Innovatie Projecten Super Stil Wegverkeer (SSW)

Transcriptie

1 Innovatie Projecten Super Stil Wegverkeer (SSW) Ir. H.P. Nugteren, Ing. B.H.P.A.M. The, Dr. Ir. R. Hofman Rijkswaterstaat, Dienst Verkeer en Scheepvaart Samenvatting De Wet Geluidhinder heeft grote consequenties voor de uitvoeringspraktijk van RWS. Bij elke planstudie zal RWS aan moeten geven hoe de gevraagde geluidsnormen behaald zullen worden. Er is momenteel een ontwikkeling gaande die nog verregaander consequenties heeft, namelijk het afspreken van Geluidsproductieplafonds. Om hierop te anticiperen is het uiterst belangrijk om binnen de Landelijke Diensten blijvend maatregelen te ontwikkelen ter beperking van geluidsemissie van de infrastructuur. Door toepassen van innovatieve maatregelen heeft verkeersgroei geen toenemende milieubelasting als gevolg. Super Stil Wegverkeer (SSW) heeft daartoe nieuwe innovatieprojecten opgestart binnen de Dienst Verkeer en Scheepvaart (DVS). SSW is gestart op 1 januari 2008 en loopt tot eind SSW bestaat uit drie projecten: 1. Ontwikkeling en implementatie van Rubber Wegdekken of Poro Elastic Road Surfaces (PERS) 2. Ontwikkeling, implementatie en stimulering van stille banden 3. Doorontwikkeling kansrijke processen en producten om verkeersgeluid te reduceren. 1

2 Startpositie Super Stil Wegverkeer Economische en demografische ontwikkelingen hebben gezorgd voor een sterke toename van het verkeer en vervoer. Hierdoor is op vele plaatsen de geluidshinder toegenomen bij o.a. rijkswegen. Zoals aangegeven in de Nota Mobiliteit geeft het kabinet de voorkeur aan het zoveel mogelijk nemen van bronmaatregelen; op die manier is de geluidsoverlast kosteneffectiever te reduceren dan met hoge geluidsschermen en isolatie. Voor het realiseren van de geluidsdoelstellingen is innovatie onontbeerlijk. Het Innovatieprogramma Geluid (IPG) heeft gezorgd voor een versnelde toepassing voor tweelaags ZOAB met een geluidsreductie oplopend tot 6 db. Met een nog steeds toenemende groei van verkeer en vervoer en sterker wordende bewustwording van de samenleving zal de vraag naar stille wegdekken het komende decennium naar verwachting toenemen. Deze vraag zal zich niet alleen beperken tot een groeiend gebruik van tweelaags ZOAB, maar ook de vraag naar wegdektypen die aanzienlijk stiller zijn dan tweelaags ZOAB zal toenemen. Binnen het IPG was al geanticipeerd op deze vraag door op de proefvakken op Kloosterzande eerste experimenten uit te voeren met poro-elastische (rubber) wegdekken (PERS). Rijkswaterstaat zal de komende jaren de ontwikkeling van deze super stille wegdekken voortzetten, om voorbereid te zijn op de hierboven aangehaalde noodzaak om stille wegdekken met een geluidsreductie van 9 db of hoger te kunnen realiseren. Korte en lange termijn doelstellingen Super Stil Wegverkeer Hoger doel van Super Stil Wegverkeer is blijvend te kunnen voldoen aan de geluidsnormen nu en in de toekomst. Rijkswaterstaat als beheerder van de droge infrastructuur heeft hier baat bij. Dit wordt binnen SSW bereikt door het ontwikkelen van innovatieve producten en processen om geluid te reduceren. Dit gebeurt in nauwe samenwerking met de markt (aannemerij, leveranciers), andere departementen (Ministeries van VROM en EZ) en de industrie (bandenfabrikanten). De ambities die met SSW worden nagestreefd zijn: 1. Het ontwikkelen van een rubber wegdek. 2. Het stimuleren van marktpartijen voor stille banden. 3. Het doorontwikkelen van kansrijke producten, maatregelen en processen voor geluidsreductie. Per ambitie zijn een aantal concrete deelambities benoemd: 1. Het ontwikkelen en implementeren van een rubber wegdek. Fabriceren van PERS in NL of Europa; Snel inzicht in duurzaamheid rubber wegdekken; Optimaliseren aanlegmethodes rubber wegdekken; Rubber wegdek in 2009 in proefvak, binnen 4 jaar in verkeer; Implementatie vanaf start in proces betrekken. 2. Het stimuleren van marktpartijen voor stille banden. Expertmeeting met bandenfabrikanten; Prijsvraag Stille Banden. 2

3 3. Het doorontwikkelen van kansrijke producten en processen voor geluidsreductie. Benutten (inter)nationale kennis en ervaring; Differentiatie effecten en maatregelen naar doelgroepen; Toepassingsmogelijkheden Modieslab doorontwikkelen; Onderzoeken doorontwikkeling drielaags ZOAB (bijv. GROAB ); Onderzoeken nu nog niet bekende kansrijke producten en processen. Resultaten van de proefvakken te Kloosterzande. In het kader van het Innovatieprogramma geluid (IPG) zijn op Kloosterzande 41 proefvakken aangelegd. Doel van deze vakken om de akoestische eigenschappen van wegdekken te optimaliseren en om de proefvakken een initiële geluidsreductie te demonstreren van 9 db(a) t.o.v. de referentie DAB 16. Voor de akoestische optimalisatie van het wegdek is een Akoestische Optimalisatie Tool (AOT) ontwikkeld die een verdere ontwikkeling is van het hybride geluidsmodel SPERoN. Het eerste deel van het model bestaat uit een fysische beschrijving van de geluidsproductie dat tot stand komt door het contact tussen diverse typen wegdekken en personen en vrachtwagenbanden. Anderzijds bestaat het model uit een database waarin voor een breed geluidsspectrum de grootheden textuur, absorptie, doorlatendheid en mechanische impedantie zijn opgenomen. De reeds bestaande meetgegevens uit monitoringsvakken zijn in deze database opgenomen. De metingen op Kloosterzande vullen significant de bestaande database aan. Het is reeds bekend dat tweelaags ZOAB t.ov. het referentie wegdek DAB 0/16 een geluidsreductie geeft van 6 db(a). Op de proefvakken te Kloosterzande is ten doel gesteld om een 9 db stiller wegdek te demonstreren. Raadpleging van de vakliteratuur, maar ook door intensieve contacten met internationale deskundigen op het vakgebied tonen aan dat zo n grote geluidsreductie op korte termijn niet haalbaar is met behulp van bitumineuze mengsels, maar dat de zogenaamde poro-elastische wegdekken hiertoe wel in staat zijn. 3

4 Foto 1: overzicht foto poro-elastische proefvakken te Kloosterzande Foto 2: detailfoto Japanse PERS- proefvak Via internationaal contact met vakspecialisten bleek het Japanse poro-elastische wegdek, PERS (Poro-Elastic Road Surface) te voldoen aan de wens om tot zo n grote geluidsreductie te komen. Daarom zijn op Kloosterzande een drietal proefvakken, elk met een lengte van 40 m, breedte van 3.75 m voorzien van een toplaag van PERS. De tussenlaag bestond uit SMA 0/11. Door M+P zijn de geluidsmetingen in een tussenrapport gerapporteerd. In tabel 1 is een overzicht van de CPX geluidsmetingen op Kloosterzande. Tabel 1 wegdek CPX niveau in db(a) Oplevering band A Robust CPX AOT DAB oud - -97, 00 - ISO (Europees referentie mengsel voor akoestisch onderzoek 94,90 93,20 94,30 50 mm ZOAB 0/16 96,50 94,50 95,10 25 ZOAB 2/ mm ZOAB 8/11 90,30 87,20 88,90 30 mm SMA 0/8 96,40 94,40 96,10 40 mm DAB 0/16 96,30 94,00 95,70 PERS 1 (Japanse poro-elastische tegels) 87,30-91,20 De eerste CPX geluidsmetingen zijn uitgevoerd direct na aanleg in het voorjaar in het kader van de opleveringsmetingen. De vervolg CPX metingen in het kader van het Robust CPX en het AOT onderzoek zijn in het najaar van 2007 uitgevoerd. De gemeten CPX-niveau s voor band A bij 80 km/h op verschillende proefvakken te Kloosterzande. Opgemerkt wordt dat deze waarden niet gecorrigeerd zijn voor de temperatuur. Hieruit kunnen we concluderen dat: 4

5 Tijdens de opleveringsmetingen er in het algemeen een hoger geluidsniveau gemeten is dan tijdens de Robust CPX -metingen en tijdens de AOT-metingen; Slechts het proefvak 32, PERS 1, een duidelijker lager geluidsniveau laat zien tijdens de opleveringsmetingen. Wanneer we op basis van deze metingen de geluidsreductie voor band A bij 80 km/h op het proefvak PERS 1 ten opzichte van het DAB 0/16 bepalen, zien we inderdaad een significant verschil. Na temperatuur correctie ligt de geluidsreductie voor band A bij 80 km/h op PERS 1 ten op zichte van DAB 0/16 (vak 23) tussen 8,5 en 9 db. Voor de AOT-metingen ligt de geluidsreductie tussen 4,5 en 5 db(a) Een analyse heeft aangetoond dat er inderdaad significante verschillen optreden tussen de gemeten geluidsniveaus tijdens de opleveringsmetingen en tijdens de AOT-metingen. Vooral bij de Japanse rubberen proefvakken zijn er tijdens de AOT-metingen significant hogere geluidsniveaus gemeten (ongeveer 3,5 db). Een spectrale analyse toont aan dat deze verschillen vooral optreden door een significante geluidstoename in het laagfrequente deel van het spectrum. Ook bij proefvak 37, bestaande uit een 15 mm Regupol 6510 G toplaag en een 55 mm PAC 11/16 tussenlaag, zien we een afname van de geluidsreductie. Deze afname ligt rond 2 db. Het is bekend dat het geluidsniveau van proefvak 23, DAB 0/16, lager is dan het standaard DAB. Dit blijkt ook wanneer de resultaten van het proefvak vergeleken worden met de resultaten van oud DAB. Hier zit een verschil tussen van ongeveer 3 db. In de praktijk zal de referentie ergens tussen de waarden van deze twee vakken in liggen. Wanneer we hier van uitgaan kunnen we concluderen dat de Japanse PERS matten in potentie een geluidsreductie van 10 db hebben. Het blijkt echter dat tijdens de AOT de potentiële geluidsreductie ongeveer 3,5 db lager uitvalt. Een mogelijke verklaring hiervoor zijn de verschillen in lucht en wegdektemperatuur tijdens de verschillende metingen (het luchttemperatuurverschil was bijna 14 graden). Het lijkt er dus op dat de stijfheid van de rubberen wegvakken verandert door de temperatuur. Daarnaast is op locatie gebleken dat er bij een koudere luchttemperatuur naden tussen de rubberen tegels aanwezig zijn. Bij een toenemende lucht temperatuur worden deze kleiner en verdwijnen zelfs in zijn geheel. Waarschijnlijk wordt dus ongeveer 2 db van het gevonden verschil verklaard door de veranderende stijfheid van het rubber onder invloed van de temperatuur. De 1,5 extra afname van de geluidsreductie van de PERS matten t.o.v. van het Regupol wordt waarschijnlijk veroorzaakt door het ontstaan van de naden tussen de rubberen tegels. Geconcludeerd kan worden dat het gebruik van een poro-elastische wegdek in potentie een geluidsreductie van 10 db(a) kan opleveren. In het vervolg onderzoek in het kader van SSW zullen met name temperatuursinvloeden, veiligheidsaspecten (stroefheid) en duurzaamheid (rafeling) nader onderzocht moeten worden. 5

6 Proef Rubber Wegdek Proeflocatie verzorgingsplaats De Brink op rijksweg A50 Op korte termijn is er behoefte aan de vervanging van de proefvakken die op de parallelbaan van de A50 bij de verzorgingsplaats De Brink zijn ingericht. Het betreffen de proefvakken die in het kader van het project Wegen naar de Toekomst zijn aangelegd. Een deel bestaat uit een wegvak waar Helmholtz elementen zijn verwerkt; het andere wegvak is voorzien van Rollpave. Dit biedt SSW de mogelijkheid om op deze locatie een tweetal nieuwe poro-elastische proefvakken aan te leggen. In tegenstelling tot de proefvakken te Kloosterzande zullen deze vakken worden gebruikt onder beperkt verkeer. Dit betekent dat er naast de akoestische eisen ook voldaan moet worden aan eisen t.a.v. veiligheid en duurzaamheid. Het eerste proefvak (PERS) zal bestaan uit een onderlaag van PA 16 (ZOAB 0/16) waarop een poro-elastische (rubber) toplaag wordt aangebracht. Het tweede vak heeft een AC 16 base (DAB 0/16) onderlaag met een poro-elastische toplaag. Bij de keuze van de rubberen toplaag zal gebruik gemaakt worden van de ervaring die met de proefvakken te Kloosterzande is opgedaan. Onderzocht wordt of het mogelijk is om het Japanse PERS, dat in Kloosterzande uit tegeltjes van 1 m*1 m bestond, op rol gefabriceerd en geleverd kan worden en in-situ te verlijmen is met de bitumineuze tussenlaag. Een tweede mogelijkheid is om gebruik te maken van een poro-elastische toplaag van Europees fabrikaat. In beide gevallen moeten de PERS vakken voldoen aan eisen ten aanzien van duurzaamheid (rafeling), veiligheid (stroefheid, remvertraging) en akoestisch gedrag (geluidsreductie > 8 db(a)). Onderzoeksopzet De proefvakken onder beperkt verkeer zullen aan (minimum) veiligheidseisen moeten voldoen. Daartoe zal tenminste, vooraf aantoonbaar, moeten worden voldaan aan de eisen ten aanzien van de stroefheid, de remvertraging en de hechting conform de gangbare normen zoals in tabel 2 benoemd. Het meetprogramma van de stroefheidmetingen zal op basis van de resultaten gedurende de proeftijd kunnen worden aangepast. Indien uit de proeven blijkt dat ruimschoots aan de minimale eisen wordt voldaan, kunnen de stroefheidmetingen (gedeeltelijk) vooraf worden beëindigd om onnodige schade aan het proefvak te voorkomen. Daarnaast zal een akoestisch meetprogramma op vrachtwagens en personenwagens worden uitgevoerd vergelijkbaar met het meetprogramma te Kloosterzande. Met de beschikbare Akoestische Optimalisatie Tool (AOT) zullen akoestische predicties gemaakt worden. 6

7 Op basis van de levensduurverwachting van de aannemer wordt een minimale duur van de proef met de aannemer afgesproken. Om het verkeer niet onnodig te hinderen wordt de eis gesteld dat in geval van schade aan de rubber deklaag die voor het overeengekomen einde van de proef de veiligheid voor de weggebruiker in gevaar brengt, de aannemer binnen een afgesproken termijn zal overgaan tot reparatie, vervanging door een gelijkwaardig alternatief, of, in het uiterste geval, vervanging door een standaard deklaag waarmee feitelijk de proef voortijdig eindigt. Na afloop van de overeengekomen minimale proefperiode zal de proef worden verlengd tot het einde van de feitelijke levensduur waarna de aannemer zorg zal dragen voor een vervanging van het wegdek door een vooraf overeengekomen deklaag. Daarbij wordt vooraf een redelijke maximale termijn overeengekomen. De afwegingen ten aanzien van de veiligheid en de levensduur van het proefvak zullen altijd indien mogelijk in overleg met, maar ter uiteindelijk inzicht, afweging, keuze en verantwoording van de beheerder zijn. Nr Omschrijving Omschrijving (DT = temperatuursafhankelijk) Methode Eis In-Situ onderzoek vlakheid bij openstelling, incl. onderlaag Viagraaf+ARAN, C5 ook IRI spoordiepte, bij aanvang, afhankelijk van ARAN n.t.b. noodzaak herhalen stroefheid: remvertraging (geblokkeerd wiel) bij DVS-methode 5,2m/s 2 openstelling, en na 1, 2, 4, 8, 16 en 32 weken (ΔT); afhankelijk van noodzaak natte stroefheid (50 km/u), bij openstelling, en RAW-150 0,4 na 1, 2, 4, 8, 16 en 32 weken; droge stroefheid (70 km/u), na 0, 8, 16 en 32 weken (ΔT); RAW-150 0,68 6 Rolweerstand (ΔT) TUG-trailer n.t.b. doorlatendheid bij openstelling: 7 lucht (Luchtdrain); water (Becker, Europees); Becker 8 (Europees) geluid (ΔT): (via M+P, post 13,14 en 15) textuur, bij openstelling en na 8 en 16 weken (ook ten behoeve van AOT), absorptie en stromingsweerstand CPX, conform de Silvia-procedure uitgevoerd na minimaal vier weken; SPB, conform de Silvia-procedure uitgevoerd na minimaal vier weken; CPX vanaf openstelling, in tenminste 32 weken met een spreiding in de buitentemperatuur, dag en ook nacht Conform AOTmethode (ISO13473) CPX, cf Silvia SPB, cf Silvia CPX n.v.t. n.v.t. n.v.t. n.t.b. Tabel 2: deel van de geplande in-situ tests 7

8 Nr Omschrijving Omschrijving (DT = temperatuursafhankelijk) Laboratorium onderzoek Methode 23 laagdikte (opleveringscontrole); Boring 24 hechting (directe trekproef) PERS - onderlaag; Din-proef 25 rafelingsgevoeligheid; RSAT 26 Duurzaamheid STUVA 27 Stroefheid (ΔT); Wehner/Schulze 28 verdeling holle ruimte over de hoogte van de rubber; CT-Scan 29 samenstelling (granulaat, bindmiddel); n.t.b. 30 weerstand tegen chemische inwerking van o.a. olie, brandstoffen; n.t.b Geluidsreductie: bepaling materiaaleigenschappen en opp. eigenschappen tbv AOT, Stijfheid: Mechanische impedantie (Δt): 0, graden (tbv AOT) Massa- Veersysteem 33 Rolweerstand (ΔT) p.m. Drum 34 vorst/dooi bestendigheid 35 statische indrukking, temp afhankelijk 36 brandbestendigheid in lab waterbestendigheid rubber, temp afhankelijk Totaal Tabel 3: geplande laboratoriumproeven. Als alle onderzoeksresultaten bekend en gerapporteerd zijn zal DVS een preadvies uitbrengen over de mogelijkheden en onmogelijkheden van rubberen wegdekken. Het preadvies zal ook ingaan op de vervolgfase. Indien uit de proef nog vragen naar voren komen zal er mogelijk nog een pilot worden uitgevoerd om de verdere ontwikkeling van het rubber wegdek te ondersteunen. Indien de resultaten voldoende positief zijn, zal het concept van een poro-elastische wegdek verder worden opgeschaald door het toepassen van het concept onder normaal verkeer en over een grotere weglengte (min. 5 km). Dit kan zowel een rijksweg of een lagere orde weg zijn. Er wordt in dit geval overwogen om hiervoor een prijsvraag uit te schijven. 8

9 Stille banden Context SSW richt zich op de ontwikkeling van stille wegdekken. Een ontwikkeling die hier parallel aan loopt is het stimuleren van de ontwikkeling van stillere banden. Dit is een ontwikkeling die technisch gezien door de bandenbranche moet worden gerealiseerd, maar die vanuit de rijksoverheid kan worden gestimuleerd. De geluidseis voor banden wordt de komende jaren in Europees verband aangescherpt. De ministeries van VROM en V&W hebben dan ook de ambitie geformuleerd dat de komende twee jaar het bandengeluid moet worden verminderd. DVS is gevraagd om een prijsvraag te organiseren om de bandenbranche uit te dagen om stille banden te ontwikkelen die ook voldoen aan de aspecten veiligheid en zuinigheid. Momenteel wordt Het Nieuwe Rijden breed uitgedragen en in analogie daarmee kan er gesproken worden over De Nieuwe Banden. Expertmeeting met de bandenbranche Alvorens de prijsvraag wordt uitgeschreven zal er een expertmeeting met de bandenbranche worden georganiseerd om draagvlak voor de ontwikkeling van De Nieuwe Banden te verkrijgen. De ambitie voor de eerste expertmeeting is het Out of the Box delen van State of the Art kennis en ervaring in beide onderzoeksvelden om te komen tot een mogelijke inventarisatie van geïntegreerde oplossingsrichtingen die tot meerwaarde kunnen leiden voor de ontwikkeling van de gecombineerde producteigenschappen Stil, Zuinig en Veilig. Meer concreet wordt gestreefd naar: Het inventariseren van kansen en bedreigingen ten aanzien van mogelijke combinatie Geluid (zijn reducties complementair?), Zuinigheid (rolweerstand) en Veiligheid (wrijvingsweerstand); Het inventariseren van kansen en bedreigingen voor gecombineerde ontwikkeling; SWOT analyse, sterke en zwakke punten van stille banden en/of stille wegdekken (veilig, zuinig); De inventarisatie van een gedeelde Visie op functiemenging en scheiding wegdek en band Prijsvraag Nieuwe Banden De uitkomsten van de expertmeeting zijn bepalend voor de invulling van de prijsvraag. Hoofddoel van de prijsvraag is belemmeringen weg te nemen voor het ontwikkelen, produceren, aanschaffen en gebruiken van De Nieuwe Banden en daardoor bijdragen aan het stiller worden van het wegverkeer. Er zal dus zowel aandacht moeten zijn voor de aanbodkant (productie nieuwe banden door fabrikanten) als de vraagkant (verkoop Nieuwe Banden door garages, fitters en consumentengedrag). Er is nog geen keuze gemaakt hoe de prijsvraag wordt ingericht, doch er zijn twee scenario s mogelijk die respectievelijk aanbod- en vraaggericht zijn. 1. Aanbodgericht. Er wordt een mogelijkheid geboden voor een aantal fabrikanten om De Nieuwe Banden te ontwikkelen en te laten onderzoeken op de aspecten veilig, stil en 9

10 zuinig. Voor personenautobanden is er al een redelijk beeld van de mogelijkheden. Er is nog veel minder bekend over het segment banden in de middencategorie, dat wil zeggen bandenmaten voor bestelauto s en SUV s. Naast een tegemoetkoming in de ontwikkelkosten bestaat de beloning in het voorzien van het daarvoor relevante wagenpark van het ministerie van V&W met de winnende band. Een afgeleide is de aandacht in pers en publiciteit die gegenereerd wordt. 2. Vraaggericht. Hierbij wordt de prijsvraag gericht op het stimuleren van de verkoop van De Nieuwe Banden door garages en fitters. Er wordt uitgegaan van het feit dat de nieuwe band in wezen al geproduceerd kan worden. In dit scenario ligt het zwaartepunt in verdere datacollectie en dataverwerking om te onderzoeken wat de geluidsreducerende mogelijkheden zijn van de huidige Nieuwe Banden. Ook hier kan de beloning zijn om de winnende band(en) aan te brengen op het daarvoor relevante wagenpark van het ministerie van V&W, met de daaraan gekoppelde pers en publiciteitsaandacht. Nog dit jaar zal mede op basis van de uitkomsten van de expertmeeting een keuze worden gemaakt over de vorm en invulling van de prijsvraag. Doorontwikkeling kansrijke processen en producten om verkeersgeluid te reduceren Binnen dit SSW project wordt een (inter)nationale inventarisatie gedaan naar potentiële veelbelovende technieken en processen om geluid te reduceren. Er kan hierbij gedacht worden aan de differentiatie van wegdekken voor doelgroepen zoals vrachtverkeer, het gebruik van verkeersdempende elementen voor verhardingen en het gebruik van nieuwe stille deklagen zoals Modieslab en Drielaags-ZOAB, het zogenaamde GROAB. Het bestaande internationale IPG netwerk wordt gebruikt om een complete state-of-the-art te krijgen. Nadat de inventarisatie is afgerond zal de markt worden uitgedaagd om door middel van een prijsvraag of andersoortige uitvraag innovatieve processen en producten in te dienen. Een selectie van veelbelovende technieken en processen zal leiden tot voorstellen voor pilots. Een woord aan dank aan ir. W. Schwanen en G.J. van Blokland (beiden M+P raadgevende Ingenieurs) voor hun inhoudelijke bijdrage. 10