumpikin ohjelmisto laskee ensisijaisesti henkilövahinko-onnettomuuksia. Myös kuolemaan johtavien onnettomuuksien tai kuolemantapausten määrittely on tehty samantyyppisesti, vaikkakin käytössä olevat kertoimet poikkeavat toisistaan. TARVAssa kuolemien määrät arvioidaan hvjo-määrien perusteella, jotta vältetään pienten onnettomuusmäärien mallintaminen. IVARissa kullekin mallille on määritelty nopeusrajoituksesta riippuva vakavuuskerroin, jonka avulla kuolemien määrät voidaan arvioida. Onnettomuushistorian huomioon ottaminen Onnettomuushistorian huomioon ottamisen menetelmä on ohjelmistoissa erilainen. TARVAssa historia otetaan huomioon onnettomuusmääriä ja IVA- Rissa onnettomuusasteita tarkastelemalla. TARVAssa mallin ja historian painoarvot määräytyvät mallin hyvyyden ja mallin avulla lasketun onnettomuusmäärän perusteella, IVARissa painoarvot määräytyvät pelkästään mallin hyvyyden perusteella. TARVAssa (versio 4.10) onnettomuusmallin keskimääräinen painoarvo on 81 % autoliikenteen onnettomuuksissa. IVARissa se on linkkipituuksilla painotettuna keskimäärin 86 % (vaihteluväli 2-kaistaisilla teillä 72 88 % ja muilla teillä 53 70 %). Kevyen liikenteen ja eläinonnettomuuksien osalta mallien painoarvot ovat kummassakin ohjelmassa em. arvoja suurempia.
Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen 25 KEHITETTÄVIEN MALLIEN OMINAISUUDET 3 KEHITETTÄVIEN MALLIEN OMINAISUUDET 3.1 Mallien määrittelyt Tiehallinnon turvallisuusmalleille voidaan asettaa niiden käyttöalueesta ja käytettävissä olevista lähtötiedoista johtuen seuraavia yleisiä tavoitteita. Liittymät ja homogeeniset linkit Mallit on laadittava erikseen liittymille ja linkeille, koska sekä onnettomuustyypit että liikenteellinen toimivuus poikkeavat niissä selvästi toisistaan. Liittyminä voidaan tarkastella joko pelkästään yleisten teiden liittymiä tai täydennettyinä tarpeellisilta osin tärkeimmillä katu- tai yksityistieliittymillä. Liittymät, joita tarkastellaan turvallisuusmalleilla, katkaisevat aina linkin. Liittymät voidaan määritellä pistemäisiksi, kunhan liittymissä tapahtuneet onnettomuudet on kirjattu liittymän keskipisteen tieosoitteen mukaan. Käytännössä näin tapahtuukin. Liittymien liikenne kuvataan aina saapuvien ajoneuvojen lukumäärän avulla joko liittymähaaroittain tai pää- ja sivutieliikennemäärien avulla. Liittymätyypit on syytä erotella ainakin perustyyppeihin: eritasoliittymä, kiertoliittymä, tasoliittymä siten että ainakin viime mainittu jaotellaan edelleen 3- ja 4-haaraisiin liittymiin. Täydentävinä jakoperusteina voidaan käyttää eri tietyyppejä, liikennevalo-ohjausta ja kaistamääriä. Linkit voidaan jakaa homogeenisiin osiin käyttämällä soveltuvia tekijöitä katkaisukohtina. Seuraavien tekijöiden voidaan kuitenkin aina edellyttävän linkin katkaisua: - liittymä, joka tarkastellaan liittymien turvallisuusmallien avulla - nopeusrajoituksen muutoskohta (ei pistekohtainen rajoitus) - poikkileikkaustyypin muutos (mo / mol / 2-ajor. / 2-kaist./ keskikaide) - taajamamerkillä osoitettu taajamaraja - liikennemäärän oleellinen muutoskohta (muu kuin em. liittymä). Edellä mainittua tarkempaa jakoa (esim. päällysteen leveys tai tyyppi, kaistaluku, tilastollisen taajaman raja, asukastiheys) voidaan käyttää em. jakoa täydentävänä jakona. Onnettomuusluokat ja onnettomuushistoria Turvallisuusmallien on perustuttava erilaisten onnettomuusluokkien käsittelyyn. Ensisijainen jako perustuu autoliikenteen onnettomuuksiin, kevyen liikenteen onnettomuuksiin ja hirvieläinonnettomuuksiin. Näiden lisäksi on aina pyrittävä erottelemaan henkilövahinko-onnettomuudet ja vielä erikseen kuolemaan johtaneet onnettomuudet. Jatkossa voi lähtökohtana tulla kyseeseen myös vakaviin loukkaantumisiin johtaneet onnettomuudet. Omaisuusvahinko-onnettomuuksien arviointi voidaan tehdä tarvittaessa karkeilla menetelmillä, koska niiden kustannusvaikutus on varsin vähäinen va-
26 Tiehallinnon liikenneturvallisuusmallien kehittäminen KEHITETTÄVIEN MALLIEN OMINAISUUDET kavampiin onnettomuuksiin verrattuna. Ne voidaan ottaa huomioon myös pelkästään onnettomuuskustannuksia arvioitaessa. Onnettomuusmallien perusmuuttujaksi soveltuu parhaiten onnettomuusaste (linjaosuuksilla onn./milj.ajonkm. ja liittymissä onn./milj.ajon.). Onnettomuusmäärät sekä loukkaantuneiden ja kuolleiden määrät voidaan edelleen arvioida onnettomuusasteiden, liikennesuoritteiden sekä muiden tilastotietojen avulla. Onnettomuushistorian huomioon ottamisessa voidaan eri ohjelmistoissa käyttää toisistaan poikkeavia menettelytapoja. Onnettomuusmalleihin perustuvien k-arvojen käyttö tuottaa parhaimman kuvan todellisesta turvallisuustilanteesta. K-arvoja määriteltäessä tulisi samalla kuvata nykyistä paremmin se keskimääräinen tilanne, johon ne perustuvat (esimerkiksi homogeenisen linkin keskimääräinen pituus ja liikennemäärä). Tällöin kertoimia voidaan käyttää soveltuvin osin myös niissä ohjelmistoissa, joissa k-arvojen käyttö ei sellaisenaan ole mahdollista. Onnettomuusasteiden ja -määrien arvioinnin vaiheet Autoliikenteen, kevyen liikenteen ja hirvieläinonnettomuudet pitää arvioida aina erikseen, koska niiden määrä ei ole riippuvainen toisistaan. Esimerkiksi kevyen liikenteen onnettomuuksiin vaikuttaa autoliikenteen lisäksi oleellisesti myös lähialueen maankäyttö ja kevyen liikenteen järjestelyt. Vastaavasti linjaosuudet ja liittymät on syytä tarkastella erillisinä. Kuvassa 3 on esitetty, miten arvioinnissa otetaan huomioon eri onnettomuusluokat, onnettomuushistoria ja onnettomuuksien vakavuus. Malli (auto hevat) Historia (auto) Malli (kevyt hevat) Historia (kevyt) Malli (eläin hevat) Historia (eläin) Yhdistetty (auto hevat) Yhdistetty (kevyt hevat) Yhdistetty (eläin hevat) Vakavuus (auto) Vakavuus (kevyt) Vakavuus (eläin) Nykytila (auto) Nykytila (kevyt) Nykytila (eläin) Toimenpiteiden vaikutus onnettomuusluokkiin ja vakavuuteen Ennuste (auto) Ennuste (kevyt) Ennuste (eläin) Kuva 3 Onnettomuushistorian ja vakavuusasteiden huomioon ottaminen onnettomuusluokittain.