Hodnocení dopadů nadměrného nárůstu intenzity silniční dopravy ve vztahu k nákladům na správu silnic

Transkript

1 Hodnocení dopadů nadměrného nárůstu intenzity silniční dopravy ve vztahu k nákladům na správu silnic Ing. Radek Matula, Ph.D., Centrum dopravního výzkumu, v. v. i. Ing. Veronika Dvořáková, Ph.D., B.I.B.S., a.s. vysoká škola Anotace Správci silnic nižších tříd se mohou v návaznosti na výkonově zpoplatněné silnice I. tříd potýkat s odklonem silniční dopravy na silnice nižších tříd. Mimo jiné to pak může vést k degradaci a ke snížení kvality těchto silnic a k narušení stability infrastruktury v jednotlivých regionech ČR. Cílem tohoto článku je představit nástroj, který byl vyvíjen v rámci projektu Technologické agentury ČR č. TD020308, zaměřující se na ekonomické dopady zavedení mýtného na silnicích I. tříd na krajské rozpočty ve vztahu ke zvýšeným nákladům na údržbu více zatížených silnic nižších tříd, a to v podobě speciálního software. Aplikace tohoto software, který dodatečné náklady na údržbu více zatížených silnic nižších tříd vypočítá, přispěje k požadavku optimální alokace veřejných zdrojů do regionů a k opětovnému zvýšení regionálního rozvoje. 1 Úvod Jedním z aspektů udržení kvalitní dopravní infrastruktury je vhodným způsobem vyřešit hrozbu možného odklonu silniční dopravy z výkonově zpoplatněných silnic I. tříd na silnice nižších tříd, s níž se již někteří správci silnic nižších tříd v České republice potýkají. Tyto závěry jsou hmatatelné i z analýzy dat, kterou jsme v rámci řešení projektu Technologické agentury České republiky č. TD provedli. Zvýšený provoz na těchto silnicích pak/často vede k degradaci povrchu a konstrukce vozovek. Snížení kvality silnic nižších tříd pak může mít za následek narušení stability infrastruktury v jednotlivých regionech České republiky, s následkem poklesu jejich konkurenceschopnosti a rozvoje, pakliže nebude poskytnuta adekvátní finanční náhrada. Výsledkem projektu je představení nástroje, který může sloužit jako argumentační prostředek pro získání dodatečných finančních prostředků na opravu a údržbu dotčených komunikací. Tím se docílí zvýšení konkurenceschopnosti regionů České republiky, které jsou zasaženy degradací jejich infrastruktury, která je způsobena již zmiňovanou zvýšenou intenzitou silniční dopravy a přetížeností nákladní dopravy. Takovým nástrojem je software, který dokáže tyto náklady na základě zadaných kritérií vyčíslit. 2 Současná situace Silniční doprava patří k poměrně rychle se rozvíjejícím odvětvím dopravy a díky svým přednostem je značným konkurentem dopravě železniční (Banister, D., Berechman, J., 2012). V České republice je její zpoplatnění založeno na nákladech a současně generovaných finančních prostředcích určených k rozvoji veřejného blahobytu (Bartheldi, A., 2009). Konkrétně u nákladní a autobusové dopravy je za využívání dálnic a vybraných silnic I. třídy účtováno mýtné za jeden kilometr a pro osobní automobily je stanoven paušální poplatek v podobě dálničních kupónů (ŘSD, 2015). Nicméně i přes doposud nastavený systém zpoplatnění se ukazuje, že zpoplatnění dopravy u jednotlivých kategorií silničních vozidel vykazuje značné disproporce a že v systému chybí finanční prostředky, které by zajistily požadovanou úroveň rozvoje dopravní infrastruktury a její údržbu a opravy v takovém rozsahu, aby nedocházelo každoročně ke zhoršování jejího stavu. Záměr zpoplatňování úseků všech silnic I. tříd, a to převážně pro kamionovou dopravu, byl již dokonce v roce 2013 tehdejší vládou České republiky schválen. Tento záměr byl mimo jiné podpořen i studií Koncepce zpoplatnění silniční infrastruktury a rozvoje mýtného systému v ČR, kterou pro Ministerstvo dopravy zpracovalo Deloitte Advisory s.r.o. (Deloitte Advisory s.r.o., 2012). Obavy jednotlivých správců silnic z odklonu dopravy ze zpoplatněných silnic I. tříd na silnice nižších tříd jsou oprávněné. Na jedné straně se objevuje názor, že odklon dopravy bude jen marginální, ovšem na straně druhé stojí ty obce, které reálně se zvýšenou intenzitou kamionové dopravy již bojují (viz Mapa obcí postižených kamionovou dopravou, Dopravní federace, 2015). Tyto skutečnosti se

2 stávají pro obce a kraje velmi zneklidňujícími, a to nejen ve vztahu v současnosti k poměrně podfinancované úrovni oprav a údržby silnic II. a III. tříd (Hrabálek, J., 2011). V případě degradace silnic způsobenou objížděním zpoplatněných úseků přes nezpoplatněné úseky těžkými nákladními vozidly můžeme mluvit i o negativní externalitě, kdy v podstatě jiný ekonomický subjekt způsobuje svojí činností snížení užitku jiným ekonomickým subjektům (Mikušová Meričková, B., Stejskal, J., 2014). Tento negativní jev by pak měl být řešen prostřednictvím státních zásahů, tj. veřejnými prostředky tyto negativní jevy odstranit (Peková, J., 2011). Prosperita jednotlivých regionů je ovlivňována přítomností firem, nicméně nedostatečná nebo zastaralá dopravní infrastruktura podstatně snižuje investiční atraktivitu regionů a tím jejich konkurenceschopnost (Adámek, P., Csank, P., Žížalová, P., 2006). Jedním z předpokladů umožňujících ekonomický růst je tedy zajištění potřebné dopravní infrastruktury a jejího financování. Budoucí náklady vynakládané na stavbu (silnici) lze plánovat a výrazně ovlivnit především ve fázi návrhu stavby, resp. její opravy, k čemuž mohou sloužit i potřebné softwarové nástroje (Schneiderová Heralová, R., 2011). Optimálního využívání finančních prostředků určených pro údržbu a opravy silniční sítě je možné dosáhnout jen pomocí komplexního systému hospodaření s vozovkou. 3 Vývoj a realizace software Vývoji samotného software, kterým lze vyčíslit náklady na dodatečnou údržbu více zatížených silnic nižších tříd, předcházela analýza a stanovení vstupních faktorů pro výpočet těchto nákladů. V první fázi řešení byly identifikovány regiony České republiky, ve kterých došlo v období mezi celostátním sčítáním dopravy 2005 a 2010 k zavedení mýtného (výkonového zpoplatnění) na dálnicích, rychlostních komunikacích a silnicích prvních tříd. Sledován byl vývoj délky zpoplatněných úseků uvedených pozemních komunikací ve všech regionech od zavedení mýtného na dálnicích a rychlostních komunikacích (od 1. ledna 2007) a na silnicích I. tříd (od 1. ledna 2008) až do konce roku Celostátní sčítání dopravy (CSD), které se provádí v pětiletých intervalech, zajišťuje Ředitelství silnic a dálnic České republiky. Zásadní výsledky tzv. roční průměrné denní intenzity (RPDI) jsou na silnicích a místních komunikacích stanovovány pomocí několika krátkodobých průzkumů. Na základě výsledků CSD jsou stanoveny výpočtové výhledové koeficienty růstu dopravy pro následující období (TP 225, 2012). Metodika CSD v roce 2010 oproti roku 2005 a předchozí přinesla několik změn. Z důvodu využití výsledků došlo v roce 2010 např. ke změně v započítání nákladních souprav do výsledků a pro zdůraznění této změny bylo upraveno i označení kategorií vozidel. Výpočet hodnoty intenzity těžkých nákladních vozidel (TNV) zůstal zachován. Pro zjištění stavu konstrukce vozovky na sledovaném úseku pozemní komunikace z hlediska únosnosti vstupuje hodnota TNV do výpočtu stanovení zbytkové doby životnosti pozemní komunikace. Dalším krokem řešení bylo určení úseků, kde na nezpoplatněných silnicích mezi léty 2005 až 2010 došlo k vyššímu nárůstu intenzity těžkých nákladních vozidel, než by odpovídalo jejich předpokládanému nárůstu. Soubory dat z obou sčítání dopravy byly převedeny do aplikace Excel, seřazeny podle označení sčítacích úseků a dále rozděleny na dílčí části podle jejich umístění v jednotlivých krajích ČR. Seřazeny a zvýrazněny byly nezpoplatněné úseky silnic oproti zpoplatněným úsekům, kde došlo k nejvyšším nárůstům intenzit TNV v jednotlivých regionech. Na reprezentativním vzorku vybraných nezpoplatněných úseků silnic II. a III. tříd, u kterých došlo k výraznému nárůstu intenzity TNV v období 2005 až 2010 byla pro hodnoty TNV v obou letech sčítání přiřazena odpovídající třída dopravního zatížení (obr. 1 vlevo) a bylo sledováno, zda u úseků došlo ke změně třídy dopravního zatížení v uvedeném období (obr. 1 vpravo). Očekávané třídy dopravního zatížení (TDZ) se užívají podle ČSN pro stanovení dopravního zatížení vozovek pozemních komunikací a jsou vyjádřeny hodnotami průměrné denní intenzity provozu těžkých nákladních vozidel (TNV) pro všechny jízdní pruhy.

3 Obr. 1 Histogram četnosti úseků silnic nižších tříd s nejvyšší změnou intenzit TNV mezi léty 2005 a 2010 (vlevo) a odpovídající změna třídy dopravního zatížení uvedených úseků (vpravo) Při výpočtu návrhu a posouzení vozovek vstupuje do výpočtu tzv. návrhová náprava, zastupující zatížení při běžném silničním provozu s charakteristikou: zatížení nápravy 100 kn a průměrný dotykový tlak 0,55 MPa. Návrhová náprava vychází z vyhlášky Ministerstva dopravy a spojů 341/2002 Sb., o schvalování technické způsobilosti a technických podmínkách provozu silničních vozidel na pozemních komunikacích. Návrhovou hodnotu celkového počtu náprav pak lze stanovit z návrhové hodnoty celkového počtu přejezdů TNVcd, stanovenou z průměrné hodnoty denní intenzity provozu TNVk v (dílčím) návrhovém období se zohledněním dílčích součinitelů (např. součinitel intenzity provozu, součinitel vyjadřující podíl intenzity TNV na nejvíce zatíženém jízdním pruhu, součinitel spektra hmotnosti náprav TNV atd., viz TP 170, TP 87. Skutečné statistické údaje o rozdělení zatížení na nápravách různých typů nákladních vozidel lze získat ze souboru dat systému vážení vozidel za pohybu WIM (Weight In Motion). Systém WIM je zabudován v krytové vrstvě vozovky a měří dynamické účinky na vozovku, které jsou vyvolány jednotlivými koly nebo soukolími jedoucích vozidel (poznatky o vysokorychlostním vážení shrnuje Metodika pro navržení a provoz systémů vážení vozidel za pohybu (WIM) pro silnice, mosty a tunely, 2014). Úseky nezpoplatněných silnic s výrazným nárůstem intenzity těžkých nákladních vozidel z údajů CSD v období 2005 a 2010 byly porovnány s úseky z dotazníkových šetření, kde podle správců silnic nižších tříd došlo k objíždění zpoplatněných úseků těžkými nákladními vozidly. Dotazníkové šetření ukázalo, že v každém z hodnocených krajů existuje zpoplatněný úsek, který je těžkými nákladními vozidly objížděn. Dále bylo cílem dotazníkového šetření zjistit, jakým způsobem hodnotí jednotlivé kraje stav vozovek a zda využívají ke kvantifikaci dodatečných nákladů na opravu vozovek nějaký software. Výsledky první fáze jsou podrobně popsány v dílčí zprávě projektu Technologické agentury ČR č. TD Velmi přínosné pro zjištění stavu konstrukce vozovky byly výsledky z měření nedestruktivním zařízením, konkrétně rázovým zatěžovacím zařízením FWD (Falling Weight Deflectometer) a georadarem. Ve druhé fázi řešení byly stanoveny nepříznivé faktory degradace silnic nižších tříd. Nezbytné bylo také provést posouzení vlivu dopravního zatížení na úsecích, u kterých došlo k nárůstu intenzity TNV v období 2005 až Nepříznivými faktory, které ovlivňují stav a úroveň pozemních komunikací, je nárůst intenzity těžkých nákladních vozidel na úsecích neodpovídajících předpokládanému vývoji intenzit dopravy a přetěžování silničních vozidel nad jejich povolenou hmotnost. Dalším významným předpokladem je správné navržení konstrukce vozovky (klimatické podmínky, dopravní zatížení a skladba konstrukce vozovky), dále se jedná o samotný způsob provedení stavby, tedy zda byly použity kvalitní podklady, dodržena tloušťka a předepsané parametry konstrukčních vrstev a zda byla komunikace správně odvodněna. Neopomenutelným faktorem je i hodnocení stavu vozovky a způsob sledování jejího vývoje pro účely optimálního plánování údržby a oprav a v neposlední řadě dostatek finančních prostředků na provádění údržby a oprav pozemních komunikací. Pokud je konstrukce vozovky navržena podle platných předpisů, je z pohledu správce nutné analyzovat změnu její celkové doby životnosti při krátkodobě nebo dlouhodobě vyšším zatížení především těžkými vozidly TNV a provést taková opatření, aby se minimalizovala úroveň poškození, kterou tato změna přinese. V důsledku nepředpokládaného nárůstu zatížení především těžkými vozidly TNV (i v případě odklonu silniční dopravy z výkonově zpoplatněných silnic na silnice nižších tříd)

4 může být zásadně snížena celková doba životnosti konstrukce vozovky především silnic nižších tříd navržených v třídě dopravního zatížení IV VI (kde TNV = 0 až 500) v návrhovém období (obr. 2). V tomto grafu jsou také barevně vyznačeny úseky silnic II. a III. tříd, u kterých došlo k nárůstu intenzity TNV v období Lze konstatovat, že nejčastěji dochází ke snížení celkové doby životnosti konstrukce vozovky o 5 až 10 let. Tato skutečnost může být zmírněna, pokud jsou dotčené silnice navrženy pro vyšší třídu dopravního zatížení, anebo v průběhu životního cyklu konstrukce vozovky dojde k zásadnímu snížení intenzity TNV na pozemní komunikaci. Obr. 2 Graf vyjadřující dlouhodobou změnu TNV na úsecích PK podle TDZ s barevným vyznačením úseků, u kterých došlo ke změně intenzity TNV v období V dalších krocích řešení byly jednotlivým kritériím vyplývajících z dosavadního výzkumu přiřazeny váhy, které byly stanoveny v souladu s degradací vozovek různých konstrukcí způsobené případným nárůstem dopravy v důsledku zpoplatnění (především váhy analyzované z modelu krátkodobé a dlouhodobé objízdné trasy). V návaznosti na terénní šetření byly kombinovány výsledky rázovým zařízením FWD a georadarem. Výsledkem měření rázovým zařízením FWD jsou průběhy průhybů na jednotlivých snímačích pod definovaným zatížením, charakterizujícím účinek zatížení těžkými nákladními vozidly v délce měřeného úseku. Pro hodnocení únosnosti netuhých vozovek se provádí výpočet rázových modulů pružnosti (Er) pro asfaltové vrstvy, podkladní vrstvy a podloží (pomocí programů pro zpětný výpočet) a následný výpočet zbytkové životnosti, popř. návrh zesílení vozovky na jednotlivých měřených bodech, které slouží jako podklad pro tvorbu homogenních sekcí (hodnocení únosnosti úseků zařazených do plánu oprav). Výsledkem měření pomocí georadaru je hloubkový řez s uvedením tlouštěk konstrukčních vrstev vozovky a zjištění anomálních míst (změn kvality vrstev vozovky či podloží). K posouzení, zda anomálie mají vliv na únosnost vozovky, je třeba provést kontrolní ověření situováním průzkumných vrtů/sond do těchto míst. Výsledky měření obou zařízení lze s výhodou kombinovat a vytvářet homogenní sekce úseků vozovek. Současně je nutné provést klasické metody diagnostického průzkumu (vizuální prohlídka se záznamem poruch pro hodnocení stavu poruch dle TP 87, odběry jádrových vývrtů či kopaných sond, včetně provedení laboratorních zkoušek na odebraných vzorcích). Zjištění stavu konstrukce vozovky z hlediska poruch a únosnosti se následně odráží v ekonomickém posouzení navržené technologie. Ekonomické aspekty závisejí především na celkové ceně za provedení údržby, nebo opravy, a předpokládané životnosti údržby, nebo opravy v závislosti na třídě dopravního zatížení. Ocenění technologií údržby a oprav vozovek bylo jedním z klíčových parametrů pro výpočet ekonomických nákladů na degradaci vozovek nižších tříd. Metoda zjištění těchto ocenění vycházela z výběru technologií pro silnice II. a III. tříd (TP 87), z analýzy skutečných nákladů na údržbu a opravy vozovek (z průzkumu cen uveřejněných zakázek) a modelováním v programu ASPE 9 (podle třídníku prací OTSKP-SPK). Z výsledků modelování v programu ASPE byly vytvořeny vzorové příklady ocenění technologií údržby a opravy silnic II. a III. tříd (tab. 1), které jsou oceněny bez započítání nákladů, které je potřeba vždy investovat v průběhu návrhového období (náklady na čištění krajnic a příkopů, obnova svodidel, směrových sloupků, dopravních značek atd.).

5 Tabulka 1 Ocenění vzorových technologií údržby a opravy v programu ASPE na 1 km délky vozovky OCENĚNÍ TECHNOLOGIÍ V PROGRAMU ASPE V KČ TECHNOLOGIE ÚDRŽBY A OPRAVY SILNIC II. A III. TŘÍDY Všeobecné konstrukce a práce Zemní práce Komunikace Ostatní konstrukce a práce Celkem Oprava nátěrem jednovrstvým Kč Kč Kč Kč Oprava emulzním kalovým zákrytem Kč Kč Kč Oprava mikrokobercem Kč Kč Kč Oprava velmi tenkým kobercem (BBTM) Oprava recyklací za horka (REMIX) Oprava recyklací za horka (REMIX PLUS) Výměna obrusné vrstvy (ACO) Recyklace za studena + mikrokoberec Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Kč Recyklace za studena + ACO Kč Kč Kč Výměna obrusné a ložní vrstvy (ACO+ACL) Kč Kč Kč Kč Kč Rekonstrukce komunikace Kč Kč Kč Kč Kč Výše popsané výsledky provedeného výzkumu jsou součástí software, navrženého pro vyčíslení nákladů na dodatečné opravy silnic nižších tříd. Vývoj software a jeho naprogramování probíhalo v programovacím jazyce VBA. Software je nazván SW HENDS (software pro hodnocení ekonomických nákladů degradace silnic obr. 3) a je rozdělen do následujících částí: Vstupy a modelová část: o Karta údaje o projektu (vstupní informace vkládané do databáze projektu) o Karta dopravní zatížení (softwarové přiřazení dat intenzity dopravy a délky úseku silnice, s možností zpřesnění výpočtu zadáním údajů o provedeném dopravněinženýrském průzkumu, nebo zadání dopravního zatížení z údajů systému vážení vozidel za pohybu) o Karta diagnostický průzkum (kategorizace úseků z údajů diagnostického průzkumu, zadání údajů o provedené opravě, rekonstrukci silnice) o Karta ekonomická rozvaha (výběr technologie opravy za celou dobu životnosti konstrukce vozovky, včetně vzorových a volitelných variant ocenění technologií). Výpočtová a modelová část: o Karta výpočet a posouzení (výpočet a hodnocení zbytkové doby životnosti v návaznosti na třídu dopravního zatížení, snížení doby životnosti oproti předpokládanému stavu vývoje porušení vozovky, modelování přesunu intenzity TNV z více zatížených silnic) o Karta hodnocení ekonomických dopadů (záznam výstupů z hodnocení dodatečných nákladů na opravu silnic nižších tříd na základě vstupních dat, modelování vývoje dopravního zatížení na pozemní komunikaci). 4 Závěr Kvalita vozovky před uvedením do provozu a následně postižení degradačních procesů, které se v její konstrukci objevují v době jejího zatěžování provozem, jsou základními předpoklady pro včasná přijímání opatření, jež vedou k optimálnímu využívání finančních prostředků vynakládaných na jejich výstavbu, údržbu i opravy. Optimalizace využití finančních prostředků na údržbu a opravy je založen na strategii upřednostnění některých úseků před druhými, především těch, u kterých dochází k největším ztrátám v silničním provozu (nehodovost, provozní způsobilost, negativní vlivy na uživatele

6 silnic). Kritéria optimalizace vycházejí z ekonomického posouzení navržené technologie a zohledňuje součet ztrát v silniční dopravě. Pro účely stanovení dodatečných nákladů na údržbu a opravy silnic nižších tříd v důsledku zpoplatnění silnic I. tříd mýtným může sloužit software SW HENDS, který byl vyvíjen v rámci projektu Technologické agentury České republiky č. TD Plánovaný přínos z využití software se pro správce silnic očekává v podobě možnosti efektivního způsobu plánování opravy a údržbu silnic ve vztahu k jejich rozpočtu a k možnosti získat dodatečné finanční prostředky na opravu těchto silnic, neboť může představovat jeden z argumentačních nástrojů pro vyjednávání v získávání finančních prostředků na udržení a stabilizaci jejich infrastruktury. Online software je dostupný všem zdarma po zaregistrování se na webových stránkách Obr. 3 Hlavní okno softwaru SW HENDS 5 Seznam použitých zdrojů ADÁMEK, P., CSANK, P., ŽÍŽALOVÁ, P., 2006: Regionální hospodářská konkurenceschopnost. Praha: Czechinvest, 46 s. BANISTER, D., BERECHMAN, J., 2012: Transport investment and economic development. New York: Routledge, 370 s. ISBN: BERTHELDI, A., 2009: Spravedlivé zpoplatnění silniční a železniční dopravy. IN Vědeckotechnický sborník ČD č. 27/2009. ISSN: Centrum dopravního výzkumu, v. v. i., 2014: Metodika pro navržení a provoz systémů vážení vozidel za pohybu (WIM) pro silnice, mosty a tunely, certifikovaná metodika. ČSN , 2006: Vozovky pozemních komunikací. Základní ustanovení pro navrhování. DELOITTE ADVISORY S.R.O., 2012: Koncepce zpoplatnění silniční infrastruktury a rozvoje mýtného systému v ČR. SCHNEIDEROVÁ HERALOVÁ, R., 2011: Udržitelné pořizování staveb. Ekonomické aspekty. Praha: Wolters Kluwer ČR, a.s., 256 s. ISBN: HRABÁLEK, J., 2011: Degradace dopravy. IN Podnikatel. [online] [cit ]. Dostupné na: MIKUŠOVÁ MERIČKOVÁ, B., STEJSKAL, J.: 2014: Teorie a praxe veřejné ekonomiky. Praha: Wolters Kluwer ČR, a.s., 264 s. ISBN: PEKOVÁ, J., 2011: Veřejné finance. Teorie a praxe ČR. Praha: Wolters Kluwer ČR, a.s., 644 s. ISBN: TP 87, 2010: Navrhování údržby a oprav netuhých vozovek (technické podmínky Ministerstva dopravy ČR). TP 170, 2004 (dodatek 2010): Navrhování vozovek pozemních komunikací - všeobecná část, katalog, návrhová metoda. (technické podmínky Ministerstva dopravy ČR), TP 225, 2012: Prognóza intenzit automobilové dopravy (II. doplněné vydání); EDIP s.r.o., (technické podmínky Ministerstva dopravy ČR). Vyhláška ministerstva dopravy a spojů 341/2002 Sb., o schvalování technické způsobilosti a technických podmínkách provozu silničních vozidel na pozemních komunikacích webové stránky Ředitelství silnic a dálnic, webové stránky Dopravní federace,