Samenvatting onderzoek lichtreflectie Datum: 14-01-2014 Versie: 1.1 Concept Auteur: Dirk Hetebrij - Light Surface Control Piet Zijlstra (Duurzaamheidsparagraaf) 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 ook de nachtzichtbaarheid vanwege minder zicht tijdens donkerte. De metingen, analyse en aanbevelingen zijn uitgevoerd door Light Surface Control uit Houten. Bij het onderzoek behoren twee rapporten waarvan enkele conclusies en aanbevelingen hier worden weergegeven. 1
Figuur 1: beelden van de uitgevoerde licht- en reflectiemetingen. Links- provincie Groningen N355 -RWS banden. Rechts- gemeente Stadskanaal Overijsselselaan betonstraatstenen. Bron: Light Surface Control De expertise producent is Kijlstra Bestrating te Veendam. Kijlstra Bestrating heeft inmiddels meer dan vier jaar ervaring met wegdekreflectie. Reflexstone banden en betonstraatstenen van Kijlstra bestrating hebben een toevoeging aan het mineraal aggregaat van een witte gecalcineerde steenslag Luxovit in de deklaag. Hierdoor wijzigen zich de lichtreflectie-eigenschappen ten opzichte van de traditionele soorten. De producten zijn bedoeld voor een verhoogde dag- en nachtzichtbaarheid van banden en elementverhardingen onder zowel droge- als natte condities. Een oppervlak met een hoge witheid reflecteert meer licht dan een donker oppervlak bij een zelfde belichting. Door de toevoeging van de witte steenslag hebben de Reflexstone producten ook een enigszins ruwere macrotextuur en is het oppervlak visueel gezien niet vlak. Figuur 2: Reflexstone betonstraatstenen met een witte steenslag in de deklagen. 2
2. RWS Banden De RWS banden zijn onderzocht op provinciale wegen in de omgeving van Grijpskerk (N355) en Farmsum (N41) 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 condities op betrekkelijk korte zichtafstanden onzichtbaar kunnen worden ten opzichte van de asfaltverharding in tegenstelling tot de Reflexstone banden. (Geen contrast). Ook de dagzichtbaarheid van Reflexstone banden is kwantificeerbaar hoger ten opzichte van de grijze betonbanden. De banden zijn analoog aan wegmarkering gemeten waardoor de resultaten zijn te vergelijken. Figuur 3: Reflexstone RWS banden rotonde Farmsum (N41). Bron: Kijlstra bestrating 3. Elementenverharding Reflexstone betonstraatstenen in de kleuren grijs en wit zijn onderzocht op kruisingsvlakken in een woonwijk te Stadskanaal (Overijsselselaan) in vergelijking met traditionele rode gebakken klinkers. De scope betrof hier de nachtzichtbaarheid in samenhang met openbare verlichting met Led technologie. De Reflexstone betonstraatstenen hebben wat lichtreflectie betreft een gemeten hogere lichtheid en een lagere spiegelfactor met minder spiegeleffecten. 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 (automobilisten en scooters). Met name de verkeersfunctie inclusief conflictgebieden in woonwijken is onderbelicht in de huidige aanbevelingen voor openbare verlichting. 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 3
zichtbaar verhoogde licht-reflectie zoals toegepast aan de Overijsselselaan te Stadskanaal. Figuur 4: ook de verkeersfunctie voor automobilisten bij relatief lage snelheden speelt een rol in de openbare verlichting voor woonwijken. 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. Naast de lichtheid blijkt ook de textuur van de wegverharding een grote rol te spelen in het waar te nemen visuele beeld van het wegprofiel. Een enigszins ruwere textuur als Reflexstone zorgt voor alzijdig verstrooiend diffuus licht aan het oppervlak van de verharding met een goede dwarsgelijkmatigheid. Aan de Overijsselselaan te Stadskanaal is duidelijk visueel waarneembaar dat er donkere plekken ontstaan aan de overkant van de masten met de spiegelende rode klinkers. Figuur 5: Stadskanaal Overijsselselaan - invloed macrotextuur op de lichtreflectie met openbare verlichting. Verschil in lichtreflectie tussen spiegelende rode gebakken klinkers en meer diffuse betonstraatstenen Reflexstone. 4
In woongebieden is dit van belang omdat door de relatief lage lichtpunthoogten 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. 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 waardoor openbare verlichting kan worden gereduceerd voor de verkeersfunctie als het gaat om visuele geleiding voor het wegverloop-alignement en wellicht in een later stadium ook voor zichtbaarheid van personen en objecten op en naast de weg. Openbare verlichting kan dan een rol spelen voor conflictgebieden waarbij het accent komt te liggen op zichtbaarheid van de omgeving van de weg. Om de voordelen van de Reflexstone banden volledig te benutten vormen de huidige ontwikkelingen met koplampverlichting met AFS systemen (Advanced 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. 5
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 spiegeling van de wegverharding. De permeabiliteit (doorlaatbaarheid) en de macrotextuur van de gebruikte materialen spelen een rol. Het verticale gedeelte van de band 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 6
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. 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 afneemt. Tabel 1: dauwpuntbepaling van een wegverharding in afhankelijkheid van de relatieve luchtvochtigheid [%] en luchttemperatuur [C ]. Indien de temperatuur van de wegverharding lager wordt dan het getal in de tabel ontstaat een vochtige- of natte wegverharding. Bron: Light Surface Control 7
6. 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 helderheidscontrasten 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 verschijnen of onzichtbaar kunnen worden. Helderheidscontrasten worden bij donkerte steeds meer van belang. Het is belangrijk om voldoende grote helderheidscontrasten 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 verblindingsgrens wordt mede bepaald door de grootte van het oppervlak in het gezichtsveld en de textuur van de wegverharding (spiegelfactor). 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 oplopen tot 72% in woongebieden. In het buitengebied kan men er zelfs voor kiezen lichtmasten te verwijderen en daarvoor Reflexstone banden of 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 provincies nemen dit soort onderzoek 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 Imago 8
Ten opzichte van actieve wegmarkering is de Reflexstoneband ook duurzamer omdat er geen energie nodig is en bovendien, als voorbeeld van een rotonde, de kosten van aanschaf en aanleg al snel 50.000 lager liggen en het onderhoud nihil is. Duurzaamheid speelt ook een rol als we kijken naar minder ongevallen door beter zicht in de zin van maatschappelijke kosten als gevolg van ongevallen. Het wit schilderen van middengeleiders etc. kost ook 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 resulteerde erin dat sinds vier jaar Kijlstra Bestrating ook over het DuboKeur beschikt. Het DuboKeur is exclusief voorbehouden aan echte milieuvriendelijke producten, zoals de website van het NIBE zelf omschrijft. Met dit unieke onderzoek is een vergaande synergie tussen civiele techniek en lichttechniek ontsproten en zal zeker een vervolg krijgen. 9