Ontwerpen van wegennetwerken H01I6A Verkeerskunde basis Ben Immers Traffic and Infrastructure Department of Civil Engineering Faculty of Engineering Katholieke Universiteit Leuven Karakterisering mobiliteitsontwikkeling Einde groei mobiliteit vooralsnog niet in zicht Omvang congestie neemt veel sneller toe dan groei mobiliteit Kwaliteit verkeersafwikkeling op regionale en stedelijke wegennet wordt slechts fragmentarisch gemeten en is dus ook minder een probleem Naast snelheid en kosten is vooral betrouwbaarheid een belangrijke determinant van keuzegedrag reiziger Pendel (vervoer goederen) blijft groeien, o.a. door voortdurende toename snelheid systeem H01I6A Verkeerskunde basis 2 Congestion stress VMT (millions) 19 98 19 96 19 94 No longer a big city problem-Congestion in small areas grew 300% 19 92 19 90 19 88 19 86 19 84 Vehicle travel up 72% Road Miles, up 1% 1980-1998 19 82 180 170 160 150 140 130 120 110 100 19 80 Index 1980 = 100 “Never before in this century, except during the two world wars, has the country’s transportation system been as stressed as it is now” – Washington Post 5/15/01 Lane Mile Index H01I6A Verkeerskunde basis 3 Drukte op het wegennet (D) H01I6A Verkeerskunde basis 4 Drukte op het wegennet (B) Totaal 250 200 150 100 50 1980 1985 1991 Lengte wegennet 1995 2000 2006 Vervoersvraag H01I6A Verkeerskunde basis 5 Ontwikkeling voertuigkilometers en kilometers strooklengte H01I6A Verkeerskunde basis 6 Bereikbaarheid H01I6A Verkeerskunde basis 7 Emissies H01I6A Verkeerskunde basis 8 Veiligheid H01I6A Verkeerskunde basis 9 Is dit onze toekomst? H01I6A Verkeerskunde basis 10 Of dit? H01I6A Verkeerskunde basis 11 Karakterisering gebruiksmogelijkheden huidige netwerk Problemen met afstemming (aansluiting) structuur wegennet op ruimtelijke structuur Samenhang in wegennet is vaak ver te zoeken Betrouwbaarheid dient gegarandeerd te worden van deur tot deur en niet alleen op HWN Kris-kras relaties zijn moeilijk te bedienen door ‘hoogwaardig’ openbaar vervoer Investeringen in infrastructuur vooral gericht op systemen met heel hoge en met lage snelheid; het tussenliggende systeem moet vooral ‘beter’ worden benut H01I6A Verkeerskunde basis 12 De functie van netwerken in een historische context Ontwikkeling afgelopen decennia: Ruimteconsumptie uitdijing stedelijk areaal Schaalvergroting en concentratie uitdijing verzorgingsgebied diensten (scholen, ziekenhuizen, gemeentelijke diensten, etc.) Vlaanderen: 88% verplaatsingen < 25 km 86% autoverplaatsingen < 25 km 64% autoverplaatsingen < 10 km 42% autoverplaatsingen < 5 km Dit vraagt om een herwaardering van het regionale en stedelijke wegennet H01I6A Verkeerskunde basis 13 Wat is een netwerk Een netwerk is meer dan de euclidische (2-dimensionale) ruimte De dimensies van een netwerk: communicatiestructuren/sociale interactiepatronen bestuurlijke samenwerking het wegennet: de structuur van het netwerk incl. hiërarchie van knopen ruimtelijke kwaliteiten (gedifferentieerd) Sturen op kwaliteit samenhang verbindingen (publiek en privaat) H01I6A Verkeerskunde basis 14 Geïntegreerde uitwerking netwerkconcept Hardware: infrastructuur, voertuigen Software: besturingssystemen, verkeersbeheersing Infoware: informatie-uitwisseling tussen componenten Orgware: organisatie en marktvormen Finware: economische impacts en financiering Ecoware: energie, veiligheid en milieu-impacts Courseware: opleiding, vaardigheden, expertise Duurzaam: veiligheid, energie, milieu, bereikbaarheid en betaalbaarheid H01I6A Verkeerskunde basis 15 Kwaliteiten Eisen en wensen t.a.v. kwaliteit verbindingen (van A naar B) Traditioneel: snelheid kosten comfort Uitkomsten recent interview gebruikers wegennet: betrouwbaarheid keuzevrijheid informatievoorziening robuust (terugvalopties) en veerkrachtig (snel herstel) netwerk H01I6A Verkeerskunde basis 16 Robuustheid en veerkracht van netwerk Zorg voor permanente afstemming vraag en aanbod op elkaar Te realiseren door introductie van flexibiliteit flexibiliteit in vraag (prijsmechanisme, ICT, etc.) flexibiliteit in aanbod Flexibiliteit in aanbod: = netwerk en diensten die daarop worden aangeboden structuur van het netwerk (stelselmatige opbouw) inrichting van de knooppunten (ruimtelijk programma) locatie van de knooppunten (centrum of rand) combinatie/afstemming structuur netwerk en dynamisch verkeersmanagement H01I6A Verkeerskunde basis 17 Structuur van het netwerk Netwerk ondersteunt ruimtelijke ontwikkeling (interactiepatronen) Met welke kwaliteit dienen ‘kernen’ onderling verbonden te zijn Kan leiden tot stelselmatige opbouw van netwerken; waarom? afstemming kwaliteit aanbod op wensen gebruiker efficiënte bedrijfsvoering exploitant betere kwaliteitsgaranties overige baten (veiligheid, comfort, etc.) Kanttekeningen omvang stelsel hangt samen met omvang vraag maak fasering in netwerkontwikkeling mogelijk samenhang in stelsel is mooi maar samenhang in netwerk (regionaal, nationaal, internationaal) is nog beter H01I6A Verkeerskunde basis 18 Hiërarchie knooppunten: verkeerskundige vertaling Hiërarchie in de knopen impliceert differentiatie naar: bereikbaarheid (ook herkomstzijde organisatie woonfunctie) parkeren Naast unimodale ook multimodale knopen (verhogen robuustheid netwerk). Reiziger is bereid tot maken overstap indien: reis via knooppunt sneller, goedkoper, comfortabeler is de kwaliteit van het knooppunt voldoende is (veiligheid, betrouwbaarheid, snelheid, gemak, comfort, beleving) informatieverstrekking accuraat en to the point is Locatie overstapknooppunt luistert bijzonder nauw H01I6A Verkeerskunde basis 19 Relatie netwerkstructuur en dynamisch verkeersmanagement Voorkom dat toekomstige netwerkstructuur wordt bepaald door korte termijn maatregelen (DVM, beter benutten) Kwaliteitsgaranties toekomstige (lange termijn) vraag neerleggen in functie, structuur en vormgeving netwerk, incl. fasering Fluctuaties (korte termijn) in vraag en aanbod accommoderen middels DVM maatregelen H01I6A Verkeerskunde basis 20 Bereikbaarheid als integratiekader voor afstemming infrastructuur en ruimtelijke structuur Afwikkeling verkeer in netwerken Dynamische herkomstbestemmings-matrix) Dynamisch verkeersmanagement Vervoermanagement Dagelijks activiteitenpatroon Bereikbaarheid Infrastructuurnetwerken Ruimtelijke structuur Mobiliteit H01I6A Verkeerskunde basis 21 Kenmerken ontwerpmethodiek wegennet Elk stelsel wordt afzonderlijk ontworpen Van hoog naar laag schaalniveau H01I6A Verkeerskunde basis 22 Onderscheiden stelsels en bijbehorende operationele snelheid Schaalniveau (Stelsel) Collectief netwerk Internationaal C-4 Nationaal C-3 I-3 100 - 120 km/u Regionaal, C-2 stadsgewestelijk I-2 50 - 70 km/u Lokaal I-1 30 km/u I-0 4 km/u C-1 Individueel netwerk Operationele snelheid >200 km/u H01I6A Verkeerskunde basis 23 Aspecten ontwerpmethodiek aantal en omvang van de kernen die door dit stelsel worden verbonden, maximum toegestane snelheid op het stelsel, afstand tussen toegangspunten tot het stelsel (dit in samenhang met verdeling van de verplaatsingsafstanden), de te hanteren ontsluitingsruimte, maximale toegestane omwegfactor, maaswijdte van het stelsel. H01I6A Verkeerskunde basis 24 Ontsluitingsruimte Afstand tussen het centrum van een kern en het bijbehorende toegangspunt tot het netwerk collectief vervoer : de ontsluitingsruimte is nul (toegangspunten liefst in het centrum van de kern, dit ter beperking voor- en natransportafstanden en overstapweerstanden individueel vervoer : toegangspunten juist niet in het centrum. Waarom? het is ongewenst uit oogpunt van leefbaarheid en ruimtegebruik om het toegangspunt midden in de kern te leggen; H01I6A Verkeerskunde basis 25 Ontsluitingsruimte het in acht nemen van een zekere afstand tussen de kern en het toegangspunt voorkomt dat het netwerk interessant wordt voor gebruik op een te laag schaalniveau; de omwegen worden immers te groot ontsluitingsruimte kern I-2 (70 km/u) I-2 I-3 (120 km/u) I-2 Vaststelling van de grootte van de ontsluitingsruimte H01I6A Verkeerskunde basis 26 Vaststelling maximale omwegfactor hangt af van de verhouding tussen de operationele snelheden van de vervoersystemen op de verschillende schaalniveaus I250 à 70 km/h I3100 à 120 km/h H01I6A Verkeerskunde basis 27 Ontwerpstappen per schaalniveau (1) eerst wordt vastgesteld welke (deel)kernen verbonden moeten worden. de belangrijke kernen worden via een minimum spanning tree verbonden; aanvullende kernen worden vervolgens in dit net opgenomen; op basis van de omrijdfactor (bij regionaal net: omrijdfactor < 1,7) worden evt. extra verbindingen toegevoegd; het resultaat is een ideaal netwerk. Het huidige netwerk mag daarbij even volledig vergeten worden, en ook knelpunten bestaan even niet; H01I6A Verkeerskunde basis 28 Ontwerpstappen per schaalniveau (2) een geheel nieuw netwerk is natuurlijk niet haalbaar; in deze stap wordt geanalyseerd in hoeverre het bestaande netwerk afwijkt van het ideale netwerk; uit deze analyse volgt een prioritering/fasering van aanpassingen van het bestaande netwerk, zodat zoveel mogelijk het ideale netwerk gevolgd kan worden; het beschikbare budget kan als randvoorwaarde worden gehanteerd. tenslotte vindt een capaciteitscheck plaats: kunnen de geplande verbindingen de vervoervraag aan? H01I6A Verkeerskunde basis 29 Het project IRVS ‘Integraal Regionaal Vervoersysteem’ Integrale benadering van het regionale personenvervoer Een conceptuele studie naar de kansen, mogelijkheden en effecten Vervoerkundige invalshoek, RO=gegeven H01I6A Verkeerskunde basis 30 Achtergronden Betere samenhang individueel en collectief vervoer gewenst Complementaire netwerken Integrale verknoping Herbezinning structuur hoofdwegennet Ontvlechten Langzaam rijden gaat sneller Benutten, beprijzen Stedelijke netwerken, selectieve bereikbaarheid Vervoersysteem als sturingsinstrument voor RO H01I6A Verkeerskunde basis 31 Behandeling ontwerpmethodiek Hoofdkenmerken van de methodiek Ontwerpdilemma’s Ontwerpstappen Voorbeeld-uitwerking Effecten H01I6A Verkeerskunde basis 32 Hoofdkenmerken methodiek Netwerkstructuur opnieuw doordenken Veranderingen in mobiliteit Benuttingsmaatregelen hebben ook hun grenzen Verruimen tijdshorizon Start met ideaal net, los van het bestaande Lange-termijnkader voor korte-termijn maatregelen Confrontatie met bestaand net geeft helder beeld van functies, structuurzwaktes, etc. Helder stappenplan Maakt het proces minder complex Pragmatisch, met wetenschappelijke ondergrond Per stap commitment van belanghebbenden H01I6A Verkeerskunde basis 33 Resultaten Beslissingen worden expliciet gemaakt, voorkomt het denken in eindbeelden Duidelijk inzicht in functies van verbindingen Per situatie palet van aanbevelingen mogelijk: niets verkeersmanagement functieverandering verbreden nieuwe knooppunten nieuwe links Fasering: ideaal net fungeert als lange-termijnhorizon voor korte-termijnmaatregelen H01I6A Verkeerskunde basis 34 Eerst... dan... Structuur Elementen Hoog schaalniveau Laag schaalniveau Collectief Individueel Ideaal Bestaand Kwaliteit Capaciteit Toegangspunten Netwerk Functie Vorm, techniek H01I6A Verkeerskunde basis 35 Ontwerpdilemma 1: aantal stelsels Dilemma 1: Aantal stelsels H01I6A Verkeerskunde basis 36 Ontwerpdilemma 2: toegangsdichtheid Dilemma 2: Toegangsdichtheid H01I6A Verkeerskunde basis 37 Ontwerpdilemma 3: ontsluitingsstructuur Dilemma 3: Ontsluitingsstructuur H01I6A Verkeerskunde basis 38 Ontwerpdilemma 4: netdichtheid Dilemma 4: Netdichtheid H01I6A Verkeerskunde basis 39 Ontwerpdilemma 5: realiteitswaarde Dilemma 5: Realiteitswaarde H01I6A Verkeerskunde basis 40 Vervoersystemen en verknopingen individueel collectief C-4 internationaal nationaal I-3 C-3 regionaal I-2 C-2 lokaal I-1 C-1 I-0 H01I6A Verkeerskunde basis 41 Vervoerkundig schaalniveau Aantal en omvang te verbinden kernen Verplaatsingsafstand Gemiddelde snelheid Afstand tussen toegangspunten Ontsluitingsruimte Maximale omwegfactor Maaswijdte H01I6A Verkeerskunde basis 42 Toegangsstructuren I3 ‘Nord’ I2 I3 I1 I1 I3 I1 I3 I3 I3 I1 I3 ‘Strakke ring’ I2 ‘Süd’ ‘Nord’ en ‘Süd’ ontsluiting H01I6A Verkeerskunde basis I3 tot in de stad 43 Ontwerpvolgorde C-4 I-3 C-3 I-2 C-2 I-1 C-1 H01I6A Verkeerskunde basis 44 Stappen ontwerpmethodiek (per vervoersysteem) Stap 1: Verstedelijkingsniveaus Stap 2: Kernenhiërarchie Stap 3: Gewenste verbindingen Stap 4: Ideaaltypisch net Stap 5: Analyse bestaande netwerk Stap 6: Ontwerp reëel net H01I6A Verkeerskunde basis 45 Criteria Kwaliteit: Snelheid Betrouwbaarheid Comfort Veiligheid Kosten: Geld Hinder Aantasting H01I6A Verkeerskunde basis 46 I-3 1. Op te nemen kernen Primaire kern Secundaire kern 47 I-3 2. Hart-op-hart verbindingsstructuur Primaire kern Secundaire kern 48 I-3 3. Verbindingsstructuur Primaire kern Secundaire kern Ontsluitingsruimte Dominante stroom 49 I-3 5. Ontsluitingsstructuren Ontsluitingsruimte Wegenstructuur 50 I-3 7. Aanpassen Schakels combineren binnen omwegnorm Schakel toevoegen bij te grote omweg 51 Afstand tussen toegangspunten > 8 km Centrum kern Afstand tussen toegangspunten 4-8 km Afstand tussen toegangspunten < 4 km Niet autosnelweg Onlogisch punt Ontsluitingscirkel 6 km Huidige netwerk raakt ontsluitingscirkel Kernen Primaire kern Secundaire kern Tertiaire kern ALLE VARIANTEN 53 Kernen > 20.000 inw Kernen 10.000 - 20.000 inw Kernen 5.000 - 10.000 inw Ontbrekende verbinding Bestaand goed Bestaand bovenregionaal Lokale verbinding (regionaal bruikbaar) Bestaand beneden regionaal 54 R Kernen + haltes + collectieve netwerken Railverbinding (C3 en C2) Andere verbindingen (bus/LR; meest C2) Toegangspunt I3 Halte C3 Overige haltes Verknoping: R Randstadpoort Stadspoort VARIANT 3 55 R Kernen + individuele netwerken I3 I2 Toegangspunt I3 verbinding I2 (nu te lage kwaliteit, twijfelgeval) Verknoping: R Randstadpoort Stadspoort VARIANT 3 56 Effecten Meest vergaande variant Vervoerprognosemodel SMART Bereikbaarheid Mobiliteit Emissies en energie H01I6A Verkeerskunde basis 57 Effecten: bereikbaarheid Dal Spits Auto -5% -1% OV +10% +11% H01I6A Verkeerskunde basis 58 Effecten: mobiliteit (personenkm) Auto - 10% OV +55% LV + 7% Totaal - 4% H01I6A Verkeerskunde basis 59 Factoren van invloed op reistijdbetrouwbaarheid Regular demand pattern Behaviour of drivers and network managers Changes • Demand • Supply Result disturbances Network robustness • Preventive • Redundancy • Compartmentalization • Resilience • Flexibility Network characteristics Disturbances • Probability • Effect Regular supply pattern Trip purpose Expected travel time Travel time Spread in travel time Stability of travel time Info Alternatives Level of insecurity Traveler Characteristics of traveller Reliability of travel times H01I6A Verkeerskunde basis 60 Factoren van invloed op reistijdbetrouwbaarheid Spare capacity Regular demand pattern Behaviour of drivers and network managers Changes • Demand • Supply Result disturbances Network robustness • Preventive • Redundancy • Compartmentalization • Resilience • Flexibility Network characteristics Disturbances • Probability • Effect Regular supply pattern Trip purpose Expected travel time Travel time Spread in travel time Stability of travel time Info Alternatives Level of insecurity Traveler Characteristics of traveller Reliability of travel times H01I6A Verkeerskunde basis 61 Factoren van invloed op reistijdbetrouwbaarheid Regular demand pattern Regular supply pattern Prevention Behaviour of drivers and network managers Changes • Demand • Supply Result disturbances Network robustness • Preventive • Redundancy • Compartmentalization • Resilience • Flexibility Network characteristics Disturbances • Probability • Effect Trip purpose Expected travel time Travel time Spread in travel time Stability of travel time Info Alternatives Level of insecurity Traveler Characteristics of traveller Reliability of travel times H01I6A Verkeerskunde basis 62 Factoren van invloed op reistijdbetrouwbaarheid Regular demand pattern Changes • Demand • Supply Professional services Behaviour of drivers and network managers Result disturbances Network robustness • Preventive • Redundancy • Compartmentalization • Resilience • Flexibility Network characteristics Disturbances • Probability • Effect Regular supply pattern Trip purpose Expected travel time Travel time Spread in travel time Stability of travel time Info Alternatives Level of insecurity Traveler Characteristics of traveller Reliability of travel times H01I6A Verkeerskunde basis 63 Factoren van invloed op reistijdbetrouwbaarheid Regular demand pattern Behaviour of drivers and network managers Network management Changes • Demand • Supply Result disturbances Network robustness • Preventive • Redundancy • Compartmentalization • Resilience • Flexibility Network characteristics Disturbances • Probability • Effect Regular supply pattern Trip purpose Expected travel time Travel time Spread in travel time Stability of travel time Info Alternatives Level of insecurity Traveler Characteristics of traveller Reliability of travel times H01I6A Verkeerskunde basis 64 Factoren van invloed op reistijdbetrouwbaarheid Regular demand pattern Behaviour of drivers and network managers Changes • Demand • Supply Network robustness • Preventive • Redundancy • Compartmentalization • Resilience • Flexibility Result disturbances Network characteristics Disturbances • Probability • Effect Regular supply pattern Information supply Trip purpose Expected travel time Travel time Spread in travel time Stability of travel time Info Alternatives Level of insecurity Traveler Characteristics of traveller Reliability of travel times H01I6A Verkeerskunde basis 65 Factoren van invloed op reistijdbetrouwbaarheid Regular demand pattern Behaviour of drivers and network managers Changes • Demand • Supply Result disturbances Network robustness • Preventive • Redundancy • Compartmentalization • Resilience • Flexibility Network characteristics Disturbances • Probability • Effect Regular supply pattern Graceful degradation Trip purpose Expected travel time Travel time Spread in travel time Stability of travel time Info Alternatives Level of insecurity Traveler Characteristics of traveller Reliability of travel times H01I6A Verkeerskunde basis 66 Factoren van invloed op reistijdbetrouwbaarheid Spare capacity Regular demand pattern Regular supply pattern Prevention Network management Changes • Demand • Supply Professional services Behaviour of drivers and network managers Result disturbances Network robustness • Preventive • Redundancy • Compartmentalization • Resilience • Flexibility Network characteristics Disturbances • Probability • Effect Graceful degradation Information supply Trip purpose Expected travel time Travel time Spread in travel time Stability of travel time Info Alternatives Level of insecurity Traveler Characteristics of traveller Reliability of travel times H01I6A Verkeerskunde basis 67 Huidig wegennet H01I6A Verkeerskunde basis 68 Onderliggend wegennet; opgewaardeerd OWN+ H01I6A Verkeerskunde basis 69 Bebouwd oppervlak deel Zuidvleugel H01I6A Verkeerskunde basis 70 Brede beoordeling varianten Te kwantificeren effecten (criteria): bereikbaarheid veiligheid milieu en energiegebruik geluidshinder investeringskosten aansluiting op ruimtelijke structuur (ruimtelijke differentiatie) Zie leidraad voor kosten-batenanalyse (OEEI) H01I6A Verkeerskunde basis 71 Bereikbaarheid Bereikbaarheid omvat o.a. de volgende componenten: Reistijd (in minuten of uren) Gemiddelde reissnelheid (in km per uur) Nabijheid (in meters of kilometers) Robuustheid, integriteit doorwerking effecten incident/verstoring belasting knooppunten H01I6A Verkeerskunde basis 72 Effecten op het vlak van bereikbaarheid Veranderingen ten opzichte van de huidige situatie Variant Reistijd Effect Incident Belasting knooppunt OWN+ -20% -27% -14% HWN+ -19% -19% + 6% H01I6A Verkeerskunde basis 73 Gemiddelde reissnelheid (km/uur) in de spits Variant Snelheid op HWN Snelheid op OWN Gemiddelde snelheid Huidige situatie 62 28 54 OWN+ 71 66 70 HWN+ 83 31 70 H01I6A Verkeerskunde basis 74 Veiligheid Kilometrage op netwerken wordt vermenigvuldigd met risicofactoren Veranderingen ten opzichte van huidige situatie Variant Doden Gewonden OWN+ - 10% - 7% HWN+ + 3% + 3% H01I6A Verkeerskunde basis 75 Uitkomsten kosten-batenanalyse (in miljoenen Euro per jaar) Variant OWN+ HWN+ Reistijdwinst + 63,5 + 58 Veiligheid + 23,6 - 9,5 Luchtvervuiling - 1,6 - 2,9 Conge stie + 21 + 15 + 106,5 + 60,6 H01I6A Verkeerskunde basis 76 Direct e effecten Tot aal