Efficiënte Snelwegverlichting Door: Rienk Feenstra, Matthijs Hoekstra en Stijn Braams
Voorwoord Dit artikel gaat over het idee wat wij hebben bedacht over het oplossen van het energieprobleem van de snelwegverlichting. We hebben dit artikel geschreven voor een weekblad of tijdschrift, dat nieuwe innovatieve ideeën presenteert. Dit is voor de algemeen geïnteresseerde lezer, die vooral het idee wil begrijpen. Mochten mensen geïnteresseerd zijn in de specifieke technische aspecten van ons ontwerp, dan verwijzen wij deze lezer aan het einde door naar een ander document, die deze uitvoerig behandeld.
Op steeds meer snelwegen is het te zien, snelwegverlichting die uit wordt geschakeld. Dit bespaart Rijkswaterstaat tientallen miljoenen euro s per jaar door het verminderde energieverbruik. Echter blijken veel mensen het vervelend, ongemakkelijk en gevaarlijk te vinden om over een onverlichte snelweg te rijden. Is het doven van alle verlichting wel veilig? Wat vinden weggebruikers er van? Is er niet een betere oplossing dan totale duisternis op de Nederlandse snelweg? Wij deden onderzoek en vonden een manier waarop we zowel het energieverbruik beperkten als de automobilisten tegemoet kwamen. We hebben met behulp van een online enquête 1 een onderzoek gedaan naar wat mensen van het uitschakelen van snelwegverlichting vinden. Hierbij keken we naar de mening van zowel mensen die ervaring hebben met autorijden, als mensen zonder rijervaring. Omdat we ons onderzoek hebben verspreid met behulp van Facebook, zou het ook veel jongeren uit de leeftijdscategorie 16 tot 18 bereiken. Zij hebben vaak nog geen rijbewijs, maar hebben al wel rijles. Deze groep heeft dus al wel ervaring met hoe het is om op de snelweg te rijden. Dit wilden we ook meenemen in ons onderzoek. Daarom hebben we onderscheid gemaakt tussen mensen met een rijbewijs, mensen met rijles en mensen zonder een rijbewijs of rijles. Tijdens het onderzoek wilden we verschillende dingen te weten komen. We wilden weten wat voor ervaringen mensen hebben met het rijden op een onverlichte of deels verlichte weg. Ook vroegen we ons af wat voor idee mensen hadden bij het rijden op een (deels) onverlichte weg, wanneer ze dit nog niet hadden ervaren. Door dit te vergelijken wilden we kijken of de 1 De enquête met vragen en exacte resultaten is te vinden in bijlage I verwachting die mensen hebben overeen komt met de ervaring die mensen werkelijk hadden in de praktijk. We hebben de deelnemers ook gevraagd wat de redenen waren waarom mensen nou eigenlijk positief of negatief tegenover deze situatie stonden. De resultaten hiervan wilden we later meenemen in ons technisch ontwerp, zodat we hier eventueel een oplossing voor konden vinden om dit gevoel bij mensen weg te nemen. Wat we ook wilden weten is hoe mensen er tegenover stonden wanneer de hoeveelheid lichten die aan stonden, werden gekoppeld aan de verkeersintensiteit 2. Tevens hebben we de mensen die hier tegen waren, gevraagd waarom ze die keuze hebben gemaakt. Dit namen we allemaal mee bij het bedenken van onze mogelijke oplossing. Tot slot hebben we ook gevraagd of mensen het belangrijk vonden om rekening te houden met de omliggende natuur. Denk hierbij aan lichtvervuiling door overmatig ingeschakelde snelwegverlichting. Dieren als bijvoorbeeld, vleermuizen zouden hierdoor afgeschrikt kunnen worden 3, wat de natuur in het desbetreffende gebied uit balans brengt. De resultaten We kregen erg veel reacties op onze enquête. In totaal hebben we 187 resultaten verzameld. 4 Dit zorgt voor een goed beeld van de weggebruikers. Wel is de kans groot dat dit voornamelijk mensen zijn uit de omgeving van Leeuwarden, en wat minder uit de omgeving van de randstad waar dit onderwerp meer speelt. Toch geeft dit wel een aardig beeld van de weggebruikers. Het grootste deel van de mensen (69%) is in het bezit van een rijbewijs. Een kwart van deze mensen rijdt zelfs meer dan 5 dagen in de week auto. 2 Deze wordt gedefinieerd in auto s per uur per rijbaan 3 http://www.vleermuizenindestad.nl/vleermuizen-enlichtverstoring 4 Voor de resultaten zie bijlage I
Driekwart van de deelnemers die in bezit zijn van een rijbewijs, gaven aan wel eens over een snelweg te hebben gereden waarvan (een deel van) de verlichting uitgeschakeld was. De meningen hierover waren echter sterk verdeeld. De ene helft van de mensen gaf aan erg voorstander te zijn van de energiebesparing, terwijl de andere helft erg negatief was over de nieuwe situatie op de weg. Opvallend is dat bij de deelnemers die nog nooit over een (deels) onverlichte snelweg hadden gereden, het aantal positieve reacties wat hoger ligt. Kennelijk komt de verwachting dus niet altijd overeen met de werkelijkheid. Veelgebruikte argumenten zijn zorgen over de veiligheid, het mogelijk verminderd overzicht op de weg en het slechte zicht op het verloop van de weg. Dit zijn zeker zaken waar bij een mogelijke oplossing rekening mee moet worden gehouden. Ondanks dit, zijn mensen in de meeste gevallen niet bang om de snelweg op te gaan wanneer deze (deels) onverlicht is. Echter kiest 15% ervoor om in dat geval niet zelf achter het stuur te stappen. Bij de ideale oplossing zou dit aantal natuurlijk 0 moeten zijn. Ruime twee derde van de deelnemers was positief over het voorstel om de hoeveelheid brandende verlichting af te laten hangen van het aantal bestuurders op de weg. Tegenargumenten waren dat minder auto s op de weg juist voor minder overzicht zouden zorgen. Mensen vonden ook dat op risicovolle plekken verlichting moet branden. We hebben tot slot aan de deelnemers gevraagd of zij het belangrijk vonden dat er bij snelwegen door natuurgebieden rekening werd gehouden met de omliggende natuur. Hier was ruim 95% het mee eens. Wel vond men het belangrijk dat de verkeersveiligheid gewaarborgd bleef. Ons model Aan de hand van deze resultaten zijn wij tot een model gekomen dat een uitkomst kan bieden voor zowel het verminderen van het energieverbruik als het behoud van een veilig gevoel voor de weggebruikers. Uit onderzoek van de ANWB 5 bleek namelijk ook dat weggebruikers zich zorgen maken over de veiligheid op de weg wanneer deze onverlicht is. Eind 2013 is er al een stap richting de weggebruiker gedaan door minister Schultz 6, de verlichting bleef namelijk twee uur langer aan. Echter nemen wij in ons eigen onderzoek waar dat dit het gevoel van de weggebruiker nog niet dusdanig beïnvloed heeft. Daarom zijn wij met een eigen oplossing gekomen. Dynamische verlichting Ons idee is om een systeem te creëren, waarbij niet alle lantarenpalen aan of uit staan. Wij hebben een systeem bedacht waarbij alle lantarenpalen onafhankelijk aan en uit kunnen worden gezet. Dit zorgt er voor dat het systeem de hoeveelheid brandende verlichting aan kan passen aan verschillende verkeers- en weersomstandigheden. Dit maakt het systeem erg flexibel, en zo kan er zo efficiënt mogelijk gebruik worden gemaakt van de snelwegverlichting. Want hoe minder lampen er branden, hoe minder energie het kost. Wat heb je namelijk aan een file, die compleet van boven verlicht wordt? Terwijl jij met je neus op de achterlichten van de auto voor je zit, branden er nog eens honderden lampen boven. Maar wanneer je midden in de nacht door de mist rijdt, is er niets zo hinderlijk als een compleet onverlichte snelweg. Daarom vonden wij dat hier iets aan moest veranderen. Niet elke verkeerssituatie is hetzelfde, en daarom moet de verlichting ook niet altijd hetzelfde zijn. Daarom hebben wij vijf verschillende situaties gedefinieerd, waar onze verlichting zich op aan past. Bij elke situatie hoort een bepaalde volgorde van in- en uitgeschakelde lampen. Deze zijn weergegeven in het situatieschema. 7 5 http://www.anwb.nl/verkeer/nieuws/nederland/2013/ december/veel-zorgen-over-onverlichte-snelwegen 6 http://www.anwb.nl/verkeer/nieuws/nederland/2013/ december/snelwegverlichting-twee-uur-later-uit 7 Voor situatieschema zie bijlage II
De verschillende situaties Rijkswaterstaat houdt toezicht op alle snelwegen verspreid over Nederland. In ons model zijn zij ook verantwoordelijk voor het toepassen van de desbetreffende schema s. De verschillen tussen de situaties zijn als volgt. De zogeheten standaardsituatie is gedefinieerd bij goede weersomstandigheden en een verkeersintensiteit van 3750 auto s per rijbaan per uur. 8 Dit wordt gemeten met zogeheten detectielussen. 9 Dit is de situatie waarbij zo min mogelijk lampen aan zijn terwijl goed zicht op de weg behouden blijft. Er wordt dus energie bespaard, terwijl er ook tegemoet gekomen wordt aan de wensen van de bestuurders. In deze situatie wordt gebruik gemaakt van 25% van het aantal eenheden. Bij het in gebruik nemen van de verlichting zou vervolgonderzoek uit kunnen wijzen of dit percentage nog meer verlaagd kan worden. De situatie bij gemiddeld zicht is gebaseerd op zicht van 200-400 meter 10. Wanneer vast gesteld wordt dat van deze situatie sprake is, wordt dit schema automatisch ingeschakeld. Er wordt dan gebruik gemaakt van 50% van de verlichting. Dit zorgt voor een verbeterd zicht op het verloop van de weg bij minder zicht op de snelweg. De situatie voor slecht zich en extreem weer wordt toegepast wanneer het zichtveld niet verder rijkt dan 200 meter. Ook wordt dit schema toegepast wanneer het KNMI een code geel, oranje of rood voor een gebied af geeft. Dit zijn momenten waarbij energiebesparing niet meer weegt dan de veiligheid op de weg. Daardoor wordt er gebruik gemaakt van 100% van de verlichting. Wanneer er ergens een file wordt geconstateerd door Rijkswaterstaat, is het niet nodig om de verlichting compleet te laten branden. In dit geval schakelt de verlichting compleet uit. Verlichting van de auto s is op dit moment voldoende voor het overzicht en dan kan er maximaal worden bespaard op snelwegverlichting. De laatste specifieke situatie wordt gebruikt wanneer er een ongeval plaats heeft gevonden of wanneer op een traject wegwerkzaamheden aan de gang zijn. Dit zijn situaties die vragen om goed overzicht op een kort traject. Om weggebruikers te waarschuwen begint twee kilometer voor de desbetreffende plaats de verlichting een ander patroon aan te nemen. Hiermee proberen we de weggebruiker te attenderen op de situatie die hij of zij nadert. Dit patroon bestaat uit twee lichten aan, en één uit. Op de plaats van het ongeval of de wegwerkzaamheden brandt de verlichting volledig. Dit is mogelijk omdat de verlichting individueel wordt gekoppeld aan het dichtstbijzijnde hectometerpaatje. Na deze plek vervolgt de verlichting gewoon het schema dat in die situatie van toepassing is. Een voorbeeld van een traject van vijftien lantarenpalen bij de verschillende situaties is te zien in bron 1. Bron 1 8 Voor het invullen van dit begrip is gekeken naar de gemiddelde intensiteit op de A28 in Nederland als voorbeeld. http://www.wegenwiki.nl/a28_(nederland) 9 http://schooltv.ntr.nl/video/hoe-weet-deverkeerscentrale-waar-de-files-staan-cameras-endetectielussen/ 10 Definitie van zichttypes. http://www.knmi.nl/cms/content/110168/mistoverlast
Technisch ontwerp We willen graag laten zien hoe wij onze ideeën vorm kunnen geven, zodat goed duidelijk wordt hoe de verlichting reageert op verschillende situaties. Beelden zeggen namelijk meer dan duizend woorden. Hiervoor maken we gebruik van een technisch ontwerp. Dit is een maquette van een deel van een vierbaans snelweg, waar aan beide zijden 15 lantarenpalen zijn geplaatst. De verlichting in de vorm van LED s, wordt aangestuurd door een Arduino microcontroller. Deze laat bij elke situatie de juiste lampen branden. Dit geeft een duidelijk overzicht van het effect van de verlichting op de weg. Wij zijn ons er van bewust dat zowel de mate van gevaar als het energiegebruik van het Nederlandse snelwegnetwerk nooit nul zullen worden. Echter proberen wij met ons plan een waardevolle bijdrage te leveren in de vorm van een plan wat beide aspecten tegemoet kan komen. Maar uiteraard ligt de meeste verantwoordelijkheid bij de bestuurders zelf. Wanneer we met zijn allen ons hoofd erbij houden, wordt de weg vanzelf veiliger. Matthijs Hoekstra Stijn Braams Rienk Feenstra CSG-Comenius Mariënburg Hieronder ziet u een aantal foto s van het technische ontwerp. Bent u benieuwd naar de technische aspecten van ons ontwerp, dan verwijs ik u graag door naar het document Documentatie technisch ontwerp.
Bijlage I Uitslag enquête Vraag 1 Algemeen Heeft u een rijbewijs? - Ja 69% - Nee, maar ik heb wel rijles 16% - Nee 15% Vraag 2 Mensen met rijbewijs Hoe vaak gebruikt u uw auto per week? - 5 dagen of minder 74% - 5 dagen of meer 26% Vraag 3 Mensen met rijbewijs Rijdt u gemiddeld één keer per week wanneer het donker is? - Ja 74% - Nee 26% Vraag 4 Mensen met rijbewijs Heeft u ooit over een snelweg gereden waarvan (een deel van) de verlichting was uitgeschakeld? - Ja 74% - Nee/niet dat ik weet 26% Vraag 5 Mensen met een rijbewijs, die wel eens over een (deels) onverlichte snelweg hebben gereden. Wat is uw eerste gedachte wanneer u hoort over het uitschakelen van (een deel van) de snelwegverlichting 's nachts? (open vraag) - Positief 49% - Negatief 51%
Vraag 6 Mensen met een rijbewijs, die wel eens over een (deels) onverlichte snelweg hebben gereden. Had u een onveilig gevoel tijdens het rijden over een snelweg waarvan de verlichting (deels) was uitgeschakeld? - Ja 16% - Een beetje 34% - Nee 50% Vraag 7 Mensen met een rijbewijs, die wel een over een (deels) onverlichte snelweg hebben gereden en daar een (enigszins) onveilig gevoel bij hadden. Wat was het waar u zich het meeste zorgen over maakte tijden het rijden over deze weg? (open vraag) Vraag 8 Mensen met een rijbewijs, die naar eigen zeggen nog nooit over een (deels) onverlichte snelweg hebben gereden. Wat is uw eerste gedachte wanneer u hoort over het uitschakelen van (een deel van) de snelwegverlichting 's nachts? (open vraag) - Positief 60% - Negatief 40% Vraag 9 Mensen met een rijbewijs, die naar eigen zeggen nog nooit over een (deels) onverlichte snelweg hebben gereden. Wat zou u er van vinden om over een (deels) onverlichte snelweg te rijden? - Dat lijkt me niet anders dan normaal 52% - Ik zou het eerst een beetje spannend vinden, maar maak me verder geen zorgen 24% - Ik maak me daar zorgen over, maar ik zal het wel gaan proberen 9% - Ik zou er voor kiezen om niet zelf te gaan rijden 15%
Vraag 10 Mensen die rijles volgen. Wat is uw eerste gedachte wanneer u hoort over het uitschakelen van (een deel van) de snelwegverlichting 's nachts? (open vraag) - Positief 33% - Negatief 67% Vraag 11 Mensen die rijles volgen. Wat zou u er van vinden om over een (deels) onverlichte snelweg te rijden? - Dat lijkt me niet anders dan normaal 17% - Ik zou het eerst een beetje spannend vinden, maar maak me verder geen zorgen 50% - Ik maak me daar zorgen over, maar ik zal het wel gaan proberen 33% - Ik zou er voor kiezen om niet zelf te gaan rijden 0% Vraag 12 Mensen zonder rijbewijs of rijles. Wat is uw eerste gedachte wanneer u hoort over het uitschakelen van (een deel van) de snelwegverlichting 's nachts? (open vraag) - Positief 36% - Negatief 64% Vraag 13 Algemeen Vindt u dat de hoeveelheid verlichting af mag hangen van de verkeersintensiteit? Verkeersintensiteit wordt gedefinieerd in auto's per uur per rijbaan. - Ja 68% - Nee 32% Vraag 14 Mensen die vinden dat de hoeveelheid verlichting niet van de verkeersintensiteit af mag hangen. Waarom bent u van mening dat dit niet af mag hangen van de verkeersintensiteit? (open vraag)
Vraag 15 Algemeen Vindt u het belangrijk dat er wat betreft snelwegverlichting ook rekening wordt gehouden met natuurgebieden? Denk hierbij bijvoorbeeld aan lichtvervuiling waar dieren last van kunnen hebben. - Ja, de natuurgebieden mogen niet door iets als snelwegverlichting verstoord worden 22% - Ja, maar alleen als de verkeersveiligheid gewaarborgd wordt 74% - Nee, dat vind ik niet belangrijk 4%
Bijlage II Het situatieschema
Bijlage III De logboeken Matthijs Datum Aantal uren Wat gedaan? 23-06-2014 t/m 27-06-2014 25 uren PWS-week, start gemaakt met het PWS, brainstormen over het onderwerp, woordspinnen maken bij het onderwerp, start maken met het onderwerp, bekijken wat we precies willen, technisch ontwerp? Wetenschappelijk onderzoek?, Hoe willen we het gaan doen?. Hoofdlijnen onderzoek/technisch ontwerp gemaakt 18-09-2014 10 uren PWS-dag, hoofd/deelvragen aangepast, iets andere richting van ons onderwerp bepaald 17-11-2014 10 uren PWS-dag, bezig geweest met het begin van de code van de Arduino, enquête gemaakt 22-12-2014 7 uren Dag bezig geweest met PWS, een paar spullen gehaald voor het technisch ontwerp, daar verder in verdiept. 25-12-2014 2 uren Bezig geweest met Arduino / codes schrijven 02-01-2015 3 uren Bezig geweest met Arduino deels aansluiten / testen 05-01-2015 6 uren Dag met PWS bezig geweest, enquête onderzocht, verder geschreven aan Arduino-programma 19-01-2015 1 uur Nog wat extra spullen gehaald voor het technisch ontwerp 20-01-2015 3 uren Gewerkt aan het technisch ontwerp 21-01-2015 6 uren Gewerkt aan het technisch ontwerp, en aan documentatie 22-01-2015 6 uren Gewerkt aan het technisch ontwerp, laatste hand gelegd aan het wetenschappelijk artikel / documentatie Stijn Datum 23/06/2014 27/06/2014 (PWS week) 18/09/2014 (1 e PWS dag) 17/11/2014 (2 e PWS dag) Aantal Wat gedaan? uren 25 Brainstormen over welke onderwerp, woordspinnen gemaakt, bepaalt hoe te beginnen met het pws. 10 Hoofd- en deelvragen besproken en vastgesteld 10 Enquête gemaakt, gekeken hoe te beginnen met de Arduino en begin gemaakt aan schakelschema s. 22/12/2014 5 Resultaten enquête bekeken en schakelschema s aangepast 05/01/2015 5 Geholpen met Arduino programmeren en enquête verwerken 18/01/2015 4 Artikel geschreven en definitie gegeven aan begrippen schakelschema 19/01/2015 4 Begin gemaakt met het technisch ontwerp: gaten voor lantaarnpalen gezaagd 20/01/2015 6 Buizen gezaagd voor bouw lantaarnpalen; gebrainstormd over bouw lantaarnpaal 21/01/2015 3 LED verwerkt in lantaarnpaal, extra materiaal opgehaald en deel documentatie geschreven 22/01/2015 6 PWS afgerond; laatste puntjes op de i
Rienk Datum Aantal uren Wat gedaan? 23-06-2014 t/m 27-06-2014 25 uren PWS-week, start gemaakt met het PWS, brainstormen over het onderwerp, woordspinnen maken bij het onderwerp, start maken met het onderwerp, bekijken wat we precies willen, technisch ontwerp? Wetenschappelijk onderzoek?, Hoe willen we het gaan doen?. Hoofdlijnen onderzoek/technisch ontwerp gemaakt 18-09-2014 10 uren PWS-dag, hoofd/deelvragen aangepast, iets andere richting van ons onderwerp bepaald 17-11-2014 10 uren PWS-dag, bezig geweest met het begin van de code van de Arduino, enquête gemaakt 22-12-2014 7 uren Dag bezig geweest met PWS, een paar spullen gehaald voor het technisch ontwerp, daar verder in verdiept. 03-01-2014 4 uren Bezig geweest met het schrijven van het artikel 04-01-2015 6 uren Bezig geweest met het schrijven van het artikel 05-01-2015 6 uren Dag met PWS bezig geweest, enquête onderzocht, verder geschreven aan Arduino-programma 19-01-2015 4 uur Nog wat extra spullen gehaald voor het technisch ontwerp, en vervolgens een begin gemaakt met het technisch ontwerp 20-01-2015 5 uren Gewerkt aan het technisch ontwerp en afronden artikel 21-01-2015 5 uren Gewerkt aan het technisch ontwerp, en aan documentatie 22-01-2015 6 uren Gewerkt aan het technisch ontwerp, laatste hand gelegd aan het wetenschappelijk artikel / documentatie
Bronnenlijst Zoogdiervereniging (2010). Vleermuizen en lichtverstoring. Geraadpleegd in januari 2015. http://www.vleermuizenindestad.nl/vleermuizen-en-lichtverstoring ANWB (2013). Veel zorgen over onverlichte snelwegen. Geraadpleegd in december 2014. http://www.anwb.nl/verkeer/nieuws/nederland/2013/ december/veel-zorgen-over-onverlichtesnelwegen ANWB (2013). Snelwegverlichting twee uur later uit. Geraadpleegd in december 2014. http://www.anwb.nl/verkeer/nieuws/nederland/2013/ december/snelwegverlichting-twee-uurlater-uit Wikipedia (2015). A28 (Nederland). Geraadpleegd in januari 2015. http://www.wegenwiki.nl/a28_(nederland) NTR (2014). Hoe weet de verkeerscentrale waar de files staan?. Geraadpleegd in januari 2015. http://schooltv.ntr.nl/video/hoe-weet-de-verkeerscentrale-waar-de-files-staan-cameras-endetectielussen/ KNMI (2012). Mistoverlast, definitie van zichttypes. Geraadpleegd in december 2014. http://www.knmi.nl/cms/content/110168/mistoverlast Nussey, J. (2013). Arduino for Dummies. Hoboken: John Wiley & Sons Inc.