Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä. Tiehallinnon selvityksiä 25/2006

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä Tiehallinnon selvityksiä 25/2006

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä Tiehallinnon selvityksiä 25/2006 Tiehallinto Helsinki 2006

Kannen kuva: Jukka Räsänen ISSN 1459-1553 ISBN 951-803-728-0 TIEH 3201001-v Tiehallinto ASIANTUNTIJAPALVELUT Opastinsilta 12 A PL 33 00521 HELSINKI Puhelinvaihde 0204 2211

Jukka Ristikartano, Jukka Räsänen, Veli-Pekka Kallberg, Mira-Maria Penttinen: Ajokustannusten kuntoriippuvuuksia täydentäviä selvityksiä. Helsinki 2006. Tiehallinto, Asiantuntijapalvelut. Tiehallinnon selvityksiä 25/2006. 70 s. + liitt. 4 s. ISSN 1459-1553, ISBN 951-803-728-0, TIEH 3201001-v. Asiasanat: ajokustannukset, tien kunto, turvallisuus, ajomukavuus, kelirikko Aiheluokka: 02, 33 TIIVISTELMÄ Tämä työ täydentää vuonna 2005 tehtyä selvitystä Ajokustannusten kuntoriippuvuus päällystetyillä teillä ja sorateillä (Ristikartano ym. 2005). Tavoitteina oli täsmentää aiemmassa selvityksessä esitettyä tien huonon kunnon ja onnettomuusasteen välistä riippuvuutta, luoda menettely ajomukavuuden monetarisoinnille sekä selvittää ja mallintaa sorateiden runkokelirikon ja kiertoteiden vaikutus ajokustannuksiin. Lisäksi päämääränä oli päivittää edellisessä selvityksessä laadittu Excel-sovellus tässä projektissa saatujen tulosten perusteella. Turvallisuusmalleja kehitettiin erottelemalla tien ajonopeuksien hajonta ajoneuvojen väliseen ja tien pituussuuntaiseen nopeushajontaan. Nämä tarkastelut olivat osin teoreettisia. Niiden taustaksi analysoitiin uusimmat turvallisuutta koskevat tutkimukset. Saatujen mallilaskelmien mukaan hyväkuntoisilla teillä tien kunnon huononeminen heikentää turvallisuutta hieman, mutta kun huono kunto alkaa vaikuttaa selvästi myös ajonopeuksiin, onnettomuusriskikin alkaa alentua. Mallia voidaan käyttää osana kustannusmalleja, joilla määritetään tien kunnon vaikutuksia ajokustannuksiin, mutta niitä ei voida suositella varauksetta muihin tarkasteluihin. Työssä täydennettiin ajomukavuutta koskevaa mallintamistietoa ottamalla huomioon tulokset Tiehallinnon asiakastarpeiden tutkimusohjelmassa (ASTAR) tehdystä selvityksestä, jossa oli verrattu tien mitatun kunnon ja tienkäyttäjien ajokokemuksen suhdetta toisiinsa. Tavoitteena oli ajomukavuuden monetarisointi eli muuttaminen taloudelliseksi vaikutukseksi. Tutkimuksessa muodostetun tarkastelukehikon avulla perinteiset ajokustannukset ja erilaiset ajomukavuuteen liittyvät tekijät pyrittiin yhdistämään toisiinsa ja näin löytämään eräänlainen varjohinta tienkäyttäjien näkemyksille kokonaiskustannuksista. Riittäviä perusteita ajomukavuuden hinnoittelulle ei kuitenkaan löytynyt. Kelirikon ja kiertoteiden aiheuttamien ajokustannusten mallintamiseen kehitettiin laskentamenettely, joka ottaa huomioon tie- ja liikennetietojen lisäksi kelirikon vaikeuden ja keston sekä mahdolliset painorajoitukset ja kiertotiet. Lähtöaineistona käytettiin tietoja kelirikon ja painorajoitusten yleisyydestä, kelirikon toistuvuudesta sekä karkeahkoja arvioita kiertoteiden pituuksista. Menetelmä soveltuu sekä tapauskohtaiseen että verkolliseen tarkasteluun. Aiemmassa tutkimuksessa laadittuun Excel-sovellukseen lisättiin uudet turvallisuusmallit ja kelirikkoa ja kiertoteitä koskevat tarkastelut. Sovellusta täydennettiin myös ottamalla huomioon uudet ajokustannusten yksikköarvot sekä uudistetut polttoaineenkulutusmallit.

Jukka Ristikartano, Jukka Räsänen, Veli-Pekka Kallberg, Mira-Maria Penttinen: Kompletterande utredningar gällande körkostnadernas avhängighet av vägens tillstånd. Helsingfors 2006. Vägförvaltningen, Experttjänster. Vägförvaltningens utredningar 25/2006. 70 s. + bilagor 4 s. ISSN 1459-1553, ISBN 951-803-728-0, TIEH 3201001-v. Nyckelord: körkostnader, vägens tillstånd, säkerhet, körkomfor, menföre SAMMANFATTNING Detta arbete kompletterar utredningen från 2005 om Inverkan av vägens tillstånd på körkostnader för belagda vägar och grusvägar (Ristikartano mfl. 2005). Målsättningen var att precisera det som i den tidigare utredningen framställdes om anhängighet mellan dåligt vägtillstånd och olycksgrad, skapa en metod för monetarisering av körkomfort samt utreda och visa hurdan inverkan menföre har på grusvägars körkostnader. Ett annat syfte var att enligt resultaten från detta projekt uppdatera Excel-kalkylprogrammet som utarbetades i den tidigare utredningen. Säkerhetsmodeller utvecklades genom att indela spridningen av hastigheterna på vägen till spridning av avståndet mellan fordonen och spridning i vägens längdriktning. Dessa granskningar var delvis teoretiska. Som bakgrund för granskningarna analyserades de nyaste säkerhetsforskningarna. Enligt modellkalkylerna orsakar en försämring av vägens tillstånd på vägar som är i gott tillstånd en något försämrad säkerhet, men då körhastigheten tydligt påverkas av vägens dåliga tillstånd börjar även olycksrisken sänkas. Modellen kan användas som en del av kostnadsmodeller i vilka vägtillståndets inverkan på körkostnader fastställs, men modellerna kan inte rekommenderas för andra granskningar utan viss reservation. I arbetet kompletterades modellutformningen gällande körkomforten genom att beakta resultaten av utredningen från Vägförvaltningens forskningsprogram om kundgruppernas behov (ASTAR) i vilken vägens tillstånd och trafikanternas körerfarenhet i relation till varandra jämfördes. Målet var att monetarisera körkomforten till en ekonomisk inverkan. I utredningen ämnades med hjälp av ett uppbyggt ramverk att kombinera traditionella körkostnader och olika faktorer som hänger ihop med körkomforten och på så sätt hitta ett visst skuggpris för trafikanternas uppfattning om helhetskostnaderna. Tillräckliga grunder för värdering av körkomforten hittades dock inte. För modellutformningen av körkostnaderna orsakade av menföre och omvägar utvecklades en kalkyleringsprocedur som tar hänsyn till förutom väg- och trafikdata också menföreperiodens svårighet och varaktighet samt möjliga viktbegränsningar och omvägar. Som utgångsmaterial användes uppgifter om hur allmänna menförena och viktbegränsningarna var, hur ofta menföret upprepades samt vissa tämligen grova beräkningar om längden på omvägarna. Metoden tillämpar sig för granskningar av såväl projekt- som vägnätsnivå. Till Excel-kalkylprogrammet som utarbetades i den tidigare forskningen tillades nya säkerhetsmodeller och granskningar gällande menföre och omvägar. Programmet kompletterades också genom att beakta de nya enhetsvärdena gällande körkostnaderna samt de förnyade bränsleförbrukningsmodellerna.

Complementary studies of driving costs for paved roads and gravel roads. Helsinki 2006. Finnish Road Administration. Finnra Reports 25/2006. 70 p. + app. 4 p. ISSN 1459-1553, ISBN 951-803-728-0, TIEH 3201001-v. Keywords: driving costs, condition of road, safety, driving comfort, thaw-weakening SUMMARY This project supplements a study completed in 2005 titled, Inspect of road condition on driving costs for paved roads and gravel roads (Ristikartano et al., 2005). The goal was to particularize the dependency between poor road condition and accident rate presented in the previous study, create a method for monetarizing driving comfort, and analyze and model the impact of gravel road structural thaw-weakening and detours on driving costs. Another objective was to use the results obtained in this project to update the Excel application compiled in the previous study. Safety models were developed by separating divergence in driving speeds on the road into divergence between vehicles and longitudinal divergence on the road. These analyses were partly theoretical. As a background, the latest studies on safety were analyzed. According to the model calculations, deterioration of roads that are initially in good condition weakens road safety a little, but when the poor condition clearly begins to affect driving speeds, the risk of accidents also begins to decrease. The model can be used as a part of cost models for specifying the impact of road condition on driving costs, but they cannot be recommended for use without reservation in other analyses. The project supplemented modeling information related to driving comfort by taking into consideration the results of a study carried out in Finnra s customer requirements research program ASTAR, which compared the relationship between the measured road condition and road users driving experiences. The goal was to monetarize driving comfort, i.e. convert it to economic impact. The intent was to use the framework of analysis created in the study to link driving costs and various factors related to driving comfort to each other, and thereby come up with a kind of shadow price for road users views on overall costs. However, sufficient grounds for pricing driving comfort were not found. A calculation method was developed for modeling driving costs caused by frost heaves and detours that takes into consideration the severity and duration of thaw-weakening and possible weight limitations and detours in addition to road and traffic data. Information about the frequency of thawweakening and weight limitations, the recurrence of frost heaving, and rough estimates of the length of detours were used as initial material. The method is suitable for examining individual cases and the network. New safety models and studies of frost heaving and detours were added to the Excel application compiled in the previous study. The application was also supplemented by taking into consideration new unit values of driving costs and revised fuel cost models.

ESIPUHE Tien kunto vaikuttaa tienkäyttäjien kustannuksiin usealla tavalla. Ajonopeuksien aleneminen lisää aikakustannuksia. Samanaikaisesti polttoaineenkulutus yleensä kasvaa, mikä vaikuttaa ajoneuvokustannuksiin. Ajokustannusten kuntoriippuvuutta on tutkittu Väyläomaisuuden hallinnan tutkimusohjelmassa (VOH) vuonna 2005 valmistuneessa selvityksessä. Siinä muodostettiin mallit eri kuntomuuttujien vaikutuksista ajoneuvo-, aika, onnettomuus-, päästö ja melukustannuksiin. Tässä selvityksessä mallintamista on jatkettu uudistamalla onnettomuusvaikutuksia koskevia malleja, selvittämällä kelirikon vaikutuksia ja pyrkimällä kuvaamaan ajomukavuusvaikutuksia rahamääräisinä. Viimemainittuun osaalueeseen ei kuitenkaan löydetty riittäviä perusteita. Uudet mallit liitettiin myös aiemman selvityksen yhteydessä laadittuun Excel-sovellukseen. Työn tuloksia onkin käytettävä yhdessä aiemman selvityksen tulosten kanssa. Työtä ohjanneeseen työryhmään ovat kuuluneet: Mikko Inkala Tuomas Toivonen Pertti Virtala Anton Goebel Tuovi Päiviö-Leppänen Harri Spoof Tiehallinto, pj Tiehallinto Tiehallinto Tiehallinto Tiehallinto Pöyry Infra Oy Selvitys on laadittu Tieliikelaitoksen ja VTT:n yhteistyönä. Tieliikelaitoksesa työhön ovat vastanneet DI Jukka Ristikartano projektipäällikkönä sekä DI Mira-Maria Penttinen ja FM Hanna Horppila. VTT:n puolesta työstä ovat vastanneet DI Jukka Räsänen, DI Veli-Pekka Kallberg ja VTM Virpi Britschgi. Raportin viimeistelyyn on lisäksi osallistunut DI Lotta-Maija Seppänen Tieliikelaitoksesta. Helsingissä syyskuussa 2006 Tiehallinto Asiantuntijapalvelut

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 9 Sisältö 1 JOHDANTO 11 2 13 2.1 Yleistä 13 2.2 Turvallisuusmalleihin liittyvät tarkastelut 14 2.2.1 Tausta 14 2.2.2 Uusimmat ajonopeuksien turvallisuusvaikutuksia koskevat tutkimukset 17 2.2.3 Nopeuksien hajonnan vaikutusmekanismit 22 2.2.4 Nopeuksien hajonnan vaikutuspotentiaali 24 2.2.5 Johtopäätöksiä tien kunnon, nopeuksien ja turvallisuuden suhteista 28 2.2.6 Tien kunnon turvallisuusvaikutukset ajokustannusmalleissa 29 2.2.7 Tien kunnon turvallisuusvaikutusten tutkiminen 33 2.3 Ajomukavuuteen liittyvät tarkastelut 35 2.3.1 Tausta 35 2.3.2 Eri tutkimustulosten arviointi 37 2.3.3 Ajomukavuuden arviointi eri menetelmillä 39 2.3.4 Liikennemallit ajomukavuuden kuvaajina 42 2.3.5 Tien kuntomuuttujien ja ajomukavuuden välinen riippuvuus 43 2.3.6 Ajomukavuuden mallintaminen ja monetarisointi 45 2.4 Kelirikkoon ja kiertoteihin liittyvät tarkastelut 48 2.4.1 Tausta ja menetelmät 48 2.4.2 Kelirikon vaikutus sorateiden kuntoarvoon 49 2.4.3 Painorajoituksista ja kiertoteistä aiheutuvat lisäkustannukset 51 2.4.4 Kelirikosta aiheutuvat kokonaiskustannukset 51 2.4.5 Lähtöarvot kelirikon tarkasteluihin verkkotasolla 52 2.4.6 Esimerkki kelirikkokustannusten laskennasta 57 2.5 Tulosten yhdistäminen aikaisempiin kustannusmalleihin 59 3 MALLIEN TESTAUS 61 3.1 Ajokustannusten yksikköarvojen ja laskentamallien muutosten vaikutus 61 3.2 Turvallisuusmallin muutosten vaikutukset 63 4 YHTEENVETO, SUOSITUKSET JA JATKOTOIMET 65 4.1 Yhteenveto 65 4.2 Jatkotutkimustarpeet 67 4.3 Uusien mallien käyttöönotto 67

10 Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 5 KIRJALLISUUS 69 6 LIITTEET 71

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 11 JOHDANTO 1 JOHDANTO Tausta Ajokustannukset (aika-, onnettomuus-, ajoneuvo- ja ympäristökustannukset) ovat merkittävä tekijä tienpidon rahoitustarkasteluissa sekä tienpidon ohjauksen eri tasoilla. Tieliikenteen ajokustannukset Suomessa ovat uusimpien laskelmien mukaan noin 13 mrd euroa vuodessa. Ajokustannusten ja tien kunnon välisen riippuvuuden hyödyntäminen on luontevinta tienpidon ohjauksessa ohjelmatasolla (esim. toimintalinjat, TTS), mutta niitä tulisi voida soveltuvin osin käyttää myös esim. toimenpiteiden ohjelmoinnin ja hankearvioinnin yhteydessä. Tällä hetkellä tiestön kunnon ja ajokustannusten välistä yhteyttä hyödynnetään Tiehallinnossa päällystettyjen teiden ja sorateiden ylläpidon ohjausjärjestelmissä. Viimeisin ajokustannuksia käsitellyt kotimainen selvitys on väyläomaisuuden hallinnan (VOH) tutkimusohjelmassa laadittu raportti Ajokustannusten kuntoriippuvuus päällystetyillä teillä ja sorateillä (Ristikartano ym. 2005). Edellä mainitun selvityksen tulokset on jo osittain otettu käyttöön, mutta siinä tunnistettiin useita jatkokehitystarpeita, joista osaa on tutkittu tässä projektissa. Aiemman selvityksen valmistumisen jälkeen Tiehallinto on julkaissut uudet liikenne- ja viestintäministeriön hyväksymät tieliikenteen ajokustannusten yksikköarvot (Tiehallinto 2006a) ja uuden ajokustannusten laskentaa koskevan ohjeen (Tiehallinto 2005). Tavoitteet Työn tavoitteena on ollut täydentää ajokustannusten kuntoriippuvuutta koskevaa tietoutta keskittyen tiettyihin osakokonaisuuksiin. Seuraavassa on esitetty tutkimusalueittain ne tavoitteet, joihin tällä työllä haettiin vastauksia: Aiemmassa selvityksessä esitettyä tien huonon kunnon ja onnettomuusasteiden välistä riippuvuutta pyritään varmistamaan tarkastelemalla laajemmin tien kunnon aiheuttaman nopeuksien hajonnan vaikutusta eri onnettomuustyyppeihin. Hajonnan kuvaamiseksi voidaan käyttää LAMaineistoista saatavia tietoja. Ajomukavuuden osalta aiemman selvityksen tuloksia täydennetään asiakkuuden tutkimusohjelmassa (ASTAR) tehtävän projektin tuloksilla. Siinä tiestön kuntoa yhdistetään ajomukavuuteen mm. erilaisilla ajopaneeleilla. Lisäksi on pyrittävä ajomukavuuden monetarisointiin (eli muuttaminen taloudellisiksi vaikutuksiksi), jolloin ajomukavuuskustannukset voidaan liittää osaksi ajokustannusten kuntoriippuvuuden laskentamallia. Sorateiden runkokelirikon ja kiertoteiden vaikutus ajokustannuksiin selvitetään ja mallinnetaan. Runkokelirikko on usein syynä painorajoituksen asettamiseen, jolloin raskas liikenne joutuu joko kiertämään tai kuljetuk-

12 Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä JOHDANTO set jäävät tekemättä molemmista vaihtoehdoista syntyy lisäkustannuksia. Aiemmassa vaiheessa laadittu Excel-sovellus päivitetään nyt saaduilla tutkimustuloksilla ja muunnetaan uusien ajokustannusten yksikköarvojen ja laskentamenetelmien mukaiseksi. Tämän työn yhteydessä käytetyt määritelmät ovat yhdenmukaisia aiemman selvityksen kanssa (Ristikartano ym. 2005).

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 13 2 2.1 Yleistä Edellisen työvaiheessa (Ristikartano ym. 2005) työn tavoitteena oli kehittää tien kunnosta riippuvaiset ajokustannusmallit erityisesti ohjelmointitason tarkasteluihin. Taustalla oli se, että Tiehallinnossa aiemmin käytössä olleet mallit kaipasivat päivittämistä ja täydentämistä, ja niiden käyttöönoton jälkeen oli saatu uutta tietoa ajokustannusten, tieolojen ja erityisesti tien kunnon välisistä yhteyksistä. Tavoitteena oli selkeä mallikokonaisuus, joka kattaa sekä päällystetyt että soratiet ja ottaa huomioon myös sillat ja niiden kunnon. Työssä analysoitiin HIPS-järjestelmässä käytettävät ajokustannusmallit. Myös tärkeimmiksi katsotut ulkomaiset mallit (Maailmanpankin HDM ja pohjoismaiset järjestelmät) käytiin läpi. Samalla kerättiin käyttöön viimeisin tietous työhön liittyviltä eri osa-alueilta (ajoneuvo-, aika-, onnettomuus- ja ympäristökustannukset). Työssä selvitettiin myös mahdollisuudet sisällyttää verkkotason tarkasteluihin uusia, tärkeäksi katsottuja mutta aiemmin laiminlyötyjä tai vain hanketarkasteluissa käytettyjä tekijöitä. Näitä ovat erityisesti melu, likaantuminen ja ajomukavuus. Tuloksena saatiin mallijärjestelmä, joka perinteisten liikenneteknisten muuttujien (tien laatu ja geometria, liikenteen määrä ja koostumus, jne.) lisäksi ottaa huomioon tien kunnon. Kunnon kuvaamiseksi kehitettiin yhdistetty kuntomuuttuja, joka sisältää tien tasaisuutta, vaurioita ja urautumista kuvaavat komponentit. Kevyille, raskaille ja yhdistelmäajoneuvoille kehitettiin keskinopeus- ja nopeushajontamallit, jotka kykenevät ottamaan kuntomuuttujan huomioon. Nopeusmallien ja tiestöä kuvaavien muuttujien avulla rakennettiin mallit aikakustannuksille, polttoaineenkulutukselle, ajoneuvokustannuksille, onnettomuusasteelle ja -kustannuksille, pakokaasupäästöille, päästökustannuksille, liikennemelulle, pölyämiselle sekä melu- ja pölyhaittakustannuksille. Ajomukavuutta ei kuitenkaan kyetty arvottamaan kustannusmalleihin. Työssä esitetyt tärkeimmät jatkokehitysmahdollisuudet liittyivät nopeushajonnan tarkempaan selvittämiseen, polttoaineenkulutusmallien kehittämiseen, turvallisuusvaikutusten kriittiseen tarkasteluun etenkin nopeuksien hajonta huomioon ottaen. Lisäksi suositeltiin ajomukavuustutkimuksen tulosten täydentämistä tehtyjen ajopaneelien tulosten avulla. Koska pääosa edellisessä selvitetyistä malleista on osoittautunut toimiviksi, eikä niiden tarkentamiseen ole tarvetta, koostuu tämän työn sisältö seuraavissa luvuissa esitetyistä päätutkimusalueista, jotka täydentävät aiempia malleja. Lisäksi nyt saadut uudet tulokset sisällytetään aiempaan laskentasovellukseen. Muilta osin aiemmassa selvityksessä esitetyt mallit ovat edelleen käyttökelpoisia.

14 Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 2.2 Turvallisuusmalleihin liittyvät tarkastelut 2.2.1 Tausta Tien kunto, liikenneturvallisuus ja ajonopeudet Tien kunnon ja turvallisuuden välisestä riippuvuudesta ei ole käytettävissä sellaista tietoa, jota voitaisiin suoraan soveltaa Suomessa käytettäviin ajokustannusmalleihin. Tien kunnon suoraa vaikutusta turvallisuuteen ei tunneta riittävän hyvin. Siksi käytössä olevissa ajokustannusmalleissa tien kunnon vaikutus onnettomuusasteeseen (onnettomuuksien lukumäärä 100 miljoonaa ajokilometriä kohden) otetaan huomioon välillisesti sen perusteella, miten kunto vaikuttaa liikenteen keskinopeuteen ja nopeuksien keskihajontaan. Turvallisuutta koskevassa mallissa (Ristikartano ym. 2005, s. 45) onnettomuusaste riippuu ensisijaisesti liikenteen keskinopeudesta. Mallissa nopeuksien hajonnan vaikutus turvallisuuteen on selvästi pienempi kuin keskinopeuden. Malli tukeutuu tutkimustuloksiin siitä, miten ajonopeus vaikuttaa onnettomuusasteeseen. Tapa, jolla keskinopeuden ja nopeuksien hajonnan vaikutus otetaan mallissa huomioon, on sopusoinnussa Suomessa ja muualla maailmassa tehtyjen ajonopeuden turvallisuusvaikutuksia koskevien tutkimusten kanssa. Osa mallissa käytettävistä parametreista on kuitenkin paremman tiedon puutteessa määritetty harkinnanvaraisesti, eikä mallin hyvyyttä ole voitu testata. Tämän vuoksi ei voida olla varmoja siitä, että nopeuksien hajonnan vaikutus suhteessa keskinopeuden vaikutukseen tulee mallissa oikealla tavalla huomioon otetuksi. Erityisesti on tarvetta selvittää sitä, onko nopeuksien hajonnan vaikutus liikenneturvallisuuteen tavallista suurempi silloin, kun hajonta kasvaa tien kunnon huononemisen takia. Olosuhteiden takia muuttuva nopeustaso ei yksin määrää vaikutusta liikenneturvallisuuteen. Kuljettajat voivat ajonopeutta muuttamalla joko ali- tai ylikompensoida tien kunnon vaikutuksen. Tyypillisiä esimerkkejä ovat kelin vaikutus (alikompensointi) ja hidasteiden vaikutus (ylikompensointi). Huonon kelin vaikutusta ei oteta riittävästi huomioon, jolloin riskitaso nousee vaikka nopeudet laskevatkin. Sen sijaan hidastetöyssy alentaa ajonopeuksia niin paljon, että seurauksena on turvallisuuden parantuminen, vaikka töyssyn suora vaikutus voikin olla turvallisuuden lasku esimerkiksi ajoneuvon hallinnan menettämisen vuoksi. Ajonopeuksien hajonta voidaan ymmärtää toisaalta ajoneuvojen välisiksi nopeuseroiksi ja toisaalta yksittäisen ajoneuvon nopeuden vaihteluksi. Kaikki ajonopeuksien hajonnan turvallisuusvaikutuksista tehdyt tutkimukset koskevat ajoneuvojen välisten nopeuserojen vaikutuksia. Tähän lienee ainakin kaksi syytä. Ensinnäkin yksittäisten ajoneuvojen nopeuden vaihteluista on hankala saada niin paljon ja niin yksityiskohtaisia tietoja, että vaikutuksia onnettomuuksiin voitaisiin selvittää tilastollisilla tutkimuksilla. Ajoneuvojen välisistä nopeuseroista sen sijaan on suhteellisen helppo saada tietoja mittaamalla ajonope-

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 15 uksia kiinteillä laitteilla (esim. liikenteen automaattiset mittausasemat eli LAM-asemat). Toiseksi yksittäisen ajoneuvon nopeusvaihteluita ei ehkä ole nähty niin merkityksellisiksi kuin ajoneuvojen väliset nopeuserot. Tämä puolestaan voi johtua siitä, että tarkasteltaessa yhtä ajoneuvoa irrallaan muusta liikennevirrasta sen nopeusvaihtelut voidaan nähdä pelkästään ilmentymänä kuljettajan absoluuttista ajonopeutta koskevista valinnoista: Turvallisuuden kannalta on pidetty ratkaisevana sitä, millä nopeudella kuljettaja missäkin tilanteessa ajaa, eikä sillä ole oleellista merkitystä, mikä ajonopeus oli esimerkiksi 10 sekuntia aiemmin. Yksittäisen ajoneuvon nopeuden vaihtelu voi kuitenkin kuvata tien epähomogeenisuutta ja siten onnettomuusriskiä jopa ajoneuvojen välistä hajontaa selvemmin, minkä takia sitä ei voida sivuuttaa tien kunnon ajokustannusvaikutuksia selvitettäessä. Julkaisussa (Ristikartano ym. 2005) käytettyjä nopeus- ja nopeushajontamalleja laadittaessa pyrittiin siihen, että ne ottaisivat ensisijaisesti huomioon tien pituussuuntaisen hajonnan muutoksen (ajoneuvojen välisen hajonnan pysyessä lähes entisellään). Julkaisun turvallisuusmalleja laadittaessa tämä ei kuitenkaan ole ollut mahdollista, vaan ne ovat tukeutuneet pääosin ajoneuvojen väliseen nopeushajontaan. Kun selvitetään tien kunnon huononemisesta aiheutuvan nopeuksien hajonnan muutosten vaikutuksia turvallisuuteen, tarkastelu voidaan jakaa kahteen vaiheeseen: a) miten ja miksi tien kunnon huononeminen vaikuttaa ajonopeuksien hajontaan ja b) miten ajonopeuksien hajonnan muutos vaikuttaa erityyppisiin onnettomuuksiin. Tällaisella teoreettisella tarkastelulla voidaan saada karkea käsitys siitä, miten merkityksellinen asia on liikenneturvallisuudelle. Teoreettista, tutkittavan ilmiön vaikutusmekanismeihin perustuvaa tarkastelua voidaan lisäksi hyödyntää arvioitaessa miten ja millaisilla empiirisillä tutkimuksilla tutkittavasta ilmiöstä voisi saada lisätietoa. Käsitteitä Ajoneuvojen ja liikennevirran tilaa kuvataan tässä nopeuksien keskiarvoja ja keskihajontoja käyttäen. Keskinopeudella voidaan tarkoittaa joko mitattujen nopeuksien aritmeettista tai harmonista keskiarvoa. Turvallisuustarkastelujen yhteydessä (ellei erikseen ole toisin mainittu) ajoneuvojen nopeuksien keskiarvolla tarkoitetaan kaavan 1 mukaista aritmeettista keskiarvoa. Ajoneuvo- ja aikakustannusten määrittelyssä käytetään kuitenkin kaavan 2 mukaista harmonista keskiarvoa, mikä soveltuu aritmeettista keskiarvoa paremmin nopeusmuutosten tarkasteluun ja on välttämätöntä mm. keskimääräisen matkanopeuden laskemisessa. v 1 = n Ka v i i (1)

16 Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä v H = missä i n 1 v i (2) v Ka v H n v i on nopeushavaintojen aritmeettinen keskiarvo on nopeushavaintojen harmoninen keskiarvo on havaintojen lukumäärä on yksittäinen nopeushavainto. Nopeuksien keskihajonta kuvaa turvallisuustarkastelujen yhteydessä (ellei erikseen ole toisin mainittu) autojen nopeuksien jakaumaa tietyssä mittauspaikassa. Nopeuksien keskihajonta (s) lasketaan silloin kaavalla 3 s = 1 n 1 i ( v i v Ka ) 2 (3) Yksittäisen ajoneuvon nopeuksien hajontaa tien pituussuunnassa voidaan kuvata ainakin kahdella vaihtoehtoisella tavalla. Se voi tarkoittaa nopeusvaihtelujen summaa (nopeuskäyrän peräkkäisten minimi- ja maksimipisteiden erotusten itseisarvojen summa) tiekilometriä kohden, tai hajontaa voidaan kuvata esimerkiksi määrätyin aikavälein tehtyjen nopeushavaintojen keskihajontana. Viimeksi mainitussa tapauksessa laskukaava on sama kuin edellä esitetty paitsi, että nopeudet ovat saman ajoneuvon nopeuksia eri ajankohtina ja keskinopeutena voidaan käyttää myös näiden harmonista keskiarvoa. Kaikkien ajoneuvojen keskinopeuden vaihtelua tietyllä tiejaksolla voidaan periaatteessa kuvata yhdistämällä yksittäisten ajoneuvojen tien pituussuuntaista nopeushajontaa koskevia lukuja. Asiaa ei kuitenkaan tässä yhteydessä käsitellä enempää. Silloin kun tarkastellaan nopeuksien hajontaa tien pituussuunnassa ja samassa yhteydessä liikenteen keskimääräistä nopeutta, on loogista käyttää keskinopeutena keskimääräistä matkanopeutta, joka yksittäisellä ajoneuvolla on ajetun matkan pituus jaettuna siihen käytetyllä ajalla. Tavoitteet Tämän tutkimusalueen tarkoituksena on tuoda lisävalaistusta siihen, mikä on tien kunnon huononemisesta johtuvan nopeuksien hajonnan kasvun merkitys liikenneturvallisuudelle. Erityisesti haetaan vastausta siihen, pitäisikö hajonnan kasvun näkyä tien kunnon vaikutusta liikenneturvallisuuteen koskevissa ajokustannusmallien osassa nykyistä voimakkaampana, eli pitäisikö malleissa nopeuksien hajonnan vaikutusta lisätä ja keskinopeuden vaikutusta vastaavasti vähentää. Tarkastelujen perusteella tehdään tarpeelliseksi katsottavat turvallisuusmallien muutosehdotukset. Lisäksi tavoitteena oli selvittää, voitaisiinko tien kunnon turvallisuusvaikutuksista saada nykyistä parempia tietoja tutkimuksella, jossa selittäjinä käytet-

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 17 täisiin liikenteen automaattisilta mittausasemilta (LAM-asemilta) kerättäviä tietoja liikenteen keskinopeudesta ja nopeuksien keskihajonnasta sekä tien kuntoa kuvaavia muuttujia. Osatehtävät Tien kunnon huononemisesta aiheutuvien keskinopeuden ja nopeuksien keskihajonnan muutosten turvallisuusvaikutuksia tarkastellaan seuraavassa kahdesta näkökulmasta: 1. Tutkimustulokset keskinopeuden ja nopeuksien keskihajonnan turvallisuusvaikutuksista. Koska nimenomaan tien kunnon huononemisesta johtuvista nopeuksien muutoksista ja niiden vaikutuksista turvallisuuteen ei ole tietoja, tarkastelu koskee nopeuden muutosten vaikutuksia yleensä, riippumatta siitä mistä ne aiheutuvat. Täydennetään aiemmin (Ristikartano ym. 2005) luotua kuvaa ajonopeuksien ja etenkin nopeuksien hajonnan turvallisuusvaikutuksista. 2. Tien kunnon huononemisesta aiheutuvan nopeuksien hajonnan vaikutusmekanismit ja potentiaalinen hajonnan kasvun vaikutus erityyppisten onnettomuuksien lukumäärään ja vakavuuteen. Tarkastelemalla järjestelmällisesti erityyppisten onnettomuuksien tyypillistä tapahtumien kulkua arvioidaan, millä tavalla ja miten paljon ajonopeuksien hajonta ja sen eri komponentit (ajoneuvojen välinen ja ajoneuvojen oman nopeuden vaihtelu) vaikuttavat onnettomuuksien tapahtumisriskiin ja seurausten vakavuuteen. Esitetään em. onnettomuustyyppikohtaiseen analyysiin sekä onnettomuustilastoihin perustuva määrällinen arvio siitä, miten merkityksellisiä erisuuruiset nopeuksien hajonnan kasvut ovat liikenneturvallisuudelle yleensä (kaikki onnettomuustyypit yhdessä) pääteillä ja muilla teillä. Näiden osatehtävien tulosten perusteella arvioidaan nykyisten ajokustannusmallien liikenneturvallisuutta koskevien osien muutostarvetta ja tehdään tarpeellisiksi katsottavat muutosehdotukset. 2.2.2 Uusimmat ajonopeuksien turvallisuusvaikutuksia koskevat tutkimukset Ajokustannusten kuntoriippuvuutta koskevan raportin (Ristikartano ym. 2005) laatimisen jälkeen ajonopeuksien turvallisuusvaikutuksista on julkaistu neljä aiheeseen liittyvää tutkimusta, joita seuraavassa referoidaan lyhyesti. Referaattien jälkeen arvioidaan, millaisiin ajokustannusten kuntoriippuvuusmallien uudistamistarpeisiin uusi tutkimustieto mahdollisesta antaa aihetta.

18 Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä Elvik ym. 2004 Elvik ym. (2004) selvittivät miten hyvin ruotsalainen (Nilssonin 2004) malli, johon myös Suomessa käytössä oleva ajokustannusten kuntoriippuvuusmalli tukeutuu, selittää liikenteen keskinopeuden ja vakavuudeltaan erilaisten onnettomuuksien lukumäärän välistä riippuvuutta. Menetelmänä oli metaanalyysi 1 ja aineistona kaikki kattavalla kirjallisuushaulla löydetyt aihetta käsittelevät tutkimukset. Tulosten mukaan henkilövahinko-onnettomuuksien määrä riippuu keskinopeudesta seuraavasti Hv onnettomuuksien _ lukumäärä _ jälkeen Hv onnettomuuksien _ lukumäärä _ ennen = Nopeus _ jälkeen Nopeus _ ennen 2.0 (4) Nopeuksien suhteen eksponentin paras estimaatti 2.0 oli siten täsmälleen sama kuin ruotsalaisessa mallissa alun perin käytetty. Sen 95 %:n varmuusväliksi saatiin 1,3 2,7. Nopeuksien hajonnan turvallisuusvaikutuksia koskevassa tarkastelussa Elvik ym. (2004) toteavat vastakkaisiin tai samaan suuntaan ajavien ajoneuvojen välisten kohtaamistilanteiden lukumäärän kasvavan, kun ajonopeuksien hajonta kasvaa, mikä voi lisätä onnettomuusriskiä. Nopeuksien hajonnan kasvu näyttää lisäävän erityisesti muuta liikennettä hitaammin ajavien autojen kohtaamistilanteiden määrää, kun nopeammin ajavat saavuttavat (ja ohittavat) niitä (kuva 1). Koska kuljettajat reagoivat tien kunnon huononemiseen eri tavoin, voidaan olettaa, että se johtaa sekä yksittäisten ajoneuvojen nopeuksien vaihtelun kasvuun että ajoneuvojen välisten nopeuserojen lisääntymiseen. Pelkän kohtaamistilanteiden lukumäärän kasvun perusteella ei kuitenkaan pidä päätellä, että nopeuksien hajonta vaikuttaisi turvallisuuteen enemmän kuin nopeustaso. Kohtaamistilanteiden lukumäärän kasvu ei myöskään riitä osoittamaan, että muuta liikennettä hitaammin ajaminen lisäisi onnettomuusriskiä. Esimerkin (kuva 1) perusteella vastakkaisiin suuntiin ajavien välisten kohtaamistilanteiden määrään nopeuksien hajonnan kasvu ei vaikuta. Tällaiset kohtaamistilanteet voivat kuitenkin muuttua vaarallisemmiksi, jos ohitusten määrä kasvaa. 1 Meta-analyysi on tilastollinen menetelmä, jolla yhdistetään useista aiemmista tutkimuksista saadut vaikutusarviot yhdeksi kaikki tarkastellun tutkimustiedon hyödyntäväksi kvantitatiiviseksi vaikutusarvioksi.

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 19 Kuva 1. Ajonopeuksien hajonnan kasvun vaikutusta ajoneuvojen välisten kohtaamistilanteiden lukumäärään havainnollistava esimerkki. Ylemmässä kuvassa kaikki ajavat samalla nopeudella. Alemmassa kuvassa nopeudet vaihtelevat. Kohtaamistilanteet vastakkaisiin tai samaan suuntaan ajavien kesken on merkitty mustilla ympyröillä (Elvik ym. 2004). Elvik ym. (2004) toteavat, ettei nopeuksien hajonnan ja onnettomuuksien välinen tilastollinen korrelaatio välttämättä kerro mitään sitä, miten liikennevirran keskinopeutta kovempaa tai hiljempaa ajaminen vaikuttaa yksittäisen ajoneuvon onnettomuusriskiin. Lisäksi he muistuttavat siitä, että liikenteen keskinopeuden ja keskihajonnan välillä on tavallisesti voimakas korrelaatio, eikä keskinopeuden ja nopeuksien hajonnan vaikutuksia sen vuoksi ole helppo erottaa toisistaan. Elvik 2005 Ajonopeuksien vaikutus onnettomuuksien seurausten vakavuuteen on laajalti tunnettu ja tunnustettu. Ottamalla ajonopeuksien hajonta mukaan malleihin päästään paremmin käsiksi ajonopeuksien jakaumaan kuin käyttämällä pelkkiä keskiarvoja, joiden varaan useimmat mallit on jouduttu rakentamaan. Nopeuksien vaikutuksesta onnettomuuksien lukumäärään on vaihtelevia käsityksiä etenkin maallikoiden mutta myös tutkijoiden keskuudessa. Artikkelissaan Elvik (2005) osoittaa kattavaan ja perusteelliseen asiaa koskevien tutkimusten meta-analyysiin tukeutuen, että ajonopeuksien kasvun onnettomuuksia lisäävä vaikutus (syy seuraus-suhde) on tieteellisesti perusteltu, koska

20 Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä ajonopeuksien ja onnettomuusmäärän välillä on voimakas ja johdonmukainen (engl. consistent) tilastollinen riippuvuus syy edeltää ajallisesti seurausta ja vaikutuksen suunta on selvä (kumpi vaikuttaa kumpaan) tilastollinen riippuvuus ei katoa, kun ns. väliintulevien (engl. confounding) muuttujien vaikutus eliminoidaan nopeuden muutoksen vaikutus onnettomuuksien lukumäärään on sitä suurempi mitä suuremmasta nopeuden muutoksesta on kyse (dose response relationship) nopeuden muutoksen vaikutusmekanismit onnettomuuksien lukumäärään tunnetaan ja ovat teoreettisesti perusteltavissa. Vaikka ajonopeuksien hajonnallakin (poikkeamalla liikennevirran keskinopeudesta) ilmeisesti on jonkin verran vaikutusta onnettomuuksien lukumäärään, sen vaikutusta ei ole voitu läheskään yhtä selkeästi osoittaa tai kvantitatiivisesti määrittää kuin absoluuttisen nopeuden vaikutus. Aarts & van Schagen 2006 Katsauksessaan ajonopeuksien ja onnettomuuksien välistä riippuvuutta koskeviin tutkimuksiin Aarts ja van Schagen (2006) vahvistavat nopeuksien kasvun onnettomuuksia lisäävän vaikutuksen. Onnettomuuksien lukumäärän riippuvuutta liikenteen keskinopeudesta kuvaa parhaiten ns. Nilssonin malli (joka henkilövahinko-onnettomuuksien osalta on esitetty kaavassa 4). Aarts ja van Schagen tarkastelevat myös tutkimuksia siitä, miten yksittäisen kuljettajan nopeudenvalinta vaikuttaa hänen onnettomuusriskiinsä ja toteavat muuta liikennettä nopeammin ajamisen lisäävän riskiä. Muuta liikennettä hitaammin ajamisen ei sen sijaan ole voitu varmasti osoittaa lisäävän riskiä. Park & Saccomanno 2006 Park & Saccomanno (2006) kiinnittävät huomiota ajonopeuksien vaihteluun tien pituussuunnassa. Heidän mukaansa nopeuserot (engl. speed inconsistency) tien eri poikkileikkausten välillä voivat ilmentää kasvanutta onnettomuusriskiä, vaikka asiaa ei ole voitu pätevästi varmentaa. Yhdysvalloissa nopeuseroja poikkileikkausten välillä mitataan yleisesti 85 %:n nopeuksien erotuksella 2, josta käytetään merkintää V 85. Park & Saccomanno kyseenalaistavat V 85 :n sopivuuden nopeuksien tien pituussuuntaisen hajonnan mittarina, koska se ei a) kuvasta oikein yksittäisten ajoneuvojen nopeudenmuutoksia ja b) ota huomioon sitä, että yksittäisten ajoneuvojen nopeuteen tietyssä poikkileikkauksessa vaikuttaa niiden nopeus edeltäneessä poikkileikkauksessa. V 85 :n sijaan Park & Saccomanno ehdottavat käytettäväksi 85MSR-nimistä mittaria (MSR = maximum speed reduction), joka tarkoittaa 85. persentiiliä yksittäisten ajoneuvojen kahden peräkkäisen mittauspaikan välisissä nopeuseroissa. Tämän mittarin mukaan nopeuksien muutokset tien peräkkäisten poikkileikkausten välillä ovat noin kaksi kertaa niin suuret kuin jos mittarina käytettäisiin V 85 :ttä. 2 85 %:n nopeus tarkoittaa nopeutta, jonka 85 % ajoneuvoista alittaa ja 15 % ylittää tietyssä poikkileikkauksessa.

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 21 Yksilö- ja ryhmätason hajontamittausten eroa havainnollistaa kuva 2. Siinä nopeusjakautumat suoralla ovat samat kuvissa a ja b, samoin nopeusjakautumat kaarteessa. Ryhmätasolla mitatut nopeuksien hajonnat ( V 85 ) poikkileikkauksissa ovat molemmissa kuvissa yhtä suuret. Yksilötasolla mitatut nopeuksien vaihtelut (85MSR) ovat kuitenkin kuvan b tapauksessa suuremmat kuin kuvan a tapauksessa. Kuva 2. Nopeuksien vaihtelun mittaustavan eroja havainnollistava esimerkki yksittäisten ajoneuvojen nopeusprofiileista. (Park & Saccomanno 2006). Parkin ja Saccomannon kritiikki, joka koskee V 85 :n käyttöä tien pituussuuntaisten nopeusvaihtelujen kuvaajana, pätee myös poikkileikkauskohtaisten nopeuksien keskihajontojen käyttöön hajonnan kuvaajana. Park & Saccomanno (2006) muistuttavat myös siitä, että ryhmätason mittauksiin (kuten ajoneuvojen keskinopeus tai nopeuksien keskihajonta tien poikkileikkauksessa) perustuvat johtopäätökset eivät välttämättä päde yksilötasolla. Ilmiöstä käytetään nimeä ekologinen harha (engl. ecologic fallacy), jonka syy on tiivistetysti se, että tietoa katoaa kun yksilötason tietoa summataan ryhmiä koskevaksi. Ryhmätason mittauksiin perustuvien mallien selitysasteet ovat tyypillisesti korkeampia kuin jos mallit perustuisivat yksilöiden käyttäytymisen mittauksiin. Park & Saccomanno havainnollistavat asiaa kahdella todellisiin nopeusmittauksiin perustuvalla mallilla, joilla selitettiin tien kaarteen vaikutusta ajonopeuksiin kaarresäteen ja kaarretta edeltävällä suoralla mitatuilla nopeuksilla. Ryhmätason mittauksiin perustuvan mallin selitysasteeksi saatiin 64 %, kun todenmukaisempi, yksilötason mittauksiin perustuvan mallin selitysaste oli 27 %. Mallien selittävien muuttujien kertoimiin ekologisella harhalla ei välttämättä ole merkittävää vaikutusta.

22 Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 2.2.3 Nopeuksien hajonnan vaikutusmekanismit Vaikutusmekanismilla tarkoitetaan tässä sitä, millä tavalla nopeuksien hajonta voi vaikuttaa yksittäisten ajoneuvojen onnettomuusriskiin. Uskottava vaikutusmekanismi on edellytys syy-seuraussuhteen olemassaololle. Tilastollinen korrelaatio on syy-seuraussuhteen välttämätön edellytys, mutta ei riittävä edellytys. Pohditaan aluksi sitä, miten tien huono kunto voi vaikuttaa liikenteen keskinopeuteen ja nopeuksien keskihajontaan. Voidaan olettaa, että tien kunnon huonontuessa käytännöllisesti katsoen kaikki kuljettajat alentavat nopeuttaan tai eivät ainakaan lisää sitä. Nopeuksien alentamisen syitä lienevät ainakin ajomukavuus, ajoneuvon vaurioitumisen mahdollisuus ja tien kokeminen vaaralliseksi. Silloin tien kunnon huonontuminen aiheuttaa keskinopeuden alenemisen. Yleensä keskinopeuden ja nopeuksien keskihajonnan välillä vallitsee positiivinen korrelaatio, eli keskinopeuden alentuessa nopeuksien hajonta pienenee (Elvik ym. 2004). Tämä pätee etenkin silloin, kun nopeuksia alennetaan esimerkiksi rajoitusten avulla. Silloin kun tien huono kunto alentaa keskinopeutta, tilanne on kuitenkin toinen. Eri kuljettajat alentavat nopeuttaan eri tavoin, jolloin heidän riskitasonsa muuttuvat eri tavoin, ja liikennevirran keskinopeuden lisäksi myös nopeuden keskihajonta voi muuttua. Seuraavassa eritellään ajoneuvojen hajonnan kasvun mahdollisia vaikutusmekanismeja, kun otetaan huomioon sekä ajoneuvojen välinen että tien pituussuuntainen nopeushajonta. Ajoneuvojen välisten nopeuksien hajonnan kasvu voi lisätä lähinnä usean osapuolen onnettomuuksien tapahtumisriskiä seuraavilla tavoilla: Toisen osapuolen etäisyyden ja nopeuden arviointi sekä liikennetilanteen kehittymisen ennakointi vaikeutuvat tutuissakin paikoissa etenkin kohtaamis-, ohitus- ja risteystilanteissa, koska toisten ajoneuvojen nopeudet vaihtelevat. Turvallisuuden kannalta kriittisiä ovat tilanteet, jossa toinen osapuoli lähestyy selvästi tavanomaista suuremmalla nopeudella. Ohitustarve ja ohitusten määrä kasvavat, kun ajoneuvojen väliset nopeuserot kasvavat. Tämä on omiaan lisäämään ohitusonnettomuuksien määrää, koska ohitettaessa onnettomuusriski on suurempi kuin omalla kaistalla ajettaessa. Onnettomuusriskin kasvuun voi vaikuttaa monia syitä, kuten ohittavan auton keskimääräistä suurempi nopeus ja pienet turvamarginaalit, kun ohittava ja ohitettava (ja joskus vastaantuleva ajoneuvo) ovat hetken ajan hyvin lähellä toisiaan. Ohitustilanne asettaa etenkin ohittavan ajoneuvon hallittavuudelle suuria vaatimuksia, joiden täyttymistä tien huono kunto saattaa ratkaisevasti haitata. Ohittava auto tekee neljä kaarrosta (käännös vasemmalle kaistalle, oikaisu tien suuntaan, käännös takaisin oikeanpuoleiselle kaistalle ja oikaisu tien suuntaan), joiden aikana ajoneuvoon kohdistuu sivusuuntaan vaikuttavia voimia. Ajoneuvon hallintamahdollisuuksiin vaikuttavat myös nopeuden kiihdyttäminen ohituksen alkuvaiheessa ja jarruttaminen ohituksen loppuvaiheessa omalle kaistalle palattaessa. Jotta ajoneuvo pysyisi kuljettajan hallinnassa tien pinnan ja renkaan välisen kitkavoiman on oltava vähintään yhtä suuri (mutta vastakkaissuuntainen) kuin kaar-

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 23 tamisesta ja kiihdyttämisestä tai jarruttamisesta renkaaseen aiheutuvat voimat. Etenkin huonoissa keliolosuhteissa (lumisella, jäisellä tai märällä tiellä) tien urat ja muut epätasaisuudet voivat edistää ajoneuvon hallinnan menetystä, koska epätasaisuuksista aiheutuu kitkan tarvetta lisääviä sivuttaisvoimia tai epätasaisuudet edistävät liukkauden syntyä (uriin kertyvä vesi tai jää). Tapauksissa, joissa tien huono kunto lisää nopeuksien hajontaa, ohitusten määrän ohella myös jonossa ajamisen osuus voi kasvaa, jos ohitusmahdollisuudet eivät vastaa ohitustarvetta. Jonoissa etummainen alentaa perässä ajavien nopeutta, mikä parantaa turvallisuutta. Jonossa ajaminen kuitenkin koetaan usein epämukavaksi. Jonoutumisen myötä nopeuksien hajonta pienenee, mikä myös on omiaan parantamaan turvallisuutta, vaikka peräänajojen riski kasvaakin. Äärimmillään yllättävät nopeusvaihtelut voivat jonoutuneessa liikenteessä johtaa peräänajoihin, kun kaikki kuljettajat eivät ehdi reagoida häiriöön ja haitariliike voimistuu auto autolta. Vakaviin henkilövahinkoihin johtavat peräänajot ovat maantieolosuhteissa harvinaisia. Niitä tapahtuu lähinnä silloin, edellä ajava on hidas ajoneuvo (esimerkiksi traktori) tai kun edellä ajava hiljentää äkillisesti nopeuttaan niin, ettei takana tuleva osaa tai voi sitä ennakoida (edellä ajava voi esimerkiksi suuntamerkkiä näyttämättä jarruttaa voimakkaasti kääntyäkseen pihaan). Myös tien huono kunto, kuten yksittäinen routakohouma tai kuoppa voi aiheuttaa äkkijarrutuksia, jos se tulee kuljettajalle yllätyksenä. Tien huonon kunnon aiheuttamista yllättävistä jarrutuksista aiheutuvat peräänajo-onnettomuudet ovat kuitenkin hyvin harvinaisia. Tien pituussuuntaisen nopeushajonnan kasvu voi lisätä sekä yksittäisonnettomuuksien että usean osapuolen onnettomuuksien tapahtumisriskiä seuraavilla tavoilla: Kun nopeudet alenevat tien kunnon huonontumisen takia, yksittäisen ajoneuvon nopeuden alenemisesta saatava turvallisuushyöty on sitä suurempi mitä enemmän nopeus alenee. Tien kunnon huononeminen ja nopeudenmuutos yhdessä aiheuttavat turvallisuuden muutoksen, joka voi kaikilla ajoneuvoilla olla joko positiivinen tai negatiivinen riippuen siitä, kuinka suuri on tien kunnon huononemisen välitön negatiivinen vaikutus ja kuinka suuri nopeuden alenemisesta aiheutuva positiivinen vaikutus. Jarruttamiset ja kiihdyttämiset vaikeuttavat ajoneuvon hallintamahdollisuuksia etenkin liukkailla keleillä. Ajoneuvo voi hallinnan menettämisen takia joko suistua pois tieltä tai ajautua vastaantulevien kaistalle aiheuttaen joko yksittäis- tai kohtaamisonnettomuuden. Yksittäisten ajoneuvojen nopeudenvaihteluiden kasvu tien pituussuunnassa voi lisätä ajoneuvojen välisiä nopeuseroja. Vaikutus kuitenkin vaihtelee tien kohdasta toiseen. Kuvassa 2b esimerkiksi ajoneuvojen välinen nopeushajonta on nolla suoran ja kaarteen rajakohdassa, mutta selvästi suurempi kaarretta edeltävällä suoralla ja kaarteessa. Täysin riippumatta siitä, miten tien huono kunto vaikuttaa ajonopeuksiin tai niiden hajontaan, on muistettava, että tien huono kunto voi kaikissa liikenne-

24 Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä tilanteissa lisätä ohjausliikkeitä, kun kuljettaja väistää vaurioita, ohjaa ajoneuvoa tien urien suuntaisesti tai urista pois. Tien pinnan epätasaisuudet (esim. urat, kuopat, routakohoumat) voivat vaikuttaa ajoneuvon kulkusuuntaan myös ilman kuljettajan ohjausliikkeitä. Onnettomuuksien vakavuuteen ajonopeuksien hajonnalla ei ole merkittävää vaikutusta. Auton matkustajien loukkaantumisriski ja loukkaantumisen vakavuus onnettomuuden tapahtuessa on sitä suurempi mitä suurempi on ajoneuvon törmäyksenaikainen nopeudenmuutos ( v). Se puolestaan on sitä suurempi mitä suurempi on auton nopeus välittömästi ennen onnettomuutta (Kallberg & Rathmayer 1996). Kevyen liikenteen onnettomuuksissa jalankulkijan vammautumisriski riippuu auton törmäysnopeudesta (Pasanen 1991). Yksittäisen tienkäyttäjän kannalta onnettomuuksien vakavuus riippuu siten vain absoluuttisesta nopeudesta, ei siitä, miten nopeus poikkesi jostain (nollasta poikkeavasta) vertailunopeudesta. Kun tarkastellaan ajonopeuksien vaikutusta onnettomuuksien vakavuuteen liikennevirran tasolla, nopeuksien hajonnan ja onnettomuuksien vakavuuden (ja onnettomuuksien todennäköisyyden) välillä voi olla positiivinen korrelaatio. Havainnollistetaan asiaa yksinkertaisella esimerkillä. Olkoon ensimmäisessä tapauksessa kaikkien kolmen onnettomuusauton törmäysnopeus 50 km/h, ja olkoot nopeudet toisessa tapauksessa 40, 50 ja 60 km/h. Keskinopeus on molemmissa tapauksissa sama, mutta hajonta on jälkimmäisessä tapauksessa suurempi kuin edellisessä. Myös seuraukset ovat jälkimmäisessä tapauksessa pahemmat kuin edellisessä, koska nopeuden kasvattaminen 50 km/h:sta 60 km/h:iin pahentaa seurauksia enemmän kuin nopeuden alentaminen 50 km/h:sta 40 km/h:iin lieventää niitä (liike-energian muutokset ovat erisuuruisia). Esimerkkitapauksessa nopeuksien hajonnan kasvun ja onnettomuuksien vakavuuden välillä on tilastollinen riippuvuus. Esimerkki myös havainnollistaa sitä, että nopeuksien hajonnan kasvu huonontaa turvallisuutta, kun keskinopeus pysyy muuttumattomana. 2.2.4 Nopeuksien hajonnan vaikutuspotentiaali Edellisen kohdan perusteella ajoneuvojen välisen nopeuksien hajonnan kasvu voi lisätä ohitusonnettomuuksia ja peräänajoja, vaikka näidenkin onnettomuuksien syntyyn ja seurausten vakavuuteen (tilastoihin tulevien henkilövahinko-onnettomuuksien lukumäärään) absoluuttinen nopeus vaikuttaa enemmän kuin nopeuksien hajonta. Muihin onnettomuustyyppeihin nopeuksien hajonta vaikuttaa vain tien pituussuuntaisen nopeushajonnan kautta. Seuraavassa on ensin laskettu vaikutuspotentiaali siten että on otettu huomioon vain ajoneuvojen välisen nopeushajonta. Toisessa tarkastelussa on haettu nopeuksien hajonnan vaikutuspotentiaalin teoreettisia äärirajoja siinä tapauksessa, että ajoneuvojen välisen nopeushajonnan lisäksi otetaan huomioon myös tien pituussuuntainen nopeushajonta. On huomattava, että jälkimmäinen tarkastelu on alustava ja sen teoreettinen perusta on puutteellinen. Päätiet Vuosina 2000 2004 pääteiden (valta- ja kantatiet) onnettomuuksissa kuoli keskimäärin 186 ja loukkaantui 2 238 henkilöä vuodessa (taulukko 1). Ohi-

Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä 25 tus- ja peräänajo-onnettomuuksien osuus oli henkilövahinko-onnettomuuksista 13,7 %, kuolleista 8,4 % ja loukkaantuneista 15,5 %. Ajoneuvojen välisten nopeuksien hajonta ei kuitenkaan koskaan ole onnettomuuden ainoa syy, eikä hajontaa käytännössä voi kokonaan poistaa. Sen vuoksi nopeuden hajontaa rajoittavilla toimenpiteillä (jotka eivät samalla alenna liikenteen keskinopeutta) tuskin voidaan vähentää ohitus- ja peräänajo-onnettomuuksissa kuolleita tai vammautuneita ainakaan enempää kuin 50 %. Oletetaan, että muissa kuin ohitus- ja peräänajo-onnettomuuksissa kuolleiden ja loukkaantuneiden lukumäärä vähenisi nopeuksien hajontaa rajoittavilla toimenpiteillä (absoluuttisesti) enintään saman verran kuin ohitus- ja peräänajo-onnettomuuksissa kuolleiden ja loukkaantuneiden lukumäärä. Silloin päädytään arvioon, että pelkästään nopeuden hajontaa alentavilla toimenpiteillä pääteiden henkilövahinko-onnettomuuksien lukumäärää voisi vähentää enintään 13,7 %, onnettomuuksissa kuolevien määrää voisi pienentää enintään 8,4 % ja loukkaantuneiden määrää enintään 15,5 %. Tämä vastaa noin 16 kuollutta ja 350 loukkaantunutta vuodessa koko päätieverkolla, jonka pituus on noin 13 300 km. Taulukko 1. Valta- ja kantateiden henkilövahinko-onnettomuuksien sekä niissä loukkaantuneiden ja kuolleiden vuotuiset lukumäärät (vuosien 2000 2004 keskiarvo) hvj-onnetto- Onnettomuusluokka muudet loukkaantuneet kuolleet lkm % lkm % lkm % 1 Yksittäisonnettomuus 514 30,2 632 28,3 31 16,6 2 Kääntymisonnettomuus 173 10,1 278 12,4 5,8 3,1 3 Ohitusonnettomuus 78 4,6 109 4,9 13,2 7,1 4 Risteämisonnettomuus 206 12,1 312 14,0 16,2 8,7 5 Kohtaamisonnettomuus 187 11,0 243 10,8 80,8 43,4 6 Peräänajo-onnettomuus 155 9,1 238 10,6 2,4 1,3 7 Mopo-onnettomuus 38 2,2 38 1,7 1,4 0,8 8 Polkupyöräonnettomuus 70 4,1 55 2,5 9,6 5,2 9 Jalankulkijaonnettomuus 55 3,2 29 1,3 15,4 8,3 10 Hirvionnettomuus 153 9,0 195 8,7 7,2 3,9 11 Peuraonnettomuus 10 0,6 14 0,6 0 0,0 12 Muu eläinonnettomuus 11 0,6 13 0,6 0,2 0,1 13 Muu onnettomuus 55 3,2 80 3,6 3 1,6 Yhteensä 1705 100,0 2238 100,0 186 100,0 Muut tiet Muiden kuin pääteiden onnettomuuksissa kuoli vuosina 2000 2004 keskimäärin 118 ja loukkaantui 2 221 henkilöä vuodessa (taulukko 2). Ohitus- ja peräänajo-onnettomuuksien osuus oli henkilövahinko-onnettomuuksista 5,5 %, kuolleista 2,3 % ja loukkaantuneista 5,9 %. Soveltamalla edellä mainittuja arviointikriteereitä päädytään arvioon, että muilla kuin pääteillä pelkästään nopeuden hajontaa alentavilla toimenpiteillä muiden kuin pääteiden henkilövahinko-onnettomuuksien lukumäärää voisi vähentää enintään 5,5 %, onnettomuuksissa kuolevien määrää voisi pienentää enintään 2,3 % ja kaikkien loukkaantuvien määrää enintään 5,9 %. Tämä vastaa noin neljää kuollutta ja 130 loukkaantunutta vuodessa muilla kuin pääteillä, joiden pituus on yhteensä noin 65 000 km.

26 Ajokustannusten kuntoriippuvuusmalleja täydentäviä selvityksiä Taulukko 2. Muiden maanteiden henkilövahinko-onnettomuuksien sekä niissä loukkaantuneiden ja kuolleiden vuotuiset lukumäärät (vuosien 2000 2004 keskiarvo) hvj-onnetto- Onnettomuusluokka muudet loukkaantuneet kuolleet lkm % lkm % lkm % 1 Yksittäisonnettomuus 717 42,0 887 39,9 42,8 23,0 2 Kääntymisonnettomuus 117 6,9 166 7,5 2,2 1,2 3 Ohitusonnettomuus 27 1,6 40 1,8 3,2 1,7 4 Risteämisonnettomuus 205 12,0 303 13,7 7 3,8 5 Kohtaamisonnettomuus 164 9,6 246 11,1 23 12,4 6 Peräänajo-onnettomuus 66 3,9 91 4,1 1,2 0,6 7 Mopo-onnettomuus 107 6,3 104 4,7 6,4 3,4 8 Polkupyöräonnettomuus 174 10,2 156 7,0 12,4 6,7 9 Jalankulkijaonnettomuus 105 6,1 95 4,3 11,6 6,2 10 Hirvionnettomuus 60 3,5 70 3,2 2,4 1,3 11 Peuraonnettomuus 8 0,5 9 0,4 0 0,0 12 Muu eläinonnettomuus 14 0,8 17 0,8 0,6 0,3 13 Muu onnettomuus 39 2,3 39 1,7 4,8 2,6 Yhteensä 1803 105,7 2221 100,0 118 63,2 Teoreettista arviointia Aiemmassa selvityksessä (Ristikartano ym. 2005) nopeuden ja turvallisuuden yhteyttä kuvaavaksi malliksi valittiin ruotsalaisten kehittämä malli (Nilsson 2004), jossa henkilövahinko-onnettomuusaste muuttuu keskinopeuden suhteellisen muutoksen neliössä. R = ( V / V 0 ) 2 (5) Sovelletaan kaavaa 5 yksittäisen ajoneuvon onnettomuusriskin laskemiseen kahdessa tapauksessa (kuva 3). Verrataan tasaisella 80 km/h nopeudella ajavan auton ja vaihtelevalla nopeudella (keskiarvo 80 km/h, vaihteluväli 75 85 km/h, nopeuden keskihajonta 3,5 km/h) suhteellista riskiä. Kaavalla 5 laskettuna tien pituussuuntainen nopeusvaihtelu (hajonta) aiheuttaisi tällöin 2 % kasvun kuolemaan johtavien onnettomuuksien riskille, jos tie- ja liikenneolot ovat vakiot tarkastelujaksolla. Yksinkertaistaen tulkittuna nopeuden pituussuuntaisen hajonnan noustessa yli 3,5 km/h onnettomuusaste kasvaa 2 % jokaista 1 km/h nopeushajonnan kasvua kohti.