VTInatat
Nummer: T 88 Datum: 1990-08-13
Titel: Ny förbifart för trafiken på E4 genom Norrköping
-konsekvenser för avgasutsläppen år 2000.
Författare: Ulf Hammarström, Arne Carlsson och Bo Karlsson
Avdelning: Trafik Projektnummer: 753 24-4
Projektnamn: Beräkning av avgasutsläpp från trafiken på E4 mellan Skälv - Ringeby
Uppdragsgivare: Vägförvaltningen i Östergötlands län
Distribution:
fri/nyförvärv/begrânsad/
'
_
Pa: §81 01 Linköping. Tel._.013-2Q4Q.0(_7. Telex 50125 VTISGIS. Telefax 013-141436
Inst/fatet Besok. Olaus Magnus vag 3Z Lmkopmg
Här redovisad studie har genomförts på uppdrag av vägförvalt-ningen i Östergötlands län. Kontaktman på vägförvaltningen har varit Lennart Carlsson. Arbetsinsatserna inom VTI har fördelats enligt följande:
0 Anne Bolling, sammanställning av vägbeskrivningar
0 Arne Carlsson, sammanställning av vägbeskrivningar och
tra-fikflöden
0 Bo Karlsson, programmering och datorberäkningar
o Ulf Hammarström, sammanställning av övrigt beräkningsunder-lag, dokumentation och projektledning.
.-1 N wwwwwwwwwww NN N N N NN N N l -I wN I -I l -* I -* I -I i -I H : b i -b ub ub D O N H U ' l wa H BAKGRUND MÅLSÄTTNING METOD Problembeskrivning Beräkningsmetodik Beräkningsmodellen VETO
Översiktlig beskrivning
Vägbeskrivning inklusive trafikreglering Fordonsteknisk beskrivning
Övriga indata Utdata från VETO
Beräkning av efterfrågade effekter
Beräkningsförutsättningar RESULTAT Avgasutsläpp Fordonskostnader Restidskostnader REFERENSLISTA BILAGOR:
Bilaga 1: Vägbeskrivningar för befint-ligt vägnät.
Bilaga 2: Vägbeskrivningar för nytt vägnät.
Bilaga 3: Fordonsdata.
Bilaga 4: Uppmätta dygnshastigheter
1987-1988 på rak och horisontell
landsväg. Torrt väglag.
Bilaga 5: Årsmedeldygnstrafik per väg
och avsnitt är 2000.Bilaga 6: Beräknade effekter utan för-bifart.
Bilaga 7: Beräknade effekter med förbi-fart. |.. _| i -t k o xo o o ww 12 13 14 15 17 34 35 39 40 41
Avgasutsläppen från trafiken, på det av ny E4-förbifart berörda vägnätet i Norrköping, har av VTI uppskattats till följande nivå-er är 2000 (kg/årsmedeldygn): 0 utan förbifart: - HC, 152 CO, 1 010 C02, 107 000 NOK, 707 0 med förbifart: - HC, 145 - CO, 980 - C02, 102 000 - NOX, 671.
De relativa förändringarna1 som följd av förbifarten skulle där-med bli:
0 HC, -4.6 %
0 CO, -2.6 %
. _4.2 %
0 NOX, -5.1 %.
Det berörda vägnätet har av Vägförvaltningen i Östergötland
för-utsatts omfatta delar av E4, Rv51 och Rv55.
Kostnaderna som avgasutsläppen på det berörda vägnätet
föror-sakar har uppskattats, uttryckt i 1985 års prisnivå, till följ-ande år 2000 (kr/årsmedeldygn):
o utan förbifart, 34 900 0 med förbifart, 33 100.
1. De procentuella förändringarna har beräknats för mera noggrant angivna totala utsläpp, i dokumentationens resultatavsnitt, jäm-fört med ovan angivna värden.
Med förbifart skulle kostnaderna kunna förväntas minska med 5.2 %. De redovisade kostnaderna skall betraktas som undre
gränsvärden.
Utöver totala avgasutsläpp har även utsläpp beräknats och redo-visats per lOO-metersintervall längs varje vägsträcka. De beräk-nade utsläppen har använts av VBB för uppskattning av avgas-halter i olika punkter längs genomfarten och förbifarten. Re-sultaten finns redovisade i en speciell rapport från VBB.
Utöver avgasutsläpp har även fordons- och restidskostnader upp-skattats. För fordonskostnaderna särredovisas bränsleförbruk-ningen.
Några uppgifter om fordons- och restidskostnader redovisas inte
i sammanfattningen beroende på svårigheter att med acceptabel
säkerhet kunna uppskatta de totala kostnaderna. I notatet
redo-visas dock kostnader för olika delsträckor.
Som ett specialfall har beräkningar utförts med E4:ans förbifart delvis i tunnel. Enligt utförda beräkningar skulle tunnelalter-nativet medföra marginella förändringar av de totala utsläppen jämfört med förbifart utan tunnel. Hur avgashalterna påverkas av ett tunnelalternativ beror på var avgasutsläppen från tunneln skulle ske.
För beräkningarna har ett datorprogram benämnt VETO använts. Med VETO kan bl a fordonskostnader, avgasemissioner och hastighet beräknas. Indata till VETO utgörs av detaljerade beskrivningar av väggeometri, hastighetsbegränsning, väglag, fordon, körbete-ende m m. I och med att beräkningsmodellerna i VETO givits en fysikalisk utformning erbjuder programmet stora möjligheter av-seende studium av betydelsen av olika egenskaper hos väg, fordon 0 s v. Till programmets brister hör bl a att effekt av trafik-interaktioner ej kan beskrivas beroende på att det är en frifor-donsmodell. Att utföra beräkning av utsläpp av bilavgaser med här använd typ av beräkningsmodell medför en hög grad av
0 olika avgasbestämmelser för olika årsmodeller
0 stor spridning i utsläppsnivå mellan bilar av samma modell och fabrikat
o utsläpp för ett drifttillstånd i en motor beror bl a på hur länge detta har pågått och hur det har uppnåtts. Modellen beaktar inte hur ett drifttillstånd uppnåtts.
Vad som trots osäkerheten ändå talar för att utföra beräkningar med här använd metodik är att det sannolikt är den enda prak-tiska möjligheten att uppskatta avgasutsläpp för olika vägut-formningar. Speciellt utsläppen från den tunga trafiken är starkt beroende av förekomst av backar och kurvor. Attdessutom
med annan metodik försöka beskriva effekt av fordonsteknisk ut-veckling parallellt med inverkan av olika vägutformningar borde
vara i det närmaste omöjligt.
Med VETO-programmet kan endast beräkningar utföras avseende fullt uppvärmda motorer d v 5 vad som händer mellan kallstart
och ett fullt uppvärmt tillstånd kan inte direkt beskrivas. I
och med att beräkningarna avser vägar i tätort så är andelen bilar med ej fullt uppvärmda motorer förhållandevis hög. Dess-utom har motortemperaturen mycket stor betydelse för de resulte-rande utsläppen av HC, CO och C02 från bensindrivna bilar. De med VETO beräknade värdena har därför korrigerats m a p
"kall-startsandel".
För beräkningarna har två grupper av vägbeskrivningar använts, en för befintlig och en för ny väg. Med dessa beskrivs i princip meter för meter hastighetsbegränsning och väggeometri längs vägarna. Väggeometri är här lika med belagd vägbredd, backighet och kurvighet. Ny förbifart för E4zan begränsas inte till för-ändringen av enbart denna väg utan berör även Rv51 och Rv55. En viktig beräkningsförutsättning utgörs av teknisk förändring exklusive avgasteknik, av fordonsparken fram till 2000. De redo-visade resultaten har som underlag förändring av bl a följande:
luftmotstånd; rullmotstånd;tjänstevikt; verkningsgrad i motorn;
förväntade tekniska förändringarna utgörs bl a av litteratur-studier. Osäkerheten i bedömd förväntad teknisk förändring måste
bedömas som stor.
Avgasteknisk förändring har förutsatts följa fattade beslut
d v 3 succesiv introduktion av katalysatorbilar fr 0 m årsmodell
87 och succesiv introduktion av tunga fordon med lägre utsläpp än hittills fr 0 m årsmodell 92.
Körbeteende i form av hastighetsnivå år 2000 har i beräkningarna
förutsatts vara lika med vad som uppmätts av VTI under 1987-1988. Under de senaste decennierna har hastighetstrenden varit
ökande. Någon hänsyn har ej tagits till att hastighetsnivån
skulle kunna förändras fram till år 2000.
Trafikflöden på olika delsträokor och uppgifter om trafikens sammansättning har tagits fram av uppdragsgivaren. Det resulte-rande totala trafikarbetet (fkm/årsmedeldygn) på det studerade
vägnätet år 2000 har uppskattats till följande:
0 379 000 utan förbifart
0 372 000 med förbifart.
Förbifartsalternativet skulle medföra att trafikarbetet redu-ceras med 1.8 %.
Med förbifart fördelas trafikarbetet på olika fordonstyper
en-ligt följande: . lastbil med släp, 7.0 % o lastbil 14 ton, 4.0 % o lastbil 7 ton, 1.4 % o buss, 1.0 % o personbil, 86.7 %.
Fördelningarna av trafikarbete per fordonstyp är i stort sett identiska för de två alternativen.
Statens Väg- och Trafikinstitut (VTI) har under lång tid
vidare-utvecklat en datormodell för beräkning av fordonskostnader. Mo-dellen finns dokumenterad i referens (87-3) och benämns VETO. VETO-modellen har även kompletterats med rutiner för avgasberäk-ningar. Det är med modellen möjligt att utvärdera betydelsen av vägens linjeföring m a p avgasutsläpp från vägtrafik.
I bl a följande fall har VETO-modellen kommit till användning
för analys av avgasproblematik:
0 Ny motorväg mellan Stora Höga och Bratteröd, E6. Se referens (87-3). Uppdragsgivare: Vägförvaltningen i Göteborgs- och Bohus-län
0 Ny motorväg mellan Gläborg och Rabbalshede, E6. Se referens (87-4). Uppdragsgivare: TFK
o Uppskattning av mängden avgasutsläpp från trafiken på E6 mel-lan Uddevalla och Svinesund - befintlig väg respektive pmel-lane- plane-rad väg. Se referens (88-1). Uppdragsgivare: Bohusläns kom-muner m fl.
Vägverket i Östergötland projekterar för närvarande en utbyggnad av E4 på delen genom Norrköping. Som en del i detta arbete skall en miljökonsekvensbeskrivning presenteras. I denna skall bl a ingå redovisningar utav avgasmängder och - halter.
Enligt beställningsbrev (1989-11-06) från Vägverket ingår
följ-ande i VTI's uppdrag:
"De totala utsläppen av koloxid, kolväten, kväveoxider och koldioxid bör beräknas för följande fall:
0 befintlig väg utan komplettering av ny väg
0 totalt på befintlig väg och ny väg. Beräkningar skall avse prognosåret 2000.
Redovisningen skall utformas så, att resultatet kan utnyttjas
för beräkning av halter i utomhusluften av ämnena koloxid, kolväten och kväveoxider."
Till beställningsbrevets målsättning kan fogas följande begräns-ningar:
o avgasmängder motsvarande årsmedeldygnstrafiken år 2000
o effekt av trafikinteraktioner kan inte beskrivas.
Eftersom beräkningsmodellen parallellt även ger information om
fordonskostnader och restidskostnader så redovisas ävendessa.
Vägverket har i efterhand även framfört önskemål om beräkningar för ett tunnelalternativ d v 8 att en del av förbifarten skulle
3.1 Problembeskrivning
Ett av de största problemen med att utföra avgasberäkningar med
den här valda metoden, VETO-programmet, är att med ett
förhål-landevis litet antal typfordon kunna göra uppskattningar av av-gasutsläpp för hela fordonspopulationen. Varje fordonstyp kan i beräkningarna av resursskäl inte representeras av fler än ett fordon. Detta fordon skall i beräkningarna beskrivas med en pa-rameteruppsättning som vid beräkning ger representativa utsläpp för fordonstypen på väg. Problemets storlek framgår exempelvis ur referens (87-1), i vilken redovisas uppmätta avgasutsläpp för en population av 60 personbilar utan katalysator och en popula-tion av 6 katalysatorbilar. Spridningen är mycket stor t o m mellan enskilda fordon av samma modell. Även om väntevärdes-riktiga parametervärden skulle kunna bestämmas, så är frågan hur stort fel som följer av att arbeta med ett medelfordon jämfört med att arbeta med en fördelning av fordon. Om alternativet i
form av fördelning väljs måste upprepade beräkningar utföras för
olika fördelningsvärden avseende beräkningsförutsättningar och
varefter medelvärden av beräknade effekter bildas.
För genomfartstrafiken i Norrköping, speciellt på E4:an, kan
förväntas en förhållandevis stor andel utländska fordon. Dessa fordon avviker från motsvarande svenska bl a avseende specifika avgasutsläpp. De svenska avgasbestämmelserna tillhör de sträng-are i Europa. Detta medför risk för underskattning av utsläppen
från trafiken.
Den här använda VETO-modellen är en frifordonsmodell d v 3 tra-fikinteraktioner och därav följande effekter kan ej beskrivas. Vad som ej kan beskrivas är därmed upphinnande, köliggning, om-körning och möte och därav följande konsekvenser för avgasut-släppen. I referens (87-3) gjordes ett försök att utvärdera
be-tydelsen av trafikinteraktioner för landsvägsförhållanden.
Slut-satsen var att betydelsen var marginell så länge trafikintensi-teten ej överskrider vägens kapacitetsgräns.
naturligtvis vilken trafik som påverkas och vilka resvägar som väljs med respektive utan förbifart. Som framgår ur avsnitt
3.2.3 har här valts att enbart utföra beräkningar för sådana
sträckor som kompletteras eller ersätts av nya sträckor. Med stor säkerhet skulle man kunna förvänta förändringar av trafiken
även på det resterande vägnätet i Norrköping.
Alla uppgifter om trafikflödets storlek på olika länkar för de
två alternativen - med och utan förbifart - har fåtts från
Väg-förvaltningen i Östergötlands län.
I uppdraget till VTI ingår bl a att utföra beräkningar avseende
år 2000. Osäkerheten i sådana beräkningar måste bli betydande beroende på bl a:
0 osäkerhet om framtida avgasbestämmelser
0 osäkerhet beträffande resulterande effekt av avgasbestämmel-ser
0 osäkerhet avseende fordonsteknisk utveckling i övrigt 0 osäkerhet i trafikprognoser.
De nya obligatoriska bestämmelser som i dag är kända avser
följ-ande:
0 personbilar och lastbilar med max.last 690 kg fr 0 m 1989 års
modeller
0 lätta lastbilar och bussar med max.last större än 690 kg
fr 0 m 1992 års modeller
0 tunga fordon fr 0 m 1994 års modeller.
Bestämmelserna avseende personbilar fr 0 m 1989 års modeller anger gränsvärden för 5 år gamla bilar alternativt sådana som körts max. 80 000 km. Effekten av bestämmelserna är dock ej helt klar. Den resulterande effekten kan antingen bli en bättre si-tuation än som uttrycks av gränsvärdena alternativt en sämre
biltill-utsläpp. Den ena gruppen av bestämmelserna är federala, motsva-rar de svenska, och den andra avser enbart Californien. Califor-nien har de strängare bestämmelserna. Ett av de största bilmär-ken på den svenska marknaden, Saab, har valt att i USA enbart sälja bilar som uppfyller California-kraven. Enligt uppgift från Saab är de bilar som säljs i Sverige även utrustade för Califor-nia-kraven d v 3 strängare krav än de svenska.
Vad som talar för en sämre situation än vad som framgår av gränsvärden för 1989 års modeller är att tillämpningen av be-stämmelserna är något oklar. Oklarheten avser:
0 hur och när kontroll av bilar skall utföras efter att de läm-nat fabriken
0 vad som skall ske om prov visar att gränsvärden överskridits. Bestämmelserna avseende personbilar fr 0 m 1989 års modeller
gäller för bilar max. 5 år gamla alternativt med körsträcka kor-tare än 80 000 km. Vilka kommer utsläppsnivåerna att bli för
bilar utanför de angivna intervallen?
VTI har inom ett projekt avseende hur ett miljövänligt
trans-portsystem bör se ut är 2015 gjort ett försök att uppskatta det
verkliga utfallet för katalysatorbilar, se referens (90-2). Mycket talar för att nya bestämmelser utöver de redan fattade besluten tillkommer under 90-talet. Exempelvis kan nämnas Miljö-avgiftsutredningens förslag enligt vilket varje fordonstyp, nya årsmodeller, indelas i tre miljöklasser och där den "sämsta" klassen motsvarar de hittills fattade besluten. Att begränsa förutsättningarna till enbart fattade beslut bör därför ge en överskattande effekt för beräknade utsläpp jämfört med de mest
vis referens (88-2). Den resulterande effekten av fordonsteknisk
utveckling är dock inte självklar. Ett scenario skulle exempel-vis kunna vara att fordonstillverkarna vill minimera produk-tionskostnaderna för biltillverkning. Om fordonsutveckling i övrigt har en sänkande effekt på avgasutsläppen skulle en konse-kvens kunna bli att man väljer en avgasreningsteknik med lägre kapacitet än dagens för att pressa produktionskostnaderna. Där-med skulle den resulterande effekten för avgasutsläppen kunna
bli ungefär samma utsläppsnivåer som för 1989 års bilmodeller. I
föreliggande studie väljs dock ett mera optimistiskt framtids-perspektiv i form av att man utnyttjar den tekniska utvecklingen maximalt för att skapa bättre miljö. Detta medför viss risk för
underskattning av de verkliga utsläppen.
Byggnation av en förbifart inklusiveombyggnation av vissa an-slutande vägar kan i första hand förväntas påverka Vägvalet i
trafiksystemet men även antalet resor och även hur detta
för-delas på olika färdmedel och på reslängder.
En viss grad av komplikation jämfört med tidigare uppdrag avse-ende beräkning av avgasutsläpp enligt avsnitt 1 är att trafiken inte enbart kan karakteriseras som långväga. Avgasbilden för
kortväga trafik kan skilja sig avsevärt från vad som gäller för
den långväga trafiken allt annat lika. Enligt Vägförvaltningen är andelen kortväga trafik, här definierad som resa kortare än
12 km, avsevärd.
Känsligheten för att en bilmotor ej uppnått full drifttemperatur gäller primärt bensindrift. Som ett exempel på känsligheten för
"kall" motor kan för en grupp av nya katalysatorbilar följande kvoter mellan utsläpp för "kall" och "varm" motor redovisas:
0 C02, 1.20 0 NOX, 2.54.
De redovisade värdena avser kvoten mellan vad som brukar
beteck-nas med YCT och YHT i CVS-75. CVS-75 är den körcykel som ingår i
bilavgasbestämmelserna med beteckning A-12. Körsträckan är i
båda fallen 5.96 km lång. Hur stor är reslängden för den
väga trafiken på de ingående länkarna? Reslängden för den
kort-väga trafiken varierar säkert mellan olika länkar och mellan
olika riktningar per länk. Dessutom är det så att avgasutsläpp söks i speciella punkter längs de aktuella sträckorna. Den ge-nomsnittliga reslängden varierar mellan olika punkter längs en sträcka. I och med att avgaskvoten mellan kall och varm motor som funktion av tillryggalagd sträcka i allra högsta grad
av-viker från en linjär funktion kan det vara vanskligt att
be-gränsa uppskattningen till värden för genomsnittlig tillrygga-lagd körsträcka per länk.
Tilläggas skall också avseende ovan redovisade värden att med kall motor avses +22°C. Den genomsnittliga kalla motorn kan för-väntas ha en lägre temperatur än +22°C d v 8 de redovisade kvo-terna är sannolikt underskattningar. Att bedöma den
genomsnitt-liga starttemperaturen för trafiken är svårt bl a beroende på
följande:
0 förekomst och användning av motorvärmare
o tid från föregående resa till start av den aktuella
c tid från start av en resa och fram till viss punkt på någon
länk
o körförlopp från start av en resa och fram till viss punkt på
speciellt för HC och CO, än vad som ovan redovisats. I och med att det aktuella beräkningsåret är år 2000 är det katalysator-bilar som är av primärt intresse i och med att dessa kommer att stå för merparten av personbilarnas trafikarbete.
A10-bestämmel-serna är de som gällde obligatoriskt fr 0 m årsmodell 1985 d v 3 vad som gällde direkt före introduktionen av katalysatorer.
De redovisade avgaskvoterna för katalysatorbilar kan inte direkt
användas för att uppskatta utsläpp från den kortväga trafiken
bl a beroende på att de endast avser ett bilfabrikat, endast helt nya bilar och en körsträcka som skulle kunna vara något kort.
För att Överhuvudtaget ha tillgång till några
korrektionsfak-torer har här valts att arbeta med värden som redovisats av SNV i referens (86-1). Dessa faktorer avser egentligen kvoten mellan utsläpp för normala svenska starttemperaturer och utsläpp med starttemperatur av 22°C. Dessutom är körsträckan ca dubbelt så
lång som för ovan redovisade värden.
De avgashalter som.skall beräknas med emissionerna som underlag skall jämföras med riktvärden. Sådana riktvärden existerar för CO och N02. De av VTI redovisade avgasmängderna kommer att vara kopplade till årsmedeldygnstrafiken. Egentligen borde VTI's
emissionsdata istället uttryckas som en fördelning.
3.2 Beräkningsmetodik
Beräkningsmetodiken kan indelas i följande: 0 beräkningsmodell VETO
o beräkning av efterfrågade effekter
Det vid VTI utvecklade datorprogrammet VETO ger möjlighet att beräkna fordonskostnader, avgasemissioner och hastighet som funktion av fordon, väg, hastighetsgräns, körbeteende m m. VETO
har dokumenterats i referens (87-1). I referens (87-1)
dokumen-teras dock inte själva avgasmodellerna.
3.2.1.1 Översiktlig beskrivning
En vägsträcka beskrivs i form av en serie homogena block. I ett
homogent block är alla vägbeskrivande variabler konstanta. Beräkningsgång:
0 Lägg upp preliminär eftersträvad hastighetsprofil. En kons-tant hastighetsnivå beräknas per homogent block som funktion av fordonstyp, hastighetsgräns, vägbredd, horisontalkurvatur och väglag.
0 Lägg upp slutlig eftersträvad hastighetsprofil. Denna hastig-hetsprofil skiljer sig från den preliminära genom att den även innehåller retardationsförlopp. Den preliminära profilen kompletteras med ett retardationsförlopp varje gång en preli-minär eftersträvad hastighet direkt följs av en lägre.
0 Resulterande hastighetsprofil. Resulterande hastighet är all-tid 5 eftersträvad. Ett fordon förflyttas i steg. Längden av
ett steg är en funktion av aktuell hastighetsnivå och
hastig-hetsändring (m/sZ). Hastighetsändringsnivå är bl a en
funk-tion av uttagen motoreffekt och färdmotstånd.
Om aktuell hastighet är lägre än eftersträvad och tillgänglig
effekt större än effektbehov för konstant hastighet så kommer
fordonet att accelerera.
Om tillgänglig effekt är mindre än vad som krävs för att hål-la konstant hastighet eller att följa eftersträvad hastighet så blir följden alltid ett dv/dt < hastighetsändring enligt
eftersträvad hastighetsprofil.
Om resulterande hastighet är lika med eftersträvad och till-gänglig motoreffekt är tillräcklig för att följa eftersträvad profil, så kommer fordonet att följa eftersträvad profil om DV s 0. DV är hastighetsändring för eftersträvad profil. 0 Fordonskostnader och emissioner beräknas i varje stegpunkt.
VETO är en frifordonsmodell d v 3 trafikinteraktioner och
effek-ter därav kan inte beskrivas. Följande synpunkeffek-ter kan ges:
0 bränslemätningar utförda av VTI har inte kunnat påvisa någon
skillnad mellan att köra i kö och att köra som fritt fordon i samma hastighet
0 enligt referens (82-1) reduceras luftmotståndet avsevärt vid
kökörning. Motståndet reduceras både för köledaren och
köfor-donen
0 enligt referens (87-3) har omkörningar relativt sett liten betydelse för de totala avgasutsläppen.
Beräknade avgasutsläpp med VETO motsvarar fullt uppvärmd motor d v 3 betydelsen av kallstart kan inte beskrivas.
Någon validering avseende avgasberäkning har inte utförts. Av-vikelserna mellan beräknade och sanna värden kan variera med
drifttillstånd. Det skulle kunna vara så att modellen ger god
överensstämmelse för vissa drifttillstånd och sämre för andra.
Det tillstånd man kan förvänta fungerarsämre är hastighets-ändring. Frågan kan exemplifieras med att modellen ger samma momentana avgasutsläpp för hastighet 70 km/h med motlut 5 % som
för acceleration med 0.5 m/s2 i samma hastighet, under
förut-sättningen samma växelläge.
Modellens fysikaliska uppbyggnad - kraft och därav följande för-slitning, förbrukning och utsläpp - medför att valideringsbe-hovet kanske inte så mycket gäller principerna för modellen utan
mera använda koefficientvärden.
Hur stora avvikelser kan tolereras mellan de sanna och de beräk-nade utsläppen? Toleransen beror på karaktären hos avvikelserna. Det är sannolikt viktigare att kunna beskriva relativa föränd-ringar än att den genomsnittligt beräknade absolutnivån är kor-rekt. Åtminstone gäller väl detta avseende före- och
efterstudi-er. Då avgashalter skall beräknas är kravet stort på korrekta
3.2.1.2 Vägbeskrivning inklusive trafikreglering
Datorprogrammet VETO arbetar med en beskrivning av vägmiljön i form av en serie homogena block. I ett sådant block, som har viss längd, är alla vägbeskrivande variabler oförändrade från blockstart till blockslut. De vägbeskrivande variablerna är följande: 0 Blockets längd o Vägbredd 0 Hastighetsgräns o Lutning o Horisontalradie o Tvärfall/skevning o Vägojämnhet o Slitlager o Väglag.
Vägbredden används i programmet för tilldelning av en eftersträ-vad hastighet. Hastighetsgräns ingår självklart i subrutinen för eftersträvad hastighet.
Horisontalradien används primärt för beräkning av eftersträvad hastighet.
Tvärfall/skevning är inlagd i modellen enligt Vägverkets anvis-ningar.
Slitlager beskrivs i form av makro- respektive mikrotextur.
Väglag anges i kombination med djupangivelser. Djupangivelsen
avser vatten- eller snödjup. Beträffande snö skall även snöns täthet anges. Snö och is ger lägre eftersträvad hastighet än öv-riga väglag och dessutom påverkas rullmotståndet i hög
utsträck-ning. Vått väglag påverkar rullmotståndet. Den eftersträvade
hastigheten med vått väglag är densamma som för torrt.
3.2.1.3 Fordonsteknisk beskrivning
MMsseldiagIam. beskriver bränsleförbrukning och olika avgasemis-sioner per kWh som funktion av varvtal och belastning. Ur ett
musseldiagram framgår även max. tillgängligt vridmoment som
funktion av motorvarvtal. Per fordonstyp finns fyra
musseldia-gram avseende bränsle, HC, CO och NOx (i form av NOz-ekviva-lenter).
Cylindervolym.används för beräkning av släpeffekt i motorn. Tröghetsmament i motorns rörliga delar. Modelleffekten av mo-torns tröghetsmoment är en bromsande effekt vid acceleration och
en pådrivande effekt vid retardation.
Utväxling per läge i växellådan respektive i slutväxeln.
verkningsgrad för överförd effekt per läge i växellådan
respek-tive i slutväxeln.
Tröghetsmoment för hjul och transmission.
Följande data anges avseende hjul och variabler relaterade till hjul:
o hjulomkrets
o kontaktytans bredd
o rullmotståndskoefficienter per däcktyp vilka ingår i en
funk-tion för beräkning av rullmotstånd som funkfunk-tion av hastighet
0 parametervärden i en funktion för beräkning av slipkoeffici-ent som funktion av normalkraft
o avnötningskoefficient för beräkning av däckslitage 0 antal hjul peraxel
0 avstånd mellan axlar
o avstånd från främre axeln till tyngdpunkt för olastat fordon
0 avstånd från främre axeln till centrum för lastutrymmet. Fordonets bruttovikt bestäms med följande data:
0 tjänstevikt
o maxlast
o lastfaktor, vilken anger hur stor andel av max.last som aktu-ell last utgör.
Luftmotstând beräknas med bl a följande: 0 luftmotståndskoefficient
o projicerad tvärsnittsarea.
Beräkningar kan utföras för fordon med och utan släp. För fordon med släp upprepas relevanta data för släpet.
3.2.1.4 Övriga indata
Avser beteende och väderleksförhållande.
Beteende beskrivs m a p följande:
0 eftersträvad hastighet för olika förutsättningar
o gaspådrag
o retardationsnivå
o övre varvtalsgräns på andra växlar än den högsta
0 undre varvtalsgräns vid fullast på andra växlar än den lägs-ta.
Väderleksförhållande beskrivs i form av lufttemperatur och
vind-styrka. Väglagsförhållande beskrivs under rubrik vägmiljö.
3.2.1.5 Utdata från VETO
De utdata som är av intresse i föreliggande studie är avgasemis-sioner, fordonskostnader och restid. Beräknade avgasemissioner utgörs av:
0 kolväten,HC
o kolmonoxid, CO
0 koldioxid, C02 0 kväveoxider, NOX.
Restidskostnaderna är en funktion av medelhastighet per fordons-tYPr antal resande och tidsvärderingar. Beräknade fordonskost-nader utgörs av:
0 bränsleförbrukning
o däckslitage
o reparationskostnader o kapitalkostnader:
- värdeminskning
- ränta på bundet kapital i fordon och last
0 administrationskostnader för andra bilar än personbilar. Värdeminskningen delas i en körlängdsberoende del och en tidsbe-roende del. Den körlängdsberoende delen medräknas för samtliga fordonstyper. Den tidsberoende delen medräknas för andra for-donstyper än personbilar. De tidsberoende kapitalkostnaderna samt administrationskostnaderna hanteras i beräkningarna som en tidskostnad d v 3 ju högre hastighet desto lägre sträckkostnad.
Den bakomliggande tanken är att antal fordon är en funktion av reshastighet. Skulle exempelvis restiden kunna halveras skulle fordonsflottan också kunna halveras.
3.2.2 Beräkning av efterfrågade effekter Detta beräkningsled avser följande:
0 justering av avgasvärden för olika årsmodeller till olika år
0 viktning av effekter på fordonsnivå med trafikflöden per
del-sträcka
. framställning av olika tabeller.
I avsnitt 3.2.3 och den del som behandlar "Fordonstyper och
for-donsbeskrivningar" beskrivs hur man utifrån beräknade
avgasvär-den för en motor som uppfyller någon bestämmelse uppskattat ett medelvärde för samtliga förekommande motorer och bestämmelser under visst år. Dessa mera slutliga beräkningar har utförts med speciella datorprogram, vilka arbetat med utdata från VETO som
indata.
Beräkning av resulterande totaleffekter har i ett sista beräk-ningsled fått göras med enkla uppskrivningar. Orsaken till att dessa förenklade beräkningar behövt utföras framgår ur avsnitt 3.2.3, vägbeskrivningar. Datorberäkningar har utförts för ett vägnät som ej varit komplett. För resterande vägnät har manuella kompletteringar utförts enligt följande:
0 förbifarten:
- HC, CO och NOX. Utsläppen (gram/fkm) på den saknade delen
har förutsatts vara desamma som på de 1:a lOO-meterna
en-ligt bilaga 7
- övriga effekter. Någon redovisning per 100 meter finns ej tillgänglig. I stället utnyttjas genomsnittlig effekt för hela den del av förbifarten för vilken datorberäkning ut-förts.
o genomfarten. Samma metodik som för förbifarten men med den skillnaden att datorberäknade värden för genomfarten använts som basvärden.
De trafikarbeten (fkm/årsmedeldygn) för E4-trafiken som följer av hur vägnätet avgränsas framgår av följande:
0 utan förbifart:
- E4, krympt nät, 225 466
- E4, nät enligt figur 1, 256 196 0 med förbifart:
- E4, krympt nät:
- förbifarten, 94 514 - genomfarten, 152 834 - totalt E4, 247 348 - E4, nät enligt figur 2:
- förbifarten, 100 104 - genomfarten, 174 746 - totalt för E4, 274 850.
Förändringarna i trafikarbete för trafiken på E4 som följd av förbifart blir då följande:
0 + 21 882 med krympt nät 0 + 18 654 med komplett nät.
Genom att använda det krympta vägnätet blir därmed den totala reduktionen i hela vägnätet 3 228 fkm/årsmedeldygn för litet. Enligt avsnitt 3.2.3 och trafikflöde blir den totala reduktionen i trafikarbete för hela det studerade vägnätet som följd av
för-bifart 6 789 fkm/årsmedeldygn.
Den använda metoden för uppskattning av effekter på det reste-rande vägnätet medför risk för fel. Detta gäller speciellt ge-nomfarten för vilken effekterna på den resterande delen kan
för-väntas avvika förhållandevis mer från medelvärdet på övriga
sträckan än för förbifarten. Förklaring till detta är att förbi-farten har mycket mindre variationer i standard och hastighets-begränsning än genomfarten. Den största risken för fel borde gälla restidskostnader på resterande del av genomfarten.
Obser-vera att risken för fel i huvudsak begränsas till C02,
3.2.3 Beräkningsförutsättningar
Våggeometri och hastighetsbegränsning. Beräkningar skall utföras
för två vägnät i Norrköping år 2000. En viktig frågeställning är
naturligtvis hur stort nät som beräkningar skall utföras för.
Självklart är naturligtvis att låta sådana länkar ingå som skall ny- eller ombyggas. Beträffande övriga länkar bör sådana ingå för vilka påtagliga trafikflödesförändringar kan förväntas som följd av ombyggnation. De vägar för vilka trafiken bedömts
på-verkas av enförbifart är följande:
0 E4 o Rv51 o Rv55.
Byggnation av en förbifart medför större förändringar än enbart byggnation av enny E4. Utöver en förbifart för E4 skall även förändringar av Rv51 och Rv55 ske.
För E4 finns även ett mindre sannolikt alternativ i form av att
förbifarten till viss del skulle läggas i tunnel.
Vare sig förbifarten byggs eller inte skall den befintliga ge-nomfarten byggas om till MV-standard på en delsträcka av den sydvästra infarten.
I figur 1 redovisas det vägnät som ingår i beräkningarna för ett alternativ utan förbifart. Det i beräkningarna ingående vägnätet för ett alternativ med förbifart redovisas i figur 2.
gñgÃçrn ñ Friåw
" .x 'nanm/w
'3.. 'HAL \' '\v\\Ö* "HI 'A / . \/ / ,I
6*
/// \ / yâ'éA/ÃT -- /. _4,_ /767 I G 72.! ;5 50-| i_J I-- IUlma /E/Ioi [Ci/'t
Figgr 1. Det i beräkningarna ingående väg- och gatunätet för
ett alternativ utan förbifart. (De kraftigare
-V T 5 '3 (än ' 17 _.V\\ 1 thaå\*()1'(cw á ,"7 Rik Y 3 "Hun/»mn . \ \\\\ 3 *I?mrüj (8/ , (7 \]J°OO _ \\ \ /'M 1,. / V/ Jg f 1' Op Ka / än!»UK-V //' AM'Fäawaár / NV fw'57 I J
;760/ /ö'r/:f/a/ 1'
Figur 2. Det i beräkningarna ingående väg- och gatunätet för
ett alternativ med förbifart. (De kraftigare linjerna
De vägbeskrivningar som erhölls från vägförvaltningen stämmer ej helt överens med figurerna 1 och 2. Skillnaden mot figurerna utgörs av att gränserna i sydväst för genomfarten och förbi-farten, i materialet från vägförvaltningen har förlagts till punkter Öster om markeringarna i figurerna 1 och 2. Samtliga datorberäkningar har genomförts med detta något krympta nät
d v 3 ett något mindre nät än det som redovisats i figurerna 1
och 2.
De slutliga beräkningarna av totaleffekter har däremot utförts med de kompletta näten enligt figurerna 1 och 2. Ett mindre pro-blem har utgjorts av vart trafikarbetet på grenarna i
trafik-plats Skälv skall föras i alternativet med förbifart. Följande
fördelning valdes:
0 till förbifarten d v 8 till E4 har förts trafikarbetet på
själva E4
0 till genomfarten har förts allt annat trafikarbete inom tra-fikplatsen.
Detaljerade numeriska beskrivningar av de ingående vägarna utan förbifart respektive med förbifart, det krympta vägnätet, redo-visas i bilagorna 1 och 2. I bilaga 2 redoredo-visas även vägdata för
tunnelalternativet.
Vad som kan verka något förvirrande för en läsare är att vägbe-skrivningarna är olika för genomfarten, befintlig Rv51 och Rv55 mellan de två alternativen. Skillnaden utgörs dock bara av att de totala längderna är olika mellan alternativen vilket i sin tur är en följd av olika start- och slutpunkter. Det är därmed inte meningsfullt att jämföra beräknade effekter exempelvis för
genomfarten mellan de två alternativen.
Valet av vägnät för beräkning har begränsats till sträckor som
är direkt kopplade till åtgärden. Det vägnät som ingått i
beräk-ningarna kunde därmed inte väljas mindre. Om ett större vägnät valts är frågan vad som skulle ske med skillnaden i trafikarbete mellan ett alternativ utan respektive med förbifart. Skulle
strävan hos trafikanten vara att minimera körsträckan borde re-duktionen i trafikarbete blivit större än den beräknade. Om strävan i stället huvudsakligen är att minimera restiden blir osäkerheten större i vad som skulle ske med skillnaden i
tra-fikarbete.
Beträffande val av hastighetsbegränsning på förbifarten kan det
ifrågasättas vilket alternativ som är det mest sannolika år
2000, 90 eller 110 km/h. Enligt Vägförvaltningen skall
uppskatt-ning av avgasutsläpp göras för 110-km/h.
Textur. Medelgammal MAB.
Vägojâmnhet. IRI = 0.0.
Väglag. Torr vägyta.
Våderleksförhâllanden. Lufttemperatur, 8°C. Vindhastighet, 2.5 m/s.
Fordonstyper och fordonsbeskrivningar. Följande fordonstyper
in-går i beräkningarna:
. lätta bilar d v 3 bilar med totalvikt mindre än 3.5 ton. Gruppen utgörs till mycket stor del av personbilar och repre-senteras i beräkningarna enbart av en personbil
o lastbil, diesel, totalvikt 7 ton
o lastbil, diesel, totalvikt 14 ton
0 tung lastbil, diesel, med släp o buss, diesel.
Beräkningar skall utföras för år 2000 d v 3 fordonsbeskrivningar söks för detta år. Dessa fordonsbeskrivningar bör vara sådana att de ger representativa avgasutsläpp per typfordon. Observera att ett typfordon skall vara representativt m a p åldersfördeln-ingen inom gruppen.
För att uppskatta utsläppen från bilparken år 2000 har följande förändringar av vissa fordonsvariabler förutsatts från år 1986 och till år 2000: o personbil: - luftmotståndskoefficient, -18 % rullmotståndskoefficient, -15 % tjänstevikt, -12 % bränsle gram/kWh, -6 %
växellåda, ökning till 5 växlar
o lb, 7 ton och 14 ton:
- luftmotståndskoefficient, -12 % rullmotståndskoefficient, -15 %
tjänstevikt, iO % bränsle gram/kWh, -6 %
växellåda, oförändrat d v 8 5 respektive 6 växlar
o 1b + släp:
- luftmotståndskoefficient, -12 % - rullmotståndskoefficient, -15 %
tjänstevikt, iO % bränsle gram/kWh, -6 %
växellåda, oförändratd v 3 10 växlar
o buss:
- luftmotståndskoefficient, -12 % - rullmotståndskoefficient, -15 % - tjänstevikt, -12 %
- bränsle gram/kWh, -6 %
- växellåda, oförändratd v 3 5 växlar.
Observera att förändring av verkningsgrad i motorn enligt ovan
både ger förändrad bränsleförbrukning och förändrade
COZ-ut-släpp.
De valda fordonsbeskrivningarna motsvarar de som använts vid framtagande av Vägverkets avgasmodell enligt referens (89-1) men med följande undantag:
o personbilar och NOX. I föreliggande studie är utsläppen 15 % högre än enligt referens (89-1), allt annat lika
o motorbeskrivningen för buss har utbytts
o korrektion för kallstart har tillkommit.
Ökningen av NOx för pb motiveras av korrektioner för
Den motorbeskrivning som är inlagd i VETO för bussen är samma som för lb + släp. Genom att korrigera dessa värden, i VETO, med följande faktorer fås värden som är mera representativa för
bussar: 0 HC, 1.75 0 CO, 1.33
0 NOX, 1.05.
I bilaga 3 redovisas vissa delar av använd fordonsdata.
Bilar av olika årsmodeller är underställda olika avgasbestämmel-ser. Det har av resursskäl inte varit möjligt att arbeta med olika musseldiagram för olika årsmodeller. I stället har en be-skrivning använts för en årsmodell eller grupp av årsmodeller. De med detta underlag beräknade utsläppen har slutligen korrige-rats för att motsvara hela populationen av fordon som beräk-ningsfordonet skall representera.
För korrigering av med VETO beräknade avgasvärden så att repre-sentativa värden för år 2000 fås används följande
korrektions-faktorer: o pb: - HC, 0.383 - CO, 0.281 - NOX, 0.357 0 lb 7 ton: _ NOK, o lb 14 ton: - NOK, 0.79 0 lb + släp: - NOK, 0.72 0 buss: - HC, 1.0 - CO, 0.49 - NOK, 0.720
Osäkerheten i de redovisade korrektionsfaktorerna måste bedömas som mycket stor. Underlaget för att bilda korrektionsfaktorerna
redovisas i referens (88-1). Detta underlag bygger i sin tur på
olika publikationer från SNV. För personbilar bygger korrek-tionsfaktorerna bl a på ett antagande för katalysatorbilar om
att utsläppen från dessa för 5 år gamla bilar skall motsvara
gränsvärdena. Enligt nya forskningsrön, referens (90-2), skulle
detta antagande kunna medföra en överskattande tendens för NOx
och en underskattande tendens för CO.
Beträffande kallstart finns egentligen inga tillgängliga data
som är direkt tillämpbara på de här aktuella beräkningarna.
Nå-gon form av markering av att det är fråga om förhållandevis
sto-ra andelar kortväga tsto-rafik och dästo-rav följande effekt på
utsläp-pen från personbilar bör ske. De korrektionsfaktorer som av SNV
framtagits för korrektion mellan 22°C och mera normala svenska
temperaturer bör kunna betraktas som väl underbyggda och har därför valts. Enligt SNV är korrektionsfaktorerna följande: 0 för bilar utan katalysator:
- HC, 1.32 - CO, 1.61 - NOX, 1.23
0 för bilar med katalysator: - HC, 2.2
- CO, 2.5 - NOX, 1.04.
Korrektionsfaktorn för bränsle/C02 har valts till 1.15. Detta
värde avser en korrektion från svensk medeltemperatur till fullt
driftvarm motor. Egentligen är korrektionsfaktorn för bränsle/C02 därmed den enda formellt korrekta korrektionsfaktorn. Övriga
korrektionsfaktorer utgör definitionsmässigt underskattningar eftersom de endast motsvarar korrektion från svensk medeltempe-ratur och upp till 22°C.
Andelen trafikarbete för personbil som utförs av bilar utan
ka-talysator har för år 2000 uppskattats till 6 %. De
0 HC, 2.15 0 CO, 2.45
0 NOX, 1.05.
Körbeteende. Beträffande hastighetsanspråk på rak och
horison-tell väg har de hastigheter som redovisas i bilaga 4 använts. Dessa hastigheter avser mätningar utförda av VTI år 1987-1988. Hastighetsdata för ML och MV har endast funnits tillgängliga för
hastighetsbegränsning 110 km/h.
Beträffande hastighetsdata för genomfarten har VTI 1988 utfört
hastighetsmätningar vid Himmelstalund (H-Å Cedersund). Dessa
data har fått representera 70-delen av genomfarten. På 50-delen har några hastighetsdata ej funnits tillgängliga. Här har valts
att på 50-delen ge pb 65 km/h och övriga fordon 60 km/h som
ef-tersträvad hastighet.
Någon hänsyn till hastighetstrender har ej tagits. Exempelvis har VTI konstaterat att hastigheten på rak, horisontell 90-väg
ökat med 1.3 km/h från 1980 till 1987. Hur kommer
hastighets-nivån att förändras till år 2000?
De valda hastighetsanspråken motsvarar inte frifordonshastighet utan hastighet som funktion av rådande trafikförhållanden under hastighetsmätningar.
Gaspådrag uttrycks i form av hur stor andel av tillgängligt max.
vridmoment som utnyttjas.
Följande max.gaspådrag har använts per fordonstyp:
o lätta bilar, 0.9
0 lastbil 7 ton, 1.0
0 lastbil 14 ton, 1.0
0 lastbil med släp, 1.0
Undre och Övre gräns för varvtalsutnyttjande motsvarar växlings-beteendet. Beträffande undre varvtalsgräns finns två
situatio-ner:
0 fullast, nerväxling om varvtalet sjunker under varv för max.-vridmoment
. dellast, nerväxling till lägre växel, under förutsättning 2:an eller högre, vid följande varv:
- lätta bilar, 1685 r p m - lb 7 ton, 986 r p m - 1b 14 ton, 981 r p m - lb + släp, 1109 r p m - buss, 806 r p m.
Följande övre varvtalsgränser för andra växlar än den högsta an-vänds: . lätta bilar, 2970 r p m 0 lb 7 ton, 2311 r p m 0 lb 14 ton, 1980 r p m 0 lb + släp, 1980 r p m 0 buss, 1980 r p m.
Under ett accelerationsförlopp väljs den växel som ger
max.acce-lerationsnivä.
Beträffande val av växel efter ett accelerationsförlopp,
så
väljs alltid högsta växel under kriteriet att eftersträvad
has-tighet skall kunna hållas.
Växlingstid anger hur lång tid det tar att gå från ett drivläge till nästa i växellådan. För samtliga typfordon används en
väx-lingstid av en sekund.
Följande retardationsnivåer används för samtliga typfordon: o 2 m/s2 i intervallet 0-40 km/h
0 1.25 m/s2 i intervallet 40-60 km/h 0 0.50 m/s2 i intervallet 60- km/h.
Dessa retardationsnivåer har som underlag studier utförda av VTI i korsningar.
Priser, skatter och värderingar
Då kostnader uttrycks i monetära termer väljs 1985 års prisnivå
d v 3 samma som i Vägverkets AVOG, referens (86-2). Skatter och avgifter hanteras även på samma sätt som i referens (86-2).
Bränslepriser:
o bensin, 2.75 kr/dm3 o diesel, 2.98 kr/dm3.
Däckpriser redovisas i tabell 1.
Reparationskostnader, exklusive reparation av bromsar, uttrycks som funktion av fordonstyp och vägojämnhet. Vägojämnhet förut-sätts generellt för beräkningssträckan att vara IRI=3. Repara-tionskostnaderna har beräknats enligt reviderad version av
refe-rens (87-1). De beräknade reparationskostnaderna redovisas i
ta-bell l.
Bromsreparationskostnaden beräknas bl a som funktion av: 0 genomsnittliga materialkostnader per reparation
o genomsnittlig arbetstid per reparation o genomsnittlig kostnad per arbetstimme.
Det använda underlaget för bromsreparationskostnader redovisas i tabell 1.
Kapitalkostnad i form av värdeminskning är bl a en funktion av fordonens nypris. I tabell 1 redovisas använda nyprisvärden.
Tabell 1. Underlag i form av prisuppgifter m m för beräkning av
fordonskostnader. 1985 års prisnivå. Skatter och
av-gifter enligt referens (86-2).
Kostnadsslag Pb Lb 7 t Lb 14 t Lb+sl Buss Däck kr/st 644 1310 2086 2774 2645 Rep.kostn.*) kr/10 km 1.18 4.33 5.33 8.54 9.08 Bromsar: mtrl/kr 210 916 1375 4020 1260 tid/f 2.33 7.5 7.5 20.5 7.5 kr/h 291 291 291 291 291 Nypris kr/f 65500 314000 361000 965000 960000 Last kr/kg 10.40 10.40 10.40 Bilvård och rostskydd kr/lO km 0.24 0**) 0**) 0**) 0**)
*) Exklusive bromskostnader.
**) Uppgift saknas. Har satts = 0.
Räntekostnad för kapital bundet 1 fordon och gods motsvarar 5 %
årlig ränta.
Administrationskostnaderna avseende vissa fordonstyper har satts
till 10 % av de tidsberoende fordonskostnaderna.
Av stor betydelse för storleken av de tidsberoende kapitalkost-naderna avseende fordon är dsk utnyttjandetiden. Den årliga tidsberoende kapitalkostnaden för fordon samt
administrations-kostnader slås ut på följande antal timmar:
0 lb 7 ton, 1600 h/år o lb 14 ton, 2000 h/år o lb + släp, 3200 h/år o buss, 2600 h/år.
Den årliga körsträckan används för beräkning av värdeminskning. Följande värden har använts för olika fordonstyper:
o pb, se referens (87-1)
o lb 7 ton, 16000 km/år
o lb + släp, 53000 km/år o buss, 52000 km/år.
För uppskattning av förändring av restidskostnader krävs uppgif-ter om kostnad per fordonstimme för olika fordonstyper. Följande värden används enligt referens (86-2):
o personbil, 42 kr/fh
o buss, 200 kr/fh o lastbil, 102 kr/fh.
För värdering av vilka kostnader olika avgastyper motsvarar kan referens (87-2) användas. Uttryckt i 1985 års prisnivå skulle
naturkostnaderna bli:
0 HC, 8-23 kr/kg o NOx, 13-35 kr/kg.
Angivna kostnader per utsläppt mängd avgaser skall tolkas som undre gränsvärden för de verkliga kostnaderna. De redovisade värdena är också genomsnittsvärden för hela landet. Skadekost-naden per utsläppt mängd avgas varierar över landet. De redovi-sade kostnaderna har ej uppskattats genom att direkt uppskatta
naturskador. I stället har värderingen utgått ifrån vilka beslut
samhället har tagit ifråga om gränsvärden för utsläpp och vad dessa kostar samhället. De angivna värdena avser enbart skador
på natur. I tätortsmiljöer tillkommer följande kostnader,
ut-tryckta i 1985 års priser: 0 HC, 13-22 kr/kg
o CO, 0.13 - 0.22 kr/kg
o NOX, 13-22 kr/kg.
Även dessa kostnader skall, enligt referens (87-2), betraktas som undre gränser för de sanna kostnaderna. De totala kostna-derna för avgaser i tätort skulle därmed bli följande:
o HC, 21-45 kr/kg o CO, O.13-0.22 kr/kg o NOK, 26-57 kr/kg.
För enkelhelts skull har här valts att arbeta med mittpunkterna
i de redovisade intervallen för skadekostnader.
Vid TFB's och VTI's miljödagar i Linköping 10-11 maj 1990 pre-senterades nya uppgifter om cancerfall vilka kan kopplas till luftföroreningar i tätortsmiljö. Enligt dessa uppgifter skulle tätortsbilismen via luftföroreningar kunna åstadkomma lika många dödsfall som den totala vägtrafiken förorsakar i form av dödade i trafikolyckor. De redovisade kostnaderna per massenhet avgas skulle därmed sannolikt utgöra mycket kraftiga underskattningar av de verkliga kostnaderna.
Trafikflöde. Den använda flödesnivån skall motsvara en
uppskatt-ning av Ådt för år 2000. Observera att Ådt här uttrycks i antal
fordon/dygn till skillnad från axelpar/dygn. Trafikflödesdata
har differentierats enligt följande: 0 utan respektive med förbifart
0 olika delavsnitt av det ingående vägnätet
0 olika fordonstyper
0 kortväga respektive långväga trafik.
I bilaga 5 redovisas ådt för de olika vägarna och avsnitten. I de fördelningar på fordonstyper som erhållits från
vägförvalt-ningen ingår ej någon uppdelning av tung lastbil på 7 ton och
14 ton. Tung lastbil har fördelats enligt följande:
0 7 ton, 26 % 0 14 ton, 74 %.
Uppgifter om andelen kortväga trafik, total reslängd från start
och till punkter på sträckorna kortare än 12 km, har av
vägför-valtningen uppskattats till följande: 0 E4 totalt, genomfart, 20-25 % o Rv51, 60 %
o Rv55, 70 %.
Med alternativet förbifart krävs värden för "kallstart" både för genom- och förbifarten. Om.man antar att andelen "kallstart" på förbifarten är 5 % så följer därav att andelen på genomfarten blir 30 %.
För bl a bedömning av redovisade resultat bör trafikarbete för I tabell 2
re-trafikarbete år 2000 utan förbifart uppdelat på olika
olika situationer vara ett användbart underlag. dovisas
vägar och fordonstyper. I tabell 3 redovisas trafikarbetet år 2000 för alternativet med förbifart.
arbete på fordonstyp för det resterande vägnätet har förutsatts Fördelningen av trafik-vara detsamma som på den del av E4 för vilken uppgifter funnits
tillgängliga.
Trafikarbete (fkm/åd) på berört vägnät år 2000 utan
förbifart. Beräkningsunderlag. Observera att det inte
är meningsfullt att jämföra med tabell 3 per vägnr.
Tabell 2. Fordons- E4 Rv51 Rv55 Totalt typ lb'+ sl 22 652 1 886 2 076 26 614 lb 14 t 11 131 3 044 1 343 15 518 lb 7 t 3 902 1 071 470 5 443 buss 2 083 837 652 3 572 pb 216 344 70 246 40 897 327 487 Totalt 256 112 77 084 45 438 378 634
32
Tabell 3. Trafikarbete (fkm/åd) på berört vägnät år 2000 med förbifart. Beräkningsunderlag. Observera att det inte är meningsfullt att jämföra med tabell 2 per vägnr.
Fordons- E4 E4 Rv51 Rv51 Rv55 Totalt
typ genomr förbi- befint- ny ny
fart fart lig
lb+sl 11 684 11 492 496 958 1 321 25 951 lb 14 t 6 650 4 898 795 1 547 856 14 746 lb 7 t 2 336 1 718 276 541 300 5 171 buss 1 755 523 705 127 413 3 523 pb 152 253 81 462 41 122 21 573 26 044 322 454 Totalt 174 678 100 093 43 394 24 746 28 934 371 845
Beroende på att vägarna har olika längder utan respektive med
förbifart så är det inte meningsfullt att jämföra trafikarbete
per väg mellan tabell 2 och 3. Om.man jämför trafikarbetet på E4
enligt tabell 2 med summan av trafikarbete på genomfarten och
förbifarten i tabell 3 så framgår det att trafikarbetet ökar
trots att förbifarten medför en vägförkortning. Ökningen beror
på följande:
0 att trafiken på Rv55 till viss del flyttas över till E4 med
förbifart
o att viss del av trafiken i nordlig och sydlig riktning som passerar genom östra delen av stadskärnan i nuläget skulle omdirigeras med förbifart. Omdirigering skulle ske till Söderleden och förbifarten.
Den enda vägen för vilka det är meningsfullt att jämföra tabell 2 och 3 är Rv51.
Det totala trafikarbetet på det studerade vägnätet skulle enligt
tabell 2 och 3 reduceras med 1.8 % med förbifart. Genom den om-dirigering av trafik till förbifarten har sannolikt reduktionen av trafikarbete i det studerade nätet blivit mindre än vad som
De procentuella förändringarna av trafikarbetet för olika for-donskategorier som följd av ny väg skulle enligt tabell 2 och 3 bli följande: 0 pb, -l.5 % o lb 7 ton, -5.0 % o lb 14 ton, -5.0 % o lb + släp, -2.5 % o buss, -1.4 % 0 totalt, -1.8 %.
Trafikflöden och trafikarbetet blir detsamma för
tunnelalterna-tivet som enligt tabell 3.
Trafikarbetet på den del av det studerade vägnätet, som ej in-gick i det material som erhölls från vägförvaltningen, utgör
följande andel av totalt trafikarbete:
0 8.1 % utan förbifart 0 7.4 % med förbifart.
4 RESULTAT
De effekter som skall redovisas avser primärt avgasutsläpp i
form av HC, CO, C02 och NOX.
I och med att man med VETO parallellt med avgaser även får
upp-gifter om fordons- och restidskostnader så redovisas även dessa. En viktig beräkningsförutsättning, som förtjänar att upprepas, är att gjorda värderingar avser 1985 års prisnivå och att skat-ter och avgifter har hanterats enligt referens (86-2). Exempel-vis ingår inte fordonsskatt, km-skatt, bränsleskatter m m. Pri-serna har även multiplicerats med den indirekta skattefaktorn 1.20.
De redovisade uppgifterna avser genomgående förhållanden år 2000 med undantag för att prisnivån avser år 1985.
Att datorberäkningar av de sökta effekterna utförts med ett
nå-got "krympt" vägnät, se avsnitt 3.2.2, har medfört
redovisnings-problem. Då totala effekter söks för de två alternativen kan man
inte direkt använda de med datorn beräknade effekterna. För att uppskatta de sökta effekterna motsvarande vägnäten i figurerna 1 och 2 har justeringar utförts enligt avsnitt 3.2.2. Den metod
som använts för C02, bränsleförbrukning, fordonskostnader och
restidskostnader på resterande vägnät medför risk för fel, se avsnitt 3.2.2.
Ett problem vid redovisning av siffermaterial är hur många sig-nifikanta siffror som skall redovisas. I resultatavsnittet har valts att redovisa heltalsdelen d v 3 ingen övre gräns avseende antal signifikanta siffor. Då värden redovisas i
sammanfattning-en används 3 signifikanta siffror. Något underlag för val av 3
4.1 Avgasutslåpp
I bilaga 6 respektive 7 redovisas avgasutsläpp för det krympta vägnätet utan respektive med förbifart. Följande redovisningar
ingår:
0 utsläpp av HC, CO, C02 och NOx totalt per fordonstyp
o utsläpp av HC, CO, C02 och NOx totalt per fordonstyp och väg 0 utsläpp av HC, CO och NOx per väg och per
100-metersinter-vall.
Redovisade data enligt den sista punkten har utgjort underlag för beräkningen av avgashalter, vilka utförts av VBB.
Redovis-ning av avgashalterna finns i referens (90-1).
I tabellerna 4 och 5 redovisas avgasutsläpp utan och med förbi-fart för trafiken på de vägnät som redovisats i figurerna 1 och 2.
Tabell 4. Totala avgasutsläpp (kg/åd) utan förbifart.
Vägnät: se figur 1.
Beräkningsår: 2000.
*)
Avgas- E4 Rv51*) Rv55 Totalt
typ genomr befintlig befintlig farten
HC 105 28 19 152
CO 660 205 141 1 006
C02**) 80 677 16 000 10 000 106 677
NOx 563 83 61 707
*) Annan längd än enligt tabell 5.
**) Något osäkrare än Övriga värden enligt förklaring i avsnitt
Tabell 5. Totala avgasutsläpp (kg/åd) med förbifart. (ej
tun-nel).
Vägnät: se figur 2.
Beräkningsår: 2000.
Avgas- E4*)
E4
Rv51*)
Rv51
Rv55
Totalt
typ genomr förbi- befint- nya nya
fart fart lig
HC 70 39 14 10 12 145
CO 469 240 111 71 89 980
C02**) 51 452 31 774 8 000 5 000 6 000 102 226
NOX 336 232 31 34 38 671
*) Annan längd än enligt tabell 4.
**) Något osäkrare än övriga värden enligt förklaring i avsnitt
3.2.2.
Enligt tabellerna 4 och 5 skulle förbifarten kunna medföra
följ-ande förändringar av avgasutsläppen på det aktuella vägnätet:
o HC, -4.6 % o CO, -2.6 %
. '-402 %
o NOX, -5.1 %.
Som en speciell variant av förbifart har beräkningar utförts med förbifarten delvis i tunnel. Tunnelalternativet medför en något förändrad linjeföring, se bilaga 2, jämfört med huvudalternati-vet d v 8 utan tunnel. De totala avgasutsläppen på vägnätet en-ligt figur 2 för tunnelalternativet redovisas i tabell 6. Tunnel-alternativet skulle medföra följande relativa förändringar:
o HC, -2.1 % o CO, +0.9 % o C02, iO % o NOxl +0.9 %.
Tabell 6. Totala avgasutsläpp (Kg/åd) med förbifart delvis i tunnel. Vägnät: se figur 2. Beräkningsår: 2000. * *
Avgas- E4 )
E4
Rv51 )
Rv51
Rv55
Totalt
typ genomr förbi- befint- nya nya
fart fart lig
HC 70 36 14 10 12 142
CO 469 249 111 71 89 989
C02**) 51 452 31 774***) 8 000 5 000 6 000 102 226
NOX 336 238 31 34 38 677
*) Annan längd än enligt tabell 4.
**) Något osäkrare än Övriga värden enligt förklaring i avsnitt
3.2.2.
***) Att samma värde erhållits som i tabell 5 beror på att C02
endast redovisats med två siffror i bilaga 7, "E4 TUN".Den befintliga skillnaden framgår indirekt av skillnaden i
bränsleförbrukning.
Vinsterna med ett tunnelalternativ avser inte i första hand de
totala utsläppen utan istället att avgashalterna längs själva tunneln kan hållas nere.
Ur bilagorna 6 och 7 framgår hur avgasutsläppen fördelas på olika fordonstyper för det krympta vägnätet. Skillnaderna mellan fördelningarna för de olika vägnäten är förhållandevis liten. För alternativet med förbifart fördelas de olika avgastyperna år
2000 på fordonstyper enligt tabell 7.
Enligt tabellen står personbilarna för mer än hälften av utsläp-pen av HC, CO och C02 men endast för en fjärdedel av NOK-utsläp-pen. Gruppen av lastbilar med släp står för hälften av de totala
NOK-utsläppen. Personbilarnas andel av det totala trafikarbetet
Tabell 7. Procentuella fördelningar av olika variabler på for-donstyper.
Vägnät: alternativet med förbifart, se figur 2.
Beräkningsår: 2000.
Fordons- HC C0 CO 2 NOx ka/âd,
tYP
lb+sl _23.9 14.2 31.6 50.9 6.9 1b 14 t 9.7 3.7 8.4 16.8 4.0 lb 7 t 2.2 2.0 2.2 3.1 1.4 buss 3.7 0.8 2.2 3.9 1.0 pb 60.4 80.4 55.8 25.4 86.8 Totalt 99.9 100.1 100.2 100.1 100.1Ett försök till värdering av skador förorsakade av avgasutsläpp redovisas i referens (87-2). Värderingen har uppdelats på natur-skador och natur-skador på människor. Den redovisade värderingen skall inte betraktas som en exakt värdering utan i stället som ett intervall för en undre gräns. Här har valts att arbeta med in-tervallets mdttpunkt. I tabell 8 redovisas uppskattade kostnader som följd av avgasutsläpp enligt värderingen i referens (87-2).
Tabell 8. Kostnadsuppskattning (kr/åd) - undre gräns - av
ska-dor förorsakade av avgasutsläpp. Värdering enligt
referens (87-2).
Avgastyp Utan Mad
förbifart (A) förbifart (B) Diff (B-A),
HC 5 016 4 785 - 231
CO 181 176 - 5
NOX 29 694 28 182 - 1 512
Totalt 34 891 33 143 - 1 748
Efter publiceringen av referens (87-2) har Riksdagen fattat
be-slut om att utsläppen av CO2 inte bör överstiga 1988 års nivå d v 8 det borde vara möjligt att idag sätta ett pris även på
4.2 Fordonskostnader
Med datorprogrammet VETO beräknas fordonskostnader både i fysis-ka och monetära storheter. Redovisningen av de fysiska stor-heterna begränsas här till bränsleförbrukning. Beträffande monetära storheter redovisas endast en totalkostnad d v s ingen
uppdelning på bränsleförbrukning, däckslitage 0 s v.
Mera strukturerade redovisningar har sammanställts i bilagorna 6 och 7.
I dessa bilagor ingår bl a följande:
0 summerade effekter för hela vägnätet fördelade på
fordons-typer
o summerade effekter per väg fördelade på fordonstyper.
Observera att bilagorna 6 och 7 avser ett krympt vägnät.
Den totala bränsleförbrukningen för hela vägnätet enligt de två
alternativen har uppskattats till följande: 0 43 867 dm3/åd utan förbifart
o 42 628 dm3/âd med förbifart.
Den relativa förändringen som följd av förbifart skulle därmed bli -2.8 %.
De totala fordonskostnaderna i vägnätet med de två alternativen har uppskattats till följande:
0 297 200 kr/åd utan förbifart
0 281 702 kr/åd med förbifart.
Den relativa förändringen av fordonskostnader som följd av för-bifart skulle därmed bli -5.2 %.
4.3 Restidskostnader
Den använda VETO-modellen skulle kunna medföra systematiska fel om den används för uppskattning av tidsförbrukning. Det syste-matiska felet är en funktion av att modellen inte beskriver in-teraktioner mellan fordon. Normalt borde därför VETO medföra en underskattning av den verkliga tidsförbrukningen. Det är dock inte självklart att VETO medför en underskattning av den
verk-liga tidsförbrukningen beroende på att beräknad tidsförbrukning
är en funktion av en inmatad eftersträvad hastighet. De här an-vända eftersträvade hastigheterna, se bilaga 4, motsvarar
ge-nomsnittlig hastighet på raka horisontella vägar med
förekom-mande trafiksituationer. Frågan är därmed snarast hur repre-sentativa de valda eftersträvade hastigheternaär för ett
års-medeldygn på de studerade vägnätet i Norrköping d v 3 beräknad
tidsförbrukning skulle antingen kunna vara en över- eller under-skattning av verklig tidsförbrukning.
Den valda metoden för uppskattning av kostnader på resterande del av förbifarten har medfört en överskattning av restidskost-naderna på genomfarten. Detta beror på att samma reshastighet förutsatts på den resterande delen och den krympta delen. Det
verkliga förhållandet är naturligtvis högre hastighet på den
resterande delen.
Hur restidskostnaderna fördelas på olika delsträckor och for-donstyper för det krympta vägnätet framgår ur bilagorna 6 och 7. För det totala vägnätet har följande kostnader uppskattats för de två alternativen:
0 270 088 kr/åd utan förbifart 0 242 651 kr/åd med förbifart.
Med förbifart skulle därmed en relativ förändring av
(82-1) (86-1) (86-2) (87-1) (87-2) (87-3) (87-4) (88-1) REFERENSLISTA Mitschke, M.
Dynamik der Kraftfahrzeuge.
Bremsung. Springer Verlag. Band A. Antrieb und Utsläpp av luftföroreningar från framtida person-bilar.
Rapport 3261.
Naturvårdsverket.
Effektkatalog. Väg- och gatuinvesteringar. Publ. 1986:18. Vägverket.
Hammarström, U. och Karlsson, B.
VETO - ett datorprogram för beräkning av transport-kostnader som funktion av vägstandard.
Meddelande 501.
Statens väg- och trafikinstitut.
Leksell, I.
Samhällsekonomisk värdering av bilavgasutsläpp. DsK 1987:6 (stencilupplaga)
Kommunikationsdepartementet. Hammarström. U. och Karlsson, B.
Beräkning av avgasutsläpp mellan Stora Höga och Bratteröd. Jämförelse av alternativet befintlig väg med alternativet befintlig väg och komplettering med motorväg.
Notat T24.
Statens väg- och trafikinstitut.
Hammarström, U.
Avgasemissioner från biltrafiken på E6 mellan
Göteborg och Rabbalshede. Promemoria 1987-09-09.
Statens väg- och trafikinstitut.
Hammarström, U., Carlsson, A. och Karlsson, B.
Uppskattning av mängden avgasutsläpp från trafiken
på E6 mellan Uddevalla och Svinesund - befintlig
väg respektive planerad väg. Notat T42.
(88-2)
(89-1)
(90-1)
(90-2)
Hammarström, U. och Karlsson, B.
Avgasemissioner som funktion av vägmiljö, trafik-reglering, körbeteende och fordon.
Notat T28.
Statens väg- och trafikinstitut.
Beräkning av avgasutsläpp. Bilaga till 16. Effekt-katalog Väg- och gatuinvesteringar.
Publ. 1989:16B. Vägverket. Väg E4 Linköping - Norrköping. Förbifart Norrköping. Avgashalter Mars 1990. VBB trafik. Hammarström, U.
Trafik och avgasutsläpp - utblick mot 2015. Emissions- och bränslefaktorer för vägtrafik. Notat T84.
Vågbeskrivningar för befintligt vågnåt
Koordinat = 0 enligt följande vägbeskrivningar motsvarar
följ-ande lägen för de olika vägarna:
o E4, VV-koordinat 33 160 d v 5 där den framtida provisoriska anslutningen skall ske öster om tpl Skälv
o Rv51, korsningen med nuvarande E4
0 Rv55, avfart vid nuvarande tpl Ringeby, där Rv55 i dag börjar.
Slutpunkterna för dessa vägar är följande i alternativet utan
förbifart:
0 E4, en punkt 1 km norr om nuvarande tpl Ringeby där nya
Rv55's avfart från E4 skall ske
0 Rv51, en punkt ca 360 m sydost om korsningen med väg nr 1170 o Rv55, korsningen med väg nr 900 vid Jursla.
E4_GAMLA.RUB
KOORDINAT BELAGD(M)
0. 141. 211. 220. 339. 415. 460. 511. 571. 631. 635. 707. 782. 857. 932. 996. 1085. 1160. 1226. 1310. 1350. 1395. 1434. 1446. 1521. 1596. 1605. 1605. 1700. 1711. 1771. 1780. 1791. 1803. 1863. 1923. 1924. 1947. 1965. 2045. 2100. 2101. 2155. 2200. 2239. 2373. 2427. 2491. 2588. 2728. 2781. 2828. 2878. 2916. 2954. 2954. 2978. 3050. 3200. 3350. 3368. N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N BREDD(M)
N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N\
55
55
5
55
55
55
5
55
55
55
55
55
N N N »b øøøøb W W W W ' T J H Z I NHASTIGHETS LUTNING RADIE
BEGRÄNSNING KM/H 90. 90. 90. 90. 90. 90. 90. 90. 90. 90. 90. 90. 90. N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N
(%-)
I I P -* N k O F -J o 0 N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N 'M N N N N N N N N(M)
10000. 10000. 10000. 1493. 1493. 1493. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. -250. -250. -250. -250. -250. -250. -250. -250. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 699. 699. 699. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000. 10000.3420. 3461. 3462. 3581. 3661. 3750. 3800. 3906. 3906. 3986. 4026. 4066. 4250. 4366. 4456. 4526. 4550. 4576. 4620. 4636. 4725. 4725. 4750. 4784. 4860. 4920. 5220. 5350. 5357. 5507. 5657. 5657. 5707. 5870. 6008. 6458. 6460. 6550. 6600. 6662. 6812. 6821. 6940. 6940. 7050. 7207. 7280. 7350. 7505. 7597. 7756. 7990. h ä©©©®h ©®©©®®©©©©®b b 'ä' ä' ñ' ñ' ü'ñ' ü' ä' ü' ä' ñ' ü' ñ' ñ' ä'ä' ü' ä' ü' ü N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N . N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N
