Zijn onze wegen klaar voor de toekomst?

Presentatie over: "Zijn onze wegen klaar voor de toekomst?"— Transcript van de presentatie:

1 Zijn onze wegen klaar voor de toekomst?
Sandra Erkens TU Delft / Rijkswaterstaat

2 Zijn onze wegen klaar voor de toekomst?
Sandra Erkens – Rijkswaterstaat/Technische universiteit Delft Zijn onze wegen klaar voor de toekomst? Sandra Erkens; TU Delft/Rijkswaterstaat Wat zijn de kansen en risico's van voertuigcommunicatie voor de weg zelf? Verwacht wordt dat vrachtwagens dichter op elkaar in één spoor gaan rijden, als het ware één lange goederentrein vormen. Dan is de belasting veel zwaarder dan de uitgangspunten van het dimensioneringsontwerp. Wat betekent dit voor het wegennet? En bieden met elkaar communicerende voertuigen ook nieuwe mogelijkheden voor het wegbeheer? Dit zijn een paar van de vragen waar de wegenbouw een antwoord op zoekt.

3 ZiJN ONZE WEGEN KLAAR VOOR DE TOEKOMST?
“There is no reason anyone would want a computer in their home.” – Ken Olson, president, chairman & founder of Digital Equipment Corp. (DEC) in 1977 Het voorspellen van de toekomst is lastig, voorbeelden te over van voorspellingen waarvan je je achteraf afvraagt hoe iemand er toe komt. Dat zit hem dan vaak in doorbraken die niet voorzien waren, want de meest veilige voorspellingen zijn extrapolaties van lopende ontwikkelingen. Gelukkig hoef ik de toekomst niet te voorspellen, ik hoef u niet eens te vertellen over al die tientallen brede ontwikkelingen die invloed hebben op de wegenbouw en wat dat aan uitdagingen met zich meebrengt. Ik ga u vertellen hoe voertuigcommunicatie de wegenbouw kan gaan beinvloeden. Om te beginnen wil ik met u terugkijken naar een kleine eeuw wegenbouwontwikkelingen in Nederland. Dat maakt de extrapolatie wat makkelijker en het laat zien dat snelle veranderingen Back in 2008 it was estimated that one in two humans carried a cell phone and from 1990 to 2011, global cell phone subscriptions increased from 12.4 million to over 6 billion. Ca 500x zo veel!

4 WAT BRENGT DE TOEKOMST? “There is no reason anyone would want a computer in their home.” – Ken Olson, president, chairman & founder of Digital Equipment Corp. (DEC) in 1977 Het voorspellen van de toekomst is lastig, voorbeelden te over van voorspellingen waarvan je je achteraf afvraagt hoe iemand er toe komt. Dat zit hem dan vaak in doorbraken die niet voorzien waren, want de meest veilige voorspellingen zijn extrapolaties van lopende ontwikkelingen. Gelukkig hoef ik de toekomst niet te voorspellen, ik hoef u niet eens te vertellen over al die tientallen brede ontwikkelingen die invloed hebben op de wegenbouw en wat dat aan uitdagingen met zich meebrengt. Ik ga u vertellen hoe voertuigcommunicatie de wegenbouw kan gaan beinvloeden. Om te beginnen wil ik met u terugkijken naar een kleine eeuw wegenbouwontwikkelingen in Nederland. Dat maakt de extrapolatie wat makkelijker en het laat zien dat snelle veranderingen Back in 2008 it was estimated that one in two humans carried a cell phone and from 1990 to 2011, global cell phone subscriptions increased from 12.4 million to over 6 billion. Ca 500x zo veel!

5 1936 A13 Rotterdam Overschie 1950 1979 2014 De wegen in Nederland zijn al behoorlijk slim en goed. Ter illustratie hier wat foto’s die de ontwikkelingen rond de Nederlandse snelweg in een kleine eeuw tijd laat zien. Daarbij wil ik benadrukken dat ik niet zeg dat er niks is bereikt, integendeel! Het onderzoek dat in die periode is gedaan, heeft de wegenbouw niet alleen instaat gesteld die veranderingen bij te benen, het heeft ze mede mogelijk gemaakt. Zo zien we tussen 1950 en 1980 geluidshinder en –schermen hun intrede maken, in 2014 zijn de schermen geavanceerder en is de snelheid teruggebracht. Maar zonder ontwikkelingen in asfalt deklagen, met asfaltmengsels die aan nieuwe, speciale eisen voldoen zoals ZOAB, dat beter zicht geeft bij regen en geluidsreducerend werkt, waren er nog veel meer maatregelen nodig geweest. Door de veranderingen om ons heen, meer, heftigere neerslag, stijgend grondwater krijgen we ook met nieuwe uitdagingen te maken die we met constructie- en materiaal techniek op kunnen en moeten lossen. Daarnaast blijft er behoefte aan minder overlast, minder benodigd onderhoud, minder materiaal gebruik. Daar wordt al breed op ingespeeld: meer en vaker hergebruik, snelle onderhoudsmethoden, super stille wegdekken, zelfhelend asfalt etc: inzet op betere wegen door betere materialen en technieken. Het is niet te voorspellen wat het grote succes gaat worden, maar juist de variatie in initiatieven maakt dat wat we nodig hebben er tussen zal zitten.

6 ZiJN ONZE WEGEN KLAAR VOOR DE TOEKOMST?
Wat zijn de gevolgen van voertuigcommunicatie voor de weg? Discussie gaat grotendeels over juridische, aansprakelijksheids en vertrouwens zaken. En daar zal ook de grote slag gewonnen moeten worden als het gaat om automatisch rijden. Dat neemt niet weg dat ook zonder het loslaten van het stuur, auto’s steeds slimmer worden en dat dat effect heeft op het verkeer en daarmee op de weg. De uitdaging voor de weg op zich zit hem vooral in de verwachte en geclaimde effecten dat voertuigen dichter op elkaar en rechter achterelkaar gaan rijden in combinatie met het beeld dat er voertuigen in verschillende mate van “geautomatiseerd zijn” door elkaar op de weg zitten. De weg moet al die gebruikers veilig kunnen bedienen.

7 Als we beginnen met de huidige situatie, dan rijdt elk voertuig autonoom. Iedere chauffeur bepaald de afstand tot zijn voorganger en de snelheid waar hij of zij zich goed bij voelt.

8 Als we kijken naar de positie in de breedte van de rijstrook, dan zien we dat die varieert

9 Number of load repetitions
Midden rijstrook 200 400 600 800 1000 1200 - 30 26 22 18 14 10 6 2 Position (cm) Number of load repetitions Dat blijkt ook uit deze foto van een zonnige dag onderweg. De groene lijntjes laten de positie van de linker reps rechtwielen van deze auto;s zien, en dat geeft een verdeling over de strook. Uit onderzoek is bekend de de meeste mensen in het midden rijden, naar de markeringen toe neemt het af, maar er is een verdeling, niet iedereen rijdt op dezelfde plaats op de strook. Daardoor wordt de belasting ook wat gespreid. In het ontwerp van wegverhardingen houden we daar rekening mee, door het verkeer te verdelen over de breedte van de rijstroken. Een smallere strook, bij dezelfde hoeveelheid verkeer, leidt dan ook tot een zwaardere belasting en dus een dikkere wegconstructie.

10 Als we auto’s krijgen die niet meer willekeurig positie kiezen, maar via sensoren netjes allemaal in het midden gaan rijden, en dat is eigenlijk alleen een stapje verder dan de lane departure warnings die nu al in sommige auto’s zit, dan verdwijnt dat willekeurige aspect. Op zich zou je dan de stroken ook smaller kunnen maken, maar zolang er ook nog auto’s zijn zonder deze systemen is dat niet handig. Ook moet je al een flink brede weg hebben, wil je door de stroken smaller te maken er een extra strook bij kunnen maken en het verwijderen van markeringen geeft vaak schade aan de deklaag. Je krijgt dus een situatie waar een groter deel van het verkeer dan gebruikelijk op dezelfde plaats rijdt. Dat kunnen we wegbouwkundig opvangen, door dikkere wegen te bouwen. Ook de deklaagschade die optreed door veel verkeer in het zelfde spoor, vooral spoorvorming en rafeling, kunnen we proberen op te vangen door gemodificeerde mengsels. Maar de vraag is of we dit wegbouwkundig op MOETEN lossen, of dat we alla Johan Cruijf moeten kijken naar het voordeel bij dit nadeel.

11 Als die van sensoren voorziene auto;s nu eens geprogrammeerd worden om niet allemaal exact in het zelfde spoor te rijden? Je kunt er mooie algoritmes in stoppen, of ze niet alleen naar de makering, maar ook naar de auto voor ze laten kijken en hun positie laten afwijken van de voorganger. Op die manier kun je ervoor zorgen dat je juist meer afwisseling krijgt in opeen volgende auto’s en kan er zelfs een positief effect ontstaan. Automatische voertuiggeleiding kan dus gevolgen hebben voor de weg zelf, maar dat hoeft niet. Het is vooral een kwestie van vroegtijdig over de grenzen van verschillende disciplines de mogelijke consequenties zien en naar de optimale oplossing zoeken.

12 Als de sensoren geen gebruik maken van de markeringen, maar van signalen langs de kant van de weg, of zelfs sateliet systemen zouden we in principe geen markeringen meer nodig hebben. Dan wordt het mogelijk de capaciteit echt flexibel in te delen door afhankelijk van de intensiteit meer of minder stroken en met een andere snelheid beschikbaar te stellen. Maar dat kan alleen als alle voertuigen met dit soort systemen zijn uitgerust. Er wordt ook gedacht over het aansturen van voertuigen met behulp van in de weg ingebouwde hardware, dat is vergelijkbaar met het idee om auto’s al rijdend te laden met inductie.

13 ZiJN ONZE WEGEN KLAAR VOOR DE TOEKOMST?
Laden terwijl je rijdt? NL > km openbare weg Er komen andere “brandstoffen”, maar op vaste plekken Iets dergelijks, waarbij over de hele lengte van de weg componenten moeten worden ingebouwd, zou natuurlijk grote invloed hebben op de wegenbouw. Dat zie ik niet snel gebeuren. Ten eerste is het constructief niet handig, inbouwen van iets geeft een een discontinuiteit, het leidt tot spanningsconcentraties en tot schade. Daarbij valt het niet mee iets in te bouwen in de aanleg fase, gezien de temperaturen en de grote schuifvervormingen bij verdichten. Achteraf infrezen geeft weer schade aan de weg die gerepareerd moet worden. Dat zijn de constructietechnische belemmeringen. Dan heb je nog de systeembelemmeringen, waar leg je de aansluitpunten? We hebben het over meer dan 135 duizend km weg in NL, dat zijn heel wat aansluitingen en heel wat plekken waar een probleem op kan treden. Je hebt het ook niet in een week aangelegd, dus wat doe je op de plekken waar het (nog) niet ligt? Dan is er nog de financiele uitdaging, elk onderdeel dat meer dan een paar euro kost per meter weg maakt het al gauw niet rendabel, zeker omdat de ligging zo dicht mogelijk bij het wegdek moet zijn en dat nu net de lagen zijn die het vaakst ervangen worden. Zelfs dan is vaak nog maar eens in de vijftien jaar. Dus evt updates moeten vijftien jaar wachten. Kan iemand zich nog herinneren welk mobieltje hij 15 jaar geleden had?... Kortom, het wegennet is te fijnmazig en te groot om zaken over de volle lengte in te bouwen, zeker op korte termijn. Een nieuw systeem moet ingepast kunnen worden in het bestaande systeem, of daar volledig onafhankelijk van zijn. Het rigoreus vervangen van alle weg infrastructuur is gewoonweg te kostebaar, of het nu gaat om voertuiggeleiden of inductieladen. Er zullen zeker andere brandstoffenkomen en ook inductie kan heir een rol spelen, maar dan op vaste oplaadpunten. ================================== Nederland beschikt over ongeveer km openbare wegen (2007). CBS

14 ZiJN ONZE WEGEN KLAAR VOOR DE TOEKOMST?
Sensoren in de weg? Ze worden kleiner, slimmer en goedkoper Behoefte: koppelen info over de weg (materiaal, aanleg condities) aan locatie Kunnen we dan helemaal niks in de weg stoppen, of relaties vinden met voertuig communicatie? Zeker wel, er wordt gesproken over en gewerkt met sensoren in de weg. Sensoren en vooral RFID tags worden net als telefoons steeds kleiner en steeds slimmer. Onze bankpasjes worden er mee uitgerust. In dit geval worden ze bij uitvoering aangebracht om de aannemer te kunnen achterhalen, je zou ze ook als ze dat blijken te overleven, bij de centrale in het asfalt kunnen doen, een paar per vracht met informatie over de grondstoffen en productie die rechtstreek uit het systeem van de centrale er wordt ingezet. Voor ZOAB is de huidige sensor nog wat te groot, maar voor dichtere lagen zou het al kunnen. Je zou het ook buiten het materiaal zelf kunnen doen, als je de informatie over het mengsel stopt in een sensor op de truck.

15 Dan kun je de truck volgen en informatie sturen naar de uitvoerder op het werk, je kunt vastleggen wanneer de lading de hopper ingaat en bijhouden waar deze komt te liggen. Ook dat is voertuigcommunicatie, maar dan specifiek voor de wegenbouw. Als je ook per locatie bij houd hoeveel passages met welke wals en bij welke temperatuur er plaats vinden, kun je dat weer koppelen aan de kennis over het materiaal en over die plek op de weg. Uiteindelijk is elke partij asfalt dan traceerbaar en indentificeerbaar.

16 Het sluiten van de informatie keten betekent dat we informatie over de materialen, productie, constructie en conditie van de weg op een gegeven moment, uit huidige of toekomstig monitoringssystemen, kunnen koppelen en verbinden met schadeontwikkeling. Dat is cruciaal voor onderhoud, voor AM systemen voor beheerders (betrouwbare Life cycle info!) en voor kennisontwikkeling, zowel wetenschappelijk als praktisch, rond onderhoudssystemen, maar ook optimale productie en verwerkingstechnieken voor mengsels. Een mogelijke nieuwe monitoringsmethode staat er nu nog niet bij, dat is de auto zelf. Daar zit nu zoveel techniek in dat het, zeker met het grote aantal voertuigen waar we over praten, een belangrijke bron van informatie over de toestand van de weg kan worden.

17 Kortom: De constructieve uitdagingen: levensduren, omgaan met hogere grondwaterstanden en extreme neerslag, minder frequent onderhoud Voertuigcommunicatie is geen bedreiging, maar een kans Gebruik de communicatie om verkeer te spreiden ipv concentreren Gebruik de informatie om kennis over toestand van de weg te verbeteren

18 ZiJN ONZE WEGEN KLAAR VOOR DE TOEKOMST?
Voor de nabije toekomst zeker en als we: Blijven innoveren in materialen en technieken, om onder meer verkeer en met minder onderhoud een veilige en comfortabele weg te bieden Slimmer gebruik maken van beschikbare informatie en techieken Kennis en ervaring uitwisselen Dan blijft dat ook in de verre toekomst zo!

19