Ontwerpen van wegennetwerken H01I6A Verkeerskunde basis

Ontwerpen van wegennetwerken

H01I6A Verkeerskunde basis

Ben Immers

Traffic and InfrastructureDepartment of Civil Engineering

Faculty of EngineeringKatholieke Universiteit Leuven

H01I6A Verkeerskunde basis 2

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


100110120130140150160170180

Inde

x 19

80 =

100

VMT (millions) Lane Mile Index

No longer a big city problem-Congestionin small areas grew 300%

“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

Vehicle travel up 72%Road Miles, up 1%

1980-1998

Congestion stress


Drukte op het wegennet (D)


Totaal

50

100

150

200

250

1980 1985 1991 1995 2000 2006

Lengte wegennet Vervoersvraag

Drukte op het wegennet (B)


Ontwikkeling voertuigkilometers en kilometers strooklengte


Bereikbaarheid


Emissies


Veiligheid


Is dit onze toekomst?


Of dit?


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


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 km86% autoverplaatsingen < 25 km64% autoverplaatsingen < 10 km42% autoverplaatsingen < 5 km

Dit vraagt om een herwaardering van het regionale en stedelijke wegennet


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)


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


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


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


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


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


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


Bereikbaarheid als integratiekader voor afstemming infrastructuur en

ruimtelijke structuur

Dynamischverkeersmanagement

Infrastructuur-netwerken

Ruimtelijkestructuur

Dynamischeherkomst-

bestemmings-matrix)

Bereikbaarheid

Mobiliteit

Afwikkelingverkeer innetwerken

Vervoer-management

Dagelijks activiteiten-patroon


Kenmerken ontwerpmethodiek wegennet

Elk stelsel wordt afzonderlijk ontworpen

Van hoog naar laag schaalniveau


Onderscheiden stelsels en bijbehorende operationele

snelheid

Schaalniveau(Stelsel)

Collectief netwerk

Individueel netwerk

Operationele snelheid

Internationaal C-4 >200 km/u

Nationaal C-3 I-3 100 - 120 km/u

Regionaal, stadsgewestelijk

C-2 I-2 50 - 70 km/u

Lokaal C-1 I-1 30 km/u

I-0 4 km/u


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.


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;


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

I-2 (70 km/u)

I-2I-3 (120 km/u)

Vaststelling van de grootte van de ontsluitingsruimte


Vaststelling maximale omwegfactor

hangt af van de verhouding tussen de operationele snelheden van de vervoersystemen op de verschillende schaalniveaus

I2-

50 à 70 km/h

I3-

100 à 120 km/h


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;


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?

Ontwerpstappen per schaalniveau (2)


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


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


Behandeling ontwerpmethodiek

Hoofdkenmerken van de methodiek

Ontwerpdilemma’s

Ontwerpstappen

Voorbeeld-uitwerking

Effecten


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


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


Eerst... dan...

Structuur Elementen

Hoog schaalniveau Laag schaalniveau

Kwaliteit Capaciteit

Toegangspunten Netwerk

Ideaal Bestaand

Collectief Individueel

Functie Vorm, techniek


Ontwerpdilemma 1: aantal stelsels

Dilemma 1: Aantal stelsels


Ontwerpdilemma 2: toegangsdichtheid

Dilemma 2: Toegangsdichtheid


Ontwerpdilemma 3: ontsluitingsstructuur

Dilemma 3: Ontsluitingsstructuur


Ontwerpdilemma 4: netdichtheid

Dilemma 4: Netdichtheid


Ontwerpdilemma 5: realiteitswaarde

Dilemma 5: Realiteitswaarde


Vervoersystemen en verknopingen

C-4

I-3 C-3

I-2 C-2

I-1 C-1

I-0

collectiefindividueel

nationaal

internationaal

regionaal

lokaal


Vervoerkundig schaalniveau

Aantal en omvang te verbinden kernen Verplaatsingsafstand Gemiddelde snelheid Afstand tussen toegangspunten Ontsluitingsruimte Maximale omwegfactor Maaswijdte


Toegangsstructuren

I3

I1

I1

I3

I3

I3

I3

I2‘Süd’

‘Nord’I2

I1I1

I3

I3

‘Strakke ring’ ‘Nord’ en ‘Süd’ ontsluiting I3 tot in de stad


Ontwerpvolgorde

C-4

I-3 C-3

I-2 C-2

I-1 C-1


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


Criteria

Kwaliteit: Snelheid Betrouwbaarheid Comfort Veiligheid

Kosten: Geld Hinder Aantasting


I-3

1.Op te nemenkernen

Primaire kern

Secundaire kern


I-3

2.Hart-op-hartverbindings-structuur

Primaire kern

Secundaire kern


3.Verbindings-structuur

Ontsluitingsruimte

Primaire kern

Secundaire kern

I-3

Dominante stroom


I-3

5.Ontsluitings-structuren

Ontsluitingsruimte

Wegenstructuur


I-3

7.Aanpassen

Schakelscombineren binnen omwegnorm

Schakel toevoegen bij te grote omweg

Afstand tussen toegangspunten > 8 km

Afstand tussen toegangspunten 4-8 km

Afstand tussen toegangspunten < 4 km

Niet autosnelweg

Centrum kern

Onlogisch punt

Ontsluitingscirkel 6 km

Huidige netwerk raakt ontsluitingscirkel


Kernen Primaire kernSecundaire kernTertiaire kern ALLE VARIANTEN


Kernen > 20.000 inwKernen 10.000 - 20.000 inwKernen 5.000 - 10.000 inw

Ontbrekende verbinding

Lokale verbinding(regionaal bruikbaar)

Bestaand goed

Bestaand bovenregionaal Bestaand beneden regionaal


R

Kernen + haltes +collectievenetwerken

R

RandstadpoortRStadspoort

Verknoping:Toegangspunt I3Railverbinding(C3 en C2)Andere verbindingen(bus/LR; meest C2)

Halte C3Overige haltes

VARIANT 3


Kernen + individuelenetwerken

I3

I2 verbinding I2 (nu te lage kwaliteit,twijfelgeval)

RandstadpoortRStadspoort

Toegangspunt I3

R

Verknoping:

VARIANT 3


Effecten

Meest vergaande variant Vervoerprognosemodel SMART

Bereikbaarheid Mobiliteit Emissies en energie


Effecten: bereikbaarheid

Dal Spits

Auto -5% -1%

OV +10% +11%


Effecten: mobiliteit (personenkm)

Auto - 10%

+ 7%

OV +55%

- 4%

LV

Totaal


Factoren van invloed opreistijdbetrouwbaarheid

TravelerTravel time

Level of insecurity

Reliability of travel times

Network robustness• Preventive• Redundancy• Compartmentalization• Resilience• Flexibility

Changes• Demand• Supply

Regular demand pattern

Expected travel time

Regular supply pattern

Spread in travel time

Stability of travel time Characteristics

of traveller

Trip purpose

Info Alternatives

Behaviour of drivers and network managers

Disturbances• Probability• Effect

Result disturbances

Netw

ork characteristics



TravelerTravel time

Level of insecurity









of traveller

Trip purpose

Info Alternatives



Result disturbances

Netw

ork characteristics

Spare capacity



TravelerTravel time

Level of insecurity









of traveller

Trip purpose

Info Alternatives



Result disturbances

Netw

ork characteristics

Prevention



TravelerTravel time

Level of insecurity









of traveller

Trip purpose

Info Alternatives



Result disturbances

Netw

ork characteristics

Professional services



TravelerTravel time

Level of insecurity









of traveller

Trip purpose

Info Alternatives



Result disturbances

Netw

ork characteristics

Network management



TravelerTravel time

Level of insecurity









of traveller

Trip purpose

Info Alternatives



Result disturbances

Netw

ork characteristics

Information supply



TravelerTravel time

Level of insecurity









of traveller

Trip purpose

Info Alternatives



Result disturbances

Netw

ork characteristics

Graceful degradation



TravelerTravel time

Level of insecurity









of traveller

Trip purpose

Info Alternatives



Result disturbances

Netw

ork characteristics

Spare capacity

PreventionNetwork management

Professional services

Information supplyGraceful degradation


Huidig wegennet


Onderliggend wegennet; opgewaardeerd OWN+


Bebouwd oppervlak deel Zuidvleugel


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)


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


Effecten op het vlak van

bereikbaarheid

Variant Reistijd Effect Incident

Belasting knooppunt

OWN+ -20% -27% -14%

HWN+ -19% -19% +6%

Veranderingen ten opzichte van de huidige situatie


Gemiddelde reissnelheid (km/uur) in de spits

Variant Snelheidop HWN

Snelheidop OWN

Gemiddeldesnelheid

Huidigesituatie

62 28 54

OWN+ 71 66 70

HWN+ 83 31 70


Veiligheid

Kilometrage op netwerken wordt vermenigvuldigdmet risicofactoren

Veranderingen ten opzichte van huidige situatie

Variant Doden Gewonden

OWN+ - 10% - 7%

HWN+ + 3% + 3%


Uitkomsten kosten-batenanalyse(in miljoenen Euro per jaar)

Documents

Ontwerpen van wegennetwerken H01I6A Verkeerskunde basis