Samenvatting onderzoek lichtreflectie

Transcriptie

1 Samenvatting onderzoek lichtreflectie Datum: Versie: 1.1 Definitief Auteur: Dirk Hetebrij Input expertise fabrikant: Piet Zijlstra (Duurzaamheidsparagraaf en O&O) Onderwerp: Onderzoek lichtreflectie RWS banden, wegmarkering en elementenverharding 1. Onderzoek lichtreflectie In opdracht van de gemeente Stadskanaal en de provincie Groningen heeft een voor Nederland uniek praktijkonderzoek plaats gevonden. Met het onderzoek zijn licht- en lichtreflectiemetingen uitgevoerd aan RWS banden, wegmarkering en elementenverharding zowel onder droge- als natte condities. De scope van het onderzoek betrof de dagzichtbaarheid maar vooral de nachtzichtbaarheid vanwege de verminderde zichtcondities tijdens donkerte. De metingen hebben plaats gevonden 1 tot 3 ½ jaar na aanleg, zodat veroudering en vervuiling zijn meegenomen in het onderzoek. De metingen, analyse en aanbevelingen zijn uitgevoerd door Light Surface Control uit Houten. 1

2 Bij het onderzoek behoren twee rapporten waarvan enkele conclusies en aanbevelingen hier worden samengevat. Figuur 1: beelden van de uitgevoerde licht- en reflectiemetingen. Links- provincie Groningen N355 -RWS banden. Rechts- gemeente Stadskanaal Luxemburglaan betonstraatstenen. Bron: Light Surface Control. De expertise producent is Kijlstra Bestrating met vestigingen in Veendam en Drachten. Reflexstone banden en betonstraatstenen hebben een toevoeging in het mineraal aggregaat van een witte gecalcineerde steenslag (Luxovit ) in de deklagen. Hierdoor wijzigen zich de lichtreflectie-eigenschappen ten opzichte van de traditionele soorten. De producten zijn bedoeld voor een verhoogde dagen nachtzichtbaarheid van banden en elementverhardingen onder zowel drogeals natte condities. Een oppervlak met een hogere lichtheid reflecteert meer licht dan een donker oppervlak bij een zelfde belichting. Door de toevoeging van de witte steenslag verkrijgen de Reflexstone producten ook een enigszins ruwere macrotextuur hierdoor is het oppervlak visueel gezien niet vlak wat belangrijk blijkt voor de lichtreflectie, zowel bij koplamp- als openbare verlichting. Figuur 2: Reflexstone betonstraatstenen met een witte steenslag aan het oppervlak. 2

3 2. RWS Banden De RWS banden zijn onderzocht op provinciale wegen in de omgeving van Grijpskerk (N355) en Farmsum (N991) en aan de Atlantislaan te Stadskanaal. Een belangrijke conclusie van het onderzoek is dat de veel toegepaste traditionele grijze betonbanden wat betreft nachtzichtbaarheid onder vochtigeof natte condities op betrekkelijk korte zichtafstanden onzichtbaar kunnen worden ten opzichte van de asfaltverharding in tegenstelling tot de Reflexstone banden. Ook de dagzichtbaarheid van Reflexstone banden is kwantificeerbaar hoger ten opzichte van de grijze betonbanden. De banden zijn samen en analoog aan wegmarkering gemeten waardoor de resultaten onderling zijn te vergelijken. Voor de aanbeveling voor openbare verlichting wordt geadviseerd om de weegfactor voor visuele geleiding verder te differentiëren en te kwantificeren. Figuur 3: Reflexstone RWS banden rotonde Farmsum (N991). Bron: Kijlstra bestrating 3. Elementenverharding Reflexstone betonstraatstenen in de kleuren grijs en wit zijn onderzocht op kruisingsvlakken in een woonwijk te Stadskanaal (Luxemburglaan) in vergelijking met traditionele rode gebakken klinkers. De scope betrof hier openbare verlichting in woonwijken in samenhang met lichtreflectie van de wegverharding. De Reflexstone betonstraatstenen hebben wat lichtreflectie betreft een gemeten hogere lichtheid en een lagere spiegelfactor met minder spiegeleffecten dan de rode (gebakken) klinkers. De openbare verlichting in woonwijken heeft naast een functie voor sociale veiligheid (fietsers-voetgangers) ook een verkeersfunctie inclusief conflictgebieden bij relatief lage snelheden en kleine stopafstanden 3

4 (automobilisten en scooters). Met name deze conflictgebieden zijn een aandachtspunt bij het eventueel dimmen of verlagen van de verlichtingsniveaus in woongebieden. In toekomstige aanbevelingen voor openbare verlichting zou dit kunnen leiden tot een verhoogd verlichtingsniveau voor dergelijke conflictgebieden of een accentuering hiervan door een wegverharding met een zichtbaar verhoogde lichtreflectie zoals toegepast aan de Luxemburglaan in Stadskanaal. Figuur 4: conflictgebieden zijn een aandachtspunt in de openbare verlichting voor woonwijken. Naast de lichtheid blijkt ook de micro- en macrotextuur van de wegverharding een grote rol te spelen in het waar te nemen visuele beeld. Een enigszins ruwere textuur als Reflexstone zorgt voor alzijdig verstrooiend diffuus licht aan het oppervlak van de verharding met een goede dwarsgelijkmatigheid. Aan de Luxemburglaan te Stadskanaal is duidelijk visueel waarneembaar dat er donkere plekken ontstaan aan de overkant van de masten ter plaatse van de spiegelende rode klinkers. Figuur 5: Stadskanaal Luxemburglaan - invloed textuur op de lichtreflectie met openbare verlichting. Verschil in lichtreflectie tussen spiegelende rode gebakken klinkers en meer diffuse betonstraatstenen Reflexstone. 4

5 In woonwijken is dit van belang omdat door de relatief lage lichtpunthoogten en brede wegprofielen de spiegelende reflectie van de wegverharding in het dwarsprofiel eerder wordt aangesproken dan bij stroomwegen met over het algemeen hogere lichtmasten. Figuur 6: dwarsprofiel van een wegprofiel waarbij aan de overkant van de mast meer de spiegelende reflectie van de wegverharding zal worden aangesproken door de lagere hoek van lichtinval ten opzichte van de wegverharding. Zwarte pijl is lichtinval. Rode- en blauwe pijlen zijn gereflecteerd licht. Sinds lange tijd wordt de lichtkwaliteit voor woonwijken in horizontale- en verticale verlichtingssterkten [lux] weergegeven. Dit is het opvallend licht zonder rekening te houden met de reflectie-eigenschappen van banden en wegverhardingen. Maar dezelfde aanbeveling leidt op een zwarte donkere wegverharding tot een andere mate van comfort als op een wegverharding met een hogere lichtheid. De benadering van het onderzoek is controversieel omdat met name comfort en beleving bij openbare verlichting een actueel onderwerp is dat verder gaat dan de huidige aanbevelingen voor openbare verlichting voor woonwijken. In het onderzoek wordt luminantie (gereflecteerd licht) gebruikt naast en als aanvulling op de verlichtingssterkten uit de aanbeveling. Luminantie is een complexe maar ook waardevolle lichttechnische grootheid als maat voor de waargenomen helderheden, kleuren, helderheids- en kleurcontrasten van het visuele zintuig. Hierdoor wordt een stukje toegevoegd van de complexe puzzel van wat comfort is van openbare verlichting. Verschillende (Led-) armaturen kunnen met luminantie goed met elkaar worden vergeleken als aspect van de openbare verlichting in samenhang met de wegverharding. 5

6 4. Koplamp en openbare verlichting Led technologie versnelt de hoogwaardige technologische ontwikkelingen met koplamp- en openbare verlichting. Met name de automobielindustrie en daarmee ook de koplampverlichting zit in een vergaande technologische ontwikkeling. Om de voordelen van de Reflexstone banden volledig te benutten vormen de huidige ontwikkelingen met koplampverlichting met AFS systemen (Adaptive Frontlighting System) als traploos grootlicht, dynamisch bochtenlicht en Matrix- Beam een pré voor de Reflexstone producten. Het gebruik van reflecterende banden speelt reeds in op de grotere zichtafstanden die hierbij gaan ontstaan. Hierdoor kan openbare verlichting worden gereduceerd voor de verkeersfunctie als het uitsluitend gaat om visuele geleiding voor het horizontaal alignement (wegverloop). Openbare verlichting kan dan een rol spelen voor conflictgebieden waarbij het accent komt te liggen op zichtbaarheid van de omgeving. Figuur 7: traploos grootlicht - met deze AFS functie wordt zoveel mogelijk met groot licht gereden en worden de beide lichtbundels aangepast aan de rijomstandigheden. Bron: Hella Duitsland Uit het onderzoek blijkt ook dat een juist afgestelde koplampverlichting op de grenswaarde van de regelgeving uitermate belangrijk is voor een goede visuele geleiding van Reflexstone banden zowel aan de bermzijde als voor middengeleiders. Hierbij mag de lichtbundel niet te hoog maar ook niet te laag zijn afgesteld. Toekomstige AFS systemen zullen evenals de huidige xenonverlichting een automatische hoogteverstelling hebben. 5. Vochtige- of natte condities Onder vochtige- of natte condities op het oppervlak wijzigen zich de reflectieeigenschappen van banden, wegmarkeringen of wegverhardingen volledig ten opzichte van de droge toestand. Dit geldt zowel voor de lichtheid als de 6

7 spiegeling van de wegverharding. De permeabiliteit (doorlaatbaarheid) en de macrotextuur van de gebruikte materialen spelen een rol. Het verticale gedeelte van de RWS band (dit geldt overigens ook voor rijwielpadbanden, 13/15 en 18/20 ) heeft door een goede waterafloop een gemeten lagere vochtigheid dan horizontale delen als de wegmarkering en wegverharding. Figuur 8: Rechts- afbeelding meting vochtigheid wegverharding. Links- meting vochtigheid banden N355. Bron: Light Surface Control Een belangrijke eigenschap van vochtige of natte wegverhardingen is dat deze een afnemende lichtheid vertonen met zichtbare donkere tinten. Dit is te verklaren door het binnendringen van water in de textuur waardoor er meer licht in de bovenste lagen van de wegverharding wordt geabsorbeerd. Het onderzoek naar de RWS banden heeft opgeleverd dat met een textuur als Reflexstone de reflectiefactor onder vochtige- of natte omstandigheden beduidend minder hard daalt ten opzichte van traditioneel grijs beton. Figuur 9: voorbeeld standaard grijze betontegel met vochtige- (donker) en droge (lichte ) delen. 7

8 In perioden met een hoge relatieve luchtvochtigheid zoals in het najaar en in de winter worden banden, wegmarkeringen en wegverhardingen gauw vochtig of nat en zijn de bijbehorende natte lichtreflectie-eigenschappen van belang waardoor de zichtbaarheid en comfort afneemt. Tabel 1: Dauwpuntbepaling van een wegverharding-wegmarkering in afhankelijkheid van de relatieve luch-vochtigheid [%] en luchttemperatuur [C ]. Indien de temperatuur van de wegverharding-wegmarkering lager wordt dan het getal in de tabel ontstaat vocht. Bron en informatie temperaturen wegdekken: Light Surface Control 6. Duurzaamheid Toepassen van Reflexstone producten zorgt voor een beter lichtbeeld, waardoor in verband met de reflectie-eigenschappen met minder openbare verlichting volstaan kan worden. Besparingen op energie kunnen flink oplopen in woonwijken, parkeerterreinen, bij transferia en stationsgebieden. Zeker als dynamische verlichting wordt toegepast (Licht op maat). Het calcineren (kortstondig verhitten) van de basis vuursteen Luxovit om te komen tot de hoge witheid van Luxovit kost 75,73 gram CO2 /kg materiaal. Duits onderzoek van Dr.H.Meseberg (Bron: Gutachten G07/2009 Optimaler Leuchtdichtekoeffiziënt Q0 von Fahrbahnoberflächen ) geeft aan dat de witheid van gecalcineerde vuursteen (Luxovit) prefereert boven het gebruik van natuurlijk gesteente als Diabaas, Grauwacke, Morane, Labradorit, Graniet etc. om aan een (blijvend) hogere Q0 van de verharding te komen. Bovendien vergrijzen natuurlijke gesteenten. In dit Gutachten is gekeken naar de verhouding CO2 uitstoot per m2 verharding. Reduceren op openbare verlichting kan gemiddeld een besparing van 1,2 kg CO2 /m2/jaar opleveren. Ten opzichte van 0,07573kg is het aandeel voor calcineren dus 6,31%. Met andere woorden 93,69% * 1,2 kg/m2 is gem. 1,13kg/m2 minder CO2 uitstoot. In het buitengebied kan men er voor kiezen lichtmasten te verwijderen en Reflexstone banden of Reflexstone 8

9 bermverharding toe te passen. Ook dit geeft flinke besparingen in onderhoud en energiekosten. Op Provinciale en rijkswegen kan door slim verlichten in combinatie met deze producten eveneens bespaard worden op verlichting. Verschillende overheden nemen dit soort onderzoeken en uitkomsten dan ook mee in het kader van assetmanagement, een tool die steeds meer navolging krijgt bij zowel Rijkswaterstaat als Provincies en gemeenten. Commerciële belangen en maatschappelijke belangen leiden tot samenwerking in de keten en dat leidt tot een sobere en doelmatige weginrichting. Assetmanagement gaat uit van het wegen van prestaties, risico s en kosten (Life-Cycle-Cost) in het kader van Verkeersveiligheid Bereikbaarheid Leefbaarheid Duurzaamheid Ruimtelijke kwaliteit Hittestress treed vooral op in het stedelijk gebied en wordt veroorzaakt door felle zon, hoge temperaturen en te weinig afkoeling. Vooral in een stenige omgeving (vaak de centra van steden) kan de temperatuur daardoor hoog oplopen, tot wel tien graden warmer dan in het buitengebied. Ook in de avond en nacht blijft het in het stedelijk gebied warmer. Het effect van een reflecterend wegdek kan hier een bijdrage leveren aan het minimaliseren van fysieke milieubelasting die tot gezondheidsschade kan leiden. Duurzaamheid speelt ook een rol als we kijken naar minder ongevallen door beter zicht in de zin van maatschappelijke kosten ten gevolge van ongevallen. Het wit schilderen van middengeleiders en zebrapaden kost een aanzienlijk bedrag aan jaarlijks onderhoud inclusief de hoge kosten van verkeersmaatregelen en beperking van de doorstroming van het verkeer. De Reflexstone bestrating wordt geproduceerd onder Dubo-keur: Betonnen bestratingsproducten zijn beoordeeld op 17 (milieu)aspecten - variërend van broeikaseffect tot hergebruik en/of verwerking van het afval - volgens Levenscyclusanalyses. Het DuboKeur is exclusief voorbehouden aan echte milieuvriendelijke producten, zoals de website van het NIBE omschrijft. 7. Aanbevelingen en verder onderzoek Resumerend geeft het onderzoek verdere aanbevelingen voor een goed en doordacht gebruik van de beschikbare belichtingen en het creëren van duidelijk zichtbare helderheidcontrasten bij verlichtingsniveaus tijdens donkerte waarbij slechts een geringe- of geen kleurherkenning meer mogelijk is. Verschillen in kleuren en kleurcontrasten bij daglicht zullen bij donkerte minder duidelijk 9

10 verschijnen of onzichtbaar kunnen worden. Helderheidcontrasten worden bij donkerte steeds meer van belang. Het is belangrijk om voldoende grote helderheidcontrasten te creëren tussen bijvoorbeeld rijbaan en trottoirband onder zowel droge- als natte condities. Om verblinding bij zonlicht van wegverhardingen te voorkomen wordt een maximale grenswaarde gesteld aan de lichtreflectie. De verblindinggrens wordt mede bepaald door de grootte van het oppervlak in het gezichtsveld en de textuur van de wegverharding (spiegelfactor). Het uitgevoerde onderzoek is een vergaande synergie tussen civiele techniek en lichttechniek. Het heeft volop kennis en ideeën opgeleverd voor interessante producten die gebruik maken van lichtreflectie. Kijlstra Bestrating richt zich momenteel op nieuwe ontwikkelingen met bijv. toevoeging van keramisch materiaal als optie bij de nieuw ontwikkelde, reflecterende bermverharding, banden, betonstraatstenen en tegels en doet verdergaand onderzoek naar verbeterde textuurmogelijkheden en uitbreiding van de Reflexstone range. Speciale dank gaat uit naar dhr. J. Hut, dhr. M.J.H. Langkamp van Provincie Groningen en dhr. H. Ensing van Gemeente Stadskanaal alsmede de mensen van de Provincie Groningen die ons hebben bijgestaan bij de nachtelijke metingen in het kader van verkeersbegeleiding en verkeersmaatregelen. Copyright 2014 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand en/of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of op enige andere manier zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgevers. 10