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
H01I6A Verkeerskunde basis 3
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
H01I6A Verkeerskunde basis 4
Drukte op het wegennet (D)
H01I6A Verkeerskunde basis 5
Totaal
50
100
150
200
250
1980 1985 1991 1995 2000 2006
Lengte wegennet Vervoersvraag
Drukte op het wegennet (B)
H01I6A Verkeerskunde basis 6
Ontwikkeling voertuigkilometers en kilometers strooklengte
H01I6A Verkeerskunde basis 7
Bereikbaarheid
H01I6A Verkeerskunde basis 8
Emissies
H01I6A Verkeerskunde basis 9
Veiligheid
H01I6A Verkeerskunde basis 10
Is dit onze toekomst?
H01I6A Verkeerskunde basis 11
Of dit?
H01I6A Verkeerskunde basis 12
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 13
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
H01I6A Verkeerskunde basis 14
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 15
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 16
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 17
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 18
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 19
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 20
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 21
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
H01I6A Verkeerskunde basis 22
Kenmerken ontwerpmethodiek wegennet
Elk stelsel wordt afzonderlijk ontworpen
Van hoog naar laag schaalniveau
H01I6A Verkeerskunde basis 23
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
H01I6A Verkeerskunde basis 24
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 25
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 26
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
H01I6A Verkeerskunde basis 27
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
H01I6A Verkeerskunde basis 28
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 29
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)
H01I6A Verkeerskunde basis 30
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 31
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 32
Behandeling ontwerpmethodiek
Hoofdkenmerken van de methodiek
Ontwerpdilemma’s
Ontwerpstappen
Voorbeeld-uitwerking
Effecten
H01I6A Verkeerskunde basis 33
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 34
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 35
Eerst... dan...
Structuur Elementen
Hoog schaalniveau Laag schaalniveau
Kwaliteit Capaciteit
Toegangspunten Netwerk
Ideaal Bestaand
Collectief Individueel
Functie Vorm, techniek
H01I6A Verkeerskunde basis 36
Ontwerpdilemma 1: aantal stelsels
Dilemma 1: Aantal stelsels
H01I6A Verkeerskunde basis 37
Ontwerpdilemma 2: toegangsdichtheid
Dilemma 2: Toegangsdichtheid
H01I6A Verkeerskunde basis 38
Ontwerpdilemma 3: ontsluitingsstructuur
Dilemma 3: Ontsluitingsstructuur
H01I6A Verkeerskunde basis 39
Ontwerpdilemma 4: netdichtheid
Dilemma 4: Netdichtheid
H01I6A Verkeerskunde basis 40
Ontwerpdilemma 5: realiteitswaarde
Dilemma 5: Realiteitswaarde
H01I6A Verkeerskunde basis 41
Vervoersystemen en verknopingen
C-4
I-3 C-3
I-2 C-2
I-1 C-1
I-0
collectiefindividueel
nationaal
internationaal
regionaal
lokaal
H01I6A Verkeerskunde basis 42
Vervoerkundig schaalniveau
Aantal en omvang te verbinden kernen Verplaatsingsafstand Gemiddelde snelheid Afstand tussen toegangspunten Ontsluitingsruimte Maximale omwegfactor Maaswijdte
H01I6A Verkeerskunde basis 43
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
H01I6A Verkeerskunde basis 44
Ontwerpvolgorde
C-4
I-3 C-3
I-2 C-2
I-1 C-1
H01I6A Verkeerskunde basis 45
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 46
Criteria
Kwaliteit: Snelheid Betrouwbaarheid Comfort Veiligheid
Kosten: Geld Hinder Aantasting
H01I6A Verkeerskunde basis 47
I-3
1.Op te nemenkernen
Primaire kern
Secundaire kern
H01I6A Verkeerskunde basis 48
I-3
2.Hart-op-hartverbindings-structuur
Primaire kern
Secundaire kern
H01I6A Verkeerskunde basis 49
3.Verbindings-structuur
Ontsluitingsruimte
Primaire kern
Secundaire kern
I-3
Dominante stroom
H01I6A Verkeerskunde basis 50
I-3
5.Ontsluitings-structuren
Ontsluitingsruimte
Wegenstructuur
H01I6A Verkeerskunde basis 51
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
H01I6A Verkeerskunde basis 53
Kernen Primaire kernSecundaire kernTertiaire kern ALLE VARIANTEN
H01I6A Verkeerskunde basis 54
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
H01I6A Verkeerskunde basis 55
R
Kernen + haltes +collectievenetwerken
R
RandstadpoortRStadspoort
Verknoping:Toegangspunt I3Railverbinding(C3 en C2)Andere verbindingen(bus/LR; meest C2)
Halte C3Overige haltes
VARIANT 3
H01I6A Verkeerskunde basis 56
Kernen + individuelenetwerken
I3
I2 verbinding I2 (nu te lage kwaliteit,twijfelgeval)
RandstadpoortRStadspoort
Toegangspunt I3
R
Verknoping:
VARIANT 3
H01I6A Verkeerskunde basis 57
Effecten
Meest vergaande variant Vervoerprognosemodel SMART
Bereikbaarheid Mobiliteit Emissies en energie
H01I6A Verkeerskunde basis 58
Effecten: bereikbaarheid
Dal Spits
Auto -5% -1%
OV +10% +11%
H01I6A Verkeerskunde basis 59
Effecten: mobiliteit (personenkm)
Auto - 10%
+ 7%
OV +55%
- 4%
LV
Totaal
H01I6A Verkeerskunde basis 60
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
H01I6A Verkeerskunde basis 61
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
Spare capacity
H01I6A Verkeerskunde basis 62
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
Prevention
H01I6A Verkeerskunde basis 63
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
Professional services
H01I6A Verkeerskunde basis 64
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
Network management
H01I6A Verkeerskunde basis 65
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
Information supply
H01I6A Verkeerskunde basis 66
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
Graceful degradation
H01I6A Verkeerskunde basis 67
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
Spare capacity
PreventionNetwork management
Professional services
Information supplyGraceful degradation
H01I6A Verkeerskunde basis 68
Huidig wegennet
H01I6A Verkeerskunde basis 69
Onderliggend wegennet; opgewaardeerd OWN+
H01I6A Verkeerskunde basis 70
Bebouwd oppervlak deel Zuidvleugel
H01I6A Verkeerskunde basis 71
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 72
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 73
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
H01I6A Verkeerskunde basis 74
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
H01I6A Verkeerskunde basis 75
Veiligheid
Kilometrage op netwerken wordt vermenigvuldigdmet risicofactoren
Veranderingen ten opzichte van huidige situatie
Variant Doden Gewonden
OWN+ - 10% - 7%
HWN+ + 3% + 3%
H01I6A Verkeerskunde basis 76
Uitkomsten kosten-batenanalyse(in miljoenen Euro per jaar)