Stroefheid: Uw veiligheid Derk Goos Paul Landa Nynas Belgium AB Samenvatting De stroefheid van een wegdek is de eigenschap waar de weggebruiker de allerhoogste prioriteit aan geeft. Zijn persoonlijke veiligheid en die van andere weggebruikers is direct afhankelijk van het stroefheidgedrag en de voorspelbaarheid van deze eigenschap. In technische zin is stroefheid een eigenschap van het rijoppervlak, Een eigenschap die éénduidig kan worden gemeten met een stroefheidtest (Proef 150). Met deze stroefheidtest kan de wegenbouwer aantonen dat het door hem aangebrachte wegdek voldoet bij oplevering van het werk aan de door de wegbeheerder gestelde eisen. De Verkeerswetgeving hanteert echter een geheel ander criterium voor stroefheid. Een personenauto moet met 50 kg maximale pedaaldruk een remvertraging hebben van minimaal 5,2 m/s² op een droog wegdek. De wegbeheerder kan op basis van deze wetgeving door de bestuurder soms civielrechtelijke aansprakelijk worden gesteld. Tot zover stroefheid gezien als een technische eigenschap van een rijoppervlak waar de automobilist gebruik van maakt. Er zijn echter nog andere dimensies; die van de voertuigmechanica en die van de visuele waarneming door de bestuurder die ook invloed hebben op het rijgedrag. Een pleidooi wordt gehouden om plotselinge hoogteverschillen (verkeersheuvels) of plotselinge veranderingen van het soort wegdek (stroefheid) met verstand door te voeren. De wegbeheerder zou voorschriften en/of regelgeving moeten krijgen waarmee hij zich kan verweren tegen druk van buitenaf die zijns inziens tot potentieel gevaarlijke verkeerssituaties kan leiden. Trefwoorden Veiligheid, Stroefheid, voorspelbaarheid, Combinatie deklaag, Nynas, Goos, Landa
Stroefheid: Uw veiligheid De stroefheid van een wegdek is de eigenschap waar de weggebruiker de allerhoogste prioriteit aan geeft. Zijn persoonlijke veiligheid en die van andere weggebruikers is direct afhankelijk van het stroefheidgedrag en de voorspelbaarheid van deze eigenschap. In technische zin is stroefheid een eigenschap van het rijoppervlak, die beïnvloed wordt door de samenstelling van de toplaag. Een eigenschap die éénduidig kan worden gemeten met een stroefheidtest. Bij de daarvoor ontwikkelde proef wordt een autoband met 86% slip over een nat wegdek gesleept met 50 km per uur. In Nederland wordt deze proef beschreven als Proef 150. Met deze stroefheidtest kan de wegenbouwer aantonen dat het door hem aangebrachte wegdek voldoet bij oplevering van het werk aan de door de wegbeheerder gestelde eisen. Wanneer een wegbeheerder, gedurende de levensduur van een verharding twijfelt aan de stroefheideigenschappen van een wegdek, kan hij een stroefheidtest laten uitvoeren. Indien uit deze test blijkt dat de stroefheidwaarde beneden een bepaalde grens ligt dan weet de wegbeheerder dat hij onderhoudsmaatregelen moet nemen. Conform de eisen van de Verkeerswetgeving voldoet de bedrijfsrem van een personenauto niet aan de eisen indien de remvertraging van 5,2 m/s² niet wordt gehaald op een droog wegdek. De verkeerspolitie in Nederland hanteert dit criterium voor stroefheid. Een personenauto moet met 50 kg maximale pedaaldruk een remvertraging hebben van minimaal 5,2 m/s². Dit is een totaal andere eis voor het vaststellen van de stroefheid van een rijoppervlak en het leidt meestal niet tot dezelfde gevolgtrekkingen. De aannemer kan aan de wegbeheerder een wegdek leveren dat aan de contractuele verplichting voldoet zoals gemeten met proef 150. En toch kan dan de politie tot de slotsom komen dat dit wegoppervlak niet voldoet aan de in de Verkeerswetgeving gestelde eisen. De bestuurder van de personenauto kan zich beroepen op overmacht. Het ligt immers niet aan zijn voertuig maar aan de stroefheid van het wegdek! Hierna zal de civielrechtelijke aansprakelijkheid bij de wegbeheerder (kunnen) komen te liggen. Dit leidt tot de nodige strubbelingen tussen verschillende overheidsdiensten bij handhaving van deze voorschriften en het vaststellen van de schuldvraag. (Zoals uit de genoemde pedaaldruk af te leiden is stammen deze verkeerswetten uit het tijdperk dat rembekrachtiging nog niet bestond). Figuur 1: Infrarood opname van remproeven met geblokkeerd wiel. Op de rechterfoto is te zien dat het bandoppervlak een temperatuur van 151 ºC heeft bereikt. [4] 2
Tot zover stroefheid gezien als een technische eigenschap van een rijoppervlak waar de automobilist gebruik van maakt. Er is echter nog een andere dimensie; die van de voertuigmechanica. Zodra een voertuig remt zal de zogenaamde dynamische aslastverschuiving optreden. Hierdoor duikt het voertuig aan de voorzijde en de druk op de voorwielen neemt toe. Tegelijkertijd zal de druk op de achterwielen afnemen. De maximale remkracht die een band op de weg kan overbrengen wordt direct bepaald door de kracht die deze band op het wegdek uitoefent en de stroefheid (wrijvingscoëfficiënt) van het rijoppervlak. Wordt dit maximum overschreden dan zal het wiel blokkeren en zijn grip op het wegdek grotendeels verliezen. De modernste auto s zijn uitgerust met ABS en andere elektronische systemen die het rem- en weggedrag van het voertuig actief beïnvloeden. Een groot deel van de personen- en vrachtauto s rijdt echter nog rond zonder deze elektronica. Op zijn best zijn deze voertuigen uitgerust met een mechanische remkrachtregelaar op de achteras; die verdeelt de remkracht over de voor- en achterwielen. De remkrachtregelaar kan een vaste instelling hebben of een beladingafhankelijke aansturing geven van de remkracht. Wordt echter de maximale remkracht overschreden dan zal het betreffende wiel blokkeren en zal een meestal onbeheersbare achterwielslip ontstaan. Samenvattend: om het gedrag van een groot deel van het autopark voorspelbaar te laten zijn moet dus worden vermeden dat de kracht van het wiel op de weg plotseling sterk verandert of dat de stroefheid van het rijoppervlak plotseling sterk verandert. Dus plotselinge hoogteverschillen (verkeersheuvels) of plotselinge veranderingen van het soort wegdek (stroefheid) moeten worden vermeden. Het gedrag van de weggebruiker wordt in hoge mate bepaald door zijn visuele waarneming. Hij ziet een asfaltlaag en verwacht een voorspelbaar gedrag en past daar zijn rijgedrag op aan. Hij ziet een klinkerverharding en past zijn gedrag aan op het moment dat dit nat is, et cetera Met deze twee uitgangspunten in gedachte is het toch niet aan de weggebruiker uit te leggen dat bij onderhoudswerkzaamheden nieuwe toplagen vaak beginnen midden in een bocht. De plek waar de band ook nog grote zijdelingse krachten op het wegoppervlak moeten overbrengen? En wat te zeggen van freesvakken en reparatievakken midden in een bocht op de autosnelweg waar altijd met hoge snelheid wordt gereden. Deze potentieel onveilige situatie had de wegbeheerder kunnen voorkomen door in diezelfde nacht en met hetzelfde materieel de gehele boog te vervangen tegen nauwelijks hogere kosten. De nodige gevallen zijn ook bekend van soms slappe bochten (circa 15 koersverandering) waar de overgang van een oudere stroeve DAB laag op een vers gelegde SMA laag het uitbreken van de achterwielen van een auto met remkrachtregelaar veroorzaakte. De verklaring: in de bocht bevinden de voorwielen zich plotseling op een stroef oppervlak en de achterwielen nog op het vers gelegde wegdek. De achterwielen blokkeren onverwacht en de auto breekt aan de achterzijde uit; een onverwachte situatie die nauwelijks beheersbaar is voor de doorsnee automobilist. En wat te zeggen van het de laatste jaren te pas en onpas leggen van verkeersheuvels en zelfs verhoogde kruispuntgebieden. Op de doorgaande routes wordt dit fenomeen al door de weggebruiker met gemengde gevoelens bezien. Maar wat indien een dergelijk verhoogd deel van de weg ook nog in een bocht wordt neergelegd of op het kruispuntvlak waar flinke 3
stuurbewegingen moeten worden gemaakt en geremd? De verticale bewegingen veroorzaken dat de krachten tussen band en het wegdek sterk fluctueren. Indien niet geremd wordt kan dit al uitbreken van de auto tot gevolg hebben omdat de zijdelingse krachten niet voldoende kunnen worden opgenomen door het contactoppervlak met de weg. Denk in dit geval bijvoorbeeld aan een situatie waar enige wintergladheid is ontstaan op het verhoogde gedeelte. Indien echter bij het passeren van een dergelijk verhoogd vlak ook nog wordt geremd dan wordt de situatie nog veel gevaarlijker. Bij het oprijden van de plotselinge verhoging neemt de remkracht op de voorwielen sterk toe omdat de kracht op de voorwielen toeneemt en dientengevolge de remkracht op de achterwielen door de aansturing van de remkrachtverdeler. Bij het naar beneden rijden treedt het omgekeerde effect op. Uitbreken van de achterkant van de auto kan het gevolg zijn. In de afgelopen jaren zijn echter wegdekken geïntroduceerd die bedrieglijk gedrag kunnen vertonen. Van zogenaamde combinatiedeklagen, een soort ZOAB waarvan de holle ruimte gevuld wordt met een cementmortel, is bekend dat de stroefheid binnen zeer wijde grenzen kan variëren; van uiterst stroef tot zeer glad. Ook blijken dit soort wegdekken een tendens te vertonen dat de stroefheid voortdurend blijft afnemen gedurende de levensduur [2]. In de literatuur zijn de nodige problemen gerapporteerd waarbij de initiële stroefheidwaarde zodanig laag was dat de opdrachtgever deze weg niet voor verkeer had mogen vrijgeven. Bij metingen bleek namelijk dat de stroefheidwaarde lager was dan de wettelijk toegestane minimumwaarde en uit vervolgmetingen bleek dat de stroefheid verder afnam in de tijd gezien. [3] Ook de cementhuid die vooral vlak na aanleg het oppervlak bedekt kan bedrieglijke stroefheideigenschappen hebben. De reden waarom wegbeheerders een zogenaamde Combinatie deklaag kiezen zijn meestal dat wordt verondersteld dat een dergelijke laag een betere weerstand tegen permanente vervorming zal vertonen. Echter met polymeer en chemisch gemodificeerd asfalt kan tegen aanzienlijk lagere kosten een alternatief worden geboden; een alternatief met binnen nauwe grenzen voorspelbaar stroefheidgedrag. Mogelijk speelt bij de keuze van het te gebruiken materiaal een rol dat de opdrachtgever moeite heeft met het feit dat hij niet kan zien dat een asfaltmengsel met verbeterde eigenschappen wordt geleverd en daarom maar een materiaal neemt dat visueel anders is. Ook zwarte verhardingen kunnen soms de weggebruiker verrassen. Denk in dit verband aan het Bituplaning effect dat bij vers gelegde ZOAB en 2-laags ZOAB kan optreden bij een geblokkeerd wiel waardoor de bitumenfilm smelt. Als een asfaltwegdek net is aangelegd zijn alle aggregaatkorrels nog omhuld met een dun laagje bitumen. Dus ook die korrels op het contactvlak met de autoband die over deze weg rijdt. In principe is de stroefheid van een dergelijk contact uitstekend omdat het bitumen nog kleverig is. Remvertragingen van 8 m/s² of meer zijn dan heel gewoon. Indien een auto die niet is uitgerust met een ABS systeem, een paniek stop maakt, dan blokkeren de wielen. Op het contactvlak van de band met het wegdek wordt dan een zeer grote hoeveelheid warmte ontwikkeld. Dit kan veroorzaken dat de bitumenfilm aan het 4
oppervlak smelt en dat de stroefheid verminderd. (BituPlaning). De maximale remvertraging loopt hierdoor enigszins terug tot circa 4,5 m/s² - en de remweg wordt daardoor onverwacht langer. De meeste wegbeheerders plaatsen om deze reden een waarschuwingsbord en voeren een tijdelijke snelheidsbeperking in voor de eerste maanden na openstelling voor het verkeer. Bij een asfaltverharding zal echter altijd de stroefheid toenemen nadat de bitumenhuid weggesleten is en heeft de weggebruiker een verharding met veilige en voorspelbare eigenschappen tot met een levensduur van tientallen jaren. Ons inziens is het noodzakelijk dat regelgeving wordt gemaakt op basis waarvan de wegbeheerder verantwoorde beslissingen kan nemen ten aanzien van de veiligheid van de automobilist. Zijn primaire verantwoordelijkheid zou moeten zijn dat hij plotselinge stroefheidverschillen in wegdekken vermijdt op die plaatsen waar stuurbewegingen worden gemaakt en waar wordt geremd. Ook zou moeten worden vastgelegd dat geen verhoogde obstakels mogen worden gelegd op plaatsen waar het voertuig zijdelingse krachten op het wegdek uitoefent en wordt geremd. Dus geen verkeersheuvels in bochten en verhoogde kruisingsvlakken. En natuurlijk zou bij deze afwegingen in de beschouwing moeten worden opgenomen hoe voorspelbaar het stroefheidgedrag van een bepaald rijoppervlak is. Oppervlakken die een wijde en onvoorspelbare variatie in stroefheideigenschappen kennen moeten niet worden toegelaten tot de openbare weg (Combinatie deklagen). In het voorgaande is steeds aangenomen dat de weggebruiker zich op minimaal 4 wielen verplaatst. We hebben echter een groot aantal verkeersdeelnemers die zich op twee wielen verplaatsen. Deze groep is nog veel kwetsbaarder dan de automobilist. Voor hen blijft de schade meestal niet tot het blik beperkt. Bronnen: [1] Zie ook: www.rvtv.nl/data/sma-rapport.pdf / www.ivw.nl / www.stillewegdekken.nl [2] Presentatie CCA dag 2000-2001 Werkgroep Stroefheid. Metingen KOAC-Wegmeetdienst, [3] Combinatie deklaag op een viaduct, een geëigende oplossing bij zwaar belaste wegen. Ing. G. Brinkman, Ir S.R. Bouman.Wegbouwkundige Dagen 2002, deel 1 blz. 369 ev. [4] A closure look at the Tyre-Road Interface during Emergency breaking, Tyre Technology Expo March 2006, Stuttgart. John C. Bullas. University of Southampton. 5