Planlegging og bygging av turborundkjøring på Nyhavna
Nyhavna Turbo Roundabout; Planning and Construction
Trondheim Mai 2018
Vebjørn Kaasen Ditløvsen Tarjei Breivik
Intern veileder:
NTNU, Nils Kobberstad
Ekstern veileder:
Statens Vegvesen, Torstein Ryeng
Prosjektnr:
33 - 2018
Rapporten er ÅPEN
Besvarelsen består følgende antall del-rapporter: Én rapport
Problemdefinering/prosjektbeskrivelse og resultatmål
Turborundkjøringen er en relativt ny type rundkjøring, først introdusert i Nederland på slutten av 1990- talet. Siden den gang har løsningen spredt seg til flere europeiske land, deriblant Polen, Tyskland, Slovenia og Tsjekkia. Her i norden har derimot teknologien hittil ikke vært utprøvd; dette til tross for gode resultater i utlandet.
I Norge er tradisjonelle rundkjøringer i flittig bruk. Disse har lav ulykkesrisiko, i tillegg til en større fleksibilitet enn f.eks signalregulerte kryss når det gjelder trafikkflyt. Allikevel hender det at tradisjonelle rundkjøringer ikke kan takle trafikkmengdene som ønsket, da spesielt i tilfeller med flere felt og skjev fordeling av trafikkstrømmene. Ved flere felt vil også trafikksikkerheten reduseres relativt mye. I slike tilfeller kan bruk av turborundkjøring være et svært godt alternativ.
Strindheimtunnelen ble åpnet sommeren 2014 som en del av riksveg 706, og ble omtalt som Statens Vegvesens mest teknologisk utfordrende prosjekt frem til da. Dette bunnet hovedsakelig i store geotekniske utfordringer, samtidig som geometrien måtte være tilstrekkelig til å takle den store
fremtidige trafikkmengden som var spådd for tunnelen. I ettertid har det vist seg at trafikkflyten ikke har artet seg som ønsket, og særlig ved tunnelens munning mot Nyhavna har det til tider oppstått store forsinkelser. I følge kommunedelplanen skal det i nær fremtid etableres i overkant 3000 nye boliger rett nord for rundkjøringa, hvilket vil by på enda større trafikkutfordringer. Med bakgrunn i dette foreligger det et behov for en utbedring av dette krysset, slik at disse utfordringene kan håndteres.
Denne oppgaven tar for seg en alternativ utbedring av den eksisterende rundkjøringen ved
Strindheimtunnelens munning mot Nyhavna. Forslaget skal ta i bruk turborundkjøringskonseptet, og tilpasse dette til nordiske, driftsmessig forhold. Ettersom dette er et svært viktig trafikalt knutepunkt for en del av trafikken i Trondheim, bør ikke trafikken stoppes mer enn nødvendig i anleggsperioden. Det skal derfor utarbeides faseplaner for anleggsarbeidet, samt midlertidige omkjøringsruter i sammenheng med byggingen.
Oppgavens resultatmål er å utarbeide et forslag til forbedring av nevnte kryss ved bruk av en turborundkjøring, slik at kapasiteten kan økes og trafikkflyten forbedres. Denne skal tilpasses med fokus på driftsmessige forhold for nordiske forhold, da særlig snørydding. Til slutt skal faseplaner for anleggsperioden etableres og vurderes.
Stikkord fra prosjektet:
- Turborundkjøring - Utbygging Nyhavna - Sikkerhet
- Kapasitet - Faseplanlegging
Forord
Denne rapporten markerer vår fullførte bachelorutdanning, og er et resultat av kunnskapene og arbeidsmetodene vi har tilegnet oss gjennom studieløpet. Den er utarbeidet ved Institutt for bygg- og miljøteknikk, under fakultetet for ingeniørvitenskap ved NTNU. Rapporten omfatter 500 arbeidstimer per student og tilsvarer 20 studiepoeng.
Gruppen lanserte tidlig idéen om å skrive en tverrfaglig oppgave, og det ble derfor arbeidet mot å finne et tema som kunne omfavne begge gruppemedlemmenes respektive fagfelt og
interesser. For innhenting av tema ble kontakt etablert med tidligere prosjektleder for Statens Vegvesens utbygging av Ranheim - Værnes, Torstein Ryeng. Han viste et stort engasjement og interesse for utarbeidelse av en bacheloroppgave i samarbeid med Statens Vegvesen, og etter idémyldring ble problemstillingen utviklet til å omhandle en turborundkjøring på Nyhavna.
Prosjektet har vært svært lærerikt, og gruppen sitter i etterkant igjen med kunnskaper og ferdigheter som kan bli verdifull i et videre i studieforløp eller i jobbsammenheng. Prosjektet har til tider vært krevende, og en god arbeidsinnsats og –struktur måtte til for å få ferdigstilt rapporten.
Samarbeidet med Statens vegvesen har vært sentralt for utviklingen av prosjektet. Tett kontakt med et godt fagmiljø har vært til uvurderlig hjelp for å finne løsninger på ulike tekniske utfordringer underveis.
Vi ønsker å rette en stor takk til:
• Torstein Ryeng, Statens Vegvesen
• Nils Kobberstad, universitetslektor ved NTNU
• Ivar Andre Skare, Statens Vegvesen
• Amund Bach Stranden, Statens Vegvesen
Tarjei Breivik Vebjørn Ditløvsen
___________________________ ___________________________
Signatur Signatur
NTNU Trondheim 22. mai 2018
Sammendrag
Nyhavna er et planlagt satsingsområde for urbanisering av Trondheims bykjerne. Utbyggingen vil medføre en stor økning i produsert trafikkvolum tur-retur området. For dette innehar dagens rundkjøring på Nyhavna manglende kapasitet, og Statens Vegvesen hadde derfor et ønske om en studentoppgave tilknyttet dette. Gruppemedlemmene fattet en økende interesse for
turborundkjøringskonseptet, og på bakgrunn av dette ble problemstillingen utarbeidet til å omhandle utredning og planlegging av en turborundkjøring på Nyhavna. Rapporten har en overordnet tilnærming, der hovedfokus hele veien har vært prosjektets gjennomførbarhet.
Grunnet begrensninger av tid og bakgrunnskunnskaper måtte noen detaljer utelates underveis.
Nullalternativet, dvs. ikke utbygging av rundkjøringen, vil ikke være et reelt alternativ.
En følsomhetsvurdering av turborundkjøringsalternativene resulterte i en spiralutforming, tilpasset med 2 felt fra sørlig tilfart. Dette vil gi i en forbedret avvikling og fleksibilitet sammenlignet med dagens rundkjøring. Bakgrunnen var trafikkvurderinger i scenario 1b i kommunedelplanen, som ble vurdert til dimensjonerende. Ettersom den nye turborundkjøringen har en større utstrekning enn dagens rundkjøring må noen ubrukte arealer benyttes, og det ble det gjort en vurdering av nærliggende infrastruktur og terreng. Det ble etterstrebet at
Turborundkjøringen skulle beslaglegge så lite ekstra areal som mulig, samtidig som
gravekostnadene i tilknytning til teknisk infrastruktur skulle minimeres. Den beste plasseringen ble vurdert til å dekke samme areal som dagens, samt en liten utvidelse mot nord/nordvest. På grunn av oppgavens fokus på prosjektets gjennomførbarhet ble også driftsmessige hensyn ivaretatt. For turborundkjøringer er særlig vinterdrift i form av snørydding en utfordring. Ulike alternativer for delere mellom sirkulasjonsfeltene ble vurdert, før det til slutt ble besluttet at fysiske skiller trolig er det beste alternativet da trafikksikkerhet ble prioritert. Disse ble tilrettelagt for brøyting, samt gjennomfart for større kjøretøyer.
Oppgavens avsluttende kapitler legger frem et hensiktsmessig forslag til overordnede faseplaner for anleggsarbeidet. I disse er det lagt hovedvekt på trafikkavvikling og
arealdisponering i anleggsperioden; også her med et overordnet fokus på gjennomførbarhet.
Det er ikke tatt hensyn til kostnadsmessige faktorer i denne evalueringen, hvilket må tas i betraktning dersom det refereres til denne oppgaven i en profesjonell sammenheng.
Summary
Nyhavna is a future focus area for urbanization of the city center in Trondheim. This
development will inevitably result in a big traffic increase. The existing roundabout does not hold sufficient capacity to handle such large traffic volumes, which led to the suggestion of a student thesis on the topic by the Norwegian Public Roads Administration. This coincided with an interest among student group regarding turbo roundabouts. The problem statement of the thesis was developed to cover the design of a new turbo roundabout on Nyhavna. This thesis has an top-down approach, the main focus being on the project's practical feasibility. Some of the engineering details had to be omitted due to limitations of time and academic prerequisites.
The zero option, that is leaving the roundabout as it stands today, is not an realistic alternative.
An evaluation of the various turbo roundabout designs concluded with the spiral-shaped base, customized with 2 approaches in the south, being the best option. This will yield excellent traffic flow and flexibility, based on the traffic estimates from scenario 1b in the municipal plans for Nyhavna, which were deemed as deign parameters. Some unused area will have to be utilized due to the turbo roundabout being larger than the exisisting roundabout. The nearby infrastructure and terrain had to be assessed with this in mind. It was strived to reduce the extra area seized by the turbo roundabout to a minimum, while at the same time keeping the costs associated with ground work low. This led to the location to cover the same area as the existing roundabout, with a slight expansion towards north/northwest. Operational considerations had to be taken into account to ensure the project's practical feasibility. Considerations in relation to snow plowing required special attention when designing the turbo roundabout. Different alternatives for lane dividers were taken into consideration before the decision was made to use physical separations, as traffic safety were highly prioritized. The design of the lane dividers was then customized for the snow plowing, as well as the accessibility for larger vehicles.
The final chapters of the thesis addresses a practical proposal for phase planning for the construction of the turbo roundabout. This have been developed with a focus on traffic flow and land disposal during the construction period, with a practical application in mind. Financial factors have not been taken into account in this evaluation, which is something that requires a closer look if this thesis is referred to in a professional context.
Ord- og begrepsforklaringer
Kanalisering: Adskillelse av ulike trafikkstrømmer.
Fletting: Sammenslåing av trafikkstrømmer.
Konfliktpunkt: Krysningspunkt mellom ulike trafikkstrømmer.
Filterfelt: Separat felt for å lede trafikkstrømmer utenom et kryss.
Sentraløy: Det innerste arealet i en rundkjøring, omkranset av
sirkulasjonsarealet. Indre radius tilsvarer sentraløyas radius.
Deleøy: Opphøyd areal med hensikt å skille trafikkstrømmene på vei inn og ut av et kryss.
Tidsluke: Tidsavstanden mellom to kjøretøy.
Oppstuving: Kødannelse bakover i vegnettet.
Belastningsgrad: Forholdstall som beskriver hvor nær et kryss’ trafikkbelastning er den maksimale teoretiske kapasiteten. Belastningsgraden er den faktiske belastningen delt på maksimal kapasitet. Ved en
belastningsgrad 1 vil trafikken stå stille.
Restkapasitet: Hvor stor grad av trafikkøkning et kryss kan tåle før belastningsgraden blir lik 1.
Sporingskurve: Kurve som viser de ytre hjulenes baner i plan for et gitt kjøretøy.
Ulykkesfrekvens: Antall ulykker per million kjøretøy.
Alvorlighetsgrad: Prosentandelen døde og meget alvorlig skadde av det totale antallet personskadeulykker.
Skadegradstetthet: Kostnadsvektet tall som beskriver de totale samfunnskostnadene knyttet til en ulykkesstatistikk for et kryss eller en vegstrekning.
En høy skadegradstetthet indikerer en høy alvorlighetsgrad.
Drift: Tiltak som, direkte eller indirekte, retter seg mot trafikantenes behov.
Vedlikehold: Tiltak som, direkte eller indirekte, retter seg mot vegkonstruksjonen og dens sideområder.
Interimsløsning: Midlertidige vegløsninger ved anleggsdrift.
Faseplan: Delplan som beskriver en fase av anleggsprosessen (Y-tegning).
Arbeidsvarslingsplan: Plan som viser hvordan arbeidet ved en veg skal sikres og varsles.
Teknisk infrastruktur: Tekniske installasjoner, fortrinnsvis VA, fjernvarme og elektrisitet
Bitumen: Bindemiddel i asfalt, bestående av hydrokarboner. Bitumen er et restprodukt av råolje.
Innhold
Forord ... I Sammendrag ... III Summary ...IV Ord- og begrepsforklaringer ... V
1. Innledning ... 1
1.1. Innføring ... 1
1.2. Målsettinger ... 2
1.3. Avgrensninger ... 2
1.4. Metodebeskrivelse ... 3
2. Turborundkjøringer ... 5
2.1. Bakgrunn ... 5
2.2. Turborundkjøringens fortrinn ... 6
2.3. Turborundkjøring eller 2-felts rundkjøring? ... 8
3. Grunnutforming ... 10
3.1. Dimensjoneringsgrunnlag ... 10
3.2. Dimensjoneringsverktøy ... 14
3.3. Alternativutredning av grunnutforming ... 15
3.4. Grunnleggende følsomhetsanalyse ... 20
3.5. Turborundkjøring mot dagens 2-felts rundkjøring ... 22
3.6. Vinterdrift ... 31
3.7. Løsningsbeskrivelse... 40
4. Geografisk plassering ... 42
4.1. Mål ... 42
4.2. Hensyn ... 42
4.3. Utredning av valg ... 44
5. Geometrisk tilpasning ... 45
5.1. Programvare ... 45
5.2. Forutsetninger ... 45
5.3. Sentraløya ... 46
5.4. Sirkulasjonsfelt ... 47
5.5. Til- og utfart... 49
5.6. Deleøyer ... 50
5.7. Fysiske skiller ... 51
5.8. Sporingskurver... 52
6. Faseplanlegging ... 53
6.1. Teorigrunnlag ... 53
6.2. Begrensning av omfang ... 54
6.3. Beskrivelse av dagens område ... 55
6.4. Faseplanelementer ... 56
6.5. Alternativutredning ... 64
6.6. Alternativvurdering ... 77
7. Sporingsslitasje ... 81
8. Konklusjon... 85
8.1. Videre arbeid ... 86
Referanser ... 87
Vedleggsliste ... 91
Figurliste
Figur 1: Tilfart fra Skippergata, sett fra rundkjøringens nordside ... 4
Figur 2: Tilfart fra Pirbrua og Fv. 910, sett fra rundkjøringens nordside ... 4
Figur 3: Særtrekk ved turborundkjøringer ... 5
Figur 4: Konfliktpunkter ett-felts rundkjøring (8, s. 67) ... 6
Figur 5: Konfliktpunkter 2-felts rundkjøring med ett felt ut (8, s. 67) ... 6
Figur 6: Konfliktpunkter standard turborundkjøring (8, s. 67) ... 7
Figur 7: Konfliktpunkter 2-felts rundkjøring med to felt ut (8, s. 67) ... 7
Figur 8: Fartsnivå i sirkulasjonsarealet ved ulike rundkjøringstyper og radier (8, s. 62) ... 7
Figur 9: Nyhavna som området fremstår per 2018 (11) ... 10
Figur 10: Dagens trafikkbelastning i morgen- og ettermiddagsrushet for Nyhavnarundkjøringen (13, s. 10) ... 11
Figur 11: De 4 ulike utbyggingsscenarioene for Nyhavna (13, s. 7) ... 12
Figur 12: Trafikkbelastning i morgen- og ettermiddagsrushet for Nyhavnarundkjøringen ved utbyggingsscenario 1b (13, s. 19) ... 12
Figur 13: Trafikkbelastning i morgen- og ettermiddagsrushet for Nyhavnarundkjøringen ved utbyggingsscenario 2b (13, s. 21) ... 13
Figur 14: Standardutforming ovalrundkjøring ... 16
Figur 15: Standardutforming turborundkjøring ... 16
Figur 16: Standardutforming knerundkjøring ... 17
Figur 17: Standardutforming spiralrundkjøring ... 17
Figur 18: Standardutforming rotorrundkjøring ... 18
Figur 19: Turborundkjøring med spiralutforming, tilpasset Nyhavnakrysset ... 20
Figur 20: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush med dagens trafikkmengder for dagens rundkjøring (13, s. 11) ... 23
Figur 21: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush med dagens trafikkmengder for dagens rundkjøring (13, s.12) ... 23
Figur 22: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush med dagens trafikkmengder for turborundkjøringen ... 24
Figur 23: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush med dagens trafikkmengder for turborundkjøringen ... 24
Figur 24: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush ved scenario 1b for dagens rundkjøring (13, s. 20) ... 25
Figur 25: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush ved scenario 1b for dagens
rundkjøring (13, s. 20) ... 25
Figur 26: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush ved scenario 1b for turborundkjøringen 26 Figur 27: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush ved scenario 1b for turborundkjøringen ... 26
Figur 28: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush ved scenario 2b for dagens rundkjøring (13, s. 21) ... 27
Figur 29: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush ved scenario 2b for dagens rundkjøring (13, s. 22) ... 28
Figur 30: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush ved scenario 2b for turborundkjøringen 28 Figur 31: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush ved scenario 2b for turborundkjøringen ... 29
Figur 32: Ulykkesdata for Nyhavnarundkjøringen (18) ... 29
Figur 33: Matrise for bestemmelse av vinterdriftsklasse (22, s. 120) ... 32
Figur 34: Eksempel på utforming av fysiske skiller (8, s. 75) ... 33
Figur 35: Eksempelutforming på en "frosk" (8, s. 75) ... 34
Figur 36: Forslag til utforming av en "frosk" (25, s. 315) ... 34
Figur 37: Sentraløy uten avbøyning ... 35
Figur 38: Sentraløy med avbøyning ... 35
Figur 39: Turborundkjøring i Baden-Baden (50)... 36
Figur 40: Forslag til brøyterute, etter tilpassede fysiske skiller og sentraløy ... 37
Figur 41: Typisk utforming av rumlefelt (51)... 38
Figur 42: HeatWorks løsning for oppvarming på anlegg (52) ... 40
Figur 43: Beskrivelse av kjøremåte A (33, s. 163) ... 46
Figur 44: Krav til sirkulasjonsfeltenes bredder, avhengig av ytre diameter og dimensjonerende kjøretøy (33, s. 113) ... 47
Figur 45: Grafisk fremstilling av avbøyning i rundkjøringer (33, s. 115) ... 49
Figur 46: Eksempel på avbøyning ved sørlig til- og utfart (20, s. 67) ... 50
Figur 47: Funksjonell utforming av deleøy ... 51
Figur 48: Forslag til utforming av fysiske skiller, tilpasset vinterdrift (8, s. 75) ... 51
Figur 49: Mulig omkjøringsrute for Strindheimtunnelen ... 61
Figur 50: Mulig omkjøringsrute for Fv. 910 og Pirbrua ... 61
Figur 51: Mulig omkjøringsrute for Skippergata ... 62
Figur 52: Faseplanalternativ 1, fase 1 ... 64
Figur 53: Riggområdet, sett fra nordsiden av eksisterende rundkjøring ... 65
Figur 54: Sporingskurver interimsrundkjøring, alternativ 1 ... 66
Figur 55: Faseplanalternativ 1, fase 2 ... 67
Figur 56: Faseplanalternativ 1, fase 3 ... 68
Figur 57: Faseplanalternativ 2, fase 1 ... 69
Figur 58: Sporingskurver interimsrundkjøring, alternativ 2, fase 2 ... 70
Figur 59: Sporingskurver interimsrundkjøring, alternativ 2, fase 3 ... 71
Figur 60: Faseplanalternativ 2, fase 2 ... 72
Figur 61: Faseplanalternativ 2, fase 3 ... 74
Figur 62: Faseplanalternativ 2, fase 4 ... 75
Figur 63: Sammenheng mellom ringtrykk og mekanisk styrke (41) ... 81
Figur 64: Typisk sammenheng mellom geoforsterket og ikke-forsterket dekke i forhold til sporingsdybde og antall passeringer (53) ... 83
Figur 65: Betongplater i Prinsens gate, Trondheim ... 83
Tabelliste
Tabell 1: Belastningsgrad og kølengde ved dagens trafikkmengder for de ulike
turborundkjøringene ... 15
Tabell 2: Belastningsgrad, ventetid og kølengde for standard turborundkjøring ved ulike trafikkmengder ... 19
Tabell 3: Belastningsgrad, ventetid og kølengde ved generell trafikkvekst ... 21
Tabell 4: Belastningsgrad, ventetid og kølengde ved scenario 1b og 2b for spiralformet turborundkjøring ... 22
Tabell 5: Feltbredder i turborundkjøringen... 48
Tabell 6: Største akseptable trafikkforsinkelse ved kortvarig vegstenging ... 58
Tabell 7: Perioder hvor vegarbeid som hindrer trafikk ikke bør foregå ... 58
1. Innledning
1.1. Innføring
Turborundkjøringen er en moderne rundkjøringsvariant som innehar store potensielle fordeler over de tradisjonelle rundkjøringene; da særskilt ovenfor de med flere felt i sirkulasjonsarealet.
Tradisjonelle, enkeltfelts rundkjøringer har lav risiko og stor kapasitet sammenlignet med vikeplikts- eller lysregulerte kryssløsninger, og kan i mange situasjoner være et godt alternativ.
I tilfeller med skjeve trafikkstrømmer vil derimot kapasiteten overstiges, og flere felt i rundkjøringen fører til høyere ulykkesrisiko og usikkerhet blant trafikantene.
Turborundkjøringen kan være en effektiv og sikker forbedring på dette problemet. Konseptet har sitt utspring i Nederland, og har av den grunn hittil vært mest utbredt på det europeiske kontinentet. De siste årene har også Nord-Amerika begynt å eksperimentere med bruken av turborundkjøringer (1). I Norge fremstår ikke teknologien som utprøvd per 2018.
Etter en introduksjon i temaet fra «turborundkjøringsentusiast» Torstein Ryeng ved Statens Vegvesen i Trondheim, ble det fattet en stor interesse for temaet og de positive gevinstene bruken av turborundkjøringer kan ha for deler av det norske trafikkbildet. Dette inspirerte til temaet for oppgavens problemstilling, som var et ønske om å senke terskelen for bygging av turborundkjøringer her til lands.
Den eksisterende rundkjøringen på Nyhavna er et godt eksempel på en rundkjøring som vil kunne føre til problemer på grunn av skjeve og store fremtidige trafikkstrømmer. Her vil belastningen øke drastisk som følge av den planlagte utbyggingen, stedfestet i
kommunedelplanen for området (2). Denne oppgaven har derfor til hensikt å legge frem et forslag til utbedring av den eksisterende rundkjøringen ved Strindheimstunnelens munning mot Nyhavna ved å implementere turborundkjøringskonseptet. På grunn av den manglende
erfaringen i norden må denne tilpasses driftsmessige forhold, da spesifikt vinterdrift.
Dagens kryss er en flaskehals for trafikkavviklingen i Trondheims bykjerne. Ved anleggsarbeid i krysset bør det av den grunn etterstrebes gode løsninger for midlertidige trafikkomlegginger og omkjøringsruter, samt minimere den eventuelle stengetiden for krysset. Samtidig er det begrenset med tilgjengelig areal på grunn av en stor grad av utnyttelse i området. Det skal
derfor utarbeides faseplaner som tar sikte på å både finne gode trafikale og arealmessige løsninger for anleggsperioden.
1.2. Målsettinger
Oppgavens hovedmål er å legge frem et overordnet og praktisk gjennomførbart forslag til en forbedring av dagens rundkjøring ved bruk av en turborundkjøring, tilrettelagt for den
fremtidige utbyggingen på Nyhavna. På grunn av mangel på norsk fagstoff relatert til emnet, vil det være nødvendig å ta i bruk litteratur fra europeiske kilder. Disse må deretter knyttes opp mot Statens Vegvesens håndbøker for vegbygging i Norge. Dette gjør oppgaven til en svært god læringsplattform der kreativitet og løsningsorientering står sentralt for å oppnå gode løsninger. Ved oppnådd mål vil denne oppgaven kunne fungere som et bidrag til å øke sannsynligheten for bygging av turborundkjøringer i Norge i nær fremtid.
1.3. Avgrensninger
Et utbyggingsprosjekt på Nyhavna vil være omfattende, og strekke seg over en rekke ulike fagfelt. Grunnet både tids- og kunnskapsbegrensninger er det derfor nødvendig å sette visse rammer for fokusområdene, slik at arbeidsmengdene blir håndterbare. Noen fagområder må utelukkes i sin helhet for å kunne produsere en gjennomførbar problemstilling, samtidig som det tillates et tilstrekkelig dypdykk i de valgte temaene. Konkrete vurderinger av kostnader og økonomi er blant de større aspektene som i denne oppgaven ikke vil bli vurdert i detalj.
Et fokus for prosjektoppgaven er opparbeidelse av kunnskaper innenfor nye fagfelt, men
samtidig vise frem kunnskapene og erfaringene som er blitt opparbeidet gjennom de foregående semestrene ved bachelorutdanningen. Noen fagområder, som bl.a. arbeidsvarsling og skilting, er svært viktige ved vegprosjekt i en såpass viktig trafikkåre. Grunnet tidsbegrensninger vil ikke disse bli prioritert å gå videre inn på, men det vil bli henvist til relevante standarder som kan være nyttige ved videre arbeid. Av samme årsak vil vegkonstruksjonen og setninger også bli ekskludert. De geotekniske forholdende i forhold til stabilitet vil bli undersøkt og vurdert.
Faseplanene er et viktig hjelpemiddel for å vise prosjektets gjennomførbarhet. Disse strekker seg over et stort antall fagområder, der det er bl.a. er skrevet flere bacheloroppgaver med eksklusivt dette som fokus. Det er derfor nødvendig å prioritere de faktorene som er mest vesentlig i forhold til selve gjennomføringen når faseplaner skal utarbeides i denne oppgaven.
Dermed blir elementer som elektrisitet, VA og fjernvarme ikke videre vurdert. Det samme
gjelder detaljprosjektering av de anleggstekniske arbeidsoppgavene som inngår i hver fase.
Faseplanenes omfang er videre utdypet i kapittel 6.2.
Oppgavens definerte omfang må tas til betraktning av leseren. Spesielt gjelder dette dersom oppgaven blir brukt i tilknytning til videre utvikling på temaet, eller referert til i reelle prosjekter. Der det er behov for videre utredninger er dette kommentert.
1.4. Metodebeskrivelse
Det foreligger behov for å benytte en rekke elektroniske hjelpemidler for å utarbeide en rapport av teknisk karakter. Det er blitt utstedt studentlisenser for de relevante CAD-programmene.
Disse er Civil 3D, utgitt av Autodesk og Novapoint, utgitt av Trimble. I tillegg foreligger det behov for å benytte de spesifikke rundkjørings- og sporingsmodulene TORUS og AutoTURN for Autodeks CAD-plattform, utviklet av Transoft. Disse tilbyr assistanse for tegning og utforming av turborundkjøringer i plan som Novapoint enda ikke kan konkurrere med. Til slutt er turborundkjøringsveilederen “meerstrooksrotondeverkenner” (kapittel 3.2) og Microsoft Office sentrale verktøy for en god gjennomføring.
For å få veiledning og relevant informasjon om standarder for vegbygging og arbeider på og langs veg i Norge, vil Statens Vegvesens håndbøker benyttes flittig gjennom alle oppgavens fokusområder. Informasjon om turborundkjøringer og analyser tilknyttet temaet må i hovedsak hentes fra utenlandske kilder, der en stor andel stammer fra Nederland og Tyskland. Det vil også foreligge behov for å gjennomgå informasjon fra relevante reguleringsplaner, rapporter, standarder og kommunedelplaner. Disse er alle referert til i referanselisten. Statens Vegvesen har bidratt med kartgrunnlaget for CAD-tegningene.
Ved oppgavens oppstart var prosjektgruppen på befaring av området for å få et overordnet blikk og inntrykk av de omkringliggende arealene, samt dagens rundkjøring. Dette ble gjort i morgenrushet, slik at det samtidig var mulig å få et inntrykk av dagens trafikkmengder og - avvikling i en belastende situasjon. I dette enkelttilfellet var Strindheimtunnelen den eneste av tilfartene hvor det oppstod kødannelse, men disse førte ikke til noen nevneverdige ventetider eller oppstuvinger.
Figur 1: Tilfart fra Skippergata, sett fra rundkjøringens nordside
Figur 2: Tilfart fra Pirbrua og Fv. 910, sett fra rundkjøringens nordside
2. Turborundkjøringer
2.1. Bakgrunn
Turborundkjøringskonseptet stammer fra Nederland på 1990-tallet, og ble utviklet av forskeren Lambertus Fortuijn ved Delft University of Technology (3). Etter lanseringen av konseptet har det ved begynnelsen av 2018 blitt bygget 468 rundkjøringer av denne typen i Europa (4). En turborundkjøring skiller seg fra tradisjonelle rundkjøringer ved at den har en større grad av kanalisering, hvilket gir et mer forutsigbart kjøremønster for trafikantene. Dette oppnås ved hjelp av en alternativ spiralgeometri, samt bruk av fysiske skiller mellom de ulike feltene i sirkulasjonsarealet. Følgende er en skisse av de mest markante særtrekkene ved en generell turborundkjøring.
Figur 3: Særtrekk ved turborundkjøringer
2.2. Turborundkjøringens fortrinn
2.2.1. Kapasitet
Turborundkjøringen stiller spesielt sterkt når det gjelder kapasitet og trafikksikkerhet. Den store graden av kanalisering fratar trafikantene muligheten for fletting i form av feltbytte underveis i rundkjøringen. Slik blir sirkulasjonsarealet bedre utnyttet, samtidig som forutsigbarhet og effektivitet får en markant økning. Dette er hovedårsaken til den økte kapasiteten
turborundkjøringer har i forhold til vanlige 2-felts rundkjøringer. Det snakkes gjerne om ca. 25- 35% større kapasitet enn sistnevnte (5), mens det av og til hevdes at kapasiteten i enkelte tilfeller kan øke med så mye som 50% (6). Resultatet vil også variere stort med typen turborundkjøring og trafikkbelastningens fordeling mellom de ulike armene (7).
2.2.2. Sikkerhet
Turborundkjøringer har også vist seg å gi en bedre trafikksikkerhet enn i 2-felts rundkjøringer.
Kanaliseringen bidrar til å redusere antallet punkter der det skjer krysninger mellom ulike trafikkstrømmer. Slike punkter kalles konfliktpunkter. Følgende figurer illustrerer antallet konfliktpunkter i en standard turborundkjøring, en 2-felts rundkjøring, og en 1-felts rundkjøring:
Figur 4: Konfliktpunkter ett-felts rundkjøring (8, s. 67) Figur 5: Konfliktpunkter 2-felts rundkjøring med ett felt ut (8, s. 67)
Det reduserte antallet konfliktpunkter bidrar både til en bedre objektiv og subjektiv risiko;
objektiv ved at antallet krysninger er redusert fra 20 (eller 16) til 10, og subjektiv i form av at en fører vil oppleve en større grad av sikkerhet når kanaliseringen er såpass entydig. På grunn av kanaliseringen vil friheten til å endre kjøremønsteret i form av å “kutte svingene” forsvinne.
Dette gir en redusert hastighet, og dermed både lavere objektiv risiko for ulykker, samt en lavere alvorlighetsgrad enn i 2-felts rundkjøringer. Tabell 1 gir en grafisk oversikt over forskjellen på fartsnivået i enkeltfelts-, 2-felts-, og standard turborundkøringer ved ulike indre radier. Fra denne kan det observeres at turborundkjøringers fartsnivå stiger tregere enn 2-felts rundkjøringer når indre radius øker. Årsaken til dette er den reduserte mulighet for avbøyning.
Sistnevnte konsept vil bli videre forklart i kapittel 6.5.
Figur 8: Fartsnivå i sirkulasjonsarealet ved ulike rundkjøringstyper og radier (8, s. 62)
Figur : Ett-felts rundkjøring. 4 konfliktpunkter.
Figur : 2-felts rundkjøring, 1 arm ut. 16
Figur : 2-felts rundkjøring, 2 armer ut. 20 Figur : Standard turborundkjøring. 10 Figur 7: Konfliktpunkter 2-felts rundkjøring med to felt ut (8,
s. 67)
Figur 6: Konfliktpunkter standard turborundkjøring (8, s. 67)
Nederland er den ledende nasjonen når det kommer til turborundkjøringer, og de nederlandske vegetatene er dermed den beste informasjonskilden for konseptet; både når det gjelder teoretisk og praktisk kunnskap. Etter 1990-tallet har de erstattet all planlagt fremtidig utbygging av tradisjonelle 2-felts rundkjøringer med turborundkjøringer (9), og resultatet så langt er slående.
I de aktuelle kryssene har tiltaket ført til en reduksjon i ulykker med alvorlige skader med opp mot 80%, og det forventes at dette skal kunne vedlikeholdes på omtrent 70% på lang sikt (9).
Den store utbredelsen har ført til et økt behov for standardisering, hvilket kan bidra til å senke terskelen for utbredelse utenfor de nederlandske landegrensene.
Med tanke på trafikksikkerhet vil allikevel rundkjøringer med kun ett felt i sirkulasjonsarealet i de aller fleste tilfeller være det beste alternativet, men denne løsningen vil svært sjeldent være en reell konkurrent til turborundkjøringen, da den ikke vil kunne oppnå den samme kapasiteten som de øvrige alternativene nevnt i dette delkapittelet.
2.3. Turborundkjøring eller 2-felts rundkjøring?
Tradisjonelle, enkeltfelts rundkjøringer er de aller fleste norske trafikanter svært komfortable med, da det er en svært utbredt krysstype her til lands. Samtidig er de normalt intuitive, og gir minimalt med muligheter til å gjøre feil. 2-felts rundkjøringer er derimot mer krevende. Disse har et mer komplisert kjøremønster, og trafikanter tvinges til å forholde seg til flere faktorer fra ulike retninger. Denne krysstypen er derfor en større kilde til usikkerhet hos flere trafikanter, og flere velger å sverge til ett felt; uavhengig av planlagt utfart. Dette fører til en økt grad av usikkerhet hos de øvrige trafikantene i rundkjøringen, som igjen bidrar til at risikoen ved å ferdes i rundkjøringen blir større.
Turborundkjøringer kan være et gunstig alternativ for trafikanter som ikke er komfortable med 2-felts rundkjøringer. Disse rundkjøringene gir et mer forutsigbart kjøremønster, da ingen feltskifter er påkrevd inne i selve sirkulasjonsarealet. Slik blir antallet interaksjoner med øvrige trafikanter kraftig redusert, hvilket samtidig bidrar til et lavere antall konfliktpunkter. Rent objektivt betyr dette at en turborundkjøring vil gi en større grad av forutsigbarhet, men dette har ikke nødvendigvis en direkte sammenheng med den subjektive oppfattelsen av slike
rundkjøringer - i alle fall ikke i pionerfasen.
På bakgrunn av den mer omfattende geometrien og uvante kjøremønsteret, kan en ny
turborundkjøring virke svært overveldende på en usikker sjåfør. Flere trafikanter baserer seg på muligheten til å kunne rotere fritt i sirkulasjonsarealet når de nærmer seg i tilfarten, slik at de
kan endre destinasjon underveis i rundkjøringen. Særlig i Norge, som tradisjonelt sett har vært noe dårligere enn resten av Europa når det kommer til skilting, kan muligheten for denne
“nødløsningen” gi en betryggende effekt. Ved bruk av en turborundkjøring eliminer de fysiske skillene i teorien muligheten for U-svinger. Det er derfor et særskilt behov for god skilting, slik at behovet for disse U-svingene forsvinner. For å sikre at turborundkjøringen er et positivt innslag for alle trafikanter, er det derfor essensielt at skiltingen er både omfattende og godt planlagt. Etter en kort tilvenningsperiode vil trolig en slik turborundkjøring kunne bidra til en større grad av subjektiv trygghet og forutsigbarhet, også for mer usikre og/eller uerfarne sjåfører.
Foruten den økte subjektive sikkerheten som oppnås ved den økte graden av forutsigbarhet, har turborundkjøringer flere fortrinn over de tradisjonelle, flerfelts rundkjøringene når det gjelder både objektiv sikkerhet og kapasitet. De fysiske skillene økte restriksjoner av
sirkulasjonsarealet, som resulterer i en effektiv fartsbegrensning og skadegradstetthet. Den særegne geometriske utformingen gir et stort antall ulike muligheter for prioritering av
trafikkstrømmer etter den enkelte situasjons behov. Rent arealmessig beslaglegger en standard turborundkjøring omtrent det samme som tradisjonelle 2-felts rundkjøringer.
Det vil likevel være visse ulemper ved denne nye rundkjøringsvarianten.
En vesentlig fordel ved de tradisjonelle rundkjøringene er at de er godt innarbeidet i det norske vegsystemet og trafikkulturen. Bruken av rundkjøringer her til lands nærmer seg trolig 80 år i praksis, med en av de første rundkjøringene bygget på Strømsø i Drammen i slutten av 1930- årene (10). Slik har de rukket å bli formet over tid, og er blitt godt tilpasset norske forhold når det gjelder både drift og vedlikehold. Eksempelvis tillater de åpne sirkulasjonsarealene for en enkel og effektiv snørydding.
3. Grunnutforming
Dette kapittelet tar for seg dimensjoneringskriteriene som legges til grunn for utforming av turborundkjøringen, før de ulike turborundkjøringsalternativene vurderes opp mot hverandre ved hjelp av en kapasitetsanalyse.
3.1. Dimensjoneringsgrunnlag
Det er gitt tre forskjellige situasjoner med ulik trafikkbelastning for krysset på Nyhavna. Dette delkapittelet gir en oversikt over disse, før det defineres hvilket av tilfellene som er
dimensjonerende for denne oppgaven.
3.1.1. Dagens trafikksituasjon
Nyhavna er et havneområde, lokalisert langs kystlinja nord for Solsiden i Trondheim. Per 2018 er brorparten av arealet i bruk til forskjellige typer næring, da fortrinnsvis ulike
industribedrifter. Hovedadkomsten til Nyhavna går via den nordre utfarten fra den firearmede rundkjøringen rett sør for området, ved Strindheimtunnelens munning. Denne rundkjøringen vil videre i denne oppgaven bl.a. refereres til som Nyhavnarundkjøringen og Nyhavnakrysset. Det er også mulig å nå området via Maskinistgata fra Lade.
Figur 9: Nyhavna som området fremstår per 2018 (11)
Nyhavnarundkjøringen ligger som en del av hovedfartsåren mellom Strindheim og Ila-området, hvilket gir den en svært sentral rolle for trafikkavviklingen i rushtidene. Vegkryss er de mest kritiske punktene i et vegnett når det gjelder avvikling, og det er derfor svært viktig at disse har tilstrekkelig kapasitet slik at store oppstuvinger og forsinkelser kan unngås. Som en del av arealdelen av kommuneplanen til Trondheim kommune for 2012-2024 (12), er det utarbeidet en
egen kommunedelplan for Nyhavna (2). I sammenheng med denne er det gjort en trafikkvurdering av Nyhavnarundkjøringen, på bakgrunn av dens signifikans for
trafikkavviklingen i området (13). Denne rapporten gir et estimat på dagens og fremtidens trafikkmengder, og gjør en vurdering av hvordan dagens 2-felts rundkjøring vil kunne håndtere dette. Følgende figur gir en oversikt over trafikkstrømmene inn og ut i morgen- og
ettermiddagsrushet, basert på trafikktellinger utført av Multiconsult 16. september 2015.
Figur 10: Dagens trafikkbelastning i morgen- og ettermiddagsrushet for Nyhavnarundkjøringen (13, s. 10)
Det bør påpekes at disse tallene mangler kvalitetssikring, da målingene kun er gjort én gang.
Den statistiske påliteligheten er derfor lav. Det ble likevel besluttet å se på dette som
representativt, ettersom dette er de eneste timestrafikktellingene som eksisterer for krysset og målingene er gjort i tidsrommene med størst belastning.
3.1.2. Fremtidig trafikksituasjon
Kommunedelplanen for Nyhavna legger til rette for en omdannelse av områdets bebyggelse fra industri til boligformål. Ettersom graden av fremtidig utbygging ikke er bestemt, er det utviklet 4 ulike scenarioer med varierende utnyttingsgrad. I scenario 1 legges det til grunn en utvikling med en tetthet og bebyggelsesstruktur lik andre sentrumsnære områder i Trondheim. Scenario 2 baserer seg på en mer kompakt bystruktur. Disse scenarioene er deretter delt inn i «a» og «b», hvorav «a» gjelder for 2025 med kun deler av området utbygd, og «b» gjelder for 2035 der hele området antas utbygd. Følgende figur gir en oversikt de ulike scenarioene:
Figur 11: De 4 ulike utbyggingsscenarioene for Nyhavna (13, s. 7)
I tilknytning til kommunedelplanen er det viktig å gjøre en vurdering av hvordan belastningen på det eksisterende vegnettet vil endre seg, samt konsekvensene dette vil få for
trafikkavviklingen med dagens infrastruktur. I tillegg til å undersøke dagens trafikksituasjon har Multiconsult derfor gjort en analyse av de fremtidige trafikkmengdene utbyggingen i scenario 1b og 2b vil føre til, da spesifikt for Nyhavnarundkjøringen og rundkjøringen på den vestlige enden av Pirbrua. Figur 12 og 13 viser de estimerte trafikkmengdene i
Nyhavnarundkjøringen for de to nevnte scenarioene. Disse utredningene er gjort med utgangspunkt i de lavere verdiene av sjiktene for turproduksjon i SVVs håndbok V713 (14), samt vurderinger av fremtidig utvikling av tungtrafikken i området.
Figur 12: Trafikkbelastning i morgen- og ettermiddagsrushet for Nyhavnarundkjøringen ved utbyggingsscenario 1b (13, s. 19)
Figur 13: Trafikkbelastning i morgen- og ettermiddagsrushet for Nyhavnarundkjøringen ved utbyggingsscenario 2b (13, s. 21)
Utredningene ble utført i 2014 og 2015. Dette var før bymiljøavtalen mellom Trondheim kommune, Sør-Trøndelag fylkeskommune og Staten ble inngått i 2016 (15). I denne ble det såkalte «nullvekstmålet» bestemt, hvilket er et mål for utviklingen av personbiltransporten i Trondheim. Dette innebærer en samlet totalvekst for personbiltransport i Trondheim som helhet lik null for perioden 2016-2023, hvilket er tett knyttet til Nasjonal transportplan for 2018-2029 (16). Eksempelvis medfører dette at en stor økning (spesiell vekst) i ett område, som f.eks.
Nyhavna, vil medføre at personbiltrafikken i et annet område må reduseres med en tilsvarende mengde. Bymiljøavtalen vil derfor ha konsekvenser for hvordan det tilrettelegges for
turproduksjon fra fremtidige boligområder, da særlig i forhold til tilrettelegging for
kollektivtrafikk og myke trafikanter. Denne avtalen er det ikke tatt hensyn til i Multiconsults utredning, hvilket medfører at deres anslag på trafikkmengdene i de ulike scenarioene etter all sannsynlighet er noe høye, til tross for at de har lagt til grunn for et bedre kollektivtilbud.
Denne oppgavens hovedfokus var å prosjektere en alternativ turborundkjøring til dagens 2-felts rundkjøring på Nyhavna. Det foreligger ikke behov for å endre på sistnevnte i forhold til dagens avvikling, da den ikke fremstår som et problem per i dag. Turborundkjøringen skulle derfor tilpasses den fremtidige, mest sannsynlige utbyggingen på Nyhavna. Av den grunn ble Scenario 1b det mest realistiske dimensjoneringsgrunnlaget. Ettersom Multiconsults utredning av dette scenarioet gir en noe høy prognose gav det en naturlig sikkerhetsfaktor, og den egnet
seg godt som utgangspunkt for dimensjoneringen. Samtidig var det ønskelig at den største graden av utnytting for området, scenario 2b, ikke nødvendigvis skulle føre til et behov for videre utbygging av rundkjøringa. Dette scenarioet skulle derfor heller ikke skulle gi urimelig lang ventetid eller oppstuving for trafikantene.
Med dette som bakgrunn ble det besluttet å ta utgangspunkt i Multiconsults vurdering av dagens og fremtidens trafikkbelastning i Nyhavnarundkjøringen. Det ble anslått at endringen i trafikkforholdene mellom 2015 og 2018 var neglisjerbar, og at verdiene derfor kunne benyttes direkte.
3.2. Dimensjoneringsverktøy
Denne oppgaven omhandlet først og fremst om å planlegge en turborundkjøring som erstatning for dagens 2-felts rundkjøring ved Nyhavna. I Norge eksisterer det verken ferdig planlagte eller bygde turborunkjøringer i 2018. Det er ingen erfaringer eller empiriske data tilgjengelig som er tilpasset norsk byggeskikk og norske forhold. For å finne relevant informasjon var det av den grunn nødvendig å ta et blikk internasjonalt, mot land som har kommet lenger i utviklingen.
Nederland ble et naturlig utgangspunkt.
Ettersom det eksisterer et antall ulike turborundkjøringer, har det nederlandske vegorganet Verkeersmanagement BV utarbeidet en regnemodell som kan fungere som et verktøy for å bestemme hvilken variant som gir best trafikkflyt ved en gitt situasjon. Denne modellen kalles
«MEERSTROOKSROTONDEVERKENNER», og vil heretter bli forkortet til MR. Denne benytter seg av en modifisert versjon av den empiriske formelen kalt “Bovys” (17, s. 26), som har vist seg å produsere noe høyere verdier enn hva som normalt er å forvente (7). En videre utredning og forklaring av Bovys formel er ikke relevant for denne oppgaven, men det bør påpekes konstantleddene knyttet til kjøreatferd i denne formelen er tilpasset Nederlandske forhold. Eksempelvis medfører dette at trafikantene tar i bruk noe mindre tidsluker enn hva som er typisk i Norge. Dette medfører at resultatene fra MR ikke bør sees på som absolutte, men heller som en indikator. Dette var likevel det eneste tilgjengelige verktøyet i skrivende stund. Det ble derfor valgt å ta utgangspunkt i verdiene fra regnemodellen, til tross for en viss grad av usikkerhet i resultatene. Samtidig ble det antatt at de innbyrdes forholdene i modellen var tilnærmet lik reelle.
For tolkning av tabellverdiene fra MR er det nødvendig med en kort begrepsforklaring:
• Tgem: Gjennomsnittlig ventetid for en personbilekvivalent (pbe) på vei inn i rundkjøringen, gitt i s/pbe (s/pae). En belastningsgrad>1,0 vil per definisjon gi en uendelig stor Tgem.
• Belastningsgrad (VG): Forholdet mellom gitt trafikkmengde og rundkjøringens
kapasitet. Normalt ønskes det en belastningsgrad <0,8. Ved verdier over 0,9 oppstår det betydelige forsinkelser, og ved en belastningsgrad lik 1,0 vil trafikken stå.
• Ngem: Gjennomsnittlig kølengde, gitt i antall personbilekvivalenter i kø (vtg). En belastningsgrad>1,0 vil per definisjon gi en uendelig stor Ngem.
3.3. Alternativutredning av grunnutforming
Som et utgangspunkt for valget av type rundkjøring, ble som nevnt dataen utarbeidet av Multiconsults i deres utredninger benyttet. Disse gir en oversikt over morgen- og
ettermiddagsrushet, hvilket er døgnets mest belastede timer. Med dette som grunnlag ble de ulike trafikkmengdene matet inn i MR, som deretter vurderte de ulike variantene av standard turborundkjøringer mot både morgen- og ettermiddagsrushet. Dersom rundkjøringsvarianten gav en belastningsgrad <0,8 og en ventetid < 50 sekunder både morgen og ettermiddag, ble den markert som “OK”. Følgende tabell viser resultatverdiene for dagens situasjon:
Tabell 1: Belastningsgrad og kølengde ved dagens trafikkmengder for de ulike turborundkjøringene
Totalt gir MR grønt lys på 5 av 17 typer. Følgende er en kort evaluering av de 5 aktuelle turborundkjøringene.
I. Ovalrundkjøring med prioritering øst-vest:
Ovalrundkjøringen er det minst arealkrevende av alternativene som godkjennes av MR i forhold til belastningsgrad for dagens situasjon. Denne varianten prioriterer trafikken mellom vest og øst, da den i disse retningene har 2 felt både inn og ut. I nord og sør er det kun ett felt i hver retning. Den største belastningsgraden er på 0,79, og er beregnet til å være i ettermiddagsrushet, i armen fra den
nordliggende Skippergata. Her vil den lengste ventetiden være på omtrent 22 sekunder, og kølengden i samme situasjon vil være på ca. 5 personbilekvivalenter. I forhold til anbefalingen på 0,8 gir dette en svært liten margin for fremtidig vekst.
Spesielt kan dette bli kritisk da
utbyggingen etter all sannsynlighet vil gi en stor vekst i nettopp armene inn og ut av Skippergata.
II. Turborundkjøring med prioriteirng øst-vest
Dette alternativet har store likheter med den ovalformede i forhold til trafikkprioritering og utforming. Den eneste forskjellen er at nord- og sørgående innfart har fått et ekstra felt, hvilket gir betydelig større kapasitet i
disse armene. Med en belastningsgrad på kun 0,21 i begge feltene fra Skippergata, gir denne versjonen en mye større restkapasitet enn den ovalformede utformingen. Den største
belastningsgraden er på 0,59 for
trafikkstrømmen fra Strindheimtunnelen mot Fv. 910, hvilket resulterer i en neglisjerbar ventetid og kølengde.
Figur : Skisse på oval turborundkjøring
Figur 14: Standardutforming ovalrundkjøring
Figur 15: Standardutforming turborundkjøring
III. Knerundkjøring med prioritering sør-vest
Ved bruk av flettefelt gir denne varianten ekstra prioritet for trafikk fra Pirbrua mot Fv.
910, samtidig som 2 felt mot Pirbrua gir bedre kapasitet mot vest. De 2 feltene fra
Skippergata gir en god margin på belastningsgraden fra nord, men det er en viss fare for at kun ett felt inn mot Strindheimtunnelen blir for lite ved utbygging av Nyhavna.
IV. Spiralrundkjøring med prioritering øst-vest
En spiralrundkjøring skiller seg fra de foregående ved at den har 3 felt inn fra nord og sør, og 2 felt både inn og ut i øst og vest. Dette gir den muligheter til å ta gjennom store trafikkmengder med ulik balanse. I forhold til dagens trafikksituasjon gir denne
varianten en god flyt, og med stor restkapasitet i alle armer er det rom for fremtidig økning i trafikkvolum.
Figur : Skisse på "kneformet" turborundkjøring med flettefelt.
Figur : Skisse på turborundkjøring med spiralform.
Figur 16: Standardutforming knerundkjøring
Figur 17: Standardutforming spiralrundkjøring
V. Rotorrundkjøring
Det siste alternativet godkjent av MR er en rotorrundkjøring. Dette er den mest
omfattende turborundkjøringen regnemodellen gjør beregninger for. Med 3 felt inn og 2 felt ut fra alle retninger har den ingen designerte prioriteringer, men en svært stor kapasitet for jevnt fordelt trafikk. Manual Roundabouts Final (8) antyder en kapasitet på opp mot hele 4500 pbe/time, hvilket er langt større enn både hva som eksisterer i dag (i underkant av 3000), og hva som er forventet i fremtiden. På grunn av den manglende erfaringen med turborundkjøringer i Norge vil trolig denne varianten kunne by på utfordringer for trafikantene rent psykisk. Med sin omfattende form kan det være vanskelig å finne frem til rett felt for den gjennomsnittlige trafikant - spesielt i begynnelsen. Denne varianten er også den mest arealkrevende.
På bakgrunn av den foregående evalueringen, fremstår alternativ 2 og 4 som best når det gjelder dagens situasjon. De øvrige har enten mangel på restkapasitet, feil prioritering av trafikkstrømmer, eller for stort arealbehov.
a) Alternativ 2, turborundkjøring, har både tilstrekkelig kapasitet og det laveste arealbehovet i forhold til dagens trafikkmengder. For dagens situasjon ville derfor denne varianten vært det beste valget. Når utbygginga ved Nyhavna trer i kraft, vil det derimot oppstå problemer. Eksempelvis vil morgenrushet i scenario 1b føre til en belastningsgrad på 1,15, hvilket betyr at trafikken vil stå bom fast. I forhold til
dimensjoneringskriteriene som ble lagt til grunn, holder ikke dette mål. Det finnes tiltak
Figur : Skisse på turborundkjøring med rotorform.
Figur 18: Standardutforming rotorrundkjøring
som kunne forbedret dette til en viss grad, som f.eks. filterfelt fra Skippergata til Pirbrua, økt bredde på deleøyer og ekstra svingefelt fra Pirbrua mot Solsiden. Dette vil allikevel ikke kunne bidra til at trafikkavviklingen går knirkefritt i rushet. Årsaken til at denne varianten ikke tåler den økte trafikkmengden fra Skippergata, er at den gir en for stor prioritering til trafikkstrømmene mellom Strindheimtunnelen og Pirbrua. En stor økning fra Skippergata i nord vil føre til en skjev belastning i forhold til hva
turborundkjøringsalternativet er designet for.
b) Alternativ 4, spiralrundkjøringen, har en diameter om lag 10 meter større enn alternativ 2. Allikevel er kapasiteten og fleksibiliteten for skjeve trafikkstrømmer såpass mye bedre at den fremstår som et bedre alternativ. Dette blir vist i mer detalj i kapittel 3.4.
Denne varianten gir ingen videre behov for spesielle tilpasninger for å øke kapasiteten.
Tvert imot kan det være et alternativ å kutte et felt i tilfarten fra sør, da det her ikke er forventet noen store trafikkøkninger i fremtiden. Dette vil ha marginal effekt på den øvrige kapasiteten, og samtidig frigi plass under jernbanebrua. Slik kan unødvendige inngrep i den eksisterende infrastrukturen unngås. I kommunedelplanen foreslås det at det anlegges et filterfelt fra Skippergata mot Pirbrua for å gi kollektivtrafikk
prioritering. Dette er på bakgrunn av at den eksisterende rundkjøringen vil gi stor oppstuving fra Skippergata når trafikken derfra økes. Ved bruk av spiralutforming i turborundkjøringen vil dette problemet elimineres, og filterfelt blir dermed ikke nødvendig.
Tabell 2: Belastningsgrad, ventetid og kølengde for standard turborundkjøring ved ulike trafikkmengder
Av disse to alternativene ble det siste, spiralvarianten, tilpasset med 2 felt ved innfarten fra sør, vurdert til å være best for dette krysset. Det er denne varianten som refereres til når det videre i denne oppgaven snakkes om en turborundkjøring.
3.4. Grunnleggende følsomhetsanalyse
Nullvekstmålet i bymiljøavtalen går ut på at den generelle trafikkveksten, dvs. den generelle økningen i personbiltrafikken, skal være lik null. Dette betyr at en økning ett sted, som f.eks. et resultat av utbyggingen ved Nyhavna, vil måtte føre til tilsvarende nedgang et annet sted. I dette inngår imidlertid ikke spesiell trafikkvekst, hvilket innebærer trafikk som stammer fra ulike næringer. Dette kan for eksempel være ulike håndverkertjenester eller tungtransport. På bakgrunn av dette er det ikke realistisk å dimensjonere den nye rundkjøringen etter en normal, forventet trafikkvekst, typisk på 2-4%. En mer fornuftig tilnærming vil være å se på hvor mye generell vekst turborundkjøringen tåler før belastningsgraden blir for høy. Deretter kan den testes for hvor stor spesiell vekst den vil tåle, da spesifikt i tilknytning til de forventede økningene som følge av utbyggingen ved Nyhavna. For den spesielle veksten vil som nevnt scenario 1b være dimensjonerende, men turborundkjøringen vil også testes mot scenario 2b.
Merk at verdiene i disse analysene er mer antydninger enn absolutte verdier, ettersom beregningene er gjort i MR.
Figur 19: Turborundkjøring med spiralutforming, tilpasset Nyhavnakrysset
3.4.1. Følsomhetsanalyse for generell trafikkvekst
Følsomhetsanalysen for den generelle veksten tar utgangspunkt i at den prosentmessige
økningen i trafikkmengden fra alle armene er tilnærmet lik. Dette er ikke et realistisk mål, tatt i betraktning at det skal arbeides mot en realisering av nullvekstmålet. Det kan allikevel være nyttig å ha som en vurdering av hvor mye trafikk turborundkjøringen vil tåle.
Tabell 3 viser kun de kritiske verdiene. Det kommer frem fra tabellen at belastningen er størst i morgenrushet, og er et resultat av hvordan spiralrundkjøringen prioriterer trafikkstrømmene.
Dette gjelder tilsvarende for scenario 1b og 2b. En turborundkjøring med spiralutforming vil kunne tåle en generell vekst i forhold til dagens trafikkmengder på ca. 25% før ventetiden fra tilfarten ved Skippergata mot Strindheimtunnelen blir større enn 50 sekunder. Dette skyldes at den store trafikkstrømmen fra Strindheimtunnelen mot Pirbrua vil gi små tidsluker for de som kommer fra nord. Den mest belastede innfarten er fra nettopp Strindheimtunnelen, og blir ca.
0,77. Dette betyr at det ikke er mye kapasitet til overs før det begynner å danne seg betydelige kølengder her. Når trafikkveksten er på 25% vil kølengden ved innfarten fra
Strindheimtunnelen være ca. 4 personbilekvivalenter.
I ettermiddagsrushet er det større restkapasitet enn morgenrushet. Her vil det verken oppstå betydelig ventetid eller belastningsgrad før ved ca. 55% vekst. Da vil trafikkstrømmen fra Pirbrua mot Skippergata resultere i en belastningsgrad på ca. 0,80, samt en ventetid på omlag 35 sekunder.
3.4.2. Følsomhetsanalyse for scenario 1b
Tabell 4 viser en oversikt over hvordan spiralrundkjøringen vil takle både scenario 1b og 2b.
Mest kritisk for scenario 1b vil være morgenrushet, der den høyeste ventetiden vil oppstå ved innfarten fra Skippergata mot Strindheimtunnelen. Dette har samme forklaring som for den generelle veksten; små tidsluker. Samtidig vil den største belastningsgraden og kølengden også her være fra Strindheimtunnelen, på henholdsvis 0,78 og 5 PBE. Allikevel vil den nye
rundkjøringen ikke ha problemer med å få gjennom alle trafikkstrømmene uten oppstuvinger, og den egner seg derfor svært godt til den dimensjonerende trafikkbelastningen.
Figur : Belastningsgrad, ventetid og kølengde ved generell trafikkvekst for spiralformet turborundkjøring.
Tabell 3: Belastningsgrad, ventetid og kølengde ved generell trafikkvekst
3.4.3. Følsomhetsanalyse for scenario 2b
Med over 3000 planlagte boenheter gir scenario 2b gir en vesentlig økning i trafikkmengdene fra Skippergata. Dette vil føre til at både belastningsgraden og ventetiden i morgenrushet blir noe høyere enn hva som normalt aksepteres i det norske vegnettet. På bakgrunn av
dimensjoneringskriteriene nevnt tidligere anses allikevel disse resultatene som tilfredsstillende.
Kritisk periode vil igjen være morgenrushet, der belastningsgraden fra Strindheimtunnelen blir 0,93, og kølengden på 15 PBE. Det er da lite kapasitet til overs, og det skal ikke noen stor økning til før det resulterer i oppstuvninger og avviklingsproblemer i rundkjøringen. Den største ventetiden vil fortsatt være fra Skippergata, og vil være i overkant av minuttet (omtrent 72 sekunder).
Tabell 4: Belastningsgrad, ventetid og kølengde ved scenario 1b og 2b for spiralformet turborundkjøring
Fra følsomhetsanalysen kan det observeres at morgenrushet jevnt over er mer krevende enn ettermiddagsrushet for turborundkjøringen. Årsaken til dette er at det i morgenrushet er en mindre balansert fordeling av trafikkstrømmene; det er da en uproporsjonal stor tilfart fra Strindheimtunnelen, som reduserer de tilgjengelige tidslukene for trafikantene fra Skippergata.
Dette gir både en stor belastningsgrad fra Strindheimtunnelen, samtidig som ventetiden fra Skippergata blir lang. I ettermiddagsrushet er trafikkvolumet jevnere fordelt langs
prioriteringsaksene til rundkjøringen, mellom øst og vest. Dette gir en jevnere belastningsgrad, og dermed også en jevnere flyt.
3.5. Turborundkjøring mot dagens 2-felts rundkjøring
3.5.1. Belastning i dagens trafikksituasjon
I henhold til Multiconsults trafikkvurdering, har den eksisterende Nyhavnarundkjøringen tilstrekkelig kapasitet til å avvikle dagens trafikkbelastning uten nevneverdige forsinkelser.
Figur 20 viser belastningsgrad og kølengder for morgenrush, og figur 21 for ettermiddagsrush slik situasjonen står seg i 2018.
Figur 20: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush med dagens trafikkmengder for dagens rundkjøring (13, s. 11)
Figur 21: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush med dagens trafikkmengder for dagens rundkjøring (13, s.12)
Til sammenligning har den spiralformede turborundkjøringen en lavere maksimal belastningsgrad (se tabell 4), men den mest utsatte armen er for også denne innfarten fra Strindheimtunnelen. Likevel gir den nye rundkjøringen kortere kølengder ved tilsvarende belastningsgrader og tilfarter. Dette skyldes at det den økte kanaliseringen i en
turborundkjøring gir en raskere og mer effektiv flyt. Som vist i tabell 1, gir turborundkjøringen gode prognoser på en svært gunstig trafikkavvikling med dagens belastning. Figur 22 og 23
viser en tilsvarende oversikt over forventet belastningsgrad og kølengder for hvordan turborundkjøringen vil takle dagens trafikkmengde for de samme tidsrommene:
Figur 22: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush med dagens trafikkmengder for turborundkjøringen
Figur 23: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush med dagens trafikkmengder for turborundkjøringen
3.5.2. Belastning i scenario 1b
For denne oppgaven er det av mest relevans hvordan den nye turbovarianten vil takle den fremtidige trafikkmengden fra Nyhavna i forhold til den eksisterende rundkjøringen. I den sistnevnte vil det, i henhold til Multiconsults utredning, oppstå store problemer når
trafikkbelastningen øker som følge av scenario 1b. I morgenrushet vil dette vil gi oppstuvinger og kølengder på opp mot 400 PBE, både ved innfarten fra Skippergata og Strindheimtunnelen.
Tilsvarende tidligere eksempler vil situasjonen være noe bedre i ettermiddagsrushet, men det vil ikke bli problemfritt. Fra Pirbrua vil kapasiteten være svært nær sprengt, og ved den sørlige innfarten fra Fv. 910 vil køen være så stor som 640 PBE. Dette medfører køer langt inn i Trondheim sentrum, se figur 25.
Figur 25: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush ved scenario 1b for dagens rundkjøring (13, s. 20) Figur 24: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush ved scenario 1b for dagens rundkjøring (13, s. 20)
Med utgangspunkt i dette er det altså ingen tvil om at dagens kryss ved Nyhavna har behov for tiltak for å tilpasses den spesielle trafikkveksten utbygginga i nord vil resultere i.
Til sammenligning har den planlagte turborundkjøringen følgende belastningsgrader og kølengder ved morgen- og ettermiddagsrush:
Figur 27: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush ved scenario 1b for turborundkjøringen Figur 26: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush ved scenario 1b for turborundkjøringen
På lik linje med den eksisterende rundkjøringen er det innfartene fra Skippergata og
Strindheimtunnelen som vil være under størst press, men fra figur 26 og 27 kan det observeres at det ikke vil oppstå noen oppstuvinger; belastningsgradene er alle innenfor hva som ansees som ideelt, dvs. under 0,8. Kun den østlige innfarten fra Strindheimtunnelen er i morgenrushet i nærheten av å runde 0,8, men det vil allikevel være en svært kort ventetid (ca. 4-5 sekunder). I ettermiddagsrushet vil den planlagte turborundkjøringen også være suverent bedre enn dagens når det gjelder trafikkavvikling, og prognosene fra MR gir ikke forsinkelser ut over det som er normalt å forvente når trafikkstrømmer langs en hovedvei møter et kryss. Av figurene kan det bemerkes at turborundkjøringer generelt sett har et annet forhold mellom kølengder og
belastningsgrader enn hva 2-felts rundkjøringer har. I turborundkjøringer kan belastningsgraden være nærmere 1 før det gir utslag på kølengdene. Belastningsgradene er derfor en bedre
indikator på turborundkjøringenes restkapasitet enn hva kølengdene nødvendigvis er.
3.5.3. Belastning i scenario 2b
Dette scenarioet er som nevnt et noe mer ekstremt tilfelle, og har en for stor usikkerhetsfaktor til å være dimensjonerende. Det er likevel interessant med en kort analyse av avviklingen; om ikke annet som en indikator på hvor mye den planlagte turborundkjøringen maksimalt kan håndtere. Som referanse vil igjen utredningen av den eksisterende rundkjøringen benyttes.
Følgende figurer viser derfor belastningsgrad og kølengder for henholdsvis morgen- og ettermiddagsrush med estimerte trafikkvolumer for scenario 2b som grunnlag:
Figur 28: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush ved scenario 2b for dagens rundkjøring (13, s. 21)
Figurene viser en sprengt kapasitet fra nesten alle retninger, og kølengdene nærmer seg det absurde. Dette er begge tilfeller der trafikken vil stå bom fast, og det vil potensielt kunne ha store, negative konsekvenser for den øvrige trafikkavviklingen sentralt i Trondheim. Til sammenligning viser turborundkjøringskonseptet i dette tilfellet sitt svært store potensiale når det gjelder trafikkavvikling av prioriterte trafikkstrømmer. Til tross for at trafikkvolumet i dette scenarioet er estimert til over 4000 PBE per time, vil trolig turborundkjøringen kunne avvikle all trafikken uten maksimale ventetider på noe særlig over 1-1,5 minutter. Se figur 30 og 31.
Figur 30: Belastningsgrad og kølengde i morgenrush ved scenario 2b for turborundkjøringen
Figur 29: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush ved scenario 2b for dagens rundkjøring (13, s. 22)
Figur 31: Belastningsgrad og kølengde i ettermiddagsrush ved scenario 2b for turborundkjøringen
Som en kort oppsummering hersker det altså ingen tvil om at den planlagte turborundkjøringen vil kunne gi en suveren trafikkavvikling i forhold til dagens rundkjøring, selv om beregningene i MR kan vise seg å være noe liberale. Allikevel vil det være flere faktorer enn kun kapasitet som spiller inn når turborundkjøringen skal vurderes.
3.5.4. Spesifikk trafikksikkerhet
Nasjonal vegdatabank (18) er en database med informasjon om statlige, kommunale, private, fylkes- og skogsbilveger. I denne registreres all informasjon om det norske veinettet, som bl.a.
årsdøgntrafikk (ÅDT) og ulykkesfrekvens. Figur 32 viser de rapporterte ulykkene med direkte tilknytning til dagens rundkjøring ved Nyhavna. En forklaring av begrepene benyttet i dette delkapittelet kan finnes i kapittel V.
Figur : Politirapporterte ulykker i direkte tilknytning til dagens Figur 32: Ulykkesdata for Nyhavnarundkjøringen (18)
Ulykker er kun rapporteringspliktige dersom det er både kjøretøy innblandet, og det har oppstått personskader som ikke er ubetydelige. Dette medfører at det kan ha vært mindre kollisjoner i rundkjøringen som ikke har blitt registrert. Av de registrerte ulykkene har 2 av 5 ført til lettere personskader, og de øvrige er kun materielle skader. Uhellskoden for alle disse ulykkene antyder situasjoner som har oppstått rundt feltbytter og påkjørsler bakfra, hvilket er typisk for 2-felts rundkjøringer. Dette gir en ulykkesfrekvens på 0,05 etter åpningen i august 2013, hvilket er en relativt god statistikk. Beregningene er gjort under antakelsen om at summen av inngående ÅDT i krysset er ca. 22500. Dette baserer seg på overslag fra NVDB, men det er både mangler og usikkerheter i målingene. Ulykkesfrekvensen angir hyppigheten for personskadeylykker. Formeler hentet fra vedleggsdelen til Håndbok 115: Analyse av ulykkessteder (19).
Alvorlighetsgraden for 2-felts rundkjøringer relativt lav. Til sammenligning har f.eks. X-kryss normalt i 0,1-0,15 (19). Dette skyldes den lave farten samt fraværet av muligheter for
frontkollisjoner i rundkjøringene. Derfor blir skadegradstettheten lav. Basert på tabell 1.6 i Håndbok V121 (20) blir denne verdien lik 0,27 for de 4,5 årene som er gått siden åpningen, hvilket er over gjennomsnittet.
Per april 2018 finnes det ingen studier som har til hensikt å finne den tilsvarende
ulykkesfrekvensen til turborundkjøringer. Det er likevel gjort et mindre antall analyser på den statistiske sikkerheten til enkelte turborundkjøringer i forhold til 2-felts rundkjøringer. En av de bedre studiene rundt dette er utarbeidet av to italienske sivilingeniører (21). Denne har som mål å evaluere sikkerhetsfordelene som kan oppnås ved bruk av turborundkjøringer, basert på antall konfliktpunkter. Som et utgangspunkt benytter denne empiriske formler for ulykkesrisikoen i ett- og tofelts rundkjøringer, og tilpasser disse videre til å passe til en standard
turborundkjøring. Analysen baseres dermed ikke på empiri. Videre testes de tre nevnte rundkjøringsvariantene mot den samme, generiske ÅDTen, før resultatene til slutt sammenlignes. Resultatene fra denne rapporten er ikke direkte sammenlignbare med
ulykkesfrekvensene, men dens konklusjoner underbygger videre påstanden om at
turborundkjøringer er tryggere. Forholdstallene viser til et redusert antall ulykker på 40-50%, og et redusert antall ulykker med personskader på 20-30%. Til slutt konkluderes det med at turborundkjøringer generelt er et bedre alternativ i situasjoner der sikkerhet skal vektlegges.
3.5.5. Arealbehov
Dagens rundkjøring ved Nyhavna har en største ytre diameter på ca. 50 meter fra skulder til skulder, og en sentraløy på 20 meter. Etter norsk målestokk er dette relativt stort, men den kan, som vist i kapittel 3.5.2 og 3.5.3, allikevel ikke håndtere det dimensjonerende trafikkvolumet.
For å få til dette må noe i krysset endres. Dersom det tradisjonelle prinsippet for rundkjøringer skulle vært benyttet, måtte trolig dagens variant bygges ut med ett ekstra felt i
sirkulasjonsarealet. Dette ville eventuelt blitt en av de aller første 3-felts rundkjøringen av sitt slag i Norge. Trolig ville et slikt alternativ bydd på svært store utfordringer med hensyn til trafikksikkerhet og kjøreadferd, da antallet feltskifter og kjøretøy, og dermed konfliktpunkter, ville fått en kraftig økning. Samtidig ville arealbehovet blitt markant større. En sikrere løsning kunne derfor vært et planskilt kryss. Dessverre er slike kryss arealkrevende, samtidig som de kan gi uønskede skår i bybildet med hensyn til estetikk.
Den foreslåtte turborundkjøringen har på sitt bredeste en ytre diameter på 65 meter, og en sentraløy bestående av to halvsirkler med 15 meters diameter. Ettersom både antallet felt i inn- og utfarter og i sirkulasjonsarealet er tilpasset de forventede trafikkmengdene i større grad enn f.eks. en hva en 3-felts rundkjøring har muligheter for, vil arealet bli bedre utnyttet, og
konsekvensene for nærliggende bystruktur blir redusert.
3.6. Vinterdrift
Som beskrevet i kapittel 2.2 har de nederlandske vegetatene utviklet omfattende standarder for premisser rundt utforming av de ulike typene turborundkjøringer. Disse er tilpasset de
nederlandske klimaforholdende og en sentraleuropeisk kjøreadferd. Dette medfører at standardene ikke kan brukes direkte for norske formål. I denne oppgaven vektlegges det
spesifikt å tilpasse turborundkjøringen etter den norske vinterdriften, hvilket trolig er det største hinderet som må overkommes for å innføre turborundkjøringen i Norge. Det etterstrebes å oppnå en god tilpasning, uten at det går på bekostning av trafikksikkerhet og kapasitet mer enn absolutt nødvendig. Først og fremst er det utformingen av de fysiske skillene og sentraløya som vil ha en innvirkning på vinterdriften.
