3.23 Tilfartskontroll

Køer på motorveg begynner ofte ved påkjøringsramper når trafikken på motorvegen er tett. Når påkjørende trafikk er stor, forplanter køen seg raskt bakover. Konflikter oppstår ofte i akserelasjons- eller flettefelt når flere kjøretøy prøver å komme inn på motorvegen samtidig. De mest vanlige ulykkestypene ved påkjøringsramper er påkjøring bakfra og kollisjoner når kjøretøy på motorvegen bremser eller skifter kjørefelt for å gi plass til kjøretøy fra rampen (Cleavenger og Upchurch, 1999). Ulykkesrisikoen på motorveg er større ved påkjøringsramper enn på motorvegen ellers. Køer og ulykkesrisiko kan bli redusert når antall kjøretøy som kjører inn på motorvegen i tett trafikk blir redusert, og når det er kun ett kjøretøy om gangen som slippes inn på motorvegen.

Formålet med tilfartskontroll er å optimalisere trafikkflyten, som regel på motorveger, og dermed å unngå kø og trafikk som går i rykk-og-napp (stop and go). Tilfartskontroll reduserer også fartsvariasjoner på motorvegen og øker avstanden til forankjørende, noe som kan øke sikkerheten. Tilfartskontroll brukes i hovedsak ved tilbakevendende køproblemer i rushtrafikken, men kan også brukes ved ulykker eller andre hendelser som skaper avviklingsproblemer (Papageorgiou og Papamichail, 2007).

Tilfartskontroll er et dynamisk trafikkontrollsystem som har som formål å forbedre trafikkavviklingen ved å begrense atkomst fra en påkjøringsrampe (eller en annen form for tilfart) til en hovedveg (Bellemans et al., 2006). Tilfartskontroll på ramper kalles også for rampekontroll (Statens vegvesen, håndbok R311, 2017). Tilfartskontroll brukes vanligvis ved motorveger, men kan også være aktuelt for andre større veger med påkjøringsramper. På påkjøringsrampen er det installert et trafikksignal som regulerer antall kjøretøy som slipper inn på motorvegen. Ved grønt lys er det som regel kun ett kjøretøy som får passere (Figur 3.23.1). Kapasiteten justeres ved lengden av rødtiden. Dermed blir større grupper av kjøretøy løst opp. Hvor ofte et kjøretøy får passere er avhengig av trafikktettheten på motorvegen. Ved mye trafikk på motorvegen kan dette føre til køer og forsinkelser på påkjøringsrampen. For å unngå trafikkproblemer på andre deler av vegnettet er tilfartskontroll som regel programmert slik at antall biler som slippes inn på motorvegen økes når påkjøringsrampen er fylt opp med ventende kjøretøy. Tilfartskontroll blir som regel deaktivert når det er lite trafikk på motorvegen og når gjennomsnittsfarten er høy. I slike situasjoner er tilfartskontroll ikke nødvendig og kan føre til problemer ved sammenfletting på grunn av høy fart på motorvegen.

Tilfartskontroll er mest effektiv når påkjøringsrampen har god kapasitet og når det er et tilstrekkelig langt akselerasjons- eller vekslingsfelt. I tillegg kan det være nødvendig å forhåndsvarsle om tilfartskontroll for å unngå konflikter og påkjøring bakfra ulykker på påkjøringsrampen (Piotrowicz og Robinson, 1995).

Figur 3.23.1: Tilfartskontroll.

Den enkleste formen for tilfartskontroll er såkalt tidsstyrt kontroll, dvs. at kjøretøy slippes inn på motorvegen i faste intervaller. Intervallene kan variere avhengig av typiske trafikkforhold på ulike tidspunkter på døgnet, men det blir ikke tatt hensyn til faktiske aktuelle trafikkforhold. Slike systemer kan forbedre sikkerheten fordi større grupper kjøretøy som kjører inn på motorvegen blir løst opp, men virkningen på trafikk­avviklingen på motorvegen vil ikke være optimal (Piotrowicz og Robinson, 1995; Kotsialos og Papageorgiou, 2004).

En mer avansert form for tilfartskontroll er såkalt trafikkstyrt kontroll. Med trafikkstyrte systemer er grønt-intervallene avhengige av aktuelle trafikkforhold på motorvegen og på påkjøringsrampen. Dermed kan man oppnå større virkninger på trafikkavviklingen på motorvegen og det er mulig å tilpasse systemet til hendelser som for eksempel ulykker. I Norge bør ifølge håndbok R311(Statens vegvesen, 2017) tilfartskontroll være trafikkstyrt. De to mest vanlige formene for trafikkstyrt kontroll er «etterspørsel-kapasitet» og «tidsluke-akseptans» («demand-capacity» og «gap acceptance»; Kang og Gillan, 1999). Med «etterspørsel-kapasitet» er grønt-lys intervallene avhengige av trafikktettheten på motorveg og ramper. Formålet med «tidsluke-akseptans» er å slippe så mange kjøretøy som mulig inn på motorvegen og grønt-lys intervallene er avhengige av tidslukene på motorvegen.

Tilfartskontroll på flere påkjøringsramper på en motorveg kan kobles sammen til et sammenhengende trafikkontrollsystem. Hvor mange kjøretøy som slippes inn på motorvegen er da avhengig ikke bare av lokale trafikkforhold, men også av trafikken opp- og nedstrøms på motorvegen. Tilfartskontroll kan også implementeres som en del av et mer omfattende trafikkontrollsystem med bl.a. variable fartsgrenser (se kapittel 3.20) og dynamisk rutevalgsregulering (Bellemans et al., 2006; se også kapittel 3.19). Når rampen trafikkeres av kollektivtrafikk ledes denne i Norge utenom signalanlegget på et uregulert kollektivfelt (Statens vegvesen, Håndbok R311, 2017). Ellers kan kollektivfelt (se kapittel 3.18) reguleres med egen tilfartskontroll (Piotrowicz og Robinson, 1995).

Den samme type trafikkontroll som ved tilfartskontroll kan også brukes ved motorvegkryss, dvs. på rampene som forbinder flere motorveger. På strekninger kan trafikkontroll (såkalt mainline metering) brukes før permanente flaskehalser som for eksempel bruer eller tunneler (Piotrowicz og Robinson, 1995).

Tilfartskontroll kan redusere ulykker på ulike måter. Med tilfartskontroll blir større grupper av kjøretøy som kjører inn på motorvegen løst opp, slik at bare ett kjøretøy om gangen slippes inn på motorvegen. Dette forbedrer trafikkavviklingen på motorvegen og reduserer køer og rykk-og-napp trafikk (Abdel-Aty et al., 2007; Kang og Gillen, 1999; McLean et al., 1998; Papageorgiou og Papamichail, 2007). En studie med video-observasjoner på påkjøringsramper viste at tilfartskontroll reduserer antall kjøretøy på motorvegen som skifter kjørefelt. Med tilfartskontroll var det kun 3%, mens det uten tilfartskontroll var 10% av alle kjøretøy på motorvegen som skiftet kjørefelt ved påkjøringsrampen. Den samme studien viste at det med tilfartskontroll også var færre kjøretøy på motorvegen som bremset for å slippe kjøretøy fra påkjøringsrampen inn på motorvegen (McLean et al., 1998). Korte avstander til forankjørende kan føre til påkjøring bakfra ulykker og skifte av kjørefelt kan føre til sidekollisjoner (Erke et al., 2005; Rämä og Kulmala, 2000).

Det er flere egenskaper ved trafikkavvikling i køer eller tett trafikk som påvirker ulykkesrisikoen, men variasjonskoeffisienten for fart har vist seg å være den faktor som bidrar mest til å øke ulykkesrisikoen (Elvik 2014). Variasjonskoeffisienten er standard­avviket i fartsfordelingen dividert på gjennomsnittsfarten. Hvis gjennom­snittsfarten (i et gitt tidsintervall) er 30 km/t og standardavviket er 10 km/t, er variasjonskoeffisienten 0,33 (10/30). Når trafikken går i rykk-og-napp, øker verdien av variasjonskoeffisienten. Tilfartskontroll påvirker ulykkesrisikoen primært ved å redusere variasjonskoeffisienten for fart; se regneeksempel nedenfor.

Det finnes et stort antall simuleringsstudier av tilfartskontroll. Virkningen på ulykker er imidlertid bare undersøkt i noen få studier. Resultatene som presenteres her baseres på følgende studier av virkninger på ulykker:

Christiansen et al., 1982 (USA)
Henry og Meyhar, 1989 (USA)
Persaud, Mucsi og Ugge 1996 (Canada)
Cleavenger og Upchurch, 1999 (USA)
Cambridge Systems Inc., 2001 (USA)
Olmstead, 2004  (USA)
Lee, Hellinga og Ozbay 2006 (USA)
Liu og Wang 2013 (USA)
Alluri et al. 2020 (USA)
Haule et al. 2021 (USA)

På grunnlag av disse undersøkelsene er det beregnet at tilfartskontroll reduserer antall ulykker med 20% (95% konfidensintervall: -27%, -12%). Korrigert for publikasjons-skjevhet er ulykkesnedgangen på 16% (-24%; -6%). Alle resultater gjelder ulykker på et segment av motorvegen ved påkjøringsrampen samt ulykker på påkjøringsrampen. Alle resultater gjelder «alle» ulykker, som i praksis er en blanding av materiellskadeulykker og personskadeulykker, der materiellskadeulykkene er i flertall.

De fleste studiene er forholdsvis godt kontrollert. Det er enten brukt en kontrollgruppe eller multivariate modeller for å kontrollere for forstyrrende variabler. Resultatene er trolig ikke påvirket av regresjonseffekter, siden tilfartskontroll som regel implementeres for å løse trafikkavviklingsproblemer, ikke på grunn av unormalt høye ulykkestall.

Studien til Haule et al. (2021) beregnet økningen i ulykkesrisiko knyttet til variasjons­koeffisienten for fart de siste fem minuttene før en ulykke når tilfartskontroll var aktivert eller ikke aktivert. Når tilfartskontroll var aktivert, var risikoøkningen (oddsforhold) 1,86. Når tilfartskontroll ikke var aktivert, var risikoøkningen 2,39. Den lavere risikoøkningen når tilfartskontroll var aktivert (1,86 mot 2,39) samsvarer godt med nedgangen i ulykkestall.

Hovedformålet med tilfartskontroll er å forbedre trafikkavviklingen, og det er vist i mange studier at kapasiteten øker, køer blir redusert, gjennomsnittsfarten øker og fartsvariasjoner blir redusert (bl.a. Gomes et al., 2008; Piotrowicz og Robinson, 1995; Papageorgiou og Papamichail, 2007, Haule et al. 2021). Selv om tilfartskontroll medfører forsinkelser på påkjøringsramper blir den totale reisetiden redusert (Gomes et al., 2008). Forkortelsene i reisetid varierer mellom ulike undersøkelser, men er på minst 10-15%.

Tilfartskontroll reduserer køer og rykk-og-napp trafikk, og reduserer dermed utslipp (Zheng et al., 2009, Haj-Salem et al. 2014). Drivstofforbuket i rushtiden er ifølge US DOT (1996) 42% høyere uten tilfartskontroll enn med tilfartskontroll.

Kang og Gillen (1999) har anslått kostnadene for tilfartskontroll til mellom 113.000 og 750.000 US-$ i installasjonskostnader og mellom 2.200 og 75.000 $ til årlige drifts- og vedlikeholdskostnader.

Utenlandske nyttekostnadsanalyser (Kang og Gillen 1999, Cambridge Systematics 2001, Rafferty 2008) tyder på at nytten av tilfartskontroll er større enn kostnadene. Det er laget et regneeksempel som kan si noe om mulig nytte av tilfartskontroll i Norge.

Det antas at tilfartskontroll benyttes i rushtiden på en motorveg der to felt i samme retning avvikler en trafikk på 2.400 biler per time i en fart på 35 km/t. Etter tilfartskontroll antas farten å øke til 40 km/t. Tiltaket har virkning på en strekning på 1 kilometer. Kapasiteten øker til 2.600 biler per time. Nåverdien av tidsgevinsten for biler på motorvegen, regnet med en tidsverdi på 85 kroner per time for arbeidsreiser under 70 km/t (Statens vegvesen 2021) og en kalkulasjonsrente på 4% per år, er da 2.236.558 kroner. 200 biler per time benytter tilfartsrampen og hver av disse forutsettes å bli 15 sekunder forsinket. Tapet ved disse forsinkelsene beløper seg (nåverdi 10 år, tidsverdi 85 kroner per time, 4% rente) til 209.677 kroner. Samlet nytte av tidsbesparelse blir dermed 2.026.880 kroner.

Motorveger har lav ulykkesrisiko og relativt lav alvorlighetsgrad av ulykker. Forutsettes en skadekostnad per kjøretøykilometer på 0,05 kroner før tilfartskontroll, blir årlig skadekostnad på en strekning på 1 kilometer der 2.400 biler passerer i løpet av en time på 43.800 kroner. Da er kostnader ved materielle skader ikke medregnet. Disse kostnadene kan tenkes å være 10 ganger så store som kostnadene ved personskader. Regnes det med at materielle skader koster ti ganger så mye som personskadene, og at tilfartskontroll reduserer skadekostnadene med 20%, blir nåverdien av sparte skadekostnader (10 år, 4% rente) på 781.480 kroner. Samlet nytte i form av tidsbesparelser og reduserte skadekostnader blir 2.808.360 kroner.

Dersom summen av installasjonskostnader og driftskostnader ved tilfartskontroll regnet over en periode på 10 år er mindre enn dette, er nytten større enn kostnadene. Hvis det forutsettes at vegen på forhånd har automatiske tellepunkter som registrerer trafikk­mengde og fart, er det, på grunnlag av kostnadstall for å signalregulere kryss, ikke urimelig å tro at tilfartskontroll kan koste mindre enn ca. 2 millioner kroner i løpet av en ti års periode. Nytten av tiltaket vil da være større enn kostnadene.

Initiativ til tiltaket

Det er vanligvis vegmyndighetene som tar initiativ til etablering av tilfartskontroll på motorveger eller andre større veger med påkjøringsramper med dårlig trafikkavvikling. Tiltaket er bare aktuelt på større veger med mye trafikk, så relevante vegmyndigheter er Statens vegvesen som vegmyndighet for motorveger samt de fylker og kommuner som er vegmyndighet for fylkesveger og kommunale veger i de største norske byer.

Formelle krav og saksgang

Tekniske krav til motorveger er fastsatt i vegnormalene (Statens vegvesen, håndbok N100, 2021).

Krav til utforming av signalanlegg er fastsatt i Statens vegvesens  håndbok N303 Trafikksignalanlegg (2021). I anlegg for tilfartskontroll benyttes vanlig trafikksignal (med rødt, gult og grønt lys). Signalhodet skal ha gul bakgrunnsskjerm med sort kantlinje. Under signalhodet bør det skiltes med skilt 808.601, med tekst “1 bil pr. grønt”. Stopplinje skal ikke merkes. Signalanlegget skal forvarsles med gult blinksignal “Trafikklyssignal”, med underskilt med tekst “I drift ved gult blink”.

Anlegget skal ha en minimum rødtid på 3 sekunder, og en fast grønntid på 2 sekunder (eventuelt trafikkstyrt). Maksimum rødtid bør ikke overstige 16 sekunder. Endring av rødtiden bør ikke skje i større sprang enn 2 sekunder pr. omløp.

Ansvar for gjennomføring av tiltaket

Anleggs- og vedlikeholdskostnader for tilfartskontroll dekkes normalt av relevante vegmyndigheter. Kostnadene dekkes av staten for riksveg, fylkeskommunen for fylkesveg og kommunen for kommunal veg. Staten kan eventuell medfinansiere tilfartskontrollanlegg på kommunale veger og fylkes veger, hvis det har nasjonal betydning. Tilfartskontroll som inngår i en del av et større prosjekt kan eventuell bompengefinansieres.

Abdel-Aty, M. Dhindsa, A. & Gayah, V. (2007). Considering various ALINEA ramp metering strategies for crash mitigation on freeways under congested regime. Transportation Research Part C, 15, 113-134.

Alluri, P., Sando, T., Kadeha, C., Haule, H., Salum, J., Sultan Ali, M. D., Kodi, J. & Kitali, A. (2020). Developing Florida-specific mobility enhancement factors and crash modification factors for TSM&O strategies. Final Report. Lehman Center for Transportation Research, Florida International University, Jacksonville, Florida.

Bellemans, T., De Schutterb, B. & De Moora, B. (2006) Model predictive control for ramp metering of motorway traffic: A case study. Control Engineering Practice, 14, 757–767.

Cambridge Systematics. (2001). Twin cities ramp meter evaluation—final report. Prepared for the Minnesota Department of Transportation.

Christiansen, D. L., Miller, C., Cunagin, W., Bissell, H. H. & Rosenbaum, M. J. (1982). Priority for high-occupancy vehicles (HOV). Chapter 8 of Synthesis of safety research related to traffic control and roadway elements. Volume 1. Report FHWA-TS-82-232. Washington D. C., U. S. Department of Transportation, Federal Highway Administration.

Cleavenger, D.K., Upchurch, J. (1999). Effect of freeway ramp metering on accidents: the Arizona experience. ITE Journal, 69 (8), 12.

Elvik, R. (2014). Fart og trafikksikkerhet. Nye modeller. Rapport 1296. Oslo, Transportøkonomisk institutt.

Erke, A., Hagman, R., & Sagberg, F. (2005). Trafikkinformasjon og bilføreres oppmerksomhet. En undersøkelse av hvordan tavler med variabel tekst påvirker kjøreatferd. Rapport 799. Oslo, Transportøkonomisk institutt.

Gomes, G., Horowitz, R., Kurzhanskiy, A.A., Varaiya, P. & Kwon, J. (2008). Behavior of the cell transmission model and effectiveness of ramp metering. Transportation Research Part C, 16, 485–513.

Haj-Salem, H., Farhi, N. &Lebacque, J-P. (2014). Combining ramp-metering and hard-shoulder strategies: Field evaluation results on the Ile-de-France motorway network. Transportation Research Procedia, 3, 1002-1010.

Haule, H. J., Sultan Ali, M. D., Alluri, P. & Sando, T. (2021). Evaluating the effect of ramp metering on freeway safety using real-time traffic data. Accident Analysis and Prevention, 157, 106181.

Henry, K. & Mehyar, O., (1989). Six-year FLOW evaluation. Washington State Department of Transportation, Seattle, WA, USA.

Kang, S. & Gillen, D. (1999). Assessing the Benefits and Costs of Intelligent Tranportation Systems: Ramp Meters. California PATH Research Report UCB-ITS-PRR-99-19.

Kotsialos, A. & Papageorgiou, M. (2004). Motorway network traffic control systems. European Journal of Operational Research, 152, 321–333.

Lee, C., Hellinga, B., & Ozbay, K. (2006). Quantifying effects of ramp metering on freeway safety. Accident Analysis & Prevention, 38(2), 279-288.

Liu, C. & Wang, Z. (2013). Ramp metering influence on freeway operational safety near on-ramp exits. International Journal of Transportation Science and Technology, 2, 87-94.

McLean, T., Brader, C., Hangleiter, S. et al. (1998). Urban integrated traffic control evaluation results. Deliverable 8.3, European Transport Telematics Project TABASCO, Brussels.

Olmstead, T. (2004). The safety benefits of freeway management systems and motorist assistance patrols. Research in Transportation Economics, 8, 285-334.

Papageorgiou, M. & Papamichail, I. (2007). Handbook of ramp metering. Deliverable D7.5. EURAMP European ramp metering project IST-2002-23110. Contract No 507645.

Persaud, B., Mucsi, K., Ugge, A. (1996). Safety evaluation of freeway traffic management system in Toronto, Canada. Transportation Research Record 1531, 110–114.

Piotrowicz, G. & Robinson, J. (1995). Ramp metering status in North America 1995 update. Report DOT-T-85-17. Federal Highway Administration, US DOT, Washington D.C.

Rafferty, P. C. (2008). An economic evaluation of ramp metering benefits. Paper presented at the 15th World Congress on Intelligent Transport Systems and ITS America’s 2008 Annual Meeting.

Rämä, P. & Kulmala, R. (2000). Effects of variable message signs for slippery road conditions on driving speeds and headways. Transportation Research Part F, 3, 85-94.

Statens vegvesen (2017). Håndbok R311. Trafikkstyringssyemer på veg. Oslo, Statens vegvesen, Vegdirektoratet.

Statens vegvesen. (2021). Håndbok N100. Veg- og gateutforming. Oslo, Statens vegvesen, Vegdirektoratet.

Statens vegvesen. (2021). Håndbok N303. Trafikksignalanlegg. Oslo, Statens vegvesen, Vegdirektoratet.

Statens vegvesen. (2021). Håndbok V712. Konsekvensanalyser. Oslo, Statens vegvesen, Vegdirektoratet.

US DOT (1996). Intelligent transportation infrastructure benefits: Expected and experienced. Operation TimeSaver. Washington: US Department of Transportation.

Zheng, Z., Ahna, S. & Monsere, C. M. (2010). Impact of traffic oscillations on freeway crash occurrences. Accident Analysis and Prevention, 42, 626-636.