KAPASITEETTI JA TÄSMÄLLISYYS HANKEARVIOINNEISSA JUKKA-PEKKA PITKÄNEN & SAARA HAAPALA, RAMBOLL FINLAND OY

KAPASITEETTI JA TÄSMÄLLISYYS HANKEARVIOINNEISSA JUKKA-PEKKA PITKÄNEN & SAARA HAAPALA, RAMBOLL FINLAND OY 1

ESITYKSEN SISÄLTÖ Tutkimuksen taustaa ja rakenne Täsmällisyys ja viiveet Lähtötiedot Kehitetty malli Kapasiteetin käyttöaste Laskennan vaiheet Yhteenveto ja johtopäätökset Menetelmien tulokset 2

TYÖN TAUSTAA Työn tilaajana Liikennevirasto, josta työn ohjauksessa ovat olleet mukana Anton Goebel, Taneli Antikainen, Jukka Ronni, Tehanu Tapola, Laura Aitolehti ja Heidi Mäenpää Konsultteina Ramboll (FIN + DK) ja TrenoLab Ratakapasiteetin riittävyys ja sen vaikutus junaliikenteen täsmällisyyteen ovat asioita, jotka nousevat usein esille ratainvestointien perusteluina. Viime vuosina tällaisia ratahankkeita ovat olleet mm. Ylivieska Iisalmi Kontiomäki-ratayhteyden parantaminen ja Luumäki Imatra-kaksoisraide. Liikennevirastolla ei ole ollut vakiintunutta menetelmää ratakapasiteetin riittävyyden ja täsmällisyysvaikutusten arviointiin, jonka vuoksi hankearvioinnit ovat tältä osin olleet puutteellisia. 3

HELRA HELPI AIEMMIN TEHTYJÄ TUTKIMUKSIA 0+ -100 % 50 % 0 % 50 % 100 % Muutos Ratakapasiteetti Maksimijunamäärä (junaa/h) 84 +8 +16 Häiriöiden matkustajille aiheuttamien viiveiden väheneminen 1.laskentajakso (1000 h/vuosi) 2.laskentajakso (1000 h/vuosi) 202 258 +10,9 +16,4 +11,9 +36,4 Junaliikenteen täsmällisyys, 1. laskentajakso Rantaradan lähijunat (%) Rantaradan taajamajunat (%) Rantaradan kaukojunat (%-yks) Pääradan lähijunat (%-yks) Pääradan taajamajunat (%-yks) Pääradan kaukojunat (%-yks) 98,4 98,7 95,0 98,0 94,7 85,2 0,00 +0,60 +0,03-1,42 0,0-2,89 +0,06 +0,91-0,11 +4,29 +4,17 +2,01 Junaliikenteen täsmällisyys, 2. laskentajakso Rantaradan lähijunat (%) 98,3-0,06 +0,70 Rantaradan taajamajunat (%) 97,9 +0,03 +0,44 Rantaradan kaukojunat (%-yks) 91,3 0,00 +4,06 Pääradan lähijunat (%-yks) 98,0 +0,10 +1,08 Pääradan taajamajunat (%-yks) 94,8 +1,13 +1,74 Pääradan kaukojunat (%-yks) 86,4-1,61-4,23 4

TYÖN TAVOITTEET Määrittää paras ja luotettavin menetelmä kapasiteetin käytön ja 1 riittävyyden mittaamiseen erilaisilla rataosilla, ja tarkentaa sen käytön kuvaaminen erilaisiin käytännön tilanteisiin. Muodostaa näkemys täsmällisyysvaikutusten huomioon ottamisesta 2 ratahankkeiden hankearvioinneissa. Lopputuloksena yksiselitteiset ohjeet menetelmien käyttöön ja 3 soveltamiseen. Uusi liite myös hankearviontiohjeeseen 5

TUTKIMUKSEN RAKENNE KIRJALLISUUS- KATSAUS JA LÄHTÖTIEDOT PROTOTYYPPI KALIBROINTI SOVELLUTUS- VAIHE RAPORTOINTI 7 valtion kattava kansainvälinen kirjallisuuskatsaus Tarvittavan datan analyysi 3 suomalaisen rataosan tarkastelu Tarkastelussa hyödynnetty koko vuoden 2016 liikennöintidataa 20 suomalaisen rataosan tarkastelu ja analyysi Pilottitapaustutkimus: Riihimäki- Tampere Automatisointi mahdollisuuden arviointi Tapaustutkimukset Menetelmien käyttöopas Hankearviointi ohjeen päivitys 6

MENETELMÄN SOVELTAMINEN HANKEARVIOINNISSA Kehitettävästä laskentamenetelmästä saadaan tuloksena tarkasteltavan rataosan arvioidut kokonaisviiveet vuoden aikana. Nämä viiveet jaetaan henkilöliikenteen ja tavaraliikenteen kesken. Junien priorisoinnin vuoksi tavaraliikenteelle kohdistuu suhteellisesti suurempi osa. Henkilöliikenteessä viiveet lisäävät matkustajien aikakustannuksia ja junien liikennöintikustannuksia. Kun tiedetään henkilöliikenteen junien kokonaisviiveet ja ennustettu matkustajamäärä, voidaan laskea matkustajille aiheutuvat kokonaisviiveet ja niistä aiheutuvat aikakustannukset. Myöhästymisaika muutetaan euromääräiseksi normaalin matka-ajan arvon yksikkökustannuksiin perustuen (myöhemmin voidaan käyttää erikseen määritettävää viiveen yksikkökustannusta). Vaikutukset henkilöjunien liikennöintikustannuksiin voidaan arvioida aikaperusteisten yksikkökustannusten avulla. Vaihtoyhteyksien kautta heijastuvia sekundäärisiä viiveitä ei toistaiseksi pystytä arvioimaan. 7

MENETELMÄN SOVELTAMINEN HANKEARVIOINNISSA Tavaraliikenteessä viiveet lisäävät henkilöliikenteen tapaan liikennöintikustannuksia, jotka ovat arvioitavissa liikennöinnin aikaperusteisten yksikkökustannusten avulla. Hankearviointeja varten ei ole toistaiseksi määritetty tavaran ajan yksikköarvoja ( /tonnitunti). Mikäli tällaiset yksikköarvot määritetään, voidaan niitä hyödyntää kustannusten arvioinneissa. Myöhästymisten vaikutuksia kaluston kierrossa tai terminaalien resurssitarpeissa ei voida toistaiseksi arvioida rahallisesti, mutta vaikutuksia voidaan kuvata sanallisesti. 8

KIRJALLISUUSKATSAUS KÄYTTÖASTE JA VIIVEET EUROOPASSA Ruotsi, Norja, Tanska Kapasiteetti Täsmällisyys Iso-Britannia Kapasiteetti Täsmällisyys Ranska Kapasiteetti Täsmällisyys Sveitsi Kapasiteetti Täsmällisyys Italia Kapasiteetti Täsmällisyys 9

TÄSMÄLLISYYS Tutkimuksen taustaa ja rakenne Täsmällisyys & viiveet Lähtötiedot Kehitetty malli Kapasiteetin käyttöaste Laskennan vaiheet Yhteenveto ja johtopäätökset Menetelmien tulokset 10

LÄHTÖTIEDOT 1. Rataosan suunniteltu aikataulu aikataulukausittain 2. Rataosan todellinen liikennöintitieto vuoden ajalta 3. Peruutetut junavuorot 4. Infrastruktuuri todelliset minimijunavälit Turku-Kirkkonummi suunniteltu aikataulu + kolmen kuukauden todellinen liikennöinti 11

ITERATIIVINEN ETENEMINEN KOHTI LINEAARIREGRESSIOTA 1. Iteraatiokierros Lineaarifunktio D f = f(d i, B, B S, I) R 2 =56,1 2. Iteraatiokierros Kolmannen asteen polynomi D f = f(d i, B, B S, I) R 2 =58,3 Lineaarifunktio D f = f(d i, B, B S, I, D i *( B, B S, IV)) R 2 =57,4 Lineaarifunktio D f = f(d i +, D i-, B, B S, I) R 2 =56,9 3. iteraatiokierros Lineaarifunktio D f = f(d i *B, D i *I, I) R 2 =50,9 Lineaarifunktio D f = f(b, B s, D i *I, I) R 2 =53,2 Lineaarifunktio D f = f(d i, B, B s, I, D i2 *(B, B s, I)) R 2 =58,3 Lineaarifunktio D f = f(d i +, D i-,b, B s, I, D i+ *(B, B s, I)) R 2 =57,8 12

VIIVEIDEN LASKENTA - FUNKTIOT Ennustetut viiveet /vuosi yksiraiteisella rataosalla= 238,3 + 0,25 t mr + 0,13 t ms + 43,6 N X,t 14,4 N X,s + 0,18 t d +,i 0,16 t d,i + 0,01 t mr,p + 0,19 t ms,p + 0,05 t d +,P,i + 0,04 t d,p,i + 0,11 t mr,f + 0,09 t ms,f + 0,77 t d +,F,i + 0,04 t d,f,i Ennustetut viiveet /vuosi kaksiraiteisella rataosalla= 31,8 + σ b B ൫0,18 bi g b + 0,52 be g b 0,60 PÄÄMUUTTUJAT 1. Junakohtausten määrä 2. Lähtöviiveet rataosalle junatyypeittäin 3. Ajoaikoihin sisällytetyt pelivarat junatyypeittäin 4. Asemapysähdysaikoihin sisällytetyt pelivarat junatyypeittäin 5. Minimijunavälit 13

RATAOSAKOHTAISET VIIVEET KAKSIRAITEISET RATAOSAT Todellinen viive Laskennallinen viive Todellisen ja laskennallisen viiveen ero Laskennan luottettavuusaste 14

KAPASITEETIN KÄYTTÖASTE Tutkimuksen taustaa ja rakenne Täsmällisyys & viiveet Lähtötiedot Kehitetty malli Kapasiteetin käyttöaste Laskennan vaiheet Yhteenveto ja johtopäätökset Menetelmien tulokset 15

Etäisyys LASKENNAN VAIHEET KAKSIRAITEINEN RATAOSA TARKASTELUALUE LASKENNAN VAIHEET 1. Varausaika 2. Ajoaikaerot 3. Minimijunavälit Aika VARAUSAIKA AJOAIKAEROT MINIMIJUNAVÄLIT 16

Etäisyys LASKENNAN VAIHEET KAKSIRAITEINEN RATAOSA TARKASTELUALUE LASKENNAN VAIHEET 1. Varausaika 2. Ajoaikaerot 3. Minimijunavälit Aika VARAUSAIKA AJOAIKAEROT MINIMIJUNAVÄLIT 17

Etäisyys LASKENNAN VAIHEET KAKSIRAITEINEN RATAOSA TARKASTELUALUE LASKENNAN VAIHEET 1. Varausaika 2. Ajoaikaerot 3. Minimijunavälit Aika VARAUSAIKA AJOAIKAEROT MINIMIJUNAVÄLIT 18

ERIKOISTAPAUKSIA Ohitustilanteet Useampi juna aikaikkunan molemmin puolin Yksittäinen juna koko aikaikkunan aikana Kaikki junat eivät liikennöi koko tarkastelualueen alueella 19

Kapasiteetin käyttöaste KAPASITEETIN KÄYTTÖASTEEN TULKINTA 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Kellonaika 20

JOHTOPÄÄTÖKSET Tutkimuksen taustaa ja rakenne Täsmällisyys & viiveet Lähtötiedot Kehitetty malli Kapasiteetin käyttöaste Laskennan vaiheet Yhteenveto ja johtopäätökset Menetelmien tulokset 21

TAVOITTEISIIN VASTAAMINEN 1. Työn lopputuloksena syntynyt yksityiskohtainen ohje kapasiteetin käyttöasteen laskentaan. Ohjeessa huomioitu tulosten yhdistämiseen verkollisesti, laskentatulosten tulkinta sekä erikoistapausten huomioitiin. Jatkossa tulokset yhteismitallisia Suomessa ja helpommin verrattavissa myös kansainvälisiin laskentoihin. 2. Muodostettu täsmällisyysvaikutusten arviointiin algoritmi, jonka luotettavuus saatu jo tässä työssä erittäin hyvälle tasolle 3. Ensimmäisten tapaustutkimusten perusteella menetelmiä voidaan soveltaa myös käytännössä tulevissa hankearvioinneissa Lisää tapaustutkimuksia kuitenkin tarvitaan (valmistuu alkukevään aikana) 22

JATKOSUOSITUKSET 1. Tapaustutkimusten perusteella menetelmien kehittäminen (ja kalibrointi tarvittaessa) ja ohjeiden tarkentaminen 2. Juna- ja matkustajaviiveen arvon määrittäminen (rajattu tästä työstä) onko ajan arvo sama, kun junat ovat myöhässä? 3. Kansainvälinen yhteistyö työ on raportoitu englanniksi, jotta palautetta saadaan myös muualta. 4. Menetelmien järjestelmällinen hyödyntäminen tulevissa hankkeissa 23

LISÄTIETOJA Jukka-Pekka Pitkänen Global Division Director, Smart Mobility jukkis@ramboll.com +358 40 738 4190 Saara Haapala Consultant Saara.Haapala@ramboll.fi +358 40 7496984 24