Wegontwerp en integrale ontwerpkeuzes: theorie en praktijk (VK 2/2013)

Auteurs:
Patrick Broeren, Jeroen Stegeman, Hessel de Jong /ARCADIS

Wegontwerp is een discipline waarin steeds meer eisen en wensen ten aanzien van steeds meer aspecten bij elkaar komen. We spreken daarom over integraal ontwerpproces en integrale ontwerpkeuzes. Mooie begrippen, maar hoe vertaal je theorie naar praktijk?  

Bij het aanleggen van nieuwe weginfrastructuur of aanpassingen aan bestaande weginfrastructuur, spelen veel aspecten een rol: doorstroming, verkeersveiligheid, milieu (lucht en geluid), ruimtelijk inpassing (ruimtegebruik en barrièrewerking), beheer en onderhoud, uitvoering en kosten. Wegontwerp is een discipline waarin eisen en wensen ten aanzien van deze aspecten bij elkaar komen. Wegontwerp kan worden gezien als de ruimtelijke vertaling van al deze eisen en wensen. Vaak wordt in dit verband gesproken over een integraal ontwerpproces en integrale ontwerpkeuzes. Mooie ‘containerbegrippen’, maar wat verstaan we eronder en hoe kunnen we er ‘handen en voeten’ aan geven? In deze bijdrage wordt nader ingegaan op integraal wegontwerp, zowel vanuit de theorie als de praktijk. Hierbij wordt specifiek aandacht besteed aan het aspect verkeersveiligheid.

Waarom integraal wegontwerp?
De huidige infrastructurele projecten, waarin wegontwerp een belangrijk aandeel heeft, worden steeds complexer en de interactie tussen de verschillende aspecten groter. De configuraties zijn ingewikkelder en vaak kan niet worden volstaan met standaardoplossingen uit de richtlijnen. Een belangrijk deel van de projecten wordt uitgevoerd in een stedelijke omgeving met weinig inpassingsruimte en verkeersstromen die niet (te veel) gehinderd mogen worden tijdens de realisatie. Een bekend voorbeeld is de ondertunneling van de A2 in Maastricht, waarbij er nauwelijks ruimte is om de tunnel in te passen op de stadstraverse tussen de bestaande bebouwing die gehandhaafd moet worden en tegelijkertijd de 2 x 2 rijstroken van de N2 die beschikbaar moeten blijven.

Een andere aanleiding om meer aandacht te besteden aan integraal wegontwerp, zijn de krappe taakstellende budgetten en de noodzaak om te versoberen. Hoewel niet gewenst, leidt dit er in de praktijk vaker toe dat er moet worden afgeweken van richtlijnen. Hierbij is het belangrijk om de consequenties voor verschillende aspecten zoals verkeersveiligheid en beheer en onderhoud inzichtelijk te maken en in onderlinge samenhang te beschouwen.

Verder speelt de huidige opzet van de ontwerprichtlijnen als de NOA [1] en het Handboek Wegontwerp [2] een rol; de huidige richtlijnen zijn niet SMART genoeg. De onderbouwing van ontwerpparameters zoals horizontale boogstralen is niet helder, waardoor niet goed beoordeeld kan worden wat de consequenties zijn van ontwerpkeuzes op bijvoorbeeld de verkeersveiligheid. Bovendien zijn de richtlijnen deels nog gebaseerd op voertuig- en weggebruikerskenmerken van de jaren 70 van de vorige eeuw.

Kortom: het is wenselijk om vanuit een breed perspectief te kijken naar het wegontwerp om maatschappelijk gezien de beste keuzes te maken, tegelijkertijd wordt een integraal ontwerpproces niet direct door de huidige ontwerprichtlijnen gefaciliteerd.

Integraal wegontwerp in de praktijk
In hoeverre wordt in de huidige praktijk het wegontwerp integraal benaderd? Volgens onze ervaring is het geen standaard werkwijze en als het gebeurt, dan gebeurt het vaak impliciet en niet expliciet. Specifiek voor het vergelijken van dwarsprofielen in tunnels met en zonder vluchtstroken, is het model BOMVIT [3] ontwikkeld. Dit model vergelijkt alternatieven op basis van maatschappelijke kosten en baten, waarbij rekening wordt gehouden met congestie, ongevallen (slachtoffers en schade), beheer- en onderhoud en investeringskosten. Dit is echter een van de weinige concrete voorbeelden, daarom belichten we nu een aantal situaties waarin een integrale benadering een rol speelt (of had moeten spelen):

Het effect van aangrenzende wegvakken
Elk project kent projectgrenzen waarbinnen de infrastructurele aanpassingen worden gerealiseerd. Dit wel echter niet zeggen dat buiten deze grenzen geen effecten kunnen optreden op bijvoorbeeld  de verkeersafwikkeling. Wanneer aangrenzende wegvakken of knooppunten onvoldoende capaciteit hebben, dan kan het positieve effect van de capaciteitsuitbreiding in de praktijk wel eens erg tegenvallen. Maar ook kunnen er ongewenste verkeersveiligheidseffecten optreden. Zo eindigt de spitsstrook in knooppunt Barneveld in een afrit met een vrijwel haakse bocht naar de A30. Bij het ontwerpen van de spitsstrook is onvoldoende gekeken naar het knooppunt, waardoor er fileterugslag optreedt tot ver op de A1. Dit zorgt voor onverwachte manoeuvres, veel rijstrookwisselingen en grote snelheidsverschillen tussen de rijstroken. Ook de doorstroming op de A1 is niet optimaal. Was bij het ontwerpen van de spitsstrook ruimer gekeken, dan was een op meerdere aspecten een beter wegontwerp mogelijk geweest.

Keuze tussen spitsstroken of reguliere verbreding
In de afweging tussen een spitsstrook en een reguliere verbreding, zijn doorgaans de aspecten ruimtegebruik, aanlegkosten en procedure-/realisatietijd doorslaggevend. Vanuit een integrale benadering zou in ieder geval ook expliciet moeten worden gekeken naar aspecten die samenhangen met beheer en onderhoud, incidenten en robuustheid; kosten van en verkeershinder tijdens beheer en onderhoud en de impact van incidenten op verkeersveiligheid en doorstroming, verschillen wezenlijk van elkaar. Indien de effecten van deze aspecten volledig zouden worden meegewogen, dan kan de keuze voor een spitsstrook in de praktijk wel eens minder vaak voor de hand liggend zijn.

Aansluitingen in en nabij knooppunten
In stedelijk gebied zijn aansluitingen op het onderliggend wegennet vaak vlakbij of zelfs in het knooppunt gelegen. De knooppunten Hoevelaken en Kethelplein zijn hier bekende voorbeelden van. Bij reconstructies van deze knooppunten wordt vaak op voorhand al vanuit de omliggende gemeenten geëist dat de betreffende aansluiting gehandhaafd blijft. Dit leidt vaak tot zeer ingewikkelde en dure oplossingen of wegontwerpen die niet voldoen aan de richtlijnen. Wanneer niet direct een oplossingsrichting zou zijn voorgeschreven, maar een functionele eis ten aanzien van de bereikbaarheid zou zijn gesteld, dan behoort een betere, en waarschijnlijk zelfs goedkopere, oplossing op netwerkniveau tot de mogelijkheden.

Rotonde versus kruispunt
Ook in gemeentelijke wegontwerpprojecten speelt integrale afweging een rol. Zo kan de voorkeur voor de reconstructie van een kruispunt tot een rotonde ingegeven zijn door de (politieke) wens om de doorstroming en de verkeersveiligheid te verbeteren. Maar wanneer blijkt dat de verkeersstromen een turborotonde noodzakelijk maken en als gevolg daarvan ook dure fietstunnels, dan kan een met verkeerslichten geregeld kruispunt integraal gezien een betere oplossing zijn. In deze situaties is het zaak om alle aspecten expliciet in kaart te brengen alvorens een principeoplossing te kiezen.

Theoretisch model integraal wegontwerp
Omdat expliciet integraal wegontwerp geen dagelijkse praktijk is, staan we nu eerst stil bij een generieke theoretische benadering die als basis kan dienen voor integrale ontwerpkeuzes en we gaan in op de dilemma’s en uitdagingen die een rol spelen bij de praktische toepassing.

In figuur 1, hieronder, is een theoretische benadering in de vorm van een grafiek weergegeven, waarbij twee fictieve alternatieven met elkaar vergeleken worden. Het kan zowel de vergelijking betreffen van twee wegontwerpen voor een volledig traject (bijvoorbeeld een spitsstrook alternatief versus een verbredingsalternatief) of een vergelijking op een specifiek ontwerpaspect, zoals een dwarsprofiel of een kruispunt. Aan de hand van de genummerde aspecten, lichten wij het model toe.

Figuur 1: theoretische benadering integraal wegontwerp

Het model is opgebouwd uit de aspecten die uitgedrukt kunnen worden in effecten (nr1). In dit voorbeeld zijn de drie voornaamste opgenomen: doorstroming, verkeersveiligheid en milieu. Het model is uit te breiden met aspecten als barrièrewerking en ruimtelijke kwaliteit. Elk van deze effecten wordt bij voorkeur, indien mogelijk, kwantitatief uitgedrukt; denk hierbij aan voertuigverliesuren of trajectsnelheid voor doorstroming en aantal ongevallen of slachtoffers voor verkeersveiligheid.

De effecten per alternatief worden afgezet tegen de kosten per alternatief. Hierbij is het belangrijk om niet alleen te vergelijken op basis van de realisatiekosten, maar daarin alle life-cycle kosten te betrekken: dus bijvoorbeeld ook de kosten voor de uitvoering van beheer en onderhoud en de bijbehorende kosten van de verkeershinder die tijdens het beheer en onderhoud worden veroorzaakt. Naast de verschillende gebruiksfases van de weginfrastructuur, is het ook wenselijk om rekening te houden met de effecten in verschillende omstandigheden: licht/donker, droog/nat en in de spits/dal. Alternatieven kunnen immers verschillend presteren op het gebied van doorstroming en verkeersveiligheid onder verschillende condities.

Voor zowel doorstroming als milieu, zijn we redelijk tot goed in staat om de effecten in relatie tot het wegontwerp te kwantificeren; de relaties tussen wegconfiguraties en capaciteit zijn bekend en ook kunnen we emissies en geluidbelastingen goed berekenen. Ook hebben we voor deze twee aspecten duidelijke normen vastgelegd in het beleid of wettelijk (de zwarte stippellijn in de grafiek). En ook voor de kosten zijn we goed in staat om de benodigde investeringen voor de verschillende alternatieven te bepalen.

Voor verkeersveiligheid ligt dit anders: zo hebben we voor verkeersveiligheid wel op nationaal niveau een doelstelling voor het reduceren van verkeersslachtoffers, maar deze doelstelling kan niet worden vertaald naar een norm op projectniveau (nr 2). Ook is het de vraag in welke eenheid we verkeersveiligheid het beste kunnen uitdrukken: ongevallen, slachtoffers, risicocijfer of een indicator die staat voor onveilig gedrag (nr 3). Daarnaast is de relatie tussen wegontwerp en verkeersveiligheid erg complex: er zijn zeer veel (onderling gerelateerde) ontwerp- en gedragsparameters die een rol spelen bij het ongevalsrisico, waarbij eenduidige relaties moeilijk te bepalen zijn. Bovendien is het risico ook nog eens afhankelijk van de kwaliteit van de verkeersafwikkeling op het betreffende ontwerp. Zo zal het veiligheidsniveau van een congestievrije spitsstrook duidelijk afwijken van het veiligheidsniveau van een identiek vormgegeven spitsstrook met congestie.

Om een goede integrale afweging tussen alternatieven te kunnen maken, moeten de effecten van de aspecten onderling vergelijkbaar zijn (nr 4). Dit kan door alle effecten in geld uit te drukken, te monetariseren (nr 5). Voor het ene aspect zal dit wat makkelijker gaan dan met het andere. Op deze wijze wordt voor het wegontwerp een maatschappelijke kosten-batenanalyse (MKBA) opgesteld.

Hierbij speelt ook de keuze van de levensduur van de weg een belangrijke rol; wordt hierbij uitgegaan van de technische levensduur van de weg (of onderdelen daarvan) of de functionele levensduur? Omdat de grootste kosten over het algemeen in het begin worden gemaakt (realisatiekosten) en de baten (betere doorstroming) gedurende de volledige gebruiksfase worden opgebouwd, is de keuze van de levensduur van wezenlijke invloed op de uitkomst van de MKBA.

Het principe van een integrale ontwerpkeuze gaat uit van een specifieke afweging op projectniveau. Een van de basisprincipes van Duurzaam Veilig gaat echter uit van herkenbaarheid en uniformiteit (nr 7). Een benadering op projectniveau kan leiden tot concessies aan de uniformiteit. Daarom dient ook gekeken te worden in hoeverre eventuele afwijkingen op netwerkniveau ten koste van de verkeersveiligheid gaan.

Tenslotte spelen ook randvoorwaarden een rol in het keuzeproces (nr 8): bestuurlijke afspraken tussen verschillende wegbeheerders (bijvoorbeeld ten aanzien van aansluitingen op het onderliggend wegennet of de toepassing van een verdiepte ligging) en plangrenzen. Door dergelijke afspraken niet te vroeg in het ontwerpproces vast te leggen, ontstaat ruimte voor nieuwe, meer optimale oplossingsrichtingen.

Verkeersveiligheid bij integraal wegontwerp
In het theoretisch model is het ideaalbeeld om de verschillende disciplines onderling te vergelijken op basis van één meeteenheid (bijvoorbeeld uitgedrukt in geld). Kort door de bocht gezegd, is het voor de meeste disciplines betrekkelijk eenvoudig om de effecten in bijvoorbeeld maatschappelijke kosten uit te drukken. Het voldoen aan geluidsnormen bijvoorbeeld, leidt tot directe kosten in het project om de normen te kunnen halen (plaatsen geluidsscherm). Ook voor beheer en onderhoud kan een raming worden gemaakt van de totale kosten gedurende de levenscyclus van de weg.

Bij verkeersveiligheid blijkt dit echter een flinke uitdaging te zijn. Ten eerste is er geen (wettelijke) minimumnorm voor verkeersveiligheid. Het berekenen van de (extra) investeringen om het wegontwerp op het minimumniveau van de norm te krijgen (zoals bij het voorbeeld van het geluidsscherm) is dan niet mogelijk. De tweede mogelijkheid is om de maatschappelijke kosten van de ongevallen en verkeersslachtoffers te betrekken. De maatschappelijk kosten per verkeersslachtoffers zijn door de SWOV inzichtelijk gemaakt [4]. Dit vraagt daarbij om per project een berekening te maken of voorspelling te doen over het aantal te verwachten verkeersslachtoffers. Hiervoor is echter wel specifiek inzicht nodig in de relatie tussen eigenschappen van het ontwerp en het aantal verkeersslachtoffers dat daarbij ontstaat.

Het gebruik van Ongevallen VoorspellingsModellen (OVM of in het engels APM: Accident Prediction Models) lijkt daarbij een kansrijke ontwikkeling. Een voorbeeld van een dergelijk model is het Amerikaanse IHSDM (Interactive Highway Safety Design Model). In een OVM worden de eigenschappen van het wegontwerp ingevoerd (zoals aantal rijstroken, intensiteiten, alignement, discontinuïteiten, bermbeveiliging) op basis waarvan een voorspelling voor de verkeersonveiligheid wordt gedaan. Basis de deze berekening is de relatie tussen (combinaties van) eigenschappen van de weg en historische ongevalsdata. In een integraal ontwerpproces kunnen de uitkomsten bijvoorbeeld vertaald worden naar maatschappelijke kosten, om zo tot een integrale afweging te komen.

Ondanks het feit dat een OVM inzicht geeft in de verwachte verkeersonveiligheid van een wegontwerp, is er toch een aantal beperkingen bij deze modellen te benoemen. De belangrijkste beperking is, dat een model leidt tot generalisatie van de beoordeling. De historische gegevens worden als het ware tot een ‘uniform’ gemiddelde geformuleerd. Dit resulteert in een drietal probleempunten voor toepassing in Nederland:

• de ongevallenstatistieken zijn in Nederland onvoldoende gedetailleerd om betrouwbare OVM’s met een hoog detailniveau te ontwikkelen. Simpel gezegd komen bepaalde verkeerssituaties onvoldoende voor om hier een betrouwbare relatie met de ongevallengegevens te leggen. Dit leidt tot een OVM met een hoger abstractieniveau, waardoor de toepassing voor specifieke ontwerpkeuzes moeilijker wordt.
• het bestaan van OVM’s is vooral interessant bij de wetenschap dat veel verkeerssituaties ook vaak voorkomen. Vanwege de toegenomen complexiteit van en beperkte beschikbare ruimte binnen projecten, wordt in Nederland steeds meer maatwerk toegepast. De OVM’s zijn echter niet geschikt om met dit maatwerk om te gaan.
• elk ongeval is te beschouwen als een samenloop van specifieke omstandigheden, waarbij ook het menselijk gedrag een belangrijk aandeel heeft. Met een OVM wordt inzichtelijk gemaakt wat de verwachte effecten zijn van een gegeven wegontwerp. Hiermee kan echter niet inzichtelijk worden gemaakt op welke manier de ongevallen te voorkomen zijn.

In het integraal wegontwerp gaat het niet alleen om het kwantificeren en vergelijkbaar maken van de effecten op de verschillende disciplines (zoals een OVM voor verkeersveiligheid). Het is juist ook van belang om van de kwaliteit van elke betrokken discipline afzonderlijk voldoende te borgen. Zoals aangegeven, biedt voor de beoordeling van het verkeersveiligheidsniveau van een wegontwerp alleen het toepassen van een OVM onvoldoende inzicht in de verkeersveiligheidsvraagstukken op het gewenste detailniveau. Ook is de ervaring dat het toepassen van richtlijnen, het (bewust) afwijken van richtlijnen en het ontstaan van complexere ontwerpsituaties in de praktijk tot een ander gedrag van de weggebruikers leidt als van te voren verwacht. Denk hierbij bijvoorbeeld aan het niet goed benutten van een spitsstrook.

Om ervoor te zorgen dat een wegontwerp daadwerkelijk zo functioneert als gewenst (zowel qua verkeersafwikkeling als verkeersveiligheid) is het dus interessant om te kijken naar het gedrag van de individuele weggebruikers. Bij de afwegingen in het wegontwerp is het interessant om te kijken hoe de verschillende weggebruikers zich gaan gedragen en, andersom, hoe je het ontwerp zo kan maken dat het werkelijk het gewenste verkeersgedrag ontstaat. De basis hiervoor ligt in de Human Factors.

Bij human factors wordt uitgegaan van de eigenschappen, mogelijkheden en beperkingen van de mens. Dit is ook één van de uitgangspunten van Duurzaam Veilig. Bij het toepassen van human factors op het wegontwerp gaat het om het ‘terugredeneren’ naar hoe de weggebruiker het ervaart. Denk daarbij aan de volgende vragen gebaseerd op theorieën van human factors:

• Past de verkeerssituatie in het Verwachtingspatroon van de weggebruiker?
• Kan de weggebruiker de verkeerssituatie en informatie Waarnemen?
• Begrijpt de weggebruiker welk gedrag van hem verlangd wordt?
• Kan de weggebruiker het verlangde gedrag überhaupt wel uitvoeren?
• Is de weggebruiker wel bereidt om het gewenste gedrag te vertonen?

Deze vragen zijn gebaseerd op de theorieën van human factors die al geruime tijd bekend zijn. De uitdaging is om deze principes werkelijk toe te gaan passen in het (integrale) ontwerpproces. Het gaat dan enerzijds om een concrete vertaling te maken van de principes van human factors naar de eigenschappen van het wegontwerp. Anderzijds vraagt het om een structurele en objectieve beoordeling, om bijvoorbeeld ook verschillende varianten met elkaar te kunnen vergelijken.

Binnen het integraal wegontwerp ontstaat bij de human factors echter een tegengesteld probleem als bij de OVM’s. Het individuele gedrag en specifieke verkeerssituaties kunnen worden beoordeeld. Het is echter moeilijk om dit ‘bij elkaar op te tellen’ en tot een totaalbeoordeling van een wegontwerp te komen. De uitdaging hier is om het individuele gedrag te generaliseren, en bijvoorbeeld te vertalen naar human factor-eisen aan het wegontwerp. Dit proces om de human factors meer als uitgangspunt te nemen (en te vertalen naar het wegontwerp) is inmiddels bij Rijkswaterstaat in ontwikkeling, maar deze gedachten zijn juist ook interessant voor de andere overheden (denk aan de complexe verkeerssituaties in grotere steden).

Hoe nu verder?
Het lijkt voor de hand liggend om meer in te zetten op een integrale benadering van het wegontwerp, maar zoals toegelicht zijn er nog diverse vraagstukken te beantwoorden. Het voorbehoud zit in de praktische toepassing: ‘The proof of the pudding is in the eating’. Een eerste stap is om in een zo vroeg mogelijk stadium van het planproces vanuit de verschillende aspecten naar de ontwerpopgave te kijken. In dit stadium dienen bij voorkeur projectgrenzen en bestuurlijke afspraken nog niet ‘hard’ vastgelegd te zijn, zodat aanpassing nog mogelijk is als dit kan leiden tot een meer optimaal ontwerp. Daarnaast moet ingezet worden op een methodiek die leidt tot een meer eenduidige afweging van de ontwerpvarianten. Op dit moment is echter niet alle basisinformatie voorhanden, vooral voor het aspect verkeersveiligheid, waardoor een modelbenadering op grote schaal lastig is. Door te investeren in onderzoek naar de relatie tussen ontwerpelementen, ongevallen en gedrag van weggebruikers, kan hier nog veel winst behaald worden. Door de complexe aard van de materie zal het echter moeilijk zijn om voor elke ontwerpparameter een (kwantitatief) verband met verkeersveiligheid vast te stellen. Het is in ieder geval interessant om met de verschillende disciplines, die raken aan integraal wegontwerp de discussie aan te gaan over de invulling en toepassing van deze benadering.

Literatuur
1. Nieuwe Ontwerprichtlijn Autosnelwegen (NOA)Rijkswaterstaat Adviesdienst Verkeer en Vervoer, Rotterdam, januari 2007
2. Handboek wegontwerp CROW, publicatie 164, Ede, februari 2002
3. Beslissingsondersteunend model vluchtstroken in tunnels (BOMVIT)Rijkswaterstaat Bouwdienst, afdeling Wegontwerp, i.o.v. Steunpunt Tunnelveiligheid, Apeldoorn, augustus 2003
4. Kosten van verkeersongevallen SWOV-factsheet, Stichting Wetenschappelijk Onderzoek Verkeersveiligheid, Leidschendam, december 2012